• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2021 Fiscal Year Annual Research Report

Glass/jamming transitions of the out-of-equiilbirum systems

Research Project

Project/Area Number 20H00128
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

宮崎 州正  名古屋大学, 理学研究科, 教授 (40449913)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 池田 昌司  東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (00731556)
川崎 猛史  名古屋大学, 理学研究科, 講師 (10760978)
水野 大介  九州大学, 理学研究院, 教授 (30452741)
吉野 元  大阪大学, サイバーメディアセンター, 准教授 (50335337)
竹内 一将  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (50622304)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Keywords非平衡統計力学 / ガラス転移 / ジャミング転移 / レオロジー / アクティブマター
Outline of Annual Research Achievements

(1)ジャミング系の非線形レオロジー: ジャミング転移点近傍における非線形レオロジーを数値実験により解析した。特に、転移点近傍での応力緩和を、振動シアのプロトコルと、微小剪断後の緩和プロトコルの両方で解析を行い、その代数的緩和が従来しられていた指数から系統的に外れることを明らかにした。この指数は剪断の振幅に敏感に依存し、振幅が線形領域から非線形領域に移行すると指数が従来の値に一致することを明らかにした。
(2)ジャミング系における超一様性: ジャミング転移点近傍では、密度揺らぎが異常に抑えられる超一様性という現象が観測されることは以前より知られており、さらにその指数が次元に依存しないと考えられてきた。我々は2次元ジャミング系で超一様性を詳細に精査し、その指数が次元に依存することを明らかにした。またジャミング配置を生成する際のプロトコルを系統的に変化させ、超一様性を支配する特徴的な長さが変化することを明らかにした。に依存する関係を、準静的振動シアにより明らかにした。
(3)アクティブマター中の非平衡揺らぎ: アクティブマターの単純な模型の実験・数値実験を通して、その相転移現象や非平衡揺らぎの解析を行った。特に、アクティブブラウン運動モデルに、慣性項を導入することで、非平衡相分離現象を抑制することで、相分離に阻害されない状態を作り、一様かつ非平衡である定常状態における、非平衡揺らぎの特異な性質を解析した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

年度当初の計画に従い研究を実施し、その進展は想定する範囲であった。一方、コロナ禍のもとで、研究発表の機会は想定よりも少なかった。

Strategy for Future Research Activity

(1)ジャミング系の非線形レオロジー: ジャミング転移点近傍における、非線形レオロジーと粘弾性挙動、そして微視的な応力緩和の統計則を明らかにする。特に、ソフトニングとよばれる特異な非線形応答領域における応力の動的応答に焦点を当てる。
(2)アモルファス固体や結晶固体の様々なハイパーユニフォーミティ:ジャミング系における粒子配置の揺らぎは、平衡系のそれとくらべて異常に小さくハイパーユニフォーミティと呼ばれれている。しかし、秩序がある結晶あるいは多結晶と、無秩序の極限であるジャミング系の間の境界は明確ではない。方向秩序だけでは予測できない、ジャミング系のハイパーユニフォーミティの出現機構をシミュレーションにより明らかにする。
(3)アクティブマター中の非平衡揺らぎ: アクティブマターの単純な模型の実験・数値実験を通して、その相転移現象や非平衡揺らぎの解明を行う。特に、実験・理論の双方から、最近のアクティブマター研究の大きな話題となっている、非平衡揺らぎの長距離相関、アクティブ乱流、またはアクティブガラス転移の研究を行う。また、アクティブブラウン運動モデルに時間反転対称性を持たないキラルなモデル系を題材にとり、新規アクティブ系の理論研究も行う。

  • Research Products

    (62 results)

All 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (6 results) Journal Article (14 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 14 results,  Open Access: 2 results) Presentation (41 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Invited: 12 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Indian Institute of Science(インド)

    • Country Name
      INDIA
    • Counterpart Institution
      Indian Institute of Science
  • [Int'l Joint Research] University of California, Berkeley(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      University of California, Berkeley
  • [Int'l Joint Research] University of Illinois(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      University of Illinois
  • [Int'l Joint Research] University of Texas at Austin(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      University of Texas at Austin
  • [Int'l Joint Research] Eindhoven University of Technology(オランダ)

    • Country Name
      NETHERLANDS
    • Counterpart Institution
      Eindhoven University of Technology
  • [Int'l Joint Research]

    • # of Other Countries
      1
  • [Journal Article] Nonlinear master relation in microscopic mechanical response of semiflexible biopolymer networks2022

    • Author(s)
      Honda N、Shiraki K、van Esterik F、Inokuchi S、Ebata H、Mizuno D
    • Journal Title

