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アクティブマターにおけるトポロジカル現象の研究

活性物质拓扑现象研究

基本信息

批准号：
22KJ0547
负责人：
曽根和樹
金额：
$ 1.47万
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：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0547/
关键词：
トポロジー非エルミート非線形メタマテリアル同期現象

项目摘要

本研究は動物集団などの自己駆動粒子の集団（アクティブマター）において、系のトポロジーに由来する現象を探索し、トポロジカル現象の基本原理の解明を目指している。本年度はアクティブマターでも見られる動的不安定性（非エルミート性）や非線形性に由来するトポロジカル現象を探索した。まず、非線形な系で典型的に見られる同期現象におけるトポロジーの役割に注目した。同期現象とは、非線形な振動子（たとえば神経の電気信号や蛍の発光など）の集団が周期を揃えて振動する現象である。このような同期現象にトポロジーの考え方を導入することで、振動集団の端だけで同期し、内部ではカオスな振る舞いを見せる状態を実現できることを示した。特に、そのようなトポロジカルな同期状態のモデルにおいて、そのトポロジーを特徴づける指数が非ゼロとなるモデルを構築し、トポロジカルな起源を明確にした。これらの結果によって、散逸のある非線形系でもトポロジカル現象が見られることが明らかとなった。また、採用までの準備で非エルミート系に特有な例外点と呼ばれる機構で保護される局在固有状態の存在を2次元系で明らかにしたが、本年度はその機構がより高次元でも有効であることを示した。特に、3次元の系で例外点に保護された局在状態のモデルを提案した。このような局在状態は動的不安定性により振幅が増大するようなダイナミクスを示し得る。この性質を利用して、レーザーデバイスへ応用できることを示した。これらの成果を論文にまとめ、論文誌への投稿を行った。

This study aims to explore the origin of the phenomenon of self-moving particles in animal groups and to clarify the basic principles of the phenomenon of self-moving particles This year, we explored the phenomenon of turbulence caused by the instability (non-ermitability) and non-linearity of the phenomenon of turbulence. The typical phenomenon of non-linear and non-linear systems is that of synchronization. Synchronous phenomenon, non-linear oscillator (such as electrical signal and light emission) and collective periodic oscillation phenomenon. This is the first time that a person's voice has been heard. In particular, the characteristics of the different phases of the different phases of The result of this is that the non-linear system is not stable. This year's preparations for the establishment of a special exception point in the system are shown in the inherent state of existence of a two-dimensional system. Special, three-dimensional system exception point protection in the state of the proposal The instability of this state is shown by the increase in amplitude. The nature of this is to use it as a tool to make it work. The results of this paper are published in the journal.