Matter far from equilibrum - Département de Physique de l'Ecole Normale supérieure

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Faculty : Jean-François Joanny (Institut Curie, ESPCI)

Tutor : Vincent Demery (ESPCI)

ECTS credits : 3

Language of instruction :

Description :

1. Introduction to matter out of equilibrium
Examples of Non-Equilibrium systems
Criteria for non-equilibrium systems
-violation of the fluctuation-dissipation theorem
-cycles in phase space
Microrheology
Outline of the course

2. Molecular motors
Introduction to molecular motors
ASEP models, violation of Einstein relation
Non-equilibrium thermodynamics of molecular motors
Onsager relations
Two-level systems, Fokker Planck equation
Assemblies of molecular motors, spontaneous symmetry beaking and non-
equilibrium phase transitions.
Oscillations of assemblies of molecular motors

3. Bacterial suspensions
Run and tumble and active Brownian particle model
Chemiotaxy
Biased random walks of bacteria in non uniform media
-Stationary state
-Chemiotaxy
-Rectification
Bacterial suspensions
-Phase transitions
-Non-homogeneous states
Logistic growth and Fisher waves

4. Active Matter
Introduction to active matter, dry and wet active matter
Viscek model of active Matter
Dry active Matter
-Toner and Tu theory
-Polar and nematic systems
-Stability of dry active matter
-Giant fluctuations in active systems
Wet active matter, active gel theory
Experiments on active matter
-Biological systems
-Synthetic systems : Bartolo, Bocquet, Chaikin et al
Spontaneous flow of active matter
Defects in active matter.
Pressure in active systems
Mixture between active and non-active particles.
Noise in active systems : Basu, Fodor

5. Hydrodynamics at small Reynolds numbers
Scallup theorem
Cilia and flagella
Swimmers

6. Fluctuation and response in active systems
Fluctuation theorems
Hatano-Sasa relation
Entropy production in active systems

7. Mechanics and growth of tissues
Continuous description of tissues
Homeostatic state of tissues
Flucutations and noise in tissues

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