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化学振動子に発現する時空間パターンの制御

化学振荡器表达的时空模式的控制

基本信息

批准号：
20J14555
负责人：
久世雅和
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

心臓の拍動や動物の体表模様など、リズムやパターンと呼ばれる現象がある。これらの現象が起こるメカニズムを解明する上で、多くの数理モデルが提案されてきたが、現象を実際の生物を使って観察・制御することは困難である。この問題を解決するために、現象を無生物系で再現・制御できるモデル実験系を構築することは極めて重要である。申請者は、化学振動反応であるBelousov-Zhabotinsky（BZ）反応を用いた。この反応では、金属触媒が酸化・還元を自発的に繰り返す振動現象が観察でき、リズムやパターンが容易に観察できる。直径1 mm前後の陽イオン交換樹脂製ビーズに金属触媒を吸着させて作製した自律振動子（BZビーズ）は、反応溶液に浸すと多様な時空間振動パターンが発現し、空間一様な振動（global oscillations, GO）、単指向的なパルス波の伝播（traveling waves, TW）、螺旋波の伝播（spiral waves, SW）が観察できる。本研究では、BZビーズをカップリングさせた系において、複数の振動子の周期が揃う「同期現象」が発現することを見出し、従来の研究でも解析されてきた時間軸情報に加え、振動子上に現れる同期時の空間パターンの変化を観測した。また、振動反応における活性因子の拡散をもとにした数値シミュレーションも行った。以下の条件（①活性因子の拡散の開始する点がビーズ中心の場合をGO、ビーズと容器との接触点の場合をTWとする。②反応開始に必要な活性因子の閾値を設定する。③隣接するビーズの円周上の点において、最も早く閾値に達した点を化学波の発生点とする。）で計算を行い、実験結果に類似した結果を得た。これらの結果は論文にまとめ、2021年10月にイギリス王立化学会の物理化学専門誌であるPhysical Chemistry Chemical Physicsに採択された。

The heart beats the animal and the body surface of the animal, the body surface, the body surface and the body surface. You know, you know, In order to solve the problem, it is necessary for the department of biology and biology to make and control the system. Applicants, chemical vibration countermeasure Belousov-Zhabotinsky (BZ) counter-use antisepsis. Anti-corrosion, metal catalyst acidizing and self-relieving of metal catalysts. The vibration response is like monitoring, and it is easy to observe. The diameter is 1 mm. The metal catalyst absorbs the BZ vibrator, the reverse solution immersion, the space vibration, the global oscillations (GO), the traveling waves (TW), the spiral wave (spiral waves, SW). In this study, the BZ system is used to analyze the cycle of the vibrator, the synchronization of the vibrator cycle, the synchronization of the signal, the detection of the signal, the analysis of the clock, the increase of the performance report, and the synchronization of the simultaneity of the oscillator. The activity factors of anti-vibration and anti-vibration are scattered. The number of samples is different from each other. The following conditions (1 active factor dispersion) start to close the GO at the starting point and the contact point of the container to close the TW. (2) at the beginning of the reverse, it is necessary to set the setting of the active factor. 3. Please contact me at the end of the week, the morning, the morning, the chemical wave, the raw point and the morning. ) the calculation results are similar to those of the calculation results. The result of this study is that in October 2021, Wang Lihua Institute of physical Chemistry published a journal of physical chemistry, Physical Chemistry Chemical Physics science and technology, and so on.