Nematska urejenost in aktivna kolektivna dinamika sta značilni za različne biološke in sintetične sisteme. V disertaciji preučujem dinamiko aktivnih nematskih struktur v treh dimenzijah. Osrednji uporabljen metodološki pristop je mezoskopsko kontinuumsko modeliranje nematodinamike, ki temelji na sklopitvi orientacijskega reda in materialnega toka ter se rešuje z uporabo hibridne mrežne Boltzmannove metode. Pod vplivom spreminjanja velikosti aktivnosti se topološke defektne linije redčijo in zgoščujejo, spremembe celotnega sistema pa izhajajo iz dinamike posameznih defektnih zank. Razvijem numerični pristop za širjenje in krčenje defektne zanke in ga razširim na dinamiko defektnih linij v tridimenzionalnem sistemu. Pokažem vpliv aktivnosti na razvoj defektnih linij med dinamičnimi režimi in predstavim možne vzporednice s sistemi preko aktivne snovi. Analiziram vpliv materialnih parametrov na izračun dinamičnega ravnovesja v aktivni nematski turbulenci. Osredotočim se na parameter urejenosti molekul v strižnem toku, pri čemer ločeno obravnavam molekule v kontraktilnih in ekstenzilnih sistemih. Preučim vpliv elastične anizotropije z ločeno analizo posameznih prispevkov elastičnih konstant. Primerjam dinamične značilnosti akiralne in kiralne aktivne turbulence ter raziščem pojav nove aktivne modre faze. Nazadnje obravnavam sklopitev pasivne in aktivne faze v nematskih emulzijah ter analiziram dinamiko v kvadrupolnih in dipolnih nematskih strukturah pri različnih stopnjah aktivnosti. Analiziram koherenco oscilacij defektne zanke v okolici sklopljenih dimernih struktur. Delo je prispevek k razumevanju novih aktivnih mehkih snovi, posebej tistih pogojenih s topološkimi defekti v treh prostorskih dimenzijah.
|