Towards Autonomous Soft Matter Systems: Experiments on Membranes and Active Emulsions

این کتاب بر روی مونتاژ، سازماندهی و پویایی جمعی حاصل از سیستم‌های ماده نرم تمرکز دارد که با شار انرژی از تعادل دور نگه داشته می‌شوند. ماده زنده نمونه نهایی چنین سیستم هایی است که از اجزای مختلف در مقیاس های بسیار متفاوت (یون ها، اسیدهای نوکلئیک، پروتئین ها، سلول ها) تشکیل شده است. نتیجه تعاملات متنوع آنها که با استفاده از انرژی حاصل از فرآیندهای فیزیولوژیکی حفظ می شود، یک کل فوق العاده خوب سازمان یافته و پویا است. این کار نتایج حاصل از حداقل سیستم‌های بیومیمتیک را توصیف می‌کند و در درجه اول غشاها و امولسیون‌های فعال و همچنین جنبه‌های کلیدی ماده نرم و پدیده‌های غیرتعادلی را بررسی می‌کند. نشان داده شده است که این حداقل‌ها از قبل قادر به انجام طیف وسیعی از رفتارهای پیچیده مانند پاسخ‌های الکتریکی غیرخطی، ارتباطات شیمیایی و حرکت هستند. این مطالعات با بازسازی جنبه های کلیدی شکل و عملکرد آنها در سیستم های مدل ساده، ما را به درک اساسی از سیستم های پیچیده نزدیک تر می کند. علاوه بر این، آنها همچنین ممکن است به عنوان اولین گام های تکنولوژیک به سمت ماده کاربردی نرم مصنوعی عمل کنند.

This book focuses on the assembly, organization and resultant collective dynamics of soft matter systems maintained away from equilibrium by an energy flux. Living matter is the ultimate example of such systems, which are comprised of different constituents on very different scales (ions, nucleic acids, proteins, cells). The result of their diverse interactions, maintained using the energy from physiological processes, is a fantastically well-organized and dynamic whole. This work describes results from minimal, biomimetic systems and primarily investigates membranes and active emulsions, as well as key aspects of both soft matter and non-equilibrium phenomena. It is shown that these minimal reconstitutions are already capable of a range of complex behaviour such as nonlinear electric responses, chemical communication and locomotion. These studies will bring us closer to a fundamental understanding of complex systems by reconstituting key aspects of their form and function in simple model systems. Further, they may also serve as the first technological steps towards artificial soft functional matter.