階層構造を持つ高分子複合体系におけるエネルギー論の構築

多级结构聚合物复杂体系的能量学构建

• 批准号: 07J07662
• 负责人: 義永 那津人
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J07662/
• 关键词: ソフトマター物理学; 非平衡統計物理; 生物物理; 非平衡統計物理学; 生物物理学

(i)温度勾配によって駆動される粒子の運動温度勾配の下で粒子が一方向に運動することは古くから経験的に知られているが、その物理的なメカニズムについての議論はまだ明らかではない。ここでは、粒子の周りの流体場の計算を行い粒子の運動速度を理論的に導き、それを実験と比較した結果、二つの結果は非常によく合うことが分かった。粒子の運動は、外力によって押されているのではなく、また圧力差が生じているわけでもなく、温度勾配によって生じる粒子の周りの流れによって駆動されることを示している。(ii)細胞におけるストレスファイバーの極性の自発的形成細胞内ではストレスファイバーと呼ばれる筋肉のような役割をしているバンドル状のたんぱく質群が存在する。ストレスファイバーは弾性体として細胞の力学的性質を担っているが、重要なことはこのバンドルは静的なものではなく動的で非平衡状態を保っている。ストレスファイバーは、フィラメント状のたんぱく質が架橋剤によって寄り集まってバンドルを形成したものであり、さらにミオシンと呼ばれる分子モーターがエネルギーを消費しながらストレスを発生している。その結果ストレスファイバーは収縮することができる。バンドルを構成するファイラメントは極性を持っており、物理学的に言うとこれはいわばactive polar nematic elastomerと呼ぶべきものである。我々は、このような系に対してマクロな連続体力学的な立場から極性の分布を理論的に計算した。その結果、分子モーターの働きが弱い時には極性は単調に変化し、そのはたらきが強くなったときには極性が周期的に分布する構造(sarcomereと呼ばれる筋肉と類似した構造)が得られることを示した。

(I) temperature hook with に よ っ て 駆 dynamic さ れ る の movement under temperature hook with の で particles が に direction a す る こ と は ancient く か ら 経 験 に know ら れ て い る が, そ の physical な メ カ ニ ズ ム に つ い て の comment は ま だ Ming ら か で は な い. こ こ で は, particle の weeks り の fluid field calculation is の を の い particles movement speed を theory に き, そ れ を be 験 と compare し た results, two つ の results は very に よ く close う こ と が points か っ た. Particle の は, external force に よ っ て detain さ れ て い る の で は な く, ま た pressure differential が raw じ て い る わ け で も な く, temperature hook with に よ っ て raw じ る particle の weeks り の flow れ に よ っ て 駆 dynamic さ れ る こ と を shown し て い る. (ii) cells に お け る ス ト レ ス フ ァ イ バ ー の polarity の since the formation of 発 intracellular で は ス ト レ ス フ ァ イ バ ー と shout ば れ る brawn の よ う な service cut を し て い る バ ン ド ル shape の た ん ぱ く mass group が exist す る. ス ト レ ス フ ァ イ バ ー は 弾 sex body と し の mechanics properties を bear っ て cells て い る が, important な こ と は こ の バ ン ド ル は static な も の で は な く moving で non-equilibrium state を bartender っ て い る. ス ト レ ス フ ァ イ バ ー は, フ ィ ラ メ ン ト shape の た ん ぱ く qualitative が bridging tonic に よ っ て send り set ま っ て バ ン ド ル を form し た も の で あ り, さ ら に ミ オ シ ン と shout ば れ る molecular モ ー タ ー が エ ネ ル ギ ー を consumption し な が ら ス ト レ ス を 発 raw し て い る. The そ そ result in the ストレスファ ストレスファ バ バ バ バ ストレスファ る condensation する る とがで る る る. バ ン ド ル を constitute す る フ ァ イ ラ メ ン ト は polarity を hold っ て お り う, physics に words と こ れ は い わ ば active polar nematic elastomer と shout ぶ べ き も の で あ る. I 々 は, こ の よ う な department に し seaborne て マ ク ロ な even 続 strength な position か ら polarity に を の distribution theory calculation し た. そ の results, molecular モ ー タ ー の 働 き が weak い に は polarity は 単 adjustable に - し, そ の は た ら き が strong く な っ た と き に は が polarity cycle に distribution す る structure (sarcomere と shout ば れ る brawn と similar し た structure) が must ら れ る こ と を shown し た.

项目成果

Manipulation of Colloids by a Nonequilibrium Depletion Force in a Temperature Gradient

• DOI: 10.1103/physrevlett.102.208301
• 发表时间: 2009-05-22
• 期刊: PHYSICAL REVIEW LETTERS
• 影响因子: 8.6
• 作者: Jiang, Hong-Ren;Wada, Hirofumi;Sano, Masaki
• 通讯作者: Sano, Masaki

Core-shell structures in single flexible-semiflexible block copolymers:Finding the free energy

单一柔性-半柔性嵌段共聚物的核壳结构：寻找自由能

• 发表时间: 2008
• 期刊: Journal of Chemical Physics 127
• 作者: Natsuhiko YOSHINAGA;Efim KATS;Avraham HALPERIN;Natsuhiko Yoshinaga and Kenichi Yosh
• 通讯作者: Natsuhiko Yoshinaga and Kenichi Yosh

Dynamics of Polymer Decompression : Expansion, Unfolding and Ejection

聚合物减压动力学：膨胀、展开和弹出

• 发表时间: 2009
• 期刊: Physical Review Letters ((印刷中)掲載確定)
• 作者: Takahiro SAKAUE;Natsuhiko YOSHINAGA
• 通讯作者: Natsuhiko YOSHINAGA

Two-state polymers : conformational transition and adsorption

二态聚合物：构象转变和吸附

• 发表时间: 2008
• 作者: Natsuhiko YOSHINAGA;Efim KATS;Avraham HALPERIN;Natsuhiko Yoshinaga and Kenichi Yosh;Natsuhiko YOSHINAGA
• 通讯作者: Natsuhiko YOSHINAGA

Folding and unfolding transition in a single semiflexible polymer

单一半柔性聚合物的折叠和展开过渡

• 发表时间: 2008
• 期刊: Physical Review E 77
• 作者: Takahiro SAKAUE;Natsuhiko YOSHINAGA;Natsuhiko YOSHINAGA
• 通讯作者: Natsuhiko YOSHINAGA