Publicaciones

Publicaciones de los investigadores principales del Núcleo Milenio Física de la Materia Activa

PUBLICACIONES 2018-2020

Entendiendo la dinámica de contagios como un proceso microscópico en partículas activas Brownianas
Junto con el modelo SIR se han empleado varios enfoques para comprender la dinámica de contagio de las partículas que interactúan. Aquí, se introducen partículas brownianas activas (ABP) para modelar la dinámica de contagio de agentes vivos que realizan transmisión horizontal de una enfermedad infecciosa en espacio y tiempo.
Understanding contagion dynamics through microscopic processes in active Brownian particles.
Norambuena, A., Valencia, F. J., Guzmán-Lastra, F.
Scientific Reports, 10(1), 1-7. (2020).
https://www.nature.com/articles/s41598-020-77860-y 
Hacia una descripción analítica de micro nadadores activos en gotas limpias y cubiertas con surfactante
Basado en un modelo analítico de campo lejano, la locomoción de un micro nadador autopropulsado moviendose dentro de una gota viscosa limpia o una gota cubierta con surfactante distribuido homogéneamente a bajo número de Reynolds es estudiada. Encontramos que la presencia del surfactante altera significativamente la dinámica del nadador encapsulado mejorando su reorientación.
Towards an analytical description of active microswimmers in clean and in surfactant-covered drops.
Sprenger, A. R., Shaik, V. A., Ardekani, A. M., Lisicki, M., Mathijssen, A. J., Guzmán-Lastra, F Löwen H., Menzel A., Daddi-Moussa-Ider A.
The European Physical Journal E, 43(9), 1-18. (2020).
https://link.springer.com/article/10.1140/epje/i2020-11980-9 
Difusión en un medio poroso
La difusión es un proceso universal, importantísimo, por ejemplo, en el transporte de moléculas al interior de las células, de señales químicas en el cerebro, o de nutrientes en el suelo. La geometría del medio influye enormemente en el proceso, como se demostró en este estudio, donde usamos varias redes de microcanales aleatorias para determinar experimentalmente el efecto del área efectiva de la red y del tamaño del área de medición en las propiedades efectivas de la red.
Local details versus effective medium approximation: A study of diffusion in microfluidic random networks made from Voronoi tessellations.
W. Ponce, M. L. Cordero.
Phys. Rev. E 101, 023110 (2020).
https://doi.org/10.1103/PhysRevE.101.023110  
Micromotores híbridos para detección de cáncer gástrico
Los pequeños micromotores estudiados en este artículo consisten en microtúbulos formados por diferentes materiales, de manera de mostrar diferentes propiedades. En particular, se estudiaron micromotores catalíticos (que se impulsan por medio de una reacción química), magnéticos (por un campo magnético externo) o híbridos (una mezcla de ambos procesos.
Effects of preparation on catalytic, magnetic and hybrid micromotorson their functional features and application in gastric cancer biomarker detection.
D. F. Báez, Ramos, A. Corvalán, M. L. Cordero, S. Bollo, M. J. Kogan.
Sens. Act. B 310, 127843 (2020).
https://doi.org/10.1016/j.snb.2020.127843  
Cadenas coloidales activas con movimiento de cilios y flagelos
En este estudio demostramos que los sistemas simplificados, que constan solo de unas pocas partículas con interacción no recíproca y asimetría cabeza-cola, muestran el movimiento de batimiento y la autopropulsión. Ambas propiedades están presentes en muchos modelos que no están en equilibrio, por lo que nuestros resultados son una característica general de la materia activa.
Active colloidal chains with cilia- and flagella-like motion
González y R. Soto
New Journal of Physics 20,053014 (2018)
http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1367-2630/aabe3c 
Propiedades críticas de materiales granulares
Los fenómenos críticos asociados a la transición de líquido a sólido de sistemas granulares vibrados cuasi bidimensionales se estudian utilizando simulaciones de dinámica molecular del modelo de esfera dura inelástica. En este estudio vemos que en sistemas cuasi unidimensionales, la transición es solo discontinua, limitada por un punto crítico, lo que indica que dos es la dimensión más baja por tener un punto tricrítico.
