2014 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Synergy of Fluctuation and Structure:Foundation of Universal Laws in Nonequilibrium Systems |
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| Project/Area Number |
25103004
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
佐野 雅己 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (40150263)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹内 一将 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (50622304)
笹本 智弘 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (70332640)
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| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Keywords | 非平衡ゆらぎ / アクティブマター / 散逸構造 / 界面成長ゆらぎ / 非平衡相転移 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
[アクティブマターに関する研究]
非平衡条件下で自律的に並進運動を行う粒子やその集団は、アクティブマターと呼ばれ、物理化学的な系から生物系に至るまで様々な自己駆動する系に関する研究が行われている。自己駆動する粒子は、変形を伴うものが多いが、変形と並進運動の関係を明らかにするために外部から制御可能な実験系はこれまで殆ど存在しなかった。我々は、水面に浮かべた油滴を垂直加振することで、制御パラメータを変えると、液滴が逐次的に分岐を繰返し、自発的に対称性を破り、様々な変形を伴った並進運動が起こることを見いだした。加振の振動数と加速度を変えることで、Straight, rotating, spinning, squirming, zigzag, reciprocal motion, irregular polygonal turningなどの様々の並進運動を見いだし、それらの相図を得た。また、対称性の考察から得られるOhta-Ohkumaモデルの分岐解析と良く一致する分岐ダイアグラムを得た。
[層流・乱流転移と非平衡相転移に関する研究]シア流の下での層流・乱流転移が非平衡相転移の一種である有向パーコレーション（DP）であるとの予想に基づき、転移点付近での乱流発生の解析を行った。その結果、乱流の平均密度とラミナー長の発散に関する２つの臨界指数について、２＋１次元のDPとほぼ一致する結果を得た。
[界面成長に関する研究]
界面成長に見られる普遍的性質(KPZ普遍性)が、さらに広いクラスの系で見いだされる可能性についての考察を進めた。粒子が同じ位置に来た場合に非対称な反射を行うような多数のブラウン運動粒子からなる系の解析を行った。また、実験予定の界面ゆらぎの性質を界面成長モデルの数値計算によって測定し、円形界面サブクラスと平面界面サブクラスの間のクロスオーバーなどの振る舞いを見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
層流・乱流転移に関して、非平衡相転移を強く示唆する実験結果を得ることができたことは、今後研究を進める上で大きな力となる成果であった。また、界面成長におけるゆらぎの理論でも進展があった。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、層流・乱流転移に関する実験と解析をさらに進め、仮説の実験検証を確実なものとすることが重要である。また、アクティブマター系の実験の成果を積極的に発信してゆく方策である。
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