変形する自発駆動体集団系の物理学―実験・理論の融合

变形自发驱动集体系统的物理学——实验与理论的融合

• 批准号: 23840019
• 负责人: 住野 豊
• 金额: $ 1.66万
• 依托单位: Aichi University of Education
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011-08-24 至 2013-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-23840019/
• 关键词: 非平衡物理; ソフトマター; 自発運動; 散逸構造; 集団挙動

本研究課題では自発運動体を対象として,空間的な階層構造および階層間での相互作用を見出そうとしている.手法としては実験及び理論を併用した.以下にそれぞれに対して成果を記す.(1)マランゴニ効果による液滴運動系・ストークス方程式に摂動的に移流項の影響を取り込むことで,マランゴニ流のもたらす液滴運動の数理モデルを作成した.ここに液滴内部での化学反応や変形等を取り込むことで内部自由度と並進運動の相互作用を取り入れたモデルを現在作成中である.・樟脳粒子は水面上に浮かべると自発的に並進運動する.ここで粒子の形状のキラリティを破ると,樟脳粒子は自発的に回転を示す.ここでは回転運動する樟脳粒子を複数用い集団としての運動挙動を観察している.(2)会合体形成に伴う液滴運動系・界面活性剤の会合体の生成により運動する液滴系の機構を明らかにするため,薄いセル中で水相と油相を設置させた単純な幾何学的設定で界面運動を観察した.またこの時,X線マイクロビームによる小角X線散乱を用いることで,in situで会合体のnm-μmの構造を明らかにした・粘弾性液体の動的な濡れ挙動に関して,ひも状ミセル溶液を用いて研究を行った.結果,サンプルの粘弾性によっては動的な手法を用いても固体壁面を濡らすことのできない条件が存在することが明らかとなった.(3)理論モデルによる集団運動様相・基板上にタイニン(分子モーター)を吸着させ,微小管とATPを導入すると微小管が連続的にタイニン上を運動する.ここで微小管の密度を大きくすると,微小管が巨大な渦を生成することが見出された.この機構は軌跡曲率の短時間の相関がnematic相互作用を通した集団化により強化され生じることが数理モデルにより示唆された.

This research topic で は since 発 movement body を like と seaborne し て, space な class structure お よ び class で の を show the interaction between そ う と し て い る. Gimmick と し て は be 験 and を び theory and し た. The following に そ れ ぞ れ に し seaborne を す remember て results. (1) マ ラ ン ゴ ニ unseen fruit に よ る droplet motion system, ス ト ー ク に ス equations, moving に advection term の influence を take り 込 む こ と で, マ ラ ン ゴ ニ flow の も た ら す droplet movement の mathematical モ デ ル を made し た. こ こ に droplet internal で の chemistry Anti 応 や - shape and を take り 込 む こ と で internal degrees of freedom と hand movement の interaction を take り れ た モ デ ル を now made で あ る. Zhang 脳 は に floating on the water particles, か べ る と since 発 に in hand movement す る. こ こ で particle shape の の キ ラ リ テ ィ を broken る と, camphor 脳 particle は since 発 に back to planning を す. こ こ で は planning movement back す る 脳 of camphors Particle を plural using い 団 と し て の motor 挙 を 観 examine し て い る. (2) will form に with う droplet motion, system interface, active tonic の will fit の generated に よ り movement す る droplet の institutions を Ming ら か に す る た め, thin い セ ル と で water phase in the oil phase を set さ せ た 単 pure な geometry set で interface movement を 観 examine し た. ま た こ の, X-ray マ イ ク ロ ビ ー ム に よ る small Angle X ray scattered を with い る こ と で, the in situ で will fit の nm - mu m の tectonic を Ming ら か に し た, sticky 弾 liquid の moving な れ speech &drama 挙 dynamic に masato し て, ひ も shape ミ セ を ル solution with い を line っ て research た. Stick as a result, サ ン プ ル の 弾 sex に よ っ て は move な gimmick を with い て も solid wall を ら speech &drama す こ と の で き な conditions が い す る こ と が Ming ら か と な っ た. (3) theoretical モ デ ル に よ る 団 sports others in phase, the substrate に タ イ ニ ン (molecular モ ー タ ー) を sorption さ せ, tiny tube と ATP を import す る と が even tiny tube 続 に タ イ ニ ン を movement on す る. こ こ で tiny tube の density を big き く す る と, tiny tube が huge な vortex を generated す る こ と が shows さ れ た. こ の institutions は trajectory curvature の の short time phase masato が nematic interaction を tong し た set 団 change に よ り strengthening さ れ raw じ る こ と が mathematical モ デ ル に よ り in stopping さ れ た.

项目成果

斜面転落時に見られる粘弾性流体のいもむし運動

下坡时观察到的粘弹性流体的毛毛虫运动

• 发表时间: 2011
• 作者: 本多拓也;住野豊
• 通讯作者: 住野豊

Large scale vortex of self-propelled microtubules induced by local interaction

局部相互作用引起的自驱动微管的大规模涡旋

• 发表时间: 2011
• 作者: 住野豊;永井健;志鷹祐司;田中ダン;Hugues Chate;吉川研一;大岩和弘
• 通讯作者: 大岩和弘

Failure of film formation of yiscoelastic fluid : Dynamics of viscoelastic fluid in a partially filled horizontally rotating cylinder

粘弹性流体成膜失败：部分填充的水平旋转圆柱体中粘弹性流体的动力学

• DOI: 10.1103/physreve.85.046307
• 发表时间: 2012
• 期刊: Physical Review E
• 影响因子: 2.4
• 作者: Y.Sumino;H.Shibayama;T.Yamaguchi;T.Kajiya;M.Doi
• 通讯作者: M.Doi

界面運動がもたらす階層性のある柱状界面活性剤会合体

界面运动引起的多级柱状表面活性剂缔合

• 发表时间: 2011
• 作者: 住野豊;永井健;Hugues Chate;大岩和弘;住野豊;住野豊
• 通讯作者: 住野豊

自発運動する微小管の形成する巨大渦

由自发移动的微管形成的巨大漩涡

• 发表时间: 2011
• 作者: 住野豊;永井健;志鷹祐司;田中ダン;Hugues Chate;吉川研一;大岩和弘
• 通讯作者: 大岩和弘