Molecular fluid simulation for self-organized/self-assembled pattern formation by applying group theory

应用群论进行自组织/自组装图案形成的分子流体模拟

• 批准号: 24656126
• 负责人: KAWANO Satoyuki
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-24656126/
• 关键词: 分子流体力学; 自己組織化; 自己集合化; 対称性; 群論; 分子流動シミュレーション

To clarify a pattern formation mechanism resulting from self-organization or self-assembly of molecules, we have performed experimental observations, theoretical developments, and molecular dynamics simulations. We successfully visualized self-assembled patterns of DNA fragments on mica and highly oriented pyrolytic graphite surfaces by atomic force microscopy. In addition to a coarse-grained molecular dynamics simulation, a reaction-diffusion model is applied to represent slow growths of the self-assembled patterns, in which symmetries of surfaces can be implemented by symmetric functions resulting from irreducible representations of group theory. Consequently, various self-assembled patterns which depend on surface conditions could be simulated in the practical temporal and spatial scales in comparison with experiments. Some parameters sensitive to the surface conditions were found out.

为了阐明分子自组织或自组装的图案形成机制，我们进行了实验观察，理论发展和分子动力学模拟。我们成功地可视化的自组装模式的DNA片段在云母和高度定向热解石墨表面的原子力显微镜。除了一个粗粒度的分子动力学模拟，反应扩散模型被应用到表示缓慢增长的自组装模式，其中对称性的表面可以实现由对称函数从群论的不可约表示。因此，与实验相比，各种依赖于表面条件的自组装图案可以在实际的时间和空间尺度上模拟。找出了一些对表面条件敏感的参数。

项目成果

Dynamics and Self-Assembled Pattern Formation of Short DNA Fragments

短 DNA 片段的动力学和自组装模式形成

• 发表时间: 2013
• 作者: Kentaro Doi;Ryosuke Nii;Hiroshi Takeuchi;and Satoyuki Kawano
• 通讯作者: and Satoyuki Kawano

せん断力を受ける鎖状生体高分子の流動モデル

剪切力作用下链状生物聚合物的流动模型

• 发表时间: 2012
• 作者: Hiroshi Takeuchi;Ryosuke Nii;Kentaro Doi;and Satoyuki Kawano;上原聡司,土井謙太郎,川野聡恭
• 通讯作者: 上原聡司,土井謙太郎,川野聡恭

流体中における生体分子の空間的拘束に関する分子動力学解析

流体中生物分子空间约束的分子动力学分析

• 作者: Yuta SASAKI;Satoyuki KAWANO;Masateru TANIGUCHI;and Tomoji KAWAI;竹内宏和，花崎逸雄，川野聡恭
• 通讯作者: 竹内宏和，花崎逸雄，川野聡恭

Reaction-diffusion wave model for self-assembled network formation of poly(dA)•poly(dT) DNA on mica and HOPG surfaces

• DOI: 10.1080/10255842.2012.723701
• 发表时间: 2014-04-26
• 期刊: COMPUTER METHODS IN BIOMECHANICS AND BIOMEDICAL ENGINEERING
• 影响因子: 1.6
• 作者: Doi, Kentaro;Toyokita, Yukihiro;Kawano, Satoyuki
• 通讯作者: Kawano, Satoyuki

ナノ流路におけるDNAの電気泳動に関する粗視化分子動力学解析

纳米通道中 DNA 电泳的粗粒度分子动力学分析

• 发表时间: 2013
• 作者: Weixin Qian;Kentaro Doi;and Satoyuki Kawano;銭偉欣,森田介斗,土井謙太郎,川野聡恭
• 通讯作者: 銭偉欣,森田介斗,土井謙太郎,川野聡恭