Marco Musacchio

Marco MusacchioStudio la materia attiva attraverso esperimenti e simulazioni, strizzando l'occhio alla teoria.

Dottorando in fisica teorica
Institut für Theoretische Physik II – Soft Matter, Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf

0.18
Ordineφ = 0.00
gas disordinato

Muovi il mouse sulle particelle e fuggiranno; clicca per un’onda d’urto. Il rumore η porta il sistema da stormo ordinato a gas disordinato.

Ritratto di Marco Musacchio

Sono dottorando all’Institut für Theoretische Physik II – Soft Matter della Heinrich-Heine-Universität di Düsseldorf, nel gruppo di Hartmut Löwen. Mi occupo di fisica fuori dall’equilibrio e di materia attiva. Prima ho studiato a La Sapienza di Roma, con una laurea triennale in Fisica e una magistrale in Biofisica.

Su cosa lavoro

Tutti i progetti
  1. Experimental snapshots in which the active particles are colored base on their velocity.
    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.

  2. Mini-robot chirali (dischi neri) seguono traiettorie circolari (linee curve grigie), esercitando una pressione sulle pareti del sistema. Questo genera un aumento della temperatura efficace e induce correnti di bordo (frecce blu).
    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.

  3. Rappresentazione schematica della coppia di auto-allineamento (self-aligning torque) agente su una particella attiva. La coppia, proporzionale al prodotto vettoriale tra il vettore di orientazione e la velocità, tende ad allineare l'orientazione della particella con la sua direzione di moto.
    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.

  4. Illustrazione di robot attivi caratterizzati da interazioni magnetiche.
    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.

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