Challenge from mechanical self-organization to elucidate the physical properties of non-equilibrium soft matter / amorphous material

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（１）ソフトマターの力学的組織化と力学的最適設計：コロイド分散系や単純な一成分からなる流体が気体相と液体相に相分離する際にみられる、ネットワーク状の相分離構造の成長過程を、大規模なシミュレーションにより研究した。その結果、二つの相における粒子の密度が大きく異なり、混み合った相と希薄な相の間で粒子の動きが大きく異なる場合、混み合った相で形成されるネットワーク構造の特徴的なサイズが時間の冪で、自己相似的に成長すること、さらには、この冪乗則の指数（成長指数）が、これまで知られていた相分離の指数（1/3または１）とは異なり、1/2となることを発見した。（２）力学的トポロジーと流動：平均場理論と粒子ベースのモデルを併用して、異種細胞の競合について新たな機構を見出した。この粒子ベースモデルには細胞分裂を制御するために細胞周期制御が組み込まれており、細胞死（アポトーシス）の頻度や、細胞が増殖を停止する特性圧力が異なる異種細胞の混合系を扱うことができる。また、固体の記述におけるラグランジュ・オイラー描像の相違に着目して、固体における波数依存の散逸機構に関して、固体と・液体の本質的な違いに迫る基礎的に重要な発見をした。（３）相互作用ネットワークトポロジーに基づくアモルファス物質の物性解明：これまで、ガラス状態にある物質のエイジングや脱硝を防ぐために、温度を下げその進行を遅らせるアニール法などにより熱力学的に安定化する方法が行われてきた。我々は、コロイド分散系のガラス状態について、粒子の局所密度を均一化するという全く新しい方法で、非常に高い安定性を実現することに成功した。この原理は、ガラス状態を「力学的に均一化」する、すなわち、粒子間にかかる力がどの粒子に対しても釣り合った力学的に均一状態にするという力学的安定化法であり、従来の熱力学的な安定化法とは本質的に異なる全く新しい物理原理を提供する。