Los sistemas vivos o biológicos no se pueden entender fácilmente usando las leyes estándar de la física, como la termodinámica, como lo harían los científicos con los gases, líquidos o sólidos. Los sistemas vivos están activos, demostrando propiedades fascinantes como adaptarse a su entorno o repararse. Explorando las preguntas planteadas por los sistemas vivos usando simulaciones por computadora, Investigadores de la Universidad de Göttingen han descubierto un nuevo tipo de efecto de ordenamiento generado y sostenido por una simple deformación mecánica. cizalla específicamente estable. Los resultados fueron publicados en PNAS .

Entender los sistemas vivos, como tejidos formados por células, plantea un desafío importante debido a sus propiedades únicas, como la adaptación, autorreparación y autopropulsión. Sin embargo, se pueden estudiar utilizando modelos que los tratan como algo inusual, forma "activa" de materia física. Esto puede revelar extraordinarias propiedades dinámicas o mecánicas. Uno de los enigmas es cómo se comportan los materiales activos bajo cizallamiento (la deformación producida al mover las capas superior e inferior hacia los lados en direcciones opuestas, como placas de cubierta de microscopio deslizantes una contra la otra). Investigadores del Instituto de Física Teórica, La Universidad de Göttingen exploró esta cuestión y descubrió un tipo novedoso de efecto de ordenación que se genera y se mantiene mediante una deformación de cizallamiento constante. Los investigadores utilizaron un modelo informático de partículas autopropulsadas en el que cada partícula es impulsada por una fuerza de propulsión que cambia de dirección lenta y aleatoriamente. Descubrieron que, si bien el flujo de las partículas es similar al de los líquidos ordinarios, hay un orden oculto que se revela al mirar las direcciones de la fuerza:estas tienden a apuntar hacia la placa más cercana (superior o inferior), mientras que las partículas con fuerzas laterales se agregan en el medio del sistema.

"Estábamos explorando la respuesta de un material activo modelo bajo conducción constante, donde el sistema está intercalado entre dos paredes, uno estacionario y el otro en movimiento para generar deformación por cortante. Lo que vimos fue que con una fuerza impulsora suficientemente fuerte, surge un interesante efecto de ordenación, "dice el Dr. Rituparno Mandal, Instituto de Física Teórica de la Universidad de Göttingen. "Ahora también entendemos el efecto de ordenamiento utilizando una teoría analítica simple y las predicciones de esta teoría coinciden sorprendentemente bien con la simulación".

El autor principal, el profesor Peter Sollich, también del Instituto de Física Teórica, Universidad de Göttingen, explica, "A menudo, una fuerza externa o fuerza impulsora destruye el orden. Pero aquí la conducción por flujo de cizallamiento es clave para proporcionar movilidad a las partículas que componen el material activo, y realmente necesitan esta movilidad para lograr el orden observado. Los resultados abrirán interesantes posibilidades para los investigadores que investigan las respuestas mecánicas de la materia viva ".