      New Journal of Physics

      Volume: 24 Pages: 053031~053031

    • DOI

      10.1088/1367-2630/ac6902

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] The Asakura?Oosawa theory: Entropic forces in physics, biology, and soft matter2022

    • Author(s)
      Miyazaki K.、Schweizer K. S.、Thirumalai D.、Tuinier R.、Zaccarelli E.
    • Journal Title

      The Journal of Chemical Physics

      Volume: 156 Pages: 080401~080401

    • DOI

      10.1063/5.0085965

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Distribution and Structure Analysis of Fibril-Forming Peptides Focusing on Concentration Dependency2022

    • Author(s)
      Sakae Yoshitake、Kawasaki Takeshi、Okamoto Yuko
    • Journal Title

      ACS Omega

      Volume: 7 Pages: 10012~10021

    • DOI

      10.1021/acsomega.1c04960

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Emergent elastic fields induced by topological phase transitions: Impact of molecular chirality and steric anisotropy2022

    • Author(s)
      Takae Kyohei、Kawasaki Takeshi
    • Journal Title

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      Volume: 119 Pages: e2118492119

    • DOI

      10.1073/pnas.2118492119

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Revisiting the single-saddle model for the <i>β</i>-relaxation of supercooled liquids2022

    • Author(s)
      Coslovich Daniele、Ikeda Atsushi
    • Journal Title

      The Journal of Chemical Physics

      Volume: 156 Pages: 094503~094503

    • DOI

      10.1063/5.0083173

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Frequency-dependent specific heat in quantum supercooled liquids: A mode-coupling study2021

    • Author(s)
      Das Ankita、Rabani Eran、Miyazaki Kunimasa、Harbola Upendra
    • Journal Title

      The Journal of Chemical Physics

      Volume: 154 Pages: 164512~164512

    • DOI

      10.1063/5.0049470

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Anomalous transport phenomenon of a charged Brownian particle under a thermal gradient and a magnetic field2021

    • Author(s)
      Matsuyama Hiromichi、Miyazaki Kunimasa
    • Journal Title

      Physical Review E

      Volume: 104 Pages: 054134 -1~7

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.104.054134

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Geometrical properties of mechanically annealed systems near the jamming transition2021

    • Author(s)
      Matsuyama Hiromichi、Toyoda Mari、Kurahashi Takumi、Ikeda Atsushi、Kawasaki Takeshi、Miyazaki Kunimasa
    • Journal Title

      The European Physical Journal E

      Volume: 44 Pages: 133-1~11

    • DOI

      10.1140/epje/s10189-021-00142-6

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Spatial structure of unstable normal modes in a glass-forming liquid2021

    • Author(s)
      Shimada Masanari、Coslovich Daniele、Mizuno Hideyuki、Ikeda Atsushi
    • Journal Title

      SciPost Physics

      Volume: 10 Pages: 0001-1~24

    • DOI

      10.21468/SciPostPhys.10.1.001

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Phase transition in the binary mixture of jammed particles with large size dispersity2021

    • Author(s)
      Hara Yusuke、Mizuno Hideyuki、Ikeda Atsushi
    • Journal Title

      Physical Review Research

      Volume: 3 Pages: 023091-1~10

    • DOI

      10.1103/PhysRevResearch.3.023091

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Unified view of avalanche criticality in sheared glasses2021

    • Author(s)
      Oyama Norihiro、Mizuno Hideyuki、Ikeda Atsushi
    • Journal Title

      Physical Review E

      Volume: 104 Pages: 015002 -1~17

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.104.015002

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structural, mechanical, and vibrational properties of particulate physical gels2021

    • Author(s)
      Mizuno Hideyuki、Hachiya Makoto、Ikeda Atsushi
    • Journal Title

      The Journal of Chemical Physics

      Volume: 155 Pages: 234502~234502

    • DOI

      10.1063/5.0072863

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Scale invariance of cell size fluctuations in starving bacteria2021

    • Author(s)
      Shimaya Takuro、Okura Reiko、Wakamoto Yuichi、Takeuchi Kazumasa A.
    • Journal Title

      Communications Physics

      Volume: 4 Pages: 238-1~12

    • DOI

      10.1038/s42005-021-00739-5

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Noise-Induced Acceleration of Single Molecule Kinesin-12021

    • Author(s)
      Ariga Takayuki、Tateishi Keito、Tomishige Michio、Mizuno Daisuke
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 127 Pages: 178101-1~6

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.127.178101

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 生物集団の『分子運動論』~アクティブマターの非平衡物理学~2022

