Aparición de vías y movimiento turbulento en fluidos de giradores activos

Resumen Las asambleas de partículas auto-rotativas están ganando interés como una realización novedosa de materia activa con comportamientos colectivos únicos, como corrientes en los bordes y estados dinámicos no triviales. Aquí, desarrollamos un modelo continuo para un sistema de giradores incrustados en un fluido mediante la generación gruesa de las ecuaciones de movimiento de las partículas discretas. Aplicamos el modelo para explorar mezclas de giradores que rotan en sentido horario y antihorario. Encontramos que la dinámica es sensible a la inercia del fluido; en el sistema sin inercia, después de un movimiento turbulento transitorio, los giradores se segrean y forman carriles de tráfico estables. A un número de Reynolds pequeño pero finito, en cambio, el movimiento turbulento persiste y el sistema exhibe una transición de ruptura de quiralidad que conduce a un estado de sentido de rotación único. Nuestros resultados arrojan luz sobre el comportamiento dinámico de materiales fuera de equilibrio ejemplificados por los giradores activos.