バクテリアべん毛モーターの動作機構を利用したマイクロマシン駆動システムの開発

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11650148
• Research Institution: TOKYO INSTITUTE OF TECHNOLOGY
• Principal Investigator: 中野 隆 東京工業大学, 大学院・情報理工学研究科, 助手 (00183517)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 相沢 慎一 帝京大学, 理工学部, 助教授 (50222451) ; 桃園 聡 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (70262300) ; 平野 元久 NTT入出力システム研究所, 情報応用装置研究部, 研究職
• Keywords: べん毛モータ / Mot A / 分子間力 / 電気2重層 / PLリング / 超潤滑 / ウェーブレット / 流体潤滑

Research Abstract

昨年度に引き続き、べん毛モーターの構造について研究している協同研究者の一人(相沢)の協力により、彼が構造解析によって明らかにしたべん毛モーターの部品の構造(特に今年度は軸受けの部品であるMotAの構造の詳細が明らかになった)を用い、べん毛モーターの実際の構造により近い、簡単化されたモデルをを構築することに成功した.
流体古典的な潤滑理論の手法を用いてべん毛モータの軸受けが潤滑可能であるかを調べた去年の結果から、べん毛のスケールを考えると通常の流体力学的計算のみでは不十分で分子の大きさの効果やブラウン運動の影響も考えた運動解析が必要であることがわかったので、今年度は拡散電気二重層の効果を取り入れ、この効果によってどの程度の潤滑性能を達成することができるか似ついて研究分担者の二人が(中野、桃園)が担当し、まず古典的な数値解を得た.
その結果拡散電気二重層によって分子間力を相殺するために十分な反発力を得ることができるという結果を得た.この他の非古典的潤滑機構の存在として考察した機構には電荷の離散性の効果がある.電荷の離散性の効果も定量的評価をおこなった.バクテリア内部で妥当と思われるイオン濃度において、この離散性の効果もまた、分子間力と拮抗する反発力を得ることができることが分かった.
またべん毛モーターの軸受け部分の摩擦に関する理論的な解析を目的としてべん毛モータの表面粗さを特徴づける量を抽出するためウェーブレットを用いた昨年度構成したウェーブレットをべん毛の表面粗さ解析に用いるための数学的枠組みを用い分子の大きさと同じ程度の領域における粗さと形状の分離を試みた.

Research Products

• [Publications] Takashi NAKANO: "Tribological Analysis of Bacterial Flagellar Motor"Synopsis Internation Triblogy Conference NAGASAKI 2000. 292-292 (2000)
• [Publications] 中野隆: "バクテリアべん毛モータの潤滑における非流体力学的効果の解析"トライボロジー会議予稿集 東京. 2000・5. 249-250 (2000)
• [Publications] 中野隆: "バクテリアべん毛モータのトライボロジー解析"トライボロジスト. 45・2. 82-86 (2000)