Anti-hyperuniform critical states of active topological defects
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Le résumé fourni par la source
Topological defects are fundamental to the collective dynamics of non-equilibrium systems and in active matter, mediating spontaneous flows, dynamic self-organization, and emergent pattern formation. Here, we reveal critical states in active nematics, marked by slowed defect density relaxation, amplified fluctuations, and heightened sensitivity to activity. Near criticality, defect interactions become long-ranged, scaling with system size, and the system enters an anti-hyperuniform regime with giant number fluctuations of topological defects and defect clustering. This transition reflects a dual scaling behavior: fluctuations are uniform at small scales but become anti-hyperuniform at larger scales, as supported by experimental measurements on large-field-of-view endothelial monolayers. We find that these anti-hyperuniform states with multiscale defect density fluctuations are robust to varying parameters, introducing frictional damping, and changing boundary conditions. Finally, we show that the observed anti-hyperuniformity originates from defect clustering, distinguishing this transition from defect-unbinding or phase separation processes. Beyond fundamental implications for non-equilibrium systems, these results may inform biological contexts where topological defects are integral to processes such as morphogenesis and collective cellular self-organization.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Anti-hyperuniform critical states of active topological defects
- Date Crossref
- 01/10/2025
- Éditeur
- IOP Publishing
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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University of Copenhagen Niels Bohr Institute pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Beijing Advanced Sciences and Innovation Center pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Beihang University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Niels Bohr Institute pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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School of Biological Science and Medical Engineering pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
Niels Bohr Institute — University of Copenhagen, Beijing Advanced Sciences and Innovation Center et Beihang University, avec 2 autres affiliations.
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