Movimiento activo inducido por campos magnéticos variables

Abstract

En esta tesis estudiamos experimental y teóricamente la dinámica de una esfera magne- tizada bajo un campo magnético externo que varía periódicamente. Debido a la interacción del momento magnético de la partícula con el campo externo, se induce en la esfera un movimiento rotacional hacia adelante y hacia atrás. Al interactuar con la superficie de vidrio, la fricción permite que la esfera se desplace en cualquier dirección, dando origen al movimiento activo. Como resultado, emerge una fuerza neta y un torque que promedia a cero en el tiempo, por lo que la partícula se comporta efectivamente como un ente autopro- pulsado. Mediante la variación de la amplitud y frecuencia del campo aplicado, mostramos que es posible controlar su dinámica. A partir del análisis de sus trayectorias, presentamos un diagrama de fases en el que se distinguen claramente distintos tipos de movimiento, transitando desde un régimen difusivo hasta dinámicas persistentes y vibracionales. La dinámica de la partícula es fuertemente dictada por la frecuencia de oscilación del campo, y su comportamiento físico puede ser interpretado en términos de un oscilador paramé- tricamente forzado. Con base en esto, proponemos un modelo teórico capaz de capturar la transición entre los distintos regímenes del movimiento activo como resultado de una dinámica resonante no lineal. En conjunto, los resultados demuestran que este sistema ma- croscópico funciona como un excelente modelo para investigar las propiedades dinámicas de una amplia diversidad de sistemas de materia activa, tanto naturales como artificiales.