非平衡界面ゆらぎの大偏差計測に向けた重点サンプリング法の実験実装と実現

非平衡界面涨落大偏差测量聚焦采样法的实验实现与实现

• 批准号: 20H01826
• 负责人: 竹内 一将
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H01826/
• 关键词: 非平衡界面ゆらぎ; スケーリング則; 大偏差; 液晶; KPZ普遍クラス; 非平衡ゆらぎ; Kardar-Parisi-Zhang普遍クラス; 界面; 重点サンプリング法

Kardar-Parisi-Zhang (KPZ) 普遍クラスの大偏差計測を目指し、本年度は主として以下の３項目について研究を推進した。(i) 完全非対称単純排他過程 (TASEP) におけるKPZ大偏差の初期条件依存性に関する研究 (ii) クローン法の実験実装手法改善 (iii) 液晶乱流の物性や液晶トポロジカル欠陥の動力学法則の研究。(i) TASEPにおけるKPZ大偏差の初期条件依存性に関する研究。前年度に引き続き、KPZクラスの代表的な可解模型であるTASEPを用いて、我々が提案するクローン法によってKPZ大偏差を計測した。前年度は、標準的な大偏差スケーリングを示す負の大偏差について本手法の有効性を主に確認したが、本年度は正の大偏差についても、特有のスケーリングを考慮に入れた解析によって計測可能であることを示した。本年度はさらに、これまで用いてきたステップ初期条件に加え、平面初期条件、定常初期条件についても計測を実施し、母関数の初期条件依存性についても示唆的な結果を得た。さらに、数値計算コードを最適化し、大幅な高速化に成功した。(ii) クローン法の実験実装手法改善。本手法の液晶実験系での実装では、取得した顕微鏡画像をリアルタイムで解析し、クローン生成に用いるデータを自動作成して、それを初期条件とする乱流界面をレーザーホログラフィ技術によって生成する、一連のステップを迅速に行うことが肝要である。本年度はこの迅速化の検討を進めた。(iii) 液晶乱流の物性や液晶トポロジカル欠陥の動力学法則の研究。本年度は、本研究が対象とする液晶乱流が負の粘性という異常物性を示すという最近の報告を受け、それと乱流界面成長の関係を調べるべく研究室既存のレオメーターの顕微鏡化に着手した。さらに、液晶乱流の構成要素であるトポロジカル欠陥の三次元運動の直接計測に成功し、その動力学法則について論文発表を行った。

Kardar-Parisi-Zhang (KPZ) has been widely used in the measurement of large deviations. This year, the following three projects have been promoted. (i)A Study on the Initial Condition Dependence of the Large Deviation of KPZ in the Completely Unsymmetrical Pure Exclusion Process (TASEP)(ii) Improvement of the Implementation Method of the Crucible Method (iii) Study on the Physical Properties of Liquid Crystal Turbulence and the Dynamic Law of Liquid Crystal Turbulence (i)A Study on the Initial Condition Dependence of TASEP for KPZ Large Deviation. In the past year, the representative of TASEP and KPZ can be used to measure the large deviation of KPZ. Previous year's large deviation from the standard indicates a negative large deviation from the standard. The effectiveness of this method is mainly confirmed. This year's large deviation from the standard indicates a specific large deviation from the standard. This year, the initial conditions of the measurement were increased, the initial conditions of the plane were increased, the initial conditions of the steady state were increased, and the initial conditions of the parent number were increased. Today, the number of calculations is optimized, and the speed is greatly increased. (ii)The implementation of the method to improve. The implementation of the liquid crystal implementation system of this method requires that the obtained micromirror images can be analyzed remotely, the data used in the generation of clicks can be automatically generated, and the turbulent interface can be generated based on the initial conditions and parameters using the real-time processing technology, which is essential for the rapid operation of a series of stadiums. This year's rapid change in the search for progress. (iii)Study on the kinetic law of liquid crystal turbulence. This year, we have studied the relationship between liquid crystal turbulence and negative viscosity and abnormal physical properties. Recent reports show that the relationship between liquid crystal turbulence and interface growth has been adjusted. We have started to study the existing liquid crystal turbulence and micro-mirror. In this paper, the direct measurement of three-dimensional motion of liquid crystal turbulence is successfully carried out.

项目成果

竹内研究室ウェブサイト

竹内研究所网站

Phase-ordering kinetics in the Allen-Cahn (Model A) class: Universal aspects elucidated by electrically induced transition in liquid crystals

Allen-Cahn（模型 A）类中的相序动力学：液晶中电诱导转变阐明的普遍方面

• DOI: 10.1103/physreve.104.054103
• 发表时间: 2021
• 期刊: Physical Review E
• 影响因子: 2.4
• 作者: Almeida Renan A. L.;Takeuchi Kazumasa A.
• 通讯作者: Takeuchi Kazumasa A.

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实验室网站

Scale invariance of cell size fluctuations in starving bacteria

饥饿细菌细胞大小波动的尺度不变性

• DOI: 10.1038/s42005-021-00739-5
• 发表时间: 2021
• 期刊: Communications Physics
• 影响因子: 5.5
• 作者: Shimaya Takuro;Okura Reiko;Wakamoto Yuichi;Takeuchi Kazumasa A.
• 通讯作者: Takeuchi Kazumasa A.

液晶におけるトポロジカル線欠陥再結合のスケーリングと対称性

液晶拓扑线缺陷复合的尺度和对称性

• 发表时间: 2022
• 作者: 図司陽平;竹内一将
• 通讯作者: 竹内一将