| Project/Area Number |
21H01007
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 13010:Mathematical physics and fundamental theory of condensed matter physics-related
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
早田 智也 慶應義塾大学, 経済学部(日吉), 助教 (50762655)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川口 喬吾 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 理研白眉研究チームリーダー (00787319)
小澤 知己 東北大学, 材料科学高等研究所, 准教授 (80825993)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | アクティブマター / トポロジー / カイラル / 液晶 / カイラリティ |
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| Outline of Research at the Start |
これまでの研究により理論と実験の定量的な比較が可能であることが明らかにされている神経幹細胞系(2次元系)をプラットフォームとして、アクティビティとカイラリティが織り成す普遍的な輸送現象を明らかにする。2次元系の基本法則を明らかにした上で、本研究はさらに3次元系へと研究を進める。現実の生体系は3次元的であるので、アクティブマターの学理を生命現象へと応用するためには理論の3次元的拡張が必須である。しかしながら3次元系のアクティブネマティクスの理論はまだほとんど確立されていない。 我々は2次元系の研究で得られた知見を活かし、このフロンティアを開拓する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的はアクティブマターと呼ばれる環境もしくは自己の持つ自由エネルギーを消費して自発的に駆動する集団において、集団を構成する粒子がもつミクロなカイラリティ(キラリティ)により発現するマクロな電荷、運動量、熱などの移動現象(カイラルな輸送現象)を統一的に記述する基礎理論、すなわち、アクティブカイラル輸送理論を構築することである。 この目的を達成するために理論と実験の双方から研究を行った。より具体的にはagentbased modelに基づく細胞間多体相互作用を記述するミクロな理論の数値シミュレーションと神経幹細胞を用いた実験との定量的な比較を行い、実験で発現した位相欠陥に細胞が集積する現象のミクロな機構を解明する研究を行なった。
全細胞のダイナミクスのトラッキングから細胞間の相関の測定を行い、測定した相関を再現するようにagentbased modelのパラメータを決定する逆問題を解くことで、ミクロな模型のパラメータを決定する方法を構築した。実験サイドは細胞のトラッキング技術を向上させることで、細胞間の相関関数の長時間かつ精密な測定が可能になった。理論サイドは、実験から逆問題を解いて決定したパラメータに基づいて、円形領域で細胞を培養した状況の数値計算を行い、位相欠陥とその周りの細胞のダイナミクスの解析を行なった。従来のagentbased modelは等方的なネマチック相互作用を仮定しているが、位相欠陥周りの細胞の集積ダイナミクスを正しく記述するためには、非等方かつ非相反な相互作用が必要であることが数値計算から明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究は計画通りに概ね順調に進展している。なるべく早く論文を完成させて投稿したい。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画に沿うように研究を進め、理論の側から実験へのプロポーザルを行い、それを自ら検証し、理論へのフィードバックを行うサイクルを完成させたい。
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Report
(2 results)
Research Products
(24 results)
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[Journal Article] Lattice Lindblad simulation2022
Author(s)
Tomoya Hayata, Yoshimasa Hidaka, Arata Yamamoto
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Journal Title
Progress of Theoretical and Experimental Physics
Volume: 2022
Issue: 5
Pages: 1-9
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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