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2022 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, 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ガラス転移 / 非平衡統計力学 / アクティブマター / ジャミング転移 / レオロジー
Outline of Annual Research Achievements

アクティブマターの分野では、理論モデルの最も単純な模型であるActive Brownian Particlesに対して、慣性を導入することで運動誘起相分離を抑制することで、密度揺らぎと速度揺らぎの相関長を数値実験により観測した。また同じモデルに、さらにキラリティを導入し、その密度揺らぎが強く抑制されることを理論と数値実験により確認した。
ガラス系の研究では、ガラス転移点近傍における多点相関関数を、モード結合理論を越えたループ展開の高次項まで計算した。
ジャミング転移研究においては、粘弾性レオロジーと非線形レオロジーの転移点近傍の競合の研究を中心におこなった。また転移点近傍における揺らぎの抑制を系統的に研究した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

研究代表者の当初の目標であったアクティブマター研究が進展し、この分野での初めての学術論文を出版てきたほか、関連する多くの学会発表を行うことができた。またジャミング転移における超一様性と呼ばれる揺らぎの異常について新しい進展があった。一方、最終目標であるアクティブマターとガラス転移の融合に向けての進展は、まだ十分とは言えない。

Strategy for Future Research Activity

コロナ禍のもとで国際的なコミュニケーションを十分に取れていなかったことを反省し、より積極的に海外の研究者との議論を進める他、海外の若手研究者の博士研究員の雇用なども進める。さらに学生と博士研究員とともに、本丸ともいうべきアクティブマターとジャミング転移、ガラス転移の融合研究を進める。具体的には、Active Brownian Particles模型におけるジャミング転移における揺らぎの相関、遅いダイナミクス、キラリティの影響などを中心に数値実験を行う。

  • Research Products

    (81 results)

All 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (15 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Peer Reviewed: 14 results,  Open Access: 3 results) Presentation (63 results) (of which Int'l Joint Research: 27 results,  Invited: 14 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Universite de Lyon/Universite de Montpellier(フランス)

    • Country Name
      FRANCE
    • Counterpart Institution
      Universite de Lyon/Universite de Montpellier
  • [Int'l Joint Research] Eindhoven University of Technology(オランダ)

    • Country Name
      NETHERLANDS
    • Counterpart Institution
      Eindhoven University of Technology
  • [Journal Article] Anomalous fluctuations in homogeneous fluid phase of active Brownian particles2023

    • Author(s)
      Kuroda Yuta、Matsuyama Hiromichi、Kawasaki Takeshi、Miyazaki Kunimasa
    • Journal Title

      Physical Review Research

      Volume: 5 Pages: 013077

    • DOI

      10.1103/PhysRevResearch.5.013077

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] What do deep neural networks find in disordered structures of glasses?2023

    • Author(s)
      Oyama Norihiro、Koyama Shihori、Kawasaki Takeshi
    • Journal Title

      Frontiers in Physics

      Volume: 10 Pages: 1007861

    • DOI

      10.3389/fphy.2022.1007861

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Replica theory for disorder-free spin-lattice glass transition on a treelike simplex network2023

    • Author(s)
      Mitsumoto Kota、Yoshino Hajime
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 107 Pages: 054412

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.107.054412

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Activity-dependent glassy cell mechanics Ⅰ: Mechanical properties measured with active microrheology2023

    • Author(s)
      Ebata Hiroyuki、Umeda Katsuhiro、Nishizawa Kenji、Nagao Wataru、Inokuchi Shono、Sugino Yujiro、Miyamoto Takafumi、Mizuno Daisuke
    • Journal Title

      Biophysical Journal

      Volume: 122 Pages: 1781~1793

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2023.04.011

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 非熱的なゆらぎが分子モーターキネシンを加速させる2023

    • Author(s)
      有賀隆行、立石圭人、富重道雄、水野大介
    • Journal Title

      生物物理

      Volume: 63 Pages: 86-90

    • Open Access
  • [Journal Article] Johari-Goldstein <i>β</i> relaxation in glassy dynamics originates from two-scale energy landscape2023

    • Author(s)
      Shiraishi Kumpei、Mizuno Hideyuki、Ikeda Atsushi
    • Journal Title

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      Volume: 120 Pages: 2215153120

    • DOI

      10.1073/pnas.2215153120

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Shear-induced diffusion and dynamic heterogeneities in dense granular flows2022