    • Author(s)
      宮崎州正
    • Organizer
      プラズマ科学のフロンティア2021研究会
    • Invited
  • [Presentation] 過冷却液体のInherent structureにおける密度揺らぎの抑制2022

    • Author(s)
      朱川聖人, 松山洋道, 川﨑猛史, 宮崎州正
    • Organizer
      日本物理学会 第77回年次大会
  • [Presentation] 慣性項を持つアクティブブラウン粒子系の流体相における揺らぎの長距離相関II2022

    • Author(s)
      黒田裕太, 松山洋道, 川崎猛史, 宮崎州正
    • Organizer
      日本物理学会 第77回年次大会
  • [Presentation] 領域11,領域5,領域7,領域12 【2022年国際ガラス年記念シンポジウム】ガラス転移はどこまでわかったのか? ガラス研究の最先端と普遍性 まとめ2022

    • Author(s)
      宮崎州正
    • Organizer
      日本物理学会 第77回年次大会
  • [Presentation] ジャミング転移点近傍における非線形力学応答2022

    • Author(s)
      別所秀将, 川﨑猛史, 宮崎州正
    • Organizer
      日本物理学会 第77回年次大会
  • [Presentation] 3D-induced polar order & topological defects in growing bacterial populations2022

    • Author(s)
      K. A. Takeuchi and T. Shimaya
    • Organizer
      APS March Meeting 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高密度バクテリア集団のガラス転移2022

    • Author(s)
      竹内一将
    • Organizer
      日本物理学会 第77回年次大会
    • Invited
  • [Presentation] 三次元的に成長する大腸菌集団中のトポロジカル欠陥と極性秩序2022

    • Author(s)
      嶋屋拓朗, 竹内一将
    • Organizer
      日本物理学会 第77回年次大会
  • [Presentation] 力学駆動された混み合い系の非平衡レオロジー2022

    • Author(s)
      杉野裕次郎, 江端宏之, 水野大介
    • Organizer
      物理学会第77回年次大会(2022年)
  • [Presentation] Rheology of Condensed Active Colloidal Suspension2022

    • Author(s)
      杉野裕次郎、江端宏之, 水野大介
    • Organizer
      Active Matter Workshop 2022
  • [Presentation] Spatial Correlation and Relaxation Time in Active E. Coli2022

    • Author(s)
      濱田啓聖, 杉野裕次郎, 江端宏之, 水野大介
    • Organizer
      Active Matter Workshop 2022
  • [Presentation] Shear jamming, shear melting, and shear softening in mechanically trained frictionless particles2021

    • Author(s)
      Kunimasa Miyazaki
    • Organizer
      Simons webinars, May 26, 2021, online
    • Invited
  • [Presentation] ガラス転移からアクティブマターまで ~非平衡ソフトマター理論の最前線~2021

    • Author(s)
      宮崎州正
    • Organizer
      第7回 大型実験施設とスーパーコンピュータとの連携利用シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] 慣性項を持つアクティブブラウン粒子系の流体相における揺らぎの長距離相関2021

    • Author(s)
      黒田裕太, 松山洋道, 宮崎州正, 川崎猛史
    • Organizer
      日本物理学会 秋季大会
  • [Presentation] Toward an understanding of physical gels2021

    • Author(s)
      Atsushi Ikeda, Hideyuki Mizuno
    • Organizer
      11th Liquid Matter Conference
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 物理ゲルの構造,弾性,振動特性2021

    • Author(s)
      水野英如, 蜂谷誠, 池田昌司
    • Organizer
      日本物理学会 2021年秋季大会
  • [Presentation] 粒子ゲルにおける音波物性2021

    • Author(s)
      水野英如, 池田昌司
    • Organizer
      日本物理学会 第77回年次大会
  • [Presentation] 急冷中の緩和ダイナミクスにおける液体配置の基準モード2021

    • Author(s)
      島田真成, 白石薫平, 水野英如, 池田昌司
    • Organizer
      日本物理学会 第77回年次大会
  • [Presentation] ダイマー粒子系のJohari-Goldstein beta緩和:エネルギー地形からの理解2021

    • Author(s)
      白石薫平, 水野英如, 池田昌司
    • Organizer
      本物理学会 第77回年次大会
  • [Presentation] 平均場Mari-Kurchan模型のダイナミクス2021

    • Author(s)
      西川宜彦, 池田昌司, Ludovic Berthier
    • Organizer
      日本物理学会 第77回年次大会
  • [Presentation] 二成分非熱粒子系のジャミング相に内在する臨界点の性質2021

