流速場と拡散ダイナミクスの相乗的な効果による拡散促進現象

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昨年度まで、流動場とブラウン運動由来の拡散の協働効果により、拡散が促進される現象や異方的な拡散現象といった通常の物質拡散とは異なる拡散が生じることを明らかにした。更には、流動場だけでは説明できない非自明な移流が生じることも明らかにした。本年度はこれまでの結果を論文にまとめ、査読つき論文として公表した。また、実験的により実現可能が高い流動場として、周期的なせん断応力がかかっている場における拡散について検討した。その結果、ずりに対して垂直な方向には通常と同様の拡散が起きるが、ずりが生じている方向について拡散の促進が見られた。これは昨年度までの結果を支持する結果である。対応する系としては、平板に挟まれた流体内で、片方の平板を振動的に並行移動させた場合に生じる流動場を近似的に模していることとなり、実験的に確かめることができる可能性がある。また、外的に与えられた流動場ではなく、自己駆動する粒子が周囲に作る流動場が拡散にどのような影響を与えるのか興味深い。そこで、自己駆動粒子の運動の解析にも取り組んだ。具体的には、自己駆動する粒子と受動的に動く粒子のペア、円形領域内に閉じ込められた長方形形状の粒子、非対称性をもつ粒子の3つの場合について取り扱った。各系で見られる粒子の定性的な運動状態や、運動状態間の転移現象について分岐理論の観点から解析を行い、実験で見られた運動状態の転移現象を説明することに成功した。