Collective dynamics and self-assembly of calcium-alginate motors of varying sizes

Zahorán, Réka [Zahorán, Réka (Kémiai tudományok), szerző] Fizikai Kémiai és Anyagtudományi Tanszék (SZTE / TTIK / KI); Papp, Paszkál* [Papp, Paszkál (Fizikai kémia), szerző] Fizikai Kémiai és Anyagtudományi Tanszék (SZTE / TTIK / KI); Horváth, Dezső [Horváth, Dezső (Fizikai kémia), szerző] Alkalmazott és Környezeti Kémiai Tanszék (SZTE / TTIK / KI); Tóth, Ágota ✉ [Tóth, Ágota (Fizikai kémia), szerző] Fizikai Kémiai és Anyagtudományi Tanszék (SZTE / TTIK / KI)

Angol nyelvű Szakcikk (Folyóiratcikk) Tudományos
  • Szociológiai Tudományos Bizottság: A nemzetközi
  • Regionális Tudományok Bizottsága: B nemzetközi
  • SJR Scopus - Multidisciplinary: Q1
Self-propelling calcium-alginate motors exhibit complex interactions driven by attractive capillary and repulsive Marangoni forces, yet how motor size influences their collective dynamics remains unclear. Here we experimentally investigate the size-dependent oscillatory collisions, synchronization, and self-assembly of calcium-alginate motors ranging from two to fifteen units. Using high-speed imaging and a particle-based model incorporating pairwise interactions, we reveal that smaller motors sustain longer oscillations, while larger motors coordinate the motion of smaller ones, leading to vibrational-like dynamics. Assemblies of eight or more motors form clusters characterized topologically by Betti numbers, reflecting evolving connectivity and voids. Our findings elucidate how size-dependent forces govern the emergent spatiotemporal patterns and self-organization of active polymer motors, providing insights for designing intelligent collective systems with potential applications in micro-actuation and soft robotics.
Hivatkozás stílusok: IEEEACMAPAChicagoHarvardCSLMásolásNyomtatás
2026-10-09 22:47