FOM - 10.0626

OUTPUTGEGEVENS 2009

FOM-programma nr. 79

'Dynamics of patterns'

juni 2010

- 1 -

Inhoudsopgave van FOM-programma 'Dynamics of patterns' (nr. 79) blz. Voortgangsverslag van de programmaleider ----------------------------------------------------- 3 Highlight uit het FOM-Jaarboek 2009 --------------------------------------------------------------- 5 Fact sheet d.d. 01-01-2010 ------------------------------------------------------------------------------ 6 Historisch kwantitatief overzicht van input en output ----------------------------------------- 8 Actuele personele bezetting --------------------------------------------------------------------------- 9 FOM-D-36 - output niet ontvangen ------------------------------------------------------------ n.v.t. FOM-T-03 - output niet ontvangen ------------------------------------------------------------- n.v.t. FOM-instituut AMOLF: Groep B. Mulder ---------------------------------------------------------------------------------------- 10

- 2 -

- 3 -

Voortgangsverslag van de programmaleider Korte samenvatting van de ontwikkeling van het programma Het doel van dit programma was om een platform te creëren voor het stimuleren van samen-werking tussen natuurkundigen en wiskundigen op het gebied van de (spontane) vorming van patronen in ruimtelijk uitgebreide niet-evenwichtssystemen. Patronen zijn toestanden waarbij het systeem ruimtelijk inhomogeen is en waarvan het optreden een cruciaal element van de dynamica vormt. Na een open indienronde zijn door een internationaal panel acht projecten gehonoreerd. Netwerkactiviteiten Juist vanwege het feit dat het stimuleren van samenwerking en interactie tussen verschillende subgebieden betreft, zijn netwerkactiviteiten een belangrijk onderdeel van het programma. Al dergelijke activiteiten zijn open, zij worden bewust niet beperkt tot de groepen die formeel in het programma deelnemen. Sinds het begin van de activiteiten rond het NWO-programma 'Complexity' is er zeer bewust voor gekozen de netwerkactiviteiten in het kader van het (aflo-pende) 'Dynamics of Patterns' (DoP) programma in te bedden in dit opstartende en sterk gere-lateerde programma. In 2005 is er een `Dynamics of Patterns' workshop van een week georganiseerd op het Lorentz Center, in april 2007 een tweedaagse conferentie in Twente; tweemaal per jaar wordt er een DoP-dag georganiseerd in het Trippenhuis van de KNAW. Deze activiteiten worden door een natuurkundige en een wiskundige tezamen georganiseerd (eerst door U. Ebert (CWI) en G. Hek (UvA), sinds 2008 door J. Snoeijer (UT) en J. Rademacher (CWI)). Het publiek bij deze activiteiten bestaat zeker niet alleen uit wis- en natuurkundigen: er zijn sprekers en toehoor-ders met achtergronden in de biologie, meteorologie, oceanografie etc. Eind 2010 zal ander-maal een tweedaagse conferentie in Twente georganiseerd worden onder de titel 'Dynamics of Complexity'. Uitvoering van het programma Vrijwel alle projecten zijn snel gestart – het enige project dat met enige vertraging is gestart is project 05DOP03 (Westerweel), ten gevolge van het overlijden van de eerste indiener kort na de honorering. De vier projecten waarop een postdoc was aangesteld zijn al sinds 2008 succes-vol afgerond. Twee van de vier projecten waarop een promovendus is aangesteld zijn inmid-dels succesvol afgerond. Waar wij trots op zijn Het onderzoek binnen het programma is van internationaal hoog niveau. Hieronder volgen enkele korte beschrijvingen van de laatste vier lopende (aio-)projecten. Project Impact on liquids: void collapse and jet formation, 05DOP02 (OIO S. Gekle). Stephan Gekle is op 13 november 2009 cum laude gepromoveerd (bij prof. Detlef Lohse) op een proefschrift met dezelfde titel. Het uiterst succesvolle proefschrift heeft geleid tot publicaties meerder publicaties in Phys. Rev. Lett., en o.a. in J. Fluid Mech., Phys. Fluids, en J. Comput. Phys. Project Internal wave patterns in 3D, NWO-EW 633.000.404 (OIO J. Hazewinkel). Jeroen Hazewinkel is op 12 maart 2010 gepromoveerd (bij prof. Leo Maas en prof. A. Doelman) op een proefschrift getiteld 'Attractors in stratified fluids'. Van de op basis van dit proefschrift ingediende artikelen zijn er tot op heden twee geaccepteerd en/of verschenen (in J. Fluid Mech. en in Exp. in Fluids). Jeroen Hazewinkel is momenteel postdoc aan het Scripps Institu-tion of Oceanography van de University of California (San Diego).