Critical phenomena in quasi-two-dimensional vibrated granular systems
M Guzmán, R Soto
Physical Review E 97, 012907 (2018)
https://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/PhysRevE.97.012907
Bacterias manejando gotas
En este estudio se confinaron bacterias al interior de microgotas. Las bacterias al nadar al interior de las gotas, se agrupan y forman estructuras efímeras, que causan el movimiento de la gota. Al igual que el movimiento de las bacterias, el movimiento de la gota es fluctuante y aleatorio, y se relaciona específicamente con el movimiento de las bacterias cerca de la superficie de la gota.
Bacteria driving droplets
G. Ramos, M. L. Cordero, R. Soto.
Soft Matter 16, 1359 (2020).
https://doi.org/10.1039/C9SM01839E  
Las alfombras activas aumentan la difusión no equilibrada y mejoran los flujos moleculares
Las alfombras activas inyectan energía localmente en el fluido que las rodea. Mientras que las leyes de difusión de Fick se establecen cerca del equilibrio, no está claro cómo resolver el transporte que no está en equilibrio impulsado por tales fluctuaciones accionadas por la presencia de bordes y materia activa. Aquí, obtenemos la difusividad mejorada de moléculas o partículas pasivas en función de la distancia a una alfombra activa.
Active carpets drive non-equilibrium diffusion and enhanced molecular fluxes.
Guzmán-Lastra, F., Löwen, H., & Mathijssen, A. J.
Nature Communications, 12(1), 1-15. (2021).
https://www.nature.com/articles/s41467-021-22029-y 
Transmisión perfecta de Brewster a través de una película ultrafina perforada
Cuando una onda de sonido incide sobre una superficie perforada, la transmisión de la onda es típicamente poca, excepto en algunos ángulos particulares llamados ángulos de Brewster. El efecto de las propiedades acústicas y de la geometría de la superficie en la transmisión de la onda fue estudiado de manera teórica y numérica.
Perfect Brewster transmission through ultrathin perforated films.
K.Pham, A.Maurel ,J.-F.Mercier, S.Félix, M.L.Cordero, C.Horvath
Wave motion 93, 102485 (2020).
https://doi.org/10.1016/j.wavemoti.2019.102485 
Atrapamiento y penetración de particulas activas en membrana
En este artículo exploramos las interacciones entre una partícula activa y una membrana de modelo mínima. Demostramos que la partícula puede quedar atrapada por la membrana o penetrar a través de ella, donde la membrana puede dañarse permanentemente o recuperarse mediante la autocuración.
Membrane penetration and trapping of an active particle.
Daddi-Moussa-Ider, A., Goh, S., Liebchen, B., Hoell, C., Mathijssen, A. J., Guzmán-Lastra, F.,Scholz C., Menzel A., Löwen H.
The Journal of chemical physics, 150(6), 064906 (2019).
https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.5080807
Algoritmo eficiente para simular partículas brownianas en GPUs
En este artículo se desarrolla un algoritmo que permite simular computacionalmente millones de partículas microscópicas impenetrables. Usando herramientas geométricas avanzadas se logra que la simulación sea muy eficiente en unidades gráficas (GPU). En la imagen se ve el caso de una mezcla de partículas de oro y platino en una solución de agua oxigenada.
GPU parallel simulation algorithm of Brownian particles with excluded volume using Delaunay triangulations
F Carter, N Hitschfeld, C Navarro, R Soto
Computer Physics Communications 229, 148 (2018)
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0010465518301061
Bacterias magnetotácticas en una gota se autoensamblan en un motor rotatorio
Las bacterias magnetotácticas son organismos que forman de manera natural un pequeño imán en su interior, que les permite alinearse con un campo magnético externo. Cuando las confinamos al interior de una gota microscópica y aplicamos un campo magnético constante, las bacterias se ponen a nadar en círculos, haciendo rotar la gota.
Magnetotactic bacteria in a droplet self-assemble into a rotary motor. Vincenti, G. Ramos, M. L. Cordero, C. Douarche, R. Soto, E.Clément. Nature Communications, 10, 5082 (2019)
https://doi.org/10.1038/s41467-019-13031-6

