マイクロマシンの非平衡形状ゆらぎと推進機構

微机械的非平衡形状涨落与推进机制

• 批准号: 22KJ1640
• 负责人: 安田 健人
• 金额: $ 2.33万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1640/
• 关键词: マイクロマシン; 奇弾性; 最頻経路; Odd弾性率; 遊泳速度

細胞内で活動する酵素や大腸菌等の微生物を、化学エネルギーを力学的仕事に変換するマイクロマシンとして捉え、非平衡統計力学的なアプローチを行ってきた。特に当該年度は「奇弾性」と「最頻経路」という概念でマイクロマシンの挙動を理解することを試みた。初年度に引き続きマイクロマシン非平衡性を奇弾性によって表現することを検討した。特に当該年度では、奇弾性体のゆらぎについて統計的性質を議論した。このことにより、時間相関関数の時間反転対称性から物体の奇弾性を見積もる方法を考案した。これを用いて、メカノケミカルカップリングによって記述されたマイクロマシンの数値シミュレーション結果から奇弾性を定量的に抽出することができた。このような奇弾性の定量化は実際の実験データーからも行えることが期待される。また、微生物のランダムな移動をモデル化した、アクティブブラウン粒子について最頻経路解析を行った。アクティブブラウン粒子の経路確率をOnsager-Machlup積分によって記述し、その変分問題を解くことによって、レアな遷移における最頻経路を計算した。これによって遷移時間によって経路の形が直線からU字形、ループ形へ変化することがわかった。また、この経路の形はランダムな数値シミュレーションによっても確認できた。この結果を用いることで実際の微生物のランダムな運動を理解できると期待される。これらの結果により、ゆらぎによるマイクロマシンの振る舞いの理解が進んだ。特に奇弾性率によって典型的な振る舞いを、最頻経路問題でレアイベントを相補的に理解できた。これらの結果について、論文発表および学会発表を行い、多くの専門家の興味を引くことができた。

Cellular activities で す る enzyme や coliform を の microorganisms, such as chemical エ ネ ル ギ ー を about mechanics of shi に variations in す る マ イ ク ロ マ シ ン と し て catch え and non-equilibrium statistical mechanics な ア プ ロ ー チ を line っ て き た. Special に when the annual は "弾 sex" と と "the most frequency 経 road" い う concept で マ イ ク ロ マ シ ン の 挙 dynamic を understand す る こ と を try み た. Early annual に lead き 続 き マ イ ク ロ マ シ ン non balance を odd 弾 sex に よ っ て performance す る こ と を beg し 検 た. Therefore, に when the annual で で, the properties of the statistics of odd-elastic bodies <s:1> ゆらぎに に て て て を discuss た た. Youdaoplaceholder0 とによ とによ, time phase, number of time, anti転 of time, 転 of symmetry, ら of objects, <s:1> of strange elasticity, を of product, る of method, を of study, た. こ れ を with い て, メ カ ノ ケ ミ カ ル カ ッ プ リ ン グ に よ っ て account さ れ た マ イ ク ロ マ シ ン の the numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン results か ら odd 弾 sex を quantitative に drew す る こ と が で き た. <s:1> ような ような strange elasticity, <s:1> quantification, <s:1> reality, デ reality, デ タ, ら ら, ら, える, とが, とが, expectation, される. ま た, microbial の ラ ン ダ ム な mobile を モ デ ル change し た, ア ク テ ィ ブ ブ ラ ウ ン particle に つ い て most frequency 経 road line analytical を っ た. ア ク テ ィ ブ ブ ラ ウ ン particle の 経 road of probabilistic を Onsager -- Machlup integral に よ っ て account し, そ の を solutions - points く こ と に よ っ て, レ ア な migration に お け る most frequency 経 road を computing し た. こ れ に よ っ て migration time に よ っ て の 経 road shape が linear か ら U glyph, ル ー へ プ form - the す る こ と が わ か っ た. の ま た, こ の 経 road shape は ラ ン ダ ム な the numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ っ て も confirm で き た. こ の results を い る こ と で be interstate の microbial の ラ ン ダ ム な movement を understand で き る と expect さ れ る. The results are によ によ, ゆらぎによる ゆらぎによる る ロ ロ ロ シ <e:1>, <s:1>, zhen る, dance, が, understand が and enter んだ. Special に odd 弾 sex rate に よ っ て typical vibration な る dance い を, most frequency 経 problem で レ ア イ ベ ン ト を phase of に understand で き た. こ れ ら の results に つ い て, paper 発 table お よ び learn 発 table を い, more く の 専 door home の tumblers を lead く こ と が で き た.

项目成果

Wenzhou Institute(中国)

温州学院（中国）

反対称マイクロスイマー

反对称微型游泳者

• 发表时间: 2021
• 作者: 安田健人;保阪悠人;曹勇;好村滋行
• 通讯作者: 好村滋行

アクティブスイマーの最頻経路

活跃游泳运动员最常走的路线

• 发表时间: 2023
• 作者: Yasuda Kento;Komura Shigeyuki;Kento Yasuda;Kento Yasuda;Kento Yasuda;安田健人
• 通讯作者: 安田健人

Self-organized swimming with odd elasticity

具有奇弹性的自组织游泳

• DOI: 10.1103/physreve.105.064603
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physical Review E
• 影响因子: 2.4
• 作者: Ishimoto Kenta;Moreau Clement;Yasuda Kento
• 通讯作者: Yasuda Kento

Nonreciprocality of a micromachine driven by a catalytic chemical reaction

催化化学反应驱动的微机械的非互易性

• DOI: 10.1103/physreve.103.062113
• 发表时间: 2021
• 期刊: Physical Review E
• 影响因子: 2.4
• 作者: Yasuda Kento;Komura Shigeyuki
• 通讯作者: Komura Shigeyuki