2005 Fiscal Year Annual Research Report
ソフトマター:多自由度・階層系の協同的機能発現の新しい基本原理
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16GS0203
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
田中 肇 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (60159019)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
荒木 武昭 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (20332596)
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| Keywords | ソフトマター / 多自由度・階層系 / 階層間の動的結合 / 粘弾性相分離 / 二秩序変数モデル / 外場による制御 / 液体・液体相転移 / ガラス転移 |
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| Research Abstract |
ソフトマターの最大の特徴は、幾重にもわたる動的階層構造にある。我々は、たんぱく質に代表される一見のろまな生体物質が多様かつ優れた機能を効率的に発現する鍵は、大きな自由度を階層的に内包した系に特有な協同的機能発現の様式にあると考えている。この協同性、即ち階層間の動的結合を担う最も本質的かつ重要な因子は、最低次階層を担う液体の流動性であると考えられるが、その具体的な役割は、非局所性に起因した困難さのため未解明のままであった。また、我々は、従来の常識に反し、液体自身にも動的階層性が普遍的に存在し、それこそが液体における未解明の問題を解き明かす共通の鍵であると考えている。そこで本研究では、動的階層構造という概念に主眼を置き、ソフトマターや液体(多自由度・階層系)における動的結合と協同的機能発現の基本原理を明らかにすべく、我々が新しく開発した実験・シミュレーション手法を駆使し研究を行ってきた。
本年度得られた主な研究成果を以下に述べる。(1)我々が提案している二秩序変数モデルに基づき、結晶化に対しフラストレーションを導入した分子動力学シミュレーションを行い、過冷却液体における中距離結晶秩序の存在を初めて示した。これは、従来の常識に反し、ガラス転移において結晶化が重要な役割りを担っていることを示唆しており、ガラス転移現象の解明に寄与すると考えている。(2)単成分分子性液体の液体・液体相転移を利用して、液体のfragilityを制御できることを発見した。(3)界面活性剤二分子膜系における相分離とラメラ秩序化の競合を利用することで、初めて安定なセル状構造を作成すること成功した,(4)タンパク質溶液において、コロイド分散系、高分子溶液系などと同様の粘弾性相分離が起こることを見出した。これは我々が予想していたソフトマターにおける粘弾性相分離の普遍性を支持するものである。
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