    • Author(s)
      原雄介, 水野英如, 池田昌司
    • Organizer
      日本物理学会 第77回年次大会
  • [Presentation] 高密度粉体における自由冷却過程2021

    • Author(s)
      浅野博紀, 水野英如, 池田昌司
    • Organizer
      日本物理学会 第77回年次大会
  • [Presentation] ガラス系の弾性・振動・緩和2021

    • Author(s)
      池田昌司
    • Organizer
      日本物理学会 第77回年次大会
    • Invited
  • [Presentation] 3D-induced polar order and topological defects in growing bacterial populations2021

    • Author(s)
      K. A. Takeuchi
    • Organizer
      2021 The Korean Physical Society Fall Meeting
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Topological defects and verticalization-induced polar order in non-motile bacterial colonies2021

    • Author(s)
      T. Shimaya
    • Organizer
      Biofluid Symposium
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 非平衡液晶としてのバクテリア集団とそのトポロジカル欠陥2021

    • Author(s)
      竹内一将
    • Organizer
      さきがけ「トポロジー」領域 第5回領域全体会議
  • [Presentation] 剛体楕円体におけるガラス転移とジャミングの平均場理論2021

    • Author(s)
      吉野元
    • Organizer
      物性研短期研究会「ガラスおよび関連する複雑系の最先端研究」
    • Invited
  • [Presentation] ハードコアp-spin模型におけるジャミングの臨界特性2021

    • Author(s)
      吉野元
    • Organizer
      日本物理学会
  • [Presentation] 1+∞次元レプリカ液体論の構成2021

    • Author(s)
      冨田幸宏, 吉野元
    • Organizer
      日本物理学会
  • [Presentation] Motion of molecular motors reflecting rheological properties in cells2021

    • Author(s)
      T. Ariga, Y. Tomishige, D. Mizuno
    • Organizer
      ESCHM-ISCH-ISB 2021
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Universal Glass-forming behavior and Glassy cytoplasm driven by non-thermal forces2021

    • Author(s)
      Kenji Nishizawa, Daisuke Mizuno
    • Organizer
      ESCHM-ISCH-ISB 2021
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Metabolism-Dependent Active Diffusion in Living Cells2021

    • Author(s)
      Yujiro Sugino, Kenji Nishizawa, Daisuke Mizuno
    • Organizer
      ESCHM-ISCH-ISB 2021
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Microrheology of concentrated emulsion as a model cytoplasm2021

    • Author(s)
      Noriyuki Iguchi, Daisuke Mizuno
    • Organizer
      ESCHM-ISCH-ISB 2021
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 濃厚バクテリア懸濁液の非平衡力学2021

    • Author(s)
      杉野裕次郎, 水野大介
    • Organizer
      物理学会2021年秋季大会
  • [Presentation] 細胞質モデルとしての濃厚エマルジョンのマイクロレオロジー計測2021

    • Author(s)
      井口昇之, 松岡亮介, 水野大介
    • Organizer
      物理学会2021年秋季大会
  • [Presentation] 揺動散逸定理の破れの細胞質レオロジーへの示唆2021

    • Author(s)
      熊丸一平, 杉野裕次郎, 水野大介
    • Organizer
      物理学会2021年秋季大会
  • [Presentation] 局所的な力印加による濃厚コロイド懸濁液のマイクロレオロジー2021

    • Author(s)
      荊原佳祐, 江藤高宏, 水野大介
    • Organizer
      物理学会2021年秋季大会
  • [Presentation] 液-液相分離によって生じる細胞内凝集体のマイクロレオロジー2021

    • Author(s)
      冨田海理, 藤原誠, 水野大介
    • Organizer
      物理学会2021年秋季大会
  • [Presentation] バクテリア遊走を伴う懸濁液系の非平衡力学2021

    • Author(s)
      濱田啓聖, 杉野裕次郎, 水野大介
    • Organizer
      第 127 回日本物理学会九州支部例会
  • [Presentation] 巨視的なずり場印加下の濃厚コロイド懸濁液のマイクロレオロ ジー2021

    • Author(s)
      吉良和真, 荊原佳祐, 水野大介
    • Organizer
      第 127 回日本物理学会九州支部例会
  • [Presentation] 濃厚エマルジョンにおけるこみあい由来の粘弾性緩和挙動2021

    • Author(s)
      松岡亮佑, 井口昇之, 水野大介
    • Organizer
      第 127 回日本物理学会九州支部例会
  • [Remarks] 名古屋大学 大学院理学研究科 R研 非平衡物理研究室

    • URL

      https://www.r.phys.nagoya-u.ac.jp/publications-j.html#presentation

URL: 

Published: 2022-12-28  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi