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Elucidation of branching factors of self-organized Liesegang structure

自组织Liesegang结构分支因子的阐明

基本信息

批准号：
19J23178
负责人：
板谷昌輝
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Yamagata University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J23178/
关键词：
非平衡自己組織化反応拡散パターン形成自己集合コロイド

项目摘要

本年度は、沈殿の離散的析出により自己組織化的に形成されるリーゼガングパターン (LP) 形成機構の標準モデル構築に向け、物質拡散流束とパターン周期の関係解明に関する研究と、自然界に遍在するリーゼガング型類似機構解明への展開を目指し、類似の幾何学構造として知られるボロノイ図へのLP形成機構の応用を模索した。・拡散流束とLPの関係性解明実験として、ゲル上部に注ぐ電解質溶液(拡散源)の濃度を固定しその溶液体積のみを変化させた。具体的には、ゲル体積と拡散源体積の拡散平衡に基づく計算を基に、時間変化と共に拡散源濃度が変化していく条件1 と、拡散源濃度が常に一定に保たれる条件2を検証した。その結果、実験開始時の拡散源初期濃度が同値であるにも関わらず、条件2の方がLPの沈殿領域の間隔がより狭くなった。更に、異なる拡散流束の時間変化を考慮可能な反応拡散モデルを構築し、それを基にシミュレーションを行い実験結果と比較した。その結果、拡散流束が大きいほど間隔の狭い沈殿パターンが得られ、実験結果が拡散流束の変化を反映した結果であることを明確化した。以上の結果を基に、LPの周期性変化が拡散流束の関数として一義的に表記可能であることを見出し、構造周期の分岐の有無関わらず、拡散流束がLP周期の決定において重要な役割を担うことを明らかとした。・LP形成系のボロノイ図への応用自然界のボロノイ図の代表例であるトンボの翅構造に着目し、ゼラチンの光架橋反応とN-イソプロピルアミド (NIPAM) の重合反応をLP形成系にて複合させることで、ボロノイ図の形成を目指したが、期待されるような幾何学構造は得られなかった。その原因として、本系は1. ゼラチンの架橋、2. NIPAMの拡散、3. NIPAMの重合反応の3つの素過程の速度論的バランスを考慮する必要があり、それらの調整の適正化を行えなかったことが挙げられる。

This year, the study of discrete precipitation, self-organized formation, dispersion and periodic relationship between material and LP formation mechanism, the development of similar mechanisms in nature, and the application of similar geometric structures are discussed. The relationship between the dispersion beam and LP is explained by the concentration of electrolyte solution (dispersion source) in the upper part of the solution is fixed and the volume of solution is changed. Specific conditions for the calculation of dispersion volume, dispersion volume, dispersion concentration, dispersion time, dispersion The results show that the initial concentration of the dispersion source at the beginning of the experiment is equal to the relevant value, and the interval between the LP and the precipitation field is narrow under the condition 2. In addition, the temporal variation of the divergent beam takes into account the possibility of inverse dispersion. The result is that the dispersion beam is separated from each other by a narrow distance. The result is that the dispersion beam is reflected. The result is clear. As a result of the above, the periodic variation of LP and the relationship between the number of scattered streams and the meaning of the expression may be observed, the divergence of tectonic periods and the relationship between the number of scattered streams and the determination of LP periods may be observed, and the relationship between the number of scattered streams and the meaning of the expression may be observed. Representative examples of LP formation system and its application to natural environment include: light bridge reflection and N-light bridge reflection of LP formation system; light bridge reflection and N-light bridge reflection of LP formation system. The reason for this is 1.ゼラチンの架桥、2. NIPAM is dispersed, 3. The velocity theory of NIPAM's coincidence and inversion process is necessary to consider the adjustment and normalization of NIPAM.