非平衡開放系としての分子機械モデル構築

非平衡开放系统分子力学模型的构建

• 批准号: 17049017
• 负责人: 北畑 裕之
• 金额: $ 3.2万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17049017/
• 关键词: 分子機械; Marangoni効果; 界面張力; エネルギー変換; 自発運動; 非平衡開放系; 自己組織化; モデル構築; 非線形科学; 反応拡散系; 化学機械エネルギー変換; 自発的運動

本研究は、非平衡開放系としての分子機械のエネルギー変換のメカニズムを理解することを目的とするものである。特に、仕事をするためには変位と力の相空間上で考えた時に行き帰りの経路が異なる、すなわち相空間上でループを描く必要があるという点に着目する。この点に着目して実験系を工夫しつつ研究を進めることで、現実に起きている現象をしっかりと観察し、その本質をとらえて、理論モデルを作成することができる。また、数値計算などの手法も援用し理解を深める。実験系としては、実際の分子機械を用いることも考えられるが、われわれがこれまで行ってきた非平衡開放系の実験系を工夫することにより、制御が容易なモデル系を構築できると考えられる。そのようなモデル系における化学-機械エネルギー変換の機構を調べることで分子機械の実空間モデルを物理的に理解することを目的として研究を進めた。具体的には次にあげる成果が得られた。・化学振動反応であるBZ反応の微小液滴の自発的運動に関して、内部の流れを観察することによってそのメカニズムを明らかにした。・水/アルコール系におけるアルコール液滴の自発的運動に関して、環境の温度を変化させることによって運動の様子が異なることを見出した。この現象をもとにして反応拡散系に基づいて自発的運動を説明するモデルの妥当性を考察した。・油、水、界面活性剤系において、ゲルの生成とカップルして液滴が自発的に変形、運動するような系を見出し、生物におけるブレブ形成と比較しながら議論した。

This study aims to understand the molecular mechanics of non-equilibrium open systems. Special, official, power, phase space, test time, line, phase space, test time, phase space This is the first time that we have studied the phenomenon, the essence and the theory. The method of calculation and application is deeply understood. The system is easy to construct and easy to control due to the use of molecular mechanics. The mechanism of chemical-mechanical transformation of molecular machinery and the understanding of physical transformation of molecular machinery are studied. The concrete results were obtained. The chemical vibration reaction is related to the spontaneous movement of small droplets, and the internal flow is observed. The relationship between the movement of water droplets and the temperature of the environment has been revealed. This phenomenon is described in detail in the paper. Oil, water and surfactant systems are discussed in terms of their formation, shape and movement.

项目成果

Change in the mode of spontaneous motion of an alcohol droplet caused by a temperature change

• DOI: 10.1143/ptps.161.286
• 发表时间: 2006-01-01
• 期刊: PROGRESS OF THEORETICAL PHYSICS SUPPLEMENT
• 作者: Nagai, K;Sumino, Y;Yoshikawa, K
• 通讯作者: Yoshikawa, K

Chemo-mechanical Energy Transduction through Interfacial Instability

通过界面不稳定性进行化学机械能量转换

• 发表时间: 2005
• 期刊: Physica D 205
• 作者: H.Kitahata;K.Yoshikawa
• 通讯作者: K.Yoshikawa

非線形・非平衡現象の数理1 リズム現象の世界

非线性/非平衡现象的数学1 节奏现象的世界

• 发表时间: 2005
• 作者: 北畑 裕之;吉川 研一
• 通讯作者: 吉川 研一

Chemosensitive running droplet.

• DOI: 10.1103/physreve.72.041603
• 发表时间: 2005-05
• 期刊: Physical review. E, Statistical, nonlinear, and soft matter physics
• 作者: Y. Sumino;H. Kitahata;K. Yoshikawa;M. Nagayama;S. Nomura;N. Magome;Y. Mori

Coexistence of Wave Propagation and Oscillation in the Photosensitive Belousov-Zhabotinsky Reaction on a Circular Route

光敏环路别洛乌索夫-扎博廷斯基反应中波传播与振荡的共存

• 发表时间: 2006
• 期刊: Journal of Physical Chemistry A 110
• 作者: S.Nakata;S.Morishima;T.Ichino;H.Kitahata
• 通讯作者: H.Kitahata