- 4 -

Project Steps to turbulence: patterns in pipe flow, 05DOP03 (oio D.J. Kuik) . Het werk dat binnen dit project gedaan is bestaat uit een combinatie van experimenten, numerieke simulaties en theorie ontwikkeling met als doel om meer inzicht te krijgen in het ontstaan van turbulentie in een pijp. Publicaties tot nu toe: B. Hof, A. de Lozar, D.J. Kuik and J. Westerweel. Repeller or Attractor? Selecting the Dynamical Model for the Onset of Turbulence in Pipe Flow. Phys. Rev. Lett. 101, 214501 (2008), D.J. Kuik, C. Poelma and J. Westerweel. Quantitative measurement of the life-time of localized turbulence in pipe flow. J. Fluid Mech. 645, 529 (2010). Project Modeling tip growth in cells, 05DOP04 (oio N. de Keijzer). In het kader van het onder-zoek naar de morfogenese van tip-groeiende cellen hebben Niels de Keijzer en Bela Mulder in samenwerking met collega's van de universiteit van Arizona en Oxford, een eerste model opgesteld van dit niet-lineaire tijd-ruimte proces, dat op een zelf-consistente wijze de relevante fysische, chemische en biologische componenten verenigt. Het is de bedoeling dat dit zal leiden tot twee publicaties. Dit project is minder voorspoedig gelopen dan de andere zeven: op dit moment is niet duidelijk of het succesvol, i.e. met een promotie, kan worden afgerond (de aanstelling van N. de Keijzer loopt mei 2010 af). Toekomstperspectief Een bijstelling van de doelstelling van het programma is, mede gezien het eenmalige karakter, niet nodig. Met het oog op de toekomst gericht maken we de volgende opmerkingen over het programma. Het DoP-programma is succesvol in het creëren van een platform en het organiseren van bij-eenkomsten waar natuurkundigen en wiskundigen ideeën en resultaten uitwisselen. Vooral vanuit de wiskunde worden deze bijeenkomsten goed bezocht en gewaardeerd, omdat ze onderzoekers een overzicht geven van relevant werk op verschillende terreinen en ze als sti-mulerend worden ervaren. Het onderzoek op dit gebied wordt nationaal ook gestimuleerd en gecoördineerd door het wiskundecluster NDNS+. Buiten de wiskunde is het onderzoek meer verspreid over allerlei deelgebieden (biofysica, plasmafysica, laserfysica en optica, vloeistof dynamica, meteorologie, zachte gecondenseerde materie) die elk hun eigen bijeenkomsten en gemeenschap kennen; er is daardoor een minder duidelijke identiteit van het gebied. Dit is een ontwikkeling die zich ook internationaal aftekent. Tegelijkertijd is er een natuurlijke ontwikkeling binnen de DoP-gemeenschap in de richting van vakgebieden buiten de natuur- en wiskunde. Dit blijkt bijvoorbeeld ook uit de onder-werpen die tijdens de DoP-dagen aan de orde komen: het aantal voordrachten dat gecentreerd is rond een thema in de aard- of levenswetenschappen neemt door de jaren duidelijk toe. Mede daarom is ervoor gekozen de toekomst van de DoP-onderzoeksgemeenschap binnen het NWO-programma 'Complexity' te positioneren. De oorspronkelijk programmaleiders van DoP – Wim van Saarloos en ondergetekende – hebben mede om deze reden een belangrijke rol gespeeld in de richtingbepaling van dit programma. Dit is een zeer veelbelovende ontwikke-ling. Echter, er dient te worden opgemerkt dat hier ook enige risico's aan kleven: op dit moment is het nog niet duidelijk hoe groot de rol is die de wis- en natuurkunde kunnen spelen binnen een groot (en breed) programma als 'Complexity'. Arjen Doelman

- 5 -

- 6 -

FOM - 03.0954/10 datum: 01-01-2010 APPROVED FOM/GBE PROGRAMME Number 79. Title (code) Dynamics of patterns (DOP) Executive organisational unit BUW Programme management Prof.dr. A. Doelman Duration 2005-2010 Cost estimate M€ 0.8 (FOM part) Concise programme description a. Objectives

The main research focus of the programme is to contribute to the fundamental understanding of specific non-linear dynamical phenomena of spatially extended systems. These are systems of broader interest within the sciences whose dynamics is inherently complex and based on the competition of various effects. The programme includes theoretical as well as experimental research aimed at a fundamental understanding of the phenomena. b. Background, relevance and implementation

For a long time, progress in some of the hard sciences was crucially based on stripping down a complex system into its building blocks and by subsequently studying these building elements in isolation. This approach has been enormously successful, both from a purely scientific as well as from a technological point of view. Nevertheless, in the last two decades or so, researchers have become increasingly aware that there are intrinsic limitations to this approach too: complex systems exhibit phenomena that cannot be understood by the classical reductionist approach.

The developments of the past decades, have resulted in so many new theoretical and experimental tools, that it is now possible to delve below the surface of complex systems, such as biological pattern formation, sand ripple and sand bank formation.