    • Author(s)
      Saitoh Kuniyasu、Kawasaki Takeshi
    • Journal Title

      Frontiers in Physics

      Volume: 10 Pages: 992239

    • DOI

      10.3389/fphy.2022.992239

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dynamical susceptibilities near ideal glass transitions2022

    • Author(s)
      Laudicina Corentin C. L.、Luo Chengjie、Miyazaki Kunimasa、Janssen Liesbeth M. C.
    • Journal Title

      Physical Review E

      Volume: 106 Pages: 064136

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.106.064136

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Aging or DEAD: Origin of the non-monotonic response to weak self-propulsion in active glasses2022

    • Author(s)
      Klongvessa Natsuda、Ybert Christophe、Cottin-Bizonne C?cile、Kawasaki Takeshi、Leocmach Mathieu
    • Journal Title

      The Journal of Chemical Physics

      Volume: 156 Pages: 154509

    • DOI

      10.1063/5.0087578

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Supercooled Jahn-Teller ice2022

    • Author(s)
      Mitsumoto Kota、Hotta Chisa、Yoshino Hajime
    • Journal Title

      Physical Review Research

      Volume: 4 Pages: 033157

    • DOI

      10.1103/PhysRevResearch.4.033157

    • Peer Reviewed
  • [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] Collective dynamics in a glass-former with Mari?Kurchan interactions2022

    • Author(s)
      Nishikawa Yoshihiko、Ikeda Atsushi、Berthier Ludovic
    • Journal Title

      The Journal of Chemical Physics

      Volume: 156 Pages: 0096356

    • DOI

      10.1063/5.0096356

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Phonon transport properties of particulate physical gels2022

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

      The Journal of Chemical Physics

      Volume: 156 Pages: 0090233

    • DOI

      10.1063/5.0090233

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Relaxation Dynamics in the Energy Landscape of Glass-Forming Liquids2022

    • Author(s)
      Nishikawa Yoshihiko、Ozawa Misaki、Ikeda Atsushi、Chaudhuri Pinaki、Berthier Ludovic
    • Journal Title

      Physical Review X

      Volume: 12 Pages: 021001

    • DOI

      10.1103/PhysRevX.12.021001

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Tilt-induced polar order and topological defects in growing bacterial populations2022

    • Author(s)
      Shimaya Takuro、Takeuchi Kazumasa A
    • Journal Title

      PNAS Nexus

      Volume: 1 Pages: pgac269

    • DOI

      10.1093/pnasnexus/pgac269

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Non-linear viscoelasticity near jamming transition density2023

    • Author(s)
      Hidemasa Bessho
    • Organizer
      Japan-France joint seminar "Physics of dense and active disordered materials"
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Hyperuniformity and singular density correlation in chiral Active fluids2023

    • Author(s)
      Yuta Kuroda
    • Organizer
      Japan-France joint seminar "Physics of dense and active disordered materials"
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] カイラルアクティブ流体における密度ゆらぎの慣性による影響正2023

    • Author(s)
      黒田裕太, 川﨑猛史, 宮崎州正
    • Organizer
      日本物理学会年次大会
  • [Presentation] ジャミング転移点近傍における非線形粘弾性の統一的理解2023

    • Author(s)
      別所 秀将, 川﨑猛史, 宮崎州正
    • Organizer
      日本物理学会年次大会
  • [Presentation] Hyperuniformity near jamming transition over a wide range of bidispersity 22023

    • Author(s)
      Duc Dam, Takeshi Kawasaki, Atsushi IkedaA, Kunimasa Miyazaki
    • Organizer
      日本物理学会年次大会
  • [Presentation] カイラルアクティブ流体における Hyperuniformity と特異密度相関2023

    • Author(s)
      黒田裕太, 松山洋道, 川﨑猛史, 宮崎州正
    • Organizer
      第10回ソフトマター研究会
  • [Presentation] Hyperuniformity near jamming transition over a wide range of bidispersity2023

    • Author(s)
      Duc Dam, Takeshi Kawasaki, Atsushi IkedaA, Kunimasa Miyazaki
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
  • [Presentation] カイラルアクティブ流体における長距離揺らぎの微視的理論2023

    • Author(s)
      黒田裕太, 松山洋道, 川﨑猛史, 宮崎州正
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
  • [Presentation] Hyperuniformity of almost ordered and disordered packing2023

    • Author(s)
      Kunimasa Miyazaki
    • Organizer
      Japan-France joint seminar "Physics of dense and active disordered materials"
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Spatial evolution of RSB in layered p-spin models2023

