ソフトマターにおける欠陥ダイナミックスとレオロジーの研究

• Project/Area Number: 14J03111
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Biological physics/Chemical physics/Soft matter physics
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 藪中 俊介 京都大学, 基礎物理学研究所, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2016: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2014: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: ソフトマター / アクティブマター / 電気化学 / 表面相転移 / 細胞組織 / コロイド / イオン / 電荷 / マランゴニ効果 / 非平衡 / レオロジー / 臨界揺らぎ

Outline of Annual Research Achievements

本年度は、1.二元混合系中でのイオンの選択的溶媒和効果に起因する電極上での表面相転移の研究及び、2.増殖を取り入れたアクティブマターの連続体理論の構築、3.自己推進する液滴の研究を行なった。
1.では、選択的溶媒和効果を持つイオンを含んだ二元混合系を考え、表面電荷を変化させた際の1次元的なプロファイルを計算し、電圧降下が、表面電荷の非単調関数になることを発見した。さらに2次元計算も行うことで、非単調になっている解のブランチでは、1次元的な解が不安定となり、その結果として表面電荷が異なった1次元的な解が空間的に共存すること（局所的な電極上の電荷の相分離現象）を発見した。この結果を論文として投稿中である。
2.では、細胞組織を念頭に置き、増殖を取り入れたアクティブマターの連続体理論を昨年度に引き続き研究した。実験的に観測されている、増殖率と、局所的な組織伸長、及び組織内部でのストレスの結合を取り入れた理論を構築し、組織成長速度を計算した。また、極性場を取り入れた理論を研究し、組織内部での力学的な進行波の数値シミュレーションも行なった。理論の定式化に関する論文を投稿中で、進行波に関する論文も準備中であり、早急に投稿する予定である。
3.では、過去に化学反応により駆動する液滴の研究を行ったが、より現実の実験に近い系のモデリングについて考察し、一例としては、3元混合系における平衡状態からずれた組成を持つ、液滴の自己推進運動のモデリングを行なった。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] キュリー研究所(フランス)
• [Int'l Joint Research] キュリー研究所(フランス)
• [Journal Article] Collision between chemically-driven self-propelled drops (2016)
  • Author(s): Shunsuke Yabunaka and Natsuhiko Yoshinaga
  • Journal Title: Journal of Fluid Mechanics Volume: 809 Pages: 205-233
  • DOI: 10.1017/jfm.2016.602
  • NAID: 130006245876
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Structure formation due to antagonistic salts (2016)
  • Author(s): Akira Onuki, S.yunsuke Yabunaka, Takeaki Araki, and Ryuichi Okamoto
  • Journal Title: Current Opinion in Colloid and Interface Science Volume: 22 Pages: 59-64
  • DOI: 10.1016/j.cocis.2016.02.007
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hydrodynamics in bridging and aggregation of two colloidal particles in a near-critical binary mixture (2015)
  • Author(s): Syunsuke Yabunaka, Ryuichi Okamoto, Akira Onuki
  • Journal Title: Soft Matter Volume: 11 Issue: 28 Pages: 5738-5747
  • DOI: 10.1039/c4sm02853h
  • NAID: 120005670909
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Geometric pumping induced by shear flow in dilute liquid crystalline polymer solutions (2015)
  • Author(s): Shunsuke Yabunaka and Hisao Hayakawa
  • Journal Title: Journal of chemical physics Volume: 142 Issue: 7 Pages: 079902-079902
  • DOI: 10.1063/1.4913472
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Interface and vortex motion in the two-component complex dissipative Ginzburg-Landau equation in two-dimensional space (2014)
  • Author(s): Shunsuke Yabunaka
  • Journal Title: Physical Review E Volume: 90 Issue: 4 Pages: 0429251-10
  • DOI: 10.1103/physreve.90.042925
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 増殖するアクティブマターの連続体理論 (2017)
  • Author(s): 藪中俊介
  • Organizer: 京都若手ソフトマター研究会
  • Place of Presentation: 京都大学セミナーハウス（京都府京都市）
  • Year and Date: 2017-03-08
• [Presentation] 化学反応で自己推進運動する液滴の衝突 (2016)
  • Author(s): 藪中俊介
  • Organizer: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 金沢大学（石川県金沢市）
  • Year and Date: 2016-09-15
• [Presentation] 増殖を含んだアクティブマターの連続体理論 (2016)
  • Author(s): 藪中俊介
  • Organizer: 日本物理学会第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学（仙台）
  • Year and Date: 2016-03-21
• [Presentation] Hydrodynamics in bridging and aggregation of two colloidal particles in a near-critical binary mixture」 (2015)
  • Author(s): 藪中俊介
  • Organizer: 日本物理学会2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学（大阪）
  • Year and Date: 2015-09-16
• [Presentation] 希薄液晶高分子溶液における剪断流によって誘 起される断熱ポンプ効果 (2015)
  • Author(s): 藪中俊介
  • Organizer: 日本物理学会第70回年次大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-03-24
• [Presentation] 希薄液晶高分子溶液における剪断流によって誘 起される断熱ポンプ効果 (2014)
  • Author(s): 藪中俊介
  • Organizer: 鳥取非線形研究会
  • Place of Presentation: 鳥取
  • Year and Date: 2014-12-18
• [Presentation] 化学反応下での自己推進する液滴の流体力学的モデルと界面ダイナミクスによるその縮約解析 (2014)
  • Author(s): 藪中俊介
  • Organizer: 自己組織化研究会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-06-29