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I temi che studio, dai modelli teorici agli esperimenti in laboratorio.
- 2024-2025
Raffreddamento per attrito nella materia attiva
Abbiamo identificato un fenomeno di raffreddamento spontaneo nella materia attiva, denominato self-sustained frictional cooling, generato dall’interazione tra attività e attrito secco, senza necessità di un bagno termico esterno. Attraverso esperimenti e simulazioni su robot granulari attivi, abbiamo dimostrato come questo meccanismo possa portare alla formazione di cluster densi e arrestati, aprendo nuove prospettive per il controllo delle proprietà dinamiche e strutturali degli sciami robotici.
- 2025-2026
Termodinamica di particelle chirali
Abbiamo sviluppato un framework termodinamico per la materia attiva chirale, definendo un’equazione di stato che collega le proprietà microscopiche delle particelle attive rotanti a grandezze macroscopiche come pressione e temperatura. I nostri risultati offrono nuove prospettive sulla comprensione del comportamento collettivo dei sistemi attivi chirali, aprendo la strada alla progettazione e al controllo di macchine attive autonome e dispositivi microfluidici.
- 2024 - oggi
Particelle attive con self-alignment
Nei sistemi di materia attiva, il meccanismo di self-alignment, che allinea l'orientazione delle particelle alla loro velocità istantanea, può modificare profondamente il comportamento collettivo. Ad alte densità, un auto-allineamento sufficientemente intenso sopprime la MIPS e induce una transizione da uno stato disordinato a uno stato di flocking omogeneo, anche in configurazioni cristalline. In quest'ultimo caso, la transizione può essere descritta analiticamente attraverso una teoria di Landau–Ginzburg. L'introduzione della chiralità arricchisce ulteriormente il diagramma di fase, favorendo la formazione di cristalli rotanti (circling crystals) e, a chiralità più elevate, di strutture vorticose.
- 2024-2026
Materia attiva magnetica
La materia attiva magnetica studia sistemi fuori equilibrio in cui le interazioni magnetiche si combinano con l'auto-propulsione delle particelle, dando origine a nuovi fenomeni collettivi e forme di auto-organizzazione. Queste interazioni possono influenzare profondamente la dinamica del sistema, modificando i processi di clustering, la formazione di strutture e le proprietà di trasporto. Lo studio di questi sistemi, attraverso esperimenti e simulazioni, permette di comprendere come le interazioni magnetiche influenzino il comportamento collettivo della materia attiva su diverse scale di lunghezza.