Spatiotemporally developed self-propelled objects

时空发展的自驱动物体

• 批准号: 20H02712
• 负责人: 中田 聡
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Hiroshima University
• 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-20H02712/
• 关键词: 非線形科学; 非平衡系; 自己駆動体; 自己組織化; パターン形成; 非線形; 自己駆動; 非平衡; リズム; パターン; 分岐; 振動; 膜・界面; 時空間発展; 振動現象

研究実績の概要を以下の１－３に示す。１．多様な運動様相を発現するための自己駆動体の構築：界面張力差を駆動力とした自己駆動体について、サリチル酸エチル（SE）20個とサリチル酸ブチル（SB)20個の液滴を界面活性剤水曜的に浮かべて実験した。その結果、自己駆動しながら、逐次的かつ選択的に異種の液滴が融合することを見い出した。その原因として、界面張力差、接触角、ラプラス圧を測定した結果、異種液滴間の界面ポテンシャル差であることを明らかにした。逆に同種液滴間では界面ポテンシャル差が生じないことから融合しないと考察した。その他、Briggs-Rauscher反応系を用いた液滴の運動モードスイッチングの条件を見い出した。２．表面張力差の反転を用いた走化性と脱出機能発現：クマリンとクマリン誘導体（4-methylcoumarin, 6-methylcoumarin）の円板を自己駆動体として水面に浮かべ、リン酸ナトリウム円板を化学刺激として水槽の中心底面に置いて実験した。その結果、リン酸ナトリウム密度に依存して、連続運動、正と負の化学走性の繰り返し、リン酸ナトリウム円板上での振動運動の運動モード分岐が観察された。またこの運動モード分岐が自己駆動体と塩基との加水分解反応速度（UVとNMRにより測定）、自己駆動体の水への溶解速度、及び表面張力の駆動体濃度依存性によって決定した。３．非平衡の維持による持続的な自己駆動体の構築：樟脳自己駆動体で非平衡開放系が維持される仕組みを理解するための実験を行った。まず球体水面を微小重力下で発現し、境界のない場での実験を行ったところ、1個の自己駆動体では等速回転運動、2個の場合は同調運動が生じることを見い出した。またマランゴニ流効果について水相の深さと樟脳自己駆動体の並進運動速度の関係を表面張力の時間変化と樟脳分子膜の展開の可視化に基づいて解明した。

A summary of the research results is shown in 1-3 below. 1. Construction of multi-phase motion: interfacial tension difference, dynamic force, self-motion, liquid droplet (SE), 20 liquid droplet (SB), interfacial active agent, liquid droplet (SB) As a result, the mixture of different kinds of liquid droplets is gradually mixed. The causes of this phenomenon are: interfacial tension difference, contact angle, pressure measurement, interfacial tension difference between heterogeneous droplets, etc. The interface between the same kind of liquid drops is different. The conditions for the movement of liquid droplets in the Briggs-Rauscher reaction system are described. 2. The surface tension difference is used for chemical mobility and release function development: 4-methylcoumarin, 6-methylcoumarin, 4-methylcoumarin, 6-methylcoumarin, 4-methylcoumarin, 6-methylcoumarin, 4-methylcoumarin, 6-methylcoumarin, 6-methylcoumarin, 6- As a result, the density dependence of the acid, the continuous motion, the positive and negative chemical properties, and the vibration motion on the acid plate were observed. The kinetic dispersion is determined by the kinetic and molecular hydrolysis reaction rate (measured by UV and NMR), the kinetic dissolution rate of water, and the kinetic concentration dependence of surface tension. 3. Non-equilibrium maintenance and maintenance of the open system of the dynamic structure of the structure: non-equilibrium open system maintenance and maintenance of the open system of the dynamic structure of the structure The sphere appears under the microgravity, the boundary field moves in the same direction, the self-moving body moves in the same direction, and the harmonic movement occurs in the same direction. The relationship between the velocity of motion and the depth of the aqueous phase, the time variation of the surface tension, and the visualization of the development of the molecular film are explained.

项目成果

Catch and Release Chemotaxis

• DOI: 10.1002/syst.202100031
• 发表时间: 2021-11
• 期刊: ChemSystemsChem
• 作者: Yusuke Yasugahira;Yuki Tatsumi;Osamu Yamanaka;H. Nishimori;M. Nagayama;S. Nakata

Self-organized motion

自组织运动

• 发表时间: 2021
• 作者: Yamamoto Norihiko;Eguchi Akiko;Hirokawa Yoshifumi;Ogura Suguru;Sugimoto Kazushi;Iwasa Motoh;Watanabe Masatoshi;Takei Yoshiyuki;雨宮隆;雨宮隆;Takashi Amemiya;Takashi Amemiya;藤田郁真，柴田賢一，雨宮隆;大平泰央，柴田賢一，雨宮隆;西田雅貴，柴田賢一，雨宮隆;大沼萌香，柴田賢一，雨宮隆;森田優月，柴田賢一，雨宮隆;藤白直人，柴田賢一，雨宮隆;雨宮隆;雨宮隆;Satoshi Nakata;Satoshi Nakata
• 通讯作者: Satoshi Nakata

Recursively positive and negative chemotaxis coupling with reaction kinetics in self-organized inanimate motion

自组织无生命运动中递归正负趋化性与反应动力学的耦合

• DOI: 10.1016/j.jcis.2023.02.039
• 发表时间: 2023
• 期刊: Journal of Colloid and Interface Science
• 影响因子: 9.9
• 作者: Matsuo Muneyuki;Ejima Kaho;Nakata Satoshi
• 通讯作者: Nakata Satoshi

気水系面での両親媒性分子－駆動体分子の相互作用による安息香酸円板の運動様相制御

空气-水系统中两亲分子-驱动分子相互作用控制苯甲酸盘运动模式

• 发表时间: 2023
• 作者: 藤田 理沙;松尾 宗征;中田 聡
• 通讯作者: 中田 聡

Self-propelled object that feels the amphiphilic molecular layer and changes that interaction

感知两亲分子层并改变相互作用的自驱动物体

• 发表时间: 2022
• 作者: Risa Fujita;Muneyuki Matsuo;Satoshi Nakata
• 通讯作者: Satoshi Nakata