彭毅

简介


特聘研究员,博士生导师。2008年本科毕业于武汉大学物理学基地班。2013年于香港科技大学取得物理学博士学位。之后在美国明尼苏达大学化学工程与材料科学系做博士后研究。2019年加入中科院物理所。曾获国家海外高层次人才引进青年项目、中国科学院引进国外人才计划项目等。


主要研究方向


活性物质是指由自驱动个体组成的系统,这些个体从外界吸取能量推动自身运动,常见的有细胞微管、微生物、细胞和鸟群等。这些系统在个体间多种相互作用下表现出丰富多彩的物理现象,并且它们受外界环境的响应也与平衡态系统不同。这些集群现象发生的物理机制是什么?这被《科学》杂志列为最新的125个科学问题。我们致力于从实验的角度研究活性物质集群运动的非平衡态统计物理规律。



另一方面生物界的集群协作行为也触发集群机器人的研究,这类机器人具有去中心化、强鲁棒性、低延时和智能性等特征,是机器人研究未来的发展趋势。集群智能是如何产生的也是极为重要的科学问题。从统计物理的角度研究这一问题以及设计相应的集群机器人系统也是我们的研究重点。



现代医学小分子和纳米递药多依靠人体血液循环和被动扩散,这使得药物利用率很低,递药时间长。1959年理查德·费曼在《在底部有很多空间》畅想过人可以吞下一名外科医生,在人体内进行手术。而外场驱动或泳效应驱动的医用微型机器人通过主动输运的方式来完成递药等治疗,提高靶向效率,缩短递药时间。“可注射的微纳医疗机器人”在2021年被《科学》杂志列为最新的125个科学问题。我们研究微型机器人在人体组织内的运动规律,并依此设计医用微型机器人完成向肿瘤递药等任务。



胶体系统中的晶体和非晶态物质在外场作用下表现出丰富多彩的物理现象和相变行为,理解这些现象的关键在于研究宏观物理现象和微观结构之间的关系。与原子系统相比,胶体系统的优势在于尺寸较大,运动较慢,可以直接观察单粒子精度的微观动力学。我们研究在外加剪切场下胶体晶体和非晶态物质的相变行为和力学性质。



我们目前主要用快速共聚焦显微镜、光镊系统等手段研究软物质和活性物质的集体动力学,涌现现象,并设计集群机器人和医用微型机器人。


过去的主要工作及获得的成果


观测不同厚度的薄膜晶体的熔化行为;

发现固-固相变两步成核过程,实时观察到中间态液体相;

发现外场改变固-固相变成核路径;

发现生物活性流体中椭球的反常扩散,能均分定理在活性物质中失效;

测量细菌流体集体运动的相图,观测相变路径和动力学。


代表性论文及专利


1.  Yi Peng, Zhengyang Liu,  and Xiang Cheng, Imaging the emergence of bacterial turbulence: Phase diagram and transition kinetics, Science Advances 7, 1240 (2021).



2.    Yi Peng, Wei Li, Feng Wang, Tim Still, Arjun G. Yodh, and Yilong Han, Diffusive and martensitic nucleation kinetics in solid-solid transitions of colloidal crystals, Nature Commun. 8, 14978 (2017).



3.    Yi Peng, Lipeng Lai, Yishu Tai, Kechun Zhang, Xinliang Xu, and Xiang Cheng, Diffusion of ellipsoids in bacterial suspensions, Phys. Rev. Lett. 116, 068303 (2016). (Highlighted by Editors’ Suggestion)



4.    Bo Li, Feng Wang, Di Zhou, Yi Peng, Ran Ni, and Yilong Han, Modes of Surface Premelting in Attractive Colloidal Crystals, Nature 531, 485 (2016).



5.    Yi Peng, Feng Wang, Ziren Wang, Ahemd Alsayed, Zexin Zhang, Arjun Yodh, and Yilong Han, Two-step nucleation mechanisms in solid-solid phase transitions, Nature Mater. 14, 101–108 (2015). (Focus Article with Cover Image)



6.    Ziren Wang, Feng Wang, Yi Peng, Zhongyu Zheng, and Yilong Han, Imaging the homogenous nucleation during the melting of superheated colloidal crystals, Science 338, 87 (2012).



7.    Yi Peng, Ziren Wang, Ahemed Alsayed, Arjun Yodh, and Yilong Han, Melting of colloidal crystal films,Phys. Rev. Lett. 104, 205703 (2010). (featured by Physical Review Focus)



 


目前的研究课题及展望


本课题组主要从事软凝聚态物理的实验研究,关注于生命物质和凝聚态物理的交叉领域。我们一方面研究软物质和生物物质中的统计物理基础问题,另一方面关注与生物医学应用相关的科学问题。目前主要研究以下领域:





生命活性物质中的动力学和统计物理。



集群机器人的原理和应用



微纳米器件在医学上的应用。



软物质中的相变与流变学。





具体细节请联系我。


培养研究生情况


每年招收1-3位研究生,并有博士后职位,欢迎各学科背景(物理、化学、生物和工程)的学生加盟。课题组提供世界一流的科研资源和合作交流机会。


电话:

010-82649548

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pengy@iphy.ac.cn