Manipulation and control of collective behavior in active matter systems
Aktif madde sistemlerinde kollektif hareketin kontrol ve manipülasyonu
- Tez No: 444580
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. GIOVANNI VOLPE
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- 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
- Gümrük Birliği sürecinin Türk sermaye piyasasına etkileri
The Effects of Customer Union course on Turkish capital market
ÖNDER HALİSDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
EkonomiMarmara ÜniversitesiSermaye Piyasası ve Borsa Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLHAN ULUDAĞ
- 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
2019
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BAYRAM ÇELİK
DOÇ. DR. KÜRŞAD MELİH GÜLEREN
- Elektrik makinaları kontrolünde bulanık mantığın uygulanması
Fuzzy logic applications in control of electrical machines
NESLİHAN KEPEZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1995
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. M. EMİN TACER
- Yapay Zeka'nın robot görmesi üzerine uygulanması
An Application of robot vision in artificial intelligence
FUNDA PEHLİVAN
- 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
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSakarya Uygulamalı Bilimler ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİT ÖZTEKİN