Self-Organization of Clusters of Active Brownian Particles in a Colloidal Plasma under the Action of Laser Radiation

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Clusters of active Brownian particles in gas-discharge plasma are considered as open systems with energy exchange with the environment. The evolution of a cluster of 19 active Brownian particles with a partially absorbing metal surface (so-called Janus particles) when exposed to intense laser radiation is shown. The formation of strongly correlated clusters of charged particles with increasing laser radiation power was observed experimentally. Based on an analysis of the trajectories of particles, the region of their localization, and changes in their kinetic energy, fractal dimension, and dynamic entropy for different values of laser radiation power density, the self-organization of a cluster of strongly interacting particles in the plasma of a high-frequency glow discharge is studied.

About the authors

M. M. Vasiliev

Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences

Email: vasiliev@ihed.ras.ru
Moscow, Russia

A. A. Alekseevskaya

Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences

Email: vasiliev@ihed.ras.ru
Moscow, Russia

K. G. Koss

Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences

Email: vasiliev@ihed.ras.ru
Moscow, Russia

E. V. Vasilieva

Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences

Email: vasiliev@ihed.ras.ru
Moscow, Russia

O. F. Petrov

Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: vasiliev@ihed.ras.ru
Moscow, Russia

References

  1. Ebeling W., Feistel R. Physics of Self-organization and Evolution. Weinheim: Wiley‒VCH, 2011.
  2. Prigogine I., Nicolis G., Babloyantz A. Thermodynamics of Evolution // Phys. Today. 1972. V. 25. № 11. P. 23.
  3. Petrosky T.Y., Prigogine I. Laws and Events: The Dynamical Basis of Self-organization // Canad. J. Phys. 1990. V. 68. № 9. P. 670.
  4. Shields C.W. IV, Velev O.D. The Evolution of Active Particles: Toward Externally Powered Self-propelling and Self-reconfiguring Particle Systems // Chem. 2017. V. 3. № 4. P. 539.
  5. Petrov O.F., Statsenko K.B., Vasiliev M.M. Active Brownian Motion of Strongly Coupled Charged Grains Driven by Laser Radiation in Plasma // Sci. Rep. 2022. V. 12. № 1. P. 8618.
  6. Su H., Hurd Price C.A., Jing L., Tian Q., Liu J., Qian K. Janus Particles: Design, Preparation, and Biomedical Applications // Mater. Today Bio. 2019. V. 4. P. 100033.
  7. Deng D., Argon A.S., Yip S. A Molecular Dynamics Model of Melting and Glass Transition in an Idealized Two-dimensional Material I // Phil. Trans. R. Soc. Lond. A. 1989. V. 329. 549.
  8. Allegrini P., Douglas J.F., Glotzer S.C. Dynamic Entropy as a Measure of Caging and Persistent Particle Motion in Supercooled Liquids // Phys. Rev. E. 1999. V. 60. P. 5714.
  9. Gaspard P., Wang X.-J. Noise, Chaos, and (ε, τ)-Entropy per Unit Time // Phys. Rep. 1993. V. 235. № 6. P. 291.
  10. Gaspard P., Nicolis G. Transport Properties, Lyapunov Exponents, and Entropy per Unit Time // Phys. Rev. Lett. 1990. V. 65. P. 1693.
  11. Mandelbrot B.B. The Fractal Geometry of Nature. San Francisco: W.H. Freeman and Co., 1982.
  12. Koss X.G., Petrov O.F., Statsenko K.B., Vasiliev M.M. Small Systems of Laser-driven Active Brownian Particles: Evolution and Dynamic Entropy // EPL. 2018. V. 124. P. 45 001.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (61KB)
3.

Download (140KB)
4.

Download (534KB)
5.

Download (19KB)
6.

Download (94KB)
7.

Download (105KB)
8.

Download (110KB)
9.

Download (112KB)

Copyright (c) 2023 М.М. Васильев, А.А. Алексеевская, К.Г. Косс, Е.В. Васильева, О.Ф. Петров

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».