O programu
Doktorski kandidat se bo pridrižil skupini za biofiziko na Odseku za teoretično fiziko (F-1), ki proučuje fizikalno ozadje bioloških procesov tako na skali tkiv kot na skali molekul. Skupina za biofiziko ima tudi obsežno mrežo mednarodnih sodelovanj, predvsem z raziskovalci v Veliki Britaniji in ZDA. Osrednji cilj raziskav doktorskega kandidata bo razumevanje vloge aktivnosti v mehaniki in dinamiki dvodimenzionalnih ter trodimenzionalnih tkiv.
Aktivna snov in fizika tkiv
Aktivna snov sestoji iz gradnikov, ki lokalno porabljajo shranjeno energijo ali energijo iz okolja za ustvarjanje sistematičnega gibanja. To pomeni, da je ta snov vedno izven termodinamičnega ravnovesja. Aktivno snov najdemo na zelo različnih redih velikosti od jat rib do mikrotubul. Fizika aktivne snovi je v zadnjih dveh desetletjih postala hitro rastoče področje raziskav. Ker je aktivna snov večinoma biološka, je razumevanje njenega delovanja ključno tudi za naše znanje o npr. nastanku oblik organov in kolektivnem gibanju celic.
Tkiva so zanimiv primer aktivne snovi. V tkivih aktivnost predstavlja na primer spontano gibanje celic in celične delitve. Izkaže se, da lahko obnašanje tkiv pogosto res pojasnimo kot posledico aktivnosti s pomočjo orodji teoretične fizike. V nedavnem času je mnogo zanimanja povzročila recimo podobnost med nekaterimi tkivi in aktivnimi nematiki. Slednji so vrsta tekočih kristalov v katerih aktivnost povzroči kaotične tokove in gibiljive topološke defekte – podobne tokovom in defektom, ki jih lahko najdemo v tkivih.
Navkljub ključni vlogi aktivnosti v mehaniki tkiv pa jasna in poenotena slika o tem, kako različne oblik aktivnosti na tkiva vpljivajo, še ni dobro razvita. Glavni cilj raziskav doktorskega kandidata bo oblikovati bolj sistematično razumevanje in primerjavo posledic različnih oblik aktivnosti. To delo se bo zanašalo tudi na nedavne napredke pri modeliranju tridimenzionalnih tkiv, pri katerih je aktivnost enako pomembna, a mnogo manj raziskana kot v dveh dimenzijah.
Kaj bo kandidat delal?
- Razvijal bo računalniške modele aktivnosti v mehaniki tkiv, pri čemer bo uporabljal tako diskretne kot kontinuumske pristope.
- Analiziral kako različne oblike aktivnosti (npr. samopogon celic ali celične delitve) vplivajo na dinamiko tkiv tako v 2D kot v 3D.
- Dostopal bo do visokozmogljive računalniške infrastrukture odseka F-1 za izvajanje zahtevnih simulacij.
- Preko sodelovanj z eksperimentalnimi skupinami bo svoja teoretična dognanja povezal z resničnimi živimi sistemi.
Koga iščemo?
- Kandidata z ozadjem v fiziki, računalništvu, biologiji, materialih ali sorodnih področjih.
- Nekoga, ki ga zanima teorija in simulacije (morda pa tudi sodelovanje z eksperimentalnimi skupinami).
- Dobrodošla je predhodna izkušnja s programiranjem ali računalniškimi simulacijami, ni pa nujna.