Geri Dön

Manipulation and control of collective behavior in active matter systems

Aktif madde sistemlerinde kollektif hareketin kontrol ve manipülasyonu

  1. Tez No: 444580
  2. Yazar: ERÇAĞ PİNÇE
  3. Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. GIOVANNI VOLPE
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2016
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 97

Özet

Aktif madde sistemleri, termal dengenin uzağındaki ortamlarda yer alan ve enerjiyi yönlendirilmiş harekete dönüştüren aktif yapı taşlarından oluşur. Aktif ajanların birbirleriyle ve de girdikleri ortamla etkileşimleri sonucu uzun-erimli düzenin oluşumu ve kollektif hareket ortaya çıkar. Aktif madde sistemleri içerisindeki bu tür dinamik davranışlara örnek olarak bakteri kolonilerindeki desen oluşumu, kuşların sürü oluşturması ve yayaların oluşturduğu kalabalığın kümelenmesi gösterilebilir. Bütün bu fiziksel olaylar, termal dengenin uzağında gerçekleşen etkileşimlerden kaynaklanmaktadır. Bu olayları yönlendiren dinamikler henüz tam anlaşılmamış ve yeterince üzerinde çalışılmamıştır. Bu tezde, mekansal düzensizliğin, kolloidlerin oluşturduğu yaşayan aktif madde sistemindeki kollektif dinamiği değiştirmesi üzerinde nasıl bir rol oynadığını inceledik. Ortamdaki heterojenliğin seviyesinin, bakteri banyosunun içerisinde yer alan kolloid topluluğunun uzun-erimli düzenini etkilediğini ispatladık. Bakteriler tarafından kolloidlerin üzerine uygulanan denge-dışı kuvvetlerin, kolloidlerin toplanması ve dağılması arasındaki geçişte önemli olduğunu gösterdik. Karmaşık aktif madde sistemlerindeki ortam faktörlerinin incelenmesi haricinde, yeni bir aktif parçacık sınıfı olan“biyonik mikroyüzerlerin”ve onların kümelenme hareketinin üzerine yoğunlaştık. Hareketli E. coli bakterilerini melamin parçacıklarına yapıştırarak elde ettiğimiz küresel biyonik mikroyüzerlerin büyük kolloid yapıları oluşturabildiklerini gösterdik. Son olarak, biyonik mikroyüzerlerin kollektif hareketi sonucu yüzen yığınların oluşumunu gözlemledik. Sonuçlarımız, aktif madde sistemi içersinde yer alan aktif parçacıkların istatistiksel davranışları ve aralarındaki denge-uzağındaki etkileşimleri hakkında fikir vermektedir.

Özet (Çeviri)

Active matter systems consist of active constituents that transform energy into di- rected motion in a non-equilibrium setting. The interaction of active agents with each other and with their environment results in collective motion and emergence of long-range ordering. Examples to such dynamic behaviors in living active matter systems are pattern formation in bacterial colonies, flocking of birds and clustering of pedestrian crowds. All these phenomena stem from far-from-equilibrium interactions. The governing dynamics of these phenomena are not yet fully understood and extensively studied. In this thesis, we studied the role that spatial disorder can play to alter collective dynamics in a colloidal living active matter system. We showed that the level of heterogeneity in the environment influences the long-range order in a colloidal ensemble coupled to a bacterial bath where the non-equilibrium forces imposed by the bacteria become pivotal to control switching between gathering and dispersal of colloids. Apart from studying environmental factors in a complex active matter system, we also focused on a new class of active particles,“bionic microswimmers”, and their clustering behavior. We demonstrated that spherical bionic microswimmers which are fabricated by attaching motile E. coli bacteria on melamine particles can agglomerate in large colloidal structures. Finally, we observed the emergence of swimming clusters as a result of the collective motion of bionic microswimmers. Our results provide insights about statistical behavior and far-from-equilibrium interactions in an active matter system.

Benzer Tezler

  1. Gümrük Birliği sürecinin Türk sermaye piyasasına etkileri

    The Effects of Customer Union course on Turkish capital market

    ÖNDER HALİSDEMİR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1997

    EkonomiMarmara Üniversitesi

    Sermaye Piyasası ve Borsa Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İLHAN ULUDAĞ

  2. A numerical investigation on passive flow controls of open cavities at transonic speeds

    Açık kavitelerin pasif kontrolünün transonik akışlarda sayısal incelenmesi

    OĞUZHAN DEMİR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BAYRAM ÇELİK

    DOÇ. DR. KÜRŞAD MELİH GÜLEREN

  3. Elektrik makinaları kontrolünde bulanık mantığın uygulanması

    Fuzzy logic applications in control of electrical machines

    NESLİHAN KEPEZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1995

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF.DR. M. EMİN TACER

  4. Yapay Zeka'nın robot görmesi üzerine uygulanması

    An Application of robot vision in artificial intelligence

    FUNDA PEHLİVAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1992

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF. DR. TALHA DİNİBÜTÜN

  5. Makine öğrenmesi algoritmalarının hibrit yaklaşımı ile ağ anomalisi tespiti

    Network anomaly detection with a hybrid approach of machine learning algorthms

    FEYZA ÖZGER

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. HALİT ÖZTEKİN