振動反応系における非平衡秩序形成過程の本質的解明

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究はBelousov-Zhabotinsky(BZ)反応と呼ばれる振動反応を対象として、その秩序形成過程の解明を目的とした。具体的にはBZ反応を用いた結合振動子系を対象に、その協同的振舞いを正確に記述するため振動子間の相互作用の定量的測定を行った。そのためにまず、位相縮約法に基づき二つの振動子を用いて相互作用を特徴付ける「結合関数」を測定する方法を解析的に導出した。さらに実際の系においてこの方法を適用するため、送液により連結された二つのBZ反応槽を製作し、実験的に結合関数を測定することに成功した。その結果、二つの連結された振動子系においてみられる同位相・反位相の同期状態を、測定された結合関数を用いて定性的・定量的に説明されることが示された。本研究で導出した方法を振動反応系だけでなく心筋細胞に代表される生命現象の中での振動子や、また、多数の振動子で構成される系に対しても拡張することが次の課題である。そこで実際に多数の振動子系への適用を目的としてBZ反応を用いて多数の結合振動子系の構築を行った。光感受性BZ反応溶液に微細パターンを照射し反応場をコントロールすることで、多数の振動要素が拡散により連結された系を構築することができる。現在、そのための最適な試料の作成や光学系の設計を行い、装置の基本的な特性を測定した。今後、この装置を用いたより多数の振動要素が集まった系における協同現象の観測、また本研究で提案した方法を発展させることで、振動反応系の秩序形成過程のより進んだ解明に繋がると期待される。