非平衡活性物质系统的势流场地貌理论

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11905222
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2503.统计物理与复杂系统
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Active matter systems are composed of nonequilibrium self-driven units. As a result, they exhibit an array of distinctive phenomena and properties different from equilibrium matter, and have important applications in a wide variety of fields. Recently, the study of active matter has become the cutting-edge research in interdisciplinary fields of physics, chemistry and biology. However, in the current research of active matter, linear stability analysis is the main framework used to study the dynamics of active matter, and the thermodynamics is restricted by the near-equilibrium condition. Therefore, it is a scientific question of significance as to how to break through these limitations and explore systematically the global dynamics and nonequilibrium thermodynamics of active matter. In this project we start from the hydrodynamics of active matter and give an in-depth study of the global dynamical behavior of active matter and obtain a set of nonequilibrium thermodynamic equations applicable in far-from-equilibrium conditions, within the framework of the potential-flux field landscape theory based on the principle of nonequilibrium trinity and the hub of the potential-flux decomposition. The results in this project may facilitate the uncovering of underlying principles in the global dynamics and nonequilibrium thermodynamics of active matter, the expansion of the validity range of the potential-flux field landscape theory, and the potential applications in areas such as soft matter synthesis, directed motion of medication, and intelligent materials.
活性物质系统的构成单元具有非平衡自驱动特性,表现出一系列区别于平衡态物质系统的特有现象和性质,并在多个领域有重要的应用价值。近年来对活性物质的研究已成为物理、化学和生物等学科交叉领域的前沿科学问题。然而,当前对活性物质的研究中,动力学方面采用的是以线性稳定性分析为主的框架,热力学方面则有近平衡条件的限制。如何突破这双重局限性,系统深入地探索活性物质的全局动力学与非平衡热力学规律,是具有重要意义的科学问题。本项目从活性物质的流体力学方程出发,在势流场地貌理论框架内,以非平衡三位一体原理为基础,以势流分解为纽带,深入研究活性物质在相空间中的全局动力学行为,建立远离平衡态的非平衡热力学方程组。研究成果将有助于揭示活性物质系统的全局动力学与非平衡热力学的深层规律,扩展势流场地貌理论体系的适用范围,并在软物质合成、药物定向输运、智能材料等领域具有潜在应用价值。

结项摘要

活性物质是由大量自驱动的活性单元构成的物质体系。活性物质处于非平衡态,表现出一系列区别于平衡态惰性物质系统的非平衡现象,并在多个领域具有重要的应用价值。当前对活性物质的研究受到局域线性稳定性分析和热力学近平衡条件的限制。本项目采用势流地貌理论框架,揭示活性物质在相空间中的全局动力学行为,建立远离平衡态活性系统的非平衡热力学规律,并在具体的活性物质系统中应用和检验建立的普适理论体系。我们在具有空间广延性的非平衡活性系统中建立了广义涨落耗散定理,在远离平衡态的随机流体系统中建立了非平衡热力学方程组,在与多个热库接触的非平衡开放哈密顿系统中完善了势流地貌理论并确立了非平衡状态方程的形式。本项目中为活性物质建立的势流地貌理论体系,突破了局域线性稳定性分析和局域细致平衡假设的限制,为研究非平衡活性物质系统在相空间中的全局动力学和远离平衡态的非平衡热力学奠定了理论基础。研究成果在软物质合成、药物定向输运、智能设备与材料等领域具有潜在应用价值。项目执行期间,在国际学术期刊上发表项目相关SCI论文4篇。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Landscape-Flux Framework for Nonequilibrium Dynamics and Thermodynamics of Open Hamiltonian Systems Coupled to Multiple Heat Baths
与多个热浴耦合的开放哈密顿系统的非平衡动力学和热力学的景观通量框架
  • DOI:
    10.1021/acs.jpcb.1c02261
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    The Journal of Physical Chemistry B
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wei Wu;Jin Wang
  • 通讯作者:
    Jin Wang
Nonequilibrium Thermodynamics of Turbulence and Stochastic Fluid Systems
湍流和随机流体系统的非平衡热力学
  • DOI:
    10.1088/1367-2630/abc7d2
  • 发表时间:
    2020-11
  • 期刊:
    New Journal of Physics
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Wei Wu;Jin Wang
  • 通讯作者:
    Jin Wang
Nonequilibrium Equation of State for Open Hamiltonian Systems Maintained in Nonequilibrium Steady States
保持非平衡稳态的开放哈密顿系统的非平衡状态方程
  • DOI:
    10.1021/acs.jpcb.2c04564
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    The Journal of Physical Chemistry B
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wei Wu;Jin Wang
  • 通讯作者:
    Jin Wang
Generalized Fluctuation-Dissipation Theorem for Non-equilibrium Spatially Extended Systems
非平衡空间扩展系统的广义涨落耗散定理
  • DOI:
    10.3389/fphy.2020.567523
  • 发表时间:
    2020-10
  • 期刊:
    Frontiers in Physics
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Wei Wu;Jin Wang
  • 通讯作者:
    Jin Wang

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其他文献

生活垃圾衍生燃料催化气化制备合成气
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    --
  • 发表时间:
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正交试验优选贯叶金丝桃中金丝桃苷的乙醇提取工艺
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  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    吴畏

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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