2018 Fiscal Year Annual Research Report
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16H04189
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
塩井 章久 同志社大学, 理工学部, 教授 (00154162)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 大吾 同志社大学, 理工学部, 准教授 (90631911)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 自己運動系 / マイクロシステム / 非平衡非線形 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
「微小空間で作用する自己運動系」
触媒粒子マイクロモーター：特徴的な集団運動挙動がエタノールとアセトアルデヒドで異なることが分かった。エタノールでは進行波や集合解散の挙動が見られたが、アルデヒドでは集合解散が周期的に同期することが分かった。過酸化水素とエタノールを組み合わせた系では、隣接する場所での粒子の集合解散が逆相同期することがわかった。分子集合体系：分子集合体を動かす力の大きさが。pH勾配の小さな範囲で急激に大きくなり、その後はpH勾配の大きさに対して飽和することが分かった。直流電場による運動系：形状をのこぎり状に整えた二次元電極を用いて、基本的な粒子運動の形態を観測した。
「自己運動系に化学感知性や光応答性などの生物的機能を与えるための研究」
触媒粒子マイクロモーター：チタニアを用いて光感受型の触媒粒子運動の実験を行ったが基板との相互作用のために運動が観測できなかった。この解決が重要であることが分かった。 分子集合体系：酸拡散下のカチオン性脂質を用いた実験系でのベシクルの周期的な膨潤・収縮について、その3次元的な構造変動を観測することに成功した。イオン感知性の液滴運動や蒸発誘起型の液滴運動について：イオン感知性の液滴運動の特徴を表現できる数理モデルを考案した。また、フッ素系油と炭化水素油を水面に滴下した系について、これまでに報告がない多くの界面ダイナミクスを見出すことに成功した。さらに、これらの油水界面を利用してラチェット型の物体に一方向回転を与える研究を行い、物体の不規則な回転運動が界面への粉の散布で一方向に制御できる可能性をみいだした。さらに、複数液滴の運動の同期現象についても研究を開始している。乱雑な力学的振動場におかれた固体粒子や流体系の運動について：垂直に加振された粉体層上におかれたラチェットの運動を検討し一方向回転が発生する粉体層の条件を検討した。
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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
研究実績の概要に記載した通り、交付申請書に記載したほとんどの内容について、予定通りの研究の進展が見られた。光感受性の触媒粒子運動など、一部の課題で予想外の問題に直面したものがある。これらに基づいて総合的に判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画調書に記載したように，本申請計画は，微小スケールでの自己運動系に，化学物質感知性，光応答性，多体系での動的自己組織化などの生物的特性を付与し，微小システムでの動力源として発展させることを目指している。本年は、「触媒粒子マイクロモーター」について前年度までに見出した集団運動のコントロールが可能となったものが多く、さらに，，「分子集合体系」について，酸性刺激に応答する分子集合体の立体構造変化など、重要な成果も得られている。さらに、当初の計画調書では十分に計画されていなかった、油水界面ダイナミクスを利用した自律運動体や、垂直加振された粉体層上で一方向回転を行う物体を見出すなど、新たな現象も見出している。これらのすべては、マイクロ空間における動力として発展できるものである。最終年度では、これまでに見出した系を精密に研究し、逐次論文発表していく予定である。
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