Understanding these complex systems not only illustrates the challenges posed by non-linear spatio-temporally extended systems, but also the importance of stimulating cross-fertilisation and collaborations between scientific subfields. Cutting edge research on such dynamical processes usually does not fit in with the traditional notions of the role of physicists or mathematicians. For studying phenomena which inherently are due to the competition between various effects or building blocks, researchers constantly face the question: which elements are crucial and which are not? In order to make real progress with laboratory experiments on problems that spontaneously occur in nature, the solution of an experimentalist's search for a good model system is more often solved by a clever combination of elements or by exploiting analogies with systems or methods studied in a different context, rather than by going e.g. to the purest system, the lowest temperature, etcetera.

- 7 -

To do so, a good insight into the theoretical issue or an active collaboration between theory and experiment is often necessary. Researchers who focus on developing a theoretical understanding of such phenomena, face the same dilemma: the real challenge is often more to develop a proper model or a realistic (perturbative) understanding of its behaviour than an exact treatment of some limiting toy model. These elements will be of crucial importance especially in the future, where the challenge will be to bring the newly acquired theoretical and experimental tools to bear on the many complex systems whose understanding has so far remained out of reach. The aim of the programme is to stimulate research and collaborations in the area of intrinsically non-linear spatio-temporal patterns through allocation of research grants, though the organisation of meetings, by stimulating the sharing of visitors and mutual information, and through actively promoting the field at universities and research institutes. Funding salarispeil CAO tot 01-07-2010 bedragen in k€ < 2009 2010 2011 2012 2013 2014 > 2015 Totaal

FOM-basisexploitatie 838 - - - - - - 838

FOM-basisinvesteringen - - - - - - - -

Doelsubsidies NWO - - - - - - - -

Doelsubsidies derden - - - - - - - -

Totaal 838 - - - - - - 838

This concerns the FOM part of the programme. GBE also contributes k€ 700 to the programme. Source documents and progress control a) Original programme proposal: FOM-04.0692 b) Ex ante evaluation: FOM-05.0096/D c) Decision Executive Board: FOM-05.0205/D Remarks The whole FOM/GBE programme contains 8 projects. The total budget is committed. The final evaluation will be based on the self-evaluation report at the end of the programme, which will be submitted by the programme management at the end of 2010. The evaluation of the programme results will explicitly address the level of interdisciplinary collaboration in this particular field in the Netherlands, for projects within the programme and for the community as a whole. JR par. HOZB Subgebieden: 50% FeF, 50% OF

- 8 -

Historisch kwantitatief overzicht van input en output

FOM-programma 'Dynamics of patterns' (nr. 79) INPUT personeelsaantallen (in gerealiseerde fte) WP/V WP/T OIO NWP

totaal op activiteitenniveau (in k€ )

2005 p.m. p.m. p.m. p.m. 10

2006 - 0,8 1,8 - 103

2007 - 1,0 2,8 - 153

2008 - 0,2 3,0 - 152

2009 - - 2,5 - 118

OUTPUT proefschriften overige wetenschappe- lijke publicaties

overige producten van wetenschappelijke activiteit

vakpublicaties

2005 - - - -

2006 - - 1 -

2007 - 2 8 -

2008 - 12 45 5

2009 - 1 - -

Promoties 2008 Geen. 2009 Geen.

- 9 -

Werkgroep Groep B. Mulder

Werkgroepleider Prof.dr. B. Mulder

Affiliatie

Binnen de werkgroep actieve U(H)D's

FOM-programma Dynamics of patterns

Titel van het project + nummer Modeling tip growth in cells 05DOP04

FOM medewerker(s) op het project

Naam Soort Personeel Datum in dienst Datum uit dienst

MN de Keijzer OIO 10 jan 2005 30 sep 2009

1. Academische publicaties

a. Publicaties in gerefereede tijdschriften

Geen

b. Publicaties in proceedings c.q. andere tijdschriften

Geen

c. Bijdragen aan wetenschappelijke boeken (hoofdstukken dan wel gehele boek)

M.N. de Keijzer, A.M.C. Emons, and B.M. Mulder, Modeling tip growth: pushing ahead, Root Hairs, 103-122, Anne Mie C. Emons; Tijs Ketelaar, Springer, Berlin, , 2009

1.

d. Proefschriften

Geen

2. Voordrachten, posters, prijzen en nevenactiviteiten

a. Voordrachten op uitnodiging op internationale conferenties en bijeenkomsten

Geen

b. Overige voordrachten en posters op (internationale) conferenties en andere(wetenschappelijke) bijeenkomsten

Geen

c. Ontvangen prijzen

Geen

d. Bekleden van posities in organisatie congressen, wetenschappelijkesamenwerkingsverbanden, adviesraden, internationale panels, redacteurschap bijtijdschriften

Geen

3. Kennisoverdracht (maatschappij en economie)

a. Octrooien - 10 -

a. Octrooien

Geen

b. Contacten met de industrie (inclusief adviserende of andere functies), nieuwebedrijvigheid naar aanleiding van het project of contacten met andere vakgebieden

Geen

c. Optredens op televisie, radio of bij publieksevenementen

Geen

d. Publicaties in buitenlandse publieke tijdschriften, kranten of internet

Geen

e. Overige professionele producten (software etc.)

Geen

- 11 -