Projeto 2: Não passarão! Ou passam?

Rodrigo Coelho e Nuno Araújo

O escoamento de gotículas transportadas por um fluido ocorre em diversas situações, como na extração aprimorada de petróleo, filtração de água e em análises clínicas. Experimentos de microfluídica recentes sugerem que partículas deformáveis cooperam entre si por meio de interações hidrodinâmicas para passar por um meio poroso, para o qual, nas mesmas condições, uma única partícula fica presa. Para uma mistura com partículas de flexibilidades diferentes, observou-se que as partículas mais flexíveis se movem mais rapidamente do que as menos flexíveis, o que pode ser usado para separar células de diferentes tipos por exemplo. Neste projeto, vamos simular gotas imiscíveis passando por obstáculos usando o método lattice-Boltzmann e estudaremos a interação entre elas. Em particular, queremos desenvolver um método para identificar a trajetória das gotas e perceber se existem mecanismos de rajadas na passagem das gotas pelo meio.

Projeto 3: Interfaces vivas

Cristóvão Dias e Margarida Telo da Gama

A matéria ativa é uma nova classe de matéria mole fora do equilíbrio, caracterizada por captar energia do meio ambiente e convertê-la em trabalho. Exemplos incluem bactérias, células ou colóides ativos. Embora a dinâmica destas partículas ativas se assemelhe à de um sistema passivo, a presença de flutuações gigantes leva a comportamentos coletivos surpreendentes, tanto em todo seu volume como nas interfaces cujas propriedades têm tido pouca atenção.

Um dos modelos mais simples, para estudar matéria ativa, consiste em considerar partículas brownianas com auto-propulsão. Neste projeto de estágio vamos realizar simulações de partículas ativas numa rede usando métodos de Monte Carlo cinético. Vamos estudar qual a influência que uma interação de alinhamento pode ter nas propriedades da interface ativa.

Projeto 4: Solitões passeiam no ecrã

Cristóvão Dias

Experiências recentes [Nat. Commun. 10, 4744 (2019)], mostram uma dinâmica complexa de milhões de Skyrmions de cristais líquidos ativos. Essa dinâmica deve-se a um mecanismo de não recíproco da resposta do cristal líquido a um campo elétrico que é ligado e desligado com uma determinada frequência. Neste projeto propomos um modelo simples para reproduzir as experiências, onde a propulsão e interação entre skyrmions varia da mesma forma não recíproca com o campo aplicado. Com este modelo iremos estudar a competição entre a interação dipolar devido ao campo aplicado, uma interação isotrópica quando o campo está desligado, e a própria velocidade do skyrmion dependendo do mesmo campo.

Projeto 5: Grão a grão, enche o rei a sua terra

André Matias e Danilo Silva

Se quiserem criar um país só para vocês o melhor é irem até à Liberlândia, um território que surgiu de uma disputa da fronteira entre a Croácia e a Sérvia. Esse território atualmente não é reclamado por nenhum país devido às alterações ao rio Danúbio, que define a fronteira. A evolução do rio deve-se ao transporte de sedimentos pelo que o fenómeno físico pode ter consequências internacionais, literalmente. Porém, há também perguntas relevantes na física que ainda são incompreendidas. Por exemplo, como a distribuição de tamanhos das partículas num meio compacto (como no solo) e o seu rearranjo influenciam o escoamento de um fluido por ele? Neste projeto, vamos usar o método lattice-Boltzmann para simular a dinâmica do fluido e o transporte de partículas.

Projeto 6: Agitar como a Shakira tornará a E. Coli mais rápida?

Danne van Roon

Devido a interacções hidrodinâmicas, algumas bactérias seguem trajectórias circulares quando nadam perto de superfícies. Tais bactérias são também conhecidas como 'bactérias quirais', um exemplo bem conhecido é a E. Coli. Trabalhos recentes com objetivo de compreender o movimento da E. Coli num ambiente natural heterogéneo, contendo poros (solos) ou obstáculos (imperfeições nas superfícies), mostram que a propagação da E. Coli, através do espaço (difusão) pode ser melhorada pela inclusão de obstáculos fixos nas superfícies. Neste projeto, vamos alargar este estudo, investigando o efeito de obstáculos com movimentos periódicos e as consequências sobre a propagação de E. Coli. Durante o projecto irão ser usados métodos numéricos e teóricos.

Projeto 7: Modelagem computacional de cicatrização de feridas: do contínuo ao discreto.

Genilson Carvalho

A pele é a principal barreira de proteção do corpo. Perante a abertura de uma ferida, quanto mais rápido o tecido epitelial se recuperar melhor. A cicatrização é um processo de regeneração do tecido que implica migração celular e formação de um cabo contrátil que conecta as células da borda da ferida levando ao seu fechamento. Esse é um processo essencial à vida. É por isso necessário entender os mecanismos fundamentais envolvidos no processo de cicatrização para melhorar a eficiência e a escala de tempo do processo de cura. Para estudar o processo, nós desenvolvemos um modelo contínuo baseado em modelos de Kelvin-Voigt, onde o tecido é descrito como um material muito fino, contínuo, isotrópico, homogéneo e incompressível. Em paralelo, desenvolvemos um modelo discreto onde o tecido é descrito como um conjunto de partículas conectadas por elementos elásticos. Neste projeto iremos fazer um estudo comparativo entre estes dois modelos, aprendendo sobre as vantagens e desvantagens de cada uma das metodologias.