Forschungsthemen

Microschwimmer werden durch selbsterzeugte Kräfte aus dem Gleichgewicht getrieben, und nicht durch ein externes Feld. Ein schwimmendes Spermium ist also ein Mikroschwimmer, ein sedimentierendes Polymer nicht. Die Aktivität der Mikroschwimmer manifestiert sich in Phänomenen jenseits der Gleichgewichtsphysik. Oft können jedoch Gleichgewichtskonzepte und -analogien verwendet werden, um darzustellen, was vor sich geht. Zum Beispiel werden Ansammlungen von selbstangetriebenen Teilchen spontan "phasengetrennt", oder es kommt zu einer Nichtgleichgewichts-Oberflächenakkumulation. Unsere Gruppe untersucht Mikroschwimmer in vielen verschiedenen Formen, von generischen selbstangetriebenen Partikeln und Filamenten bis hin zu hydrodynamischen Simulationen von Spermien und zilienbehafteten Mikroschwimmern.

Biologische Gewebe sind das Paradebeispiel wachsender Materie wie wir sie untersuchen. Biologische Gewebe bilden funktionelle Teile von Organismen, die aus Zellen bestehen. In den vergangenen Jahrzehnten wurde immer deutlicher, dass die Physik und insbesondere die Mechanik eine wichtige Rolle beim Zell- und Gewebewachstum spielen. Unsere Gruppe konzentriert sich auf partikelbasierte mesoskopische Simulationen von wachsendem Gewebe, verwendet aber auch z.B. Finite-Elemente-Simulationen um die kortikale Faltung aufgrund von Wachstumsungleichgewicht im Gehirn zu modellieren.