PUBLICACIONES 2010 – 2017

Autores/AuthorsTítulo/TitleReferencia/Reference
G Castillo, N Mujica, N Sepulveda, J C Carlos Sobarzo, M Guzman, R SotoHyperuniform states generated by a critical friction field Phys. Rev. E (accepted 2019)
S Marquez, G Reig, M Concha, R SotoCell migration driven by substrate deformation gradients Phys. Biol. (accepted 2019)
A Daddi-Moussa-Ider, S Goh, B Liebchen, C Hoell, AJTM Mathijssen, F Guzmán-Lastra, C Scholz, AM Menzel, H LöwenMembrane penetration and trapping of an active particleJ. Chem. Phys. 150, 064906 (2019)
Gaspard Junot, Nuris Figueroa-Morales, Thierry Darnige, Anke Lindner, Rodrigo Soto, Harold Auradou, Eric ClémentSwimming bacteria in Poiseuille flow: The quest for active Bretherton-Jeffery trajectories
EPL 126, 44003 (2019)
S Gonzalez, R Soto
Directed assembly of active colloidal molecules New Journal of Physics 21, 033041 (2019)
M Guzmán, R SotoNonideal rheology of semidilute bacterial suspensions Phys. Rev. E 99, 012613 (2019)
N Sepúlveda, R SotoUniversality of active wetting transitions Phys. Rev. E 98, 052141 (2018)
V Garzó, R Brito, R SotoEnskog kinetic theory for a model of a confined quasi-two-dimensional granular fluid
Phys. Rev. E 98, 052904 (2018)
N. Hassan, M.L. Cordero, R. Sierpe, M. Almada, J. Juárez, M. Valdez, A. Riveros, E. Vargas, Ali Abou-Hassan, J.M. Ruso, M.J. KoganPeptide functionalized magneto-plasmonic nanoparticles obtained by microfluidics for inhibition of β-amyloid aggregationJ. Mater. Chem. B 6, 5091 (2018)
D Risso, R Soto, M GuzmánEffective two-dimensional model for granular matter with phase separation Phys. Rev. E 98, 022901 (2018)
F. Barra and C. LledóThe smallest absorption refrigerator: the thermodynamics of a system with quantum local detailed balance EPJ-ST 227, 231 (2018)
AJTM Mathijssen, F Guzmán-Lastra, A Kaiser, H LöwenSelf-organised active carpets drive replenishing nutrient currents Phys. Rev. Lett. 121, 248101 (2018)
S. González and R. Soto
Active colloidal chains with cilia- and flagella-like motion New Journal of Physics 20, 053014 (2018)
M Guzmán, R Soto
Critical phenomena in quasi-two-dimensional vibrated granular systems Physical Review E 97, 012907 (2018)
F Carter, N Hitschfeld, C Navarro, R SotoGPU parallel simulation algorithm of Brownian particles with excluded volume using Delaunay triangulations Computer Physics Communications 229, 148 (2018)
J. Thingna, F. Barra, M. EspositoKinetics and thermodynamics of a driven open quantum system Phys. Rev. E 96 052132 (2017)
German Reig, Mauricio Cerda, Néstor Sepúlveda, Daniela Flores, Victor Castañeda, Masazumi Tada, Steffen Härtel and Miguel Concha Extra-embryonic tissue spreading directs early embryo morphogenesis in killifish Nature Communications 8, 15431 (2017)
F. Barra and C. LledóStochastic thermodynamics of quantum maps with and without equilibrium Phys. Rev. E 96, 052144 (2017)
N Sepúlveda and R SotoWetting transitions displayed by persistent active particlesPhys. Rev. Lett. 119, 078001 (2017)
B Herrmann-Priesnitz, WR Calderón-Muñoz, A Valencia, R SotoThermal design exploration of a swirl flow microchannel heat sink for high heat flux applications based on numerical simulations Applied Thermal Engineering 109, 22-34 (2016)
Néstor Sepúlveda and Rodrigo Soto Coarsening and clustering in run-and-tumble dynamics with short-range exclusion Phys. Rev. E 94, 022603 (2016)
N Mujica and R SotoDynamics of noncohesive confined granular media

