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Self-propelled motion of an extra particle in a two-dimensional plasma crystal

Laut, Ingo und Räth, Christoph und Zhdanov, Sergey und Nosenko, Volodymyr und Morfill, Gregor E. und Thomas, Hubertus M. (2017) Self-propelled motion of an extra particle in a two-dimensional plasma crystal. DPG spring meeting Dresden 2017, 19.-24. März 2017, Dresden.

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4MB

Kurzfassung

Plasma crystals consist of charged microparticles that levitate in a weakly ionized gas. In these nonequilibrium systems the particle interaction is nonreciprocal due to flowing ions. Plasma crystals were successfully used to study dynamical effects in liquids and solids at the kinetic level and have the potential to also enable the study of active particles. Here, we analyze in simulations and theory the self-propelled motion of an "extra" particle in a two-dimensional plasma crystal. Experimental observations [1] showed that the extra particle is confined in a channel of two neighboring rows of particles and moves persistently through the crystal. We use the simple model of a pointlike ion wake charge to reproduce this intriguing effect in simulations. We show that the nonreciprocity of the particle interaction, owing to the plasma flow, is responsible for a broken symmetry of the channel that enables the self-propelled motion of the extra particle [2]. [1] C.-R. Du, V. Nosenko, S. Zhdanov, H. M. Thomas, and G. E. Morfill, Phys. Rev. E 89, 021101(R) (2014) [2] I. Laut, C. Räth, S. K. Zhdanov, V. Nosenko, G. E. Morfill, and H. M. Thomas, accepted for publication in Phys. Rev. Lett.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/111809/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Self-propelled motion of an extra particle in a two-dimensional plasma crystal
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Laut, IngoIngo.Laut (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Räth, ChristophChristoph.Raeth (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zhdanov, SergeySergey.Zhdanov (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Nosenko, VolodymyrV.Nosenko (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Morfill, Gregor E.max-planck-institut für extraterrestrische physik, giessenbachstrasse, 85748 garching, germanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Thomas, Hubertus M.Hubertus.Thomas (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8358-2023NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2017
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:complex plasma, self-propelled motion, active matter
Veranstaltungstitel:DPG spring meeting Dresden 2017
Veranstaltungsort:Dresden
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:19.-24. März 2017
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Komplexe Plasmen / Datenanalyse (alt), R - Komplexe Plasmen / Theorie, Simulation (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Materialphysik im Weltraum
Hinterlegt von: Laut, Ingo
Hinterlegt am:18 Apr 2017 10:31
Letzte Änderung:29 Mär 2023 00:32

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