アクティブ・ネマティクスに基づく分子ロボットの逆運動学理論の構築
Publicly Offered Research
| Project Area | Molecular Cybernetics -Development of Minimal Artificial Brain by the Power of Chemistry |
|---|
| Project/Area Number |
21H05869
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
|
| Allocation Type | Single-year Grants |
|---|
| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (IV)
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
宮廻 裕樹 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 助教 (40881206)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-09-10 – 2023-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
|
| Budget Amount *help |
¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
|
|---|
| Keywords | アクティブネマティクス / 分子モーター / 細胞骨格 / 分子ロボット / 制御工学 / アクティブ・ネマティクス / 逆運動学 / 等角写像 / トポロジカル欠陥 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
分子ロボットの駆動力として用いられている細胞骨格・モータータンパク質の複合体は，分子が高密度になるとトポロジカル欠陥（細胞骨格の配向角度が定義できない特異点）がアクティブに特定の方向に運動するアクティブ・ネマティクスと呼ばれる現象が生じることが知られている．本研究の目的は，トポロジカル欠陥のアクティブ性に着目し，細胞骨格やモータータンパク質を基盤とした分子ロボットにおける流体運動の逆運動学モデルの構築とその系統的な解法を確立することである．
|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，細胞骨格・分子モーター系において発生するトポロジカル欠陥（配向角度が定義できない特異点）に着目し，分子ロボットの形状変化の制御理論を確立することである．本年度は，(i) 細胞骨格・分子モーター系によって形成されるアクティブネマチック流体場の計算法や(ii)分子ロボット内に夾雑物が含まれる場合の欠陥位置の生成位置制御に関する研究を遂行した．
(i)については，研究代表者らの先行研究によって構成されたネマチック液晶の配向場を陽に表現する公式を用いることで，アクティブ流体を駆動する外力項や，その結果として生成される流体の速度場を構成する計算手法を構築した．構築した計算手法は欠陥の位置を陽に考慮したものとなっており，分子ロボット内の細胞骨格・分子モーターによるアクティブな流体現象を考慮した場合の欠陥の運動軌跡の計算に応用できる．
(ii)については，分子ロボット内の夾雑物によって分子ロボットの変形の起点となるトポロジカル欠陥の位置がどのように変化し，どの程度制御可能であるかを予測するための計算法を構築した．夾雑物の大きさや形によって，分子ロボット内の欠陥の有無や生成位置の制御が可能であることを数値シミュレーションにより示した．
本研究では，分子ロボットの内部・外部の幾何学的形状を利用したロボットの形状変化の予測・制御の基礎理論を構築した．本研究課題で得られた成果は，本研究領域で研究されているSPAユニットの変形部分を担うＡユニットの変形の制御などにつながることが期待される．
|
| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
|
Report
(2 results)
Research Products
(6 results)