Recent Advances in Fluid Dynamics with Environmental Applications, 445(2016)
D.Churochkin, F. Barra, F. Lund, A. Maurel, V.
Pagneux
Multiple scattering of elastic waves by pinned dislocation segments in a continuum Wave Motion, 60 220 (2016)

F. Barra and M. EspositoDissipation in small systems: Landau-Zener approach. Phys. Rev. E. 93, 062118 (2016)
F. Barra, R. Espinoza-González, H. Fernández, F. Lund, A, Maurel and V. PagneuxThe Use of Ultrasound to Measure Dislocation Density Jom 67, 1856 (2015)
F. BarraThe thermodynamic cost of driving quantum systems by their boundaries Scientific Reports 5, 14873 (2015)
P. Cordero, D. Risso and R. Soto

Effect of the vibration profile on shallow granular systemsPhil. Trans. R. Soc. A 373, 20150116 (2015)
E. Rojas, M. Trulsson, B. Andreotti, E. Clement and R. Soto

Relaxation processes after instantaneous shear rate reversal in a dense granular flow
EPL 109, 64002 (2015)
Rodrigo Soto and Ramin Golestanian

Self-assembly of Active Colloidal Molecules with Dynamic Function

Phys. Rev. E 91, 052304 (2015)
G. Castillo, N, Mujica, and R. Soto
Universality and criticality of a second-order granular solid-liquid-like phase transition Phys. Rev. E 91, 012141 (2015)
J.-F. Mercier, M. L. Cordero, S. Félix, A. Ourir, and A. MaurelClassical homogenization to analyze the dispersion relations of spoof plasmons with geometrical and compositional effects
Proc. R. Soc. A 471, 20150472 (2015)
Cordero, ML; Maurel, A; Mercier, JF; Felix, S; Barra, FTuning the wavelength of spoof plasmons by adjusting the impedance contrast in an array of penetrable inclusions Appl. Phys. Lett. 107, 084104 (2015)
Horvath, C;Arratia, C;Cordero, MLMeasurement of the dispersion relation of a convectively unstable capillary jet under confinementPhysics of Fluids 27, 114103 (2015)
R. Soto, D. Risso, and R. BritoShear viscosity of a model for confined granular mediaPhysical Review E 2014
C. Parra-Rojas and R. Soto

Casimir effect in swimmer suspensionsPhysical Review E 2014
B. Néel, I. Rondini, A. Turzillo, N. Mujica, and R. SotoDynamics of a first-order transition to an absorbing statePhysical Review E 2014
Rodrigo Soto and Ramin Golestanian

Self-assembly of catalytically active colloidal molecules: Tailoring activity through surface chemistryPhys. Rev. Lett. 2014
Rodrigo Soto and Ramin Golestanian

Run-and-tumble in a crowded environment: persistent exclusion process for swimmersPhysical Review E 2014
S. Ajisaka, F. Barra and B. ZunkovicNonequilibrium quantum phase transitions in the XY model: comparison of unitary time evolution and reduced density matrix approaches New. J. Phys 16 (2014) 033028
Ulloa, C;Ahumada, A;Cordero, MLEffect of confinement on the deformation of microfluidic dropsPhysical Review E 2014
S. Ajisaka and F. BarraNonequilibrium mesoscopic Fermi-reservoir distribution and particle current through a coherent quantum system Phys. Rev. B 87 195114 (2013)
C. Parra-Rojas and R. SotoActive temperature and velocity correlations produced by a swimmer suspensionPhysical Review E 2013
Francisca Guzman-Lastra and Rodrigo Soto

Subdiffusive behavior of a dilute non-Brownian suspension under shearPhysical Review E 2013
R. Brito, D. Risso, and R. SotoHydrodynamic modes in a confined granular fluidPhysical Review E 2013
G. L. Miño *, J. Dunstan*, A. Rousselet, E. Clement , and R. SotoInduced Diffusion of Tracers in a Bacterial Suspension: Theory and ExperimentsJ. Fluid Mech 2013
L.-H. Luu, N. Mujica, and R. Soto

