Spontaneous flow created by active topological defects

活性物质 拓扑缺陷 平流 拓扑(电路) 活动层 物理 剪应力 流量(数学) 经典力学 机械 凝聚态物理 数学 量子力学 生物 电极 组合数学 细胞生物学 薄膜晶体管
作者
Louis Brézin,Thomas Risler,Jean‐François Joanny
出处
期刊:European Physical Journal E [Springer Science+Business Media]
卷期号:45 (4) 被引量:2
标识
DOI:10.1140/epje/s10189-022-00186-2
摘要

Topological defects are at the root of the large-scale organization of liquid crystals. In two-dimensional active nematics, two classes of topological defects of charges [Formula: see text] are known to play a major role due to active stresses. Despite this importance, few analytical results have been obtained on the flow-field and active-stress patterns around active topological defects. Using the generic hydrodynamic theory of active systems, we investigate the flow and stress patterns around these topological defects in unbounded, two-dimensional active nematics. Under generic assumptions, we derive analytically the spontaneous velocity and stall force of self-advected defects in the presence of both shear and rotational viscosities. Applying our formalism to the dynamics of monolayers of elongated cells at confluence, we show that the non-conservation of cell number generically increases the self-advection velocity and could provide an explanation for their observed role in cellular extrusion and multilayering. We finally investigate numerically the influence of the Ericksen stress. Our work paves the way to a generic study of the role of topological defects in active nematics, and in particular in monolayers of elongated cells.

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