    • Author(s)
      Yuki Rea Hamano and Hajime Yoshino
    • Organizer
      Physics of dense and active disordered materials”, March 15th (2023) YITP, Kyoto Univ. (poster)
  • [Presentation] 過冷却ヤーンテラーアイス2023

    • Author(s)
      光元亨汰, 堀田知佐, 吉野元
    • Organizer
      日本物理学会 東工大 2022年9月13日
  • [Presentation] 1+∞次元のレプリカ液体論におけるガラス転移に伴う相関長の解析2023

    • Author(s)
      冨田幸宏, 吉野元
    • Organizer
      日本物理学会 東工大 2022年9月13日
  • [Presentation] Critical Jamming and gel rheology of droplet suspensions in living cells2023

    • Author(s)
      水野大介
    • Organizer
      25 th Anniversary Symposium for German-Japanese Non-Equilibrium Statistical Physics
  • [Presentation] 濃厚バクテリア懸濁液の非平衡レオロジー2023

    • Author(s)
      杉野裕次郎, 江端宏之, 曽和義幸, 水野大介
    • Organizer
      2022 ソフトマター研究会
  • [Presentation] 代謝依存点細胞骨格非依存の細胞質レオロジー特性2023

    • Author(s)
      江端宏之, 水野大介
    • Organizer
      2022 ソフトマター研究会
  • [Presentation] 代謝抑制が誘導する細胞質粘弾性のエイジング現象2023

    • Author(s)
      田尾優樹, 江端宏之, 水野大介
    • Organizer
      第127回日本物理学会九州支部例会
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ジャミング系のマイクロレオロジーの理論的検討2023

    • Author(s)
      原雄介, 水野英如, 池田昌司
    • Organizer
      日本物理学会 2022年秋季大会
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 階層性が内在するガラスのエネルギー地形における低周波数振動の緩和予言能の起源2023

    • Author(s)
      白石薫平, 水野英如, 池田昌司
    • Organizer
      日本物理学会 2022年秋季大会
  • [Presentation] 単分散ソフトコア粒子からなるガラスの結晶化動力学2023

    • Author(s)
      髙羽悠樹, 池田昌司
    • Organizer
      日本物理学会 2022年秋季大会
  • [Presentation] 過冷却液体の動力学:分子運動から流体力学極限へ2023

    • Author(s)
      前田健登, 池田昌司
    • Organizer
      第10回ソフトマター研究会
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 単分散ソフトコア粒子からなるガラスの結晶化動力学2023

    • Author(s)
      髙羽悠樹, 池田昌司
    • Organizer
      第36回分子シミュレーション討論会
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Relaxation and crystallization dynamics of a monodisperse soft-sphere glass2023

    • Author(s)
      Yuki Takaha, Hideyuki Mizuno, Atsushi Ikeda
    • Organizer
      Japan-France joint seminar "Physics of dense and active disordered materials"(国際学会)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 多分散系のレプリカ理論構築と動的転移点の解析2023

    • Author(s)
      金炯基, 池田昌司
    • Organizer
      日本物理学会 2023年春季大会
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Glass transition in dense 2D bacterial population2023

    • Author(s)
      H. Lama, M. J. Yamamoto, Y. Furuta, T. Shimaya and K. A. Takeuchi
    • Organizer
      Active Matter in complex environment
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Emergence of bacterial glass: two-step glass transition in 2D bacterial suspension2023

    • Author(s)
      K. A. Takeuchi, H. Lama, M. J. Yamamoto, Y. Furuta, T. Shimya
    • Organizer
      APS March Meeting 2023
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Flow and deformation of a sponge-like granular media2023

    • Author(s)
      S. Poincloux and K. A. Takeuchi
    • Organizer
      Japan-France joint Seminar "Physics of dense and active disordered materials"
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Bacterial glass2023

    • Author(s)
      K. A. Takeuchi
    • Organizer
      Japan-France joint Seminar "Physics of dense and active disordered materials"
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Flow and deformation of a sponge-like granular media2023

    • Author(s)
      S. Poincloux and K. A. Takeuchi
    • Organizer
      日本物理学会 2023年 春季大会
  • [Presentation] ガラス転移の理論研究の最近の話題~非線形レオロジーを中心にして~2022

    • Author(s)
      宮崎州正
    • Organizer
      第83回応用物理学会秋季学術講演会シンポジウム 最先端で活躍するガラスとガラス状態~2022年国際ガラス年IYOG記念シンポジウム~
    • Invited
  • [Presentation] アクティブマターにおける非平衡揺らぎの長距離相関2022