Capillarylike fluctuations of a solid-liquid interface in a noncohesive granular systemPhys. Rev. E 2013
Francisca Guzman-Lastra and Rodrigo Soto

Stochastic resonance on the transverse displacement of swimmers in an oscillatory shear flowPhys. Rev. E 2012
G. Castillo, N. Mujica, and R. SotoFluctuations and Criticality of a Granular Solid-Liquid-like Phase TransitionPhysical Review Letter 2012
N. Rivas, P. Cordero, D. Risso, and R. Soto

Characterization of the energy bursts in vibrated shallow granular systemsGranular Matter 2012
Jocelyn Dunstan, Gastón Miño*, Eric Clement , Rodrigo Soto

A two-sphere model for bacteria swimming near solid surfacesPhysical Fluids 2012
S. Ajisaka, F. Barra, C. Mejía-Monasterio, and T.
Prosen
Current in coherent quantum systems connected to mesoscopic Fermi reservoirsPhysica Scripta 2012
F. Barra, F. Lund, N. Mujica
and S. Rica
Shear modulus of an elastic solid under external pressure as a function of temperature: The case of heliumPhysical Review B 2012
S. Ajisaka, F. Barra, C. MejíaMonasterio,
and T. Prosen
Nonequlibrium particle and energy currents in quantum chains connected to mesoscopic Fermi reservoirsPhysical Review B. 2012
F. Barra, V. Pagneux and J. ZuñigaDiffusive transport of waves in a periodic waveguidePhysical Review E 2012
S. Ajisaka, F.
Barra, C. Mejía-Monasterio, and T. Prosen
Particle and energy transport in quantum disordered and quasi-periodic chains connected to mesoscopic Fermi reservoirsAIP Conference Proceedings 2012
P. Rodríguez-Lopez, R.Brito and R. SotoNumerical computation of Casimir forces via stochastic quantization

Int. J. Mod. Phys. Conf. Ser. 2012
N. Rivas, D. Risso, R. Soto, and P. CorderoEnergy bursts in vibrated shallow granular systemsAIP Conf. Proc. 2011
Nicolás Rivas, Patricio Cordero, Dino Risso, and Rodrigo Soto

Segregation in quasi two-dimensional granular system

New Journal of Physics 2011
Daniel Asenjo, Fernando Lund, Simón Poblete, Rodrigo Soto, Marcos Sotomayor

Characterization of the Melting Transition in Two Dimensions at Vanishing External Pressure Using Molecular Dynamics Simulations


Physical Review B 2011
N. Rivas, S. Ponce, B. Gallet, D. Risso, R. Soto, P. Cordero, and N. MujicaSudden chain energy transfer events in vibrated granular media

Physical Review Letter 2011

Pablo Rodriguez-Lopez*, Ricardo Brito , and Rodrigo Soto

Stochastic Quantization and Casimir Forces

EPL 2011
Cordero, ML;Gallaire, F;Baroud, CNQuantitative analysis of the dripping and jetting regimes in co-flowing capillary jetsPhysics of Fluids2011
Shuichi Tasaki, Shigeru Ajisaka and Felipe Barra

Quantum statistical mechanics in infinitely extended systems - C* algebraic approachBussei Kenkyu, 97, No. 3 483 (2011)
G. Miño, T.E. Mallouk, T. Darnige, M. Hoyos, J. Dauchet, J. Dunstan, R. Soto, Y. Wang, A. Rousselet, and E. Clement

Enhanced diffusion due to active swimmers at a solid surface

Phys. Rev. Letter 2011
A. Maurela, V. Pagneuxb, F. Barra, F. LundSurface acoustic waves in interaction with a dislocationUltrasonics 2010
Barra F, Maurel A, Pagneux V, Zuñiga J.Number of propagating modes of a diffusive periodic waveguide in the semiclassical limitPhysical Review E 2010