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。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。现任中国微米纳米技术学会微纳机器人分会理事，受邀担任 Frontier in soft matter 副主编。
主要研究方向：
我们目前主要用先进的实验手段研究软物质和生命物质的物理规律，主要包括各种自组织的涌现现象、相变及材料性质，探究宏观现象和微观结构之间的联系，并发展调控生物过程和材料性质的方法。
许多生命物质可看作由自驱动个体组成的复杂系统，这些个体从外界吸取能量推动自身运动，常见的有鸟群、微生物、细胞和细胞微管等。这类复杂系统会涌现出丰富多彩的集体运动现象，且与生命体的功能息息相关。这些集体运动发生的物理机制是什么？这被《科学》杂志列为最新的125个关键科学问题。我们致力于利用先进的显微和微操作技术研究细菌集群、类器官形成和肿瘤细胞迁徙等集体运动中的统计物理规律，特别是集体运动机制和相变过程，并促进生命医学的发展。
受细菌运动的启发，我们希望设计微纳机器人进行精准的药物输运。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是否可以实现？”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。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，它们是研究相变的理想模型系统。另一方面，它们对外界扰动的响应十分丰富，在工业生产和生物医学上有很多应用。我们研究在外场下胶体晶体和非晶态物质的相变行为和力学性质。
过去的主要工作及获得的成果：
研究生物（细菌）活性流体中椭球胶体粒子的扩散：以椭球为模型研究活性流体中非球形粒子的扩散机制，发现平动扩散和转动扩散均随细菌浓度而变快，并在出现细菌集体运动时出现巨密度涨落，通过本体坐标系中的扩散发现能均分定理在活性流体中失效，通过平均场建模发现这是由于细菌流场和椭球粒子相互作用引起的平动-转动耦合导致的。
活性流体中两个平板间的等效作用力：通过光镊测量了细菌流体中两个平板间的相互作用力是长程吸引力，通过研究细菌的空间密度和取向分布阐述了吸引力的来源是流体力学相互作用，结合计算机模拟和理论计算，定量证实了这一发现。并且该吸引力与细菌浓度成正比，与两板间距成平方反比律。
研究活性（细菌）湍流的涌现：实验测量三维细菌湍流的相图，验证了活性流体动力学理论对转变点的预测，确认了流体力学相互作用在细菌湍流中的主导作用。并利用光控细菌发现湍流涌现的两种动力学路径。
二维到三维细菌湍流能谱的普适标度律：发现二维到三维的细菌湍流经历了三个区间。在二维和三维的情况下，湍流能谱分别表现出了普适标度律，不随细菌活性、细菌长度等参数变化。并结合流体力学理论预测普适标度律，实验和理论十分吻合。
研究胶体晶体熔化、结晶和固固相变的成核机制和生长过程。以胶体晶体为模型研究了熔化、结晶和固固相变中的同质和异质成核过程，特别是在固固相变中在单粒子精度发现了两种成核机制：在准静态下，两步成核机制，并经历了液体中间态；在有外加应力下，一步成核机制，前驱体为位错对。近期发现了多种晶核融合的机制。
代表性论文及专利：
12. Da Wei, Yaochen Yang, Xuefeng Wei, Ramin Golestanian, Ming Li, Fanlong Meng*, Yi Peng*, Scaling transition of active turbulence from two to three dimensions, accepted by Adv. Sci. arXiv:2307.15720 .
11. Yiming Xia, Zixian Hu, Da Wei*, Ke Chen*, Yi Peng*, Mingcheng Yang*, Biomimetic synchronization in biciliated robots, Phys. Rev. Lett. 133, 048302 (2024). (Editors' suggestions, Featured in Physics)
10. Luhui Ning, Xin Lou, Qili Ma, Yaochen Yang, Nan Luo, Ke Chen, Xin Zhou, Fanlong Meng, Mingcheng Yang*, Yi Peng*, Hydrodynamics-induced long-range attraction between plates in bacterial suspensions, Phys. Rev. Lett. 131, 158301 （2023）.(Editors' suggestions, Featured in Physics)
9. Yi Peng*, Wei Li, Tim Still, Arjun G. Yodh, Yilong Han*, In situ observation of coalescence of nuclei in colloidal crystal-crystal transitions. Nature Commun. 14, 4905 (2023).
8. Zhang Y, Wei D, Wang X, Wang B, Li M, Fang H, Peng Y*, Fan Q*, Ye F*. Run-and-Tumble Dynamics and Mechanotaxis Discovered in Microglial Migration. Research 6, 0063 (2023).
7. Yi Peng, Zhengyang Liu, and Xiang Cheng, Imaging the emergence of bacterial turbulence: Phase diagram and transition kinetics, Science Advances 7, 1240 (2021).
6. 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).
5. 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).
3. 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)
2. 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).
1. 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和物理生物学的实验研究，关注于生命物质和凝聚态物理的交叉领域，利用物理中的概念、模型和工具研究软物质和生物体系中的复杂现象。我们一方面研究软物质和生物物质中的基础物理问题，另一方面关注它们在新材料和生物医学方面的应用。目前主要研究以下领域：
生命活性物质（细菌，上皮细胞和肿瘤细胞等）的自组织结构和动力学；
胶体等软物质系统中的相变与输运过程。
欢迎感兴趣的同学和同事联系我了解更多细节。
培养研究生情况：
每年招收1-2位研究生，目前有2个博士后职位，欢迎各学科背景（物理、化学、生物、材料和工程）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：
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