    • Author(s)
      宮崎州正
    • Organizer
      研究会「非平衡ソフトマター・アモルファス物質の物性解明への力学的自己組織化からの挑戦」
    • Invited
  • [Presentation] Hyperuniformity near jamming transition over a wide range of bidispersity2022

    • Author(s)
      Duc Dam
    • Organizer
      第10回ソフトマター研究会
  • [Presentation] ジャミング転移点近傍における非線形粘弾性の統一的理解2022

    • Author(s)
      別所 秀将, 川﨑猛史, 宮崎州正
    • Organizer
      第10回ソフトマター研究会
  • [Presentation] Identifying time scales for violation/preservation of Stokes-Einstein relation in supercooled wate2022

    • Author(s)
      Takeshi Kawasaki
    • Organizer
      ICPAC Kota Kinabalu 2022, Malaysia (オンライン発表)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Emergent elasticity and topological phase transitions controlled via molecular chirality and steric anisotropy2022

    • Author(s)
      Takeshi Kawasaki
    • Organizer
      2nd Regular Kakenhi Meeting on “Theoretical Study on Nonequilibrium Phenomena in Driven Dissipative Systems”
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] トポロジカル相転移がもたらす創発弾性場:分子のキラリティと立体異方性の影響2022

    • Author(s)
      川﨑猛史
    • Organizer
      The 15th Mini-Symposium on Liquids
  • [Presentation] Topological phase transitions in passive or active particles with chiral interactions2022

    • Author(s)
      Takeshi Kawasaki
    • Organizer
      Japan-France joint seminar ”Physics of dense and active disordered materials”(国際学会)
    • Invited
  • [Presentation] ジャミング転移点近傍における非線形レオロジーと臨界スケーリング2022

    • Author(s)
      川﨑猛史, 宮崎州正
    • Organizer
      日本物理学会2023年度春季大会
  • [Presentation] Random energy model in a pure ferromagnet2022

    • Author(s)
      Hajime Yoshino
    • Organizer
      Physics of dense and active disordered materials,March 13th (2023) YITP, Kyoto Univ.
    • Invited
  • [Presentation] 基材弾性率により形態制御された細胞の細胞質流動特性2022

    • Author(s)
      江端宏之, 水野大介
    • Organizer
      日本物理学会 2022年秋季大会
  • [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2022

    • Author(s)
      松岡亮佑, 井口昇之, 江端宏之, 池田昌司, 水野大介
    • Organizer
      日本物理学会 2022年秋季大会
  • [Presentation] アクティブな濃厚懸濁系としての細胞質レオロジー2022

    • Author(s)
      水野大介, 松岡亮佑, 井口昇之, 杉野裕次郎
    • Organizer
      日本物理学会 2022年秋季大会
  • [Presentation] Critical Jamming and gel rheology of droplet suspensions in living cells2022

    • Author(s)
      水野大介
    • Organizer
      第60回 生物物理学会年会
  • [Presentation] 濃厚コロイド懸濁液における混み合い由来のべき乗則緩和現象2022

    • Author(s)
      松岡亮佑, 井口昇之, 江端宏之, 池田昌司, 原雄介, 水野大介
    • Organizer
      日本物理学会 第76回年次大会
  • [Presentation] 限界安定性が混み合い系のレオロジーに与える影響2022

    • Author(s)
      原雄介, 松岡亮佑, 江端宏之, 水野大介, 池田昌司
    • Organizer
      日本物理学会 第76回年次大会
  • [Presentation] 局所的な外力印加下の濃厚コロイド懸濁液のマイクロレオロジー2022

    • Author(s)
      吉良和真, 荊原佳祐, 柳島大輝, 水野大介
    • Organizer
      日本物理学会 第76回年次大会
  • [Presentation] 細胞内力学の理解に向けた遊走微生物系の物理計測2022

    • Author(s)
      濱田啓聖, 安部共法, 杉野裕次郎, 江端宏之, 曽和義幸, 水野大介
    • Organizer
      日本物理学会 第76回年次大会
  • [Presentation] 代謝依存的な細胞質の非平衡力学2022

    • Author(s)
      江端宏之, 水野大介
    • Organizer
      日本物理学会 第76回年次大会
  • [Presentation] 遊走大腸菌濃厚懸濁液の非平衡レオロジー2022

    • Author(s)
      杉野裕次郎, 江端宏之, 曽和義幸, 水野大介
    • Organizer
      日本物理学会 第76回年次大会
  • [Presentation] 濃厚バクテリア懸濁液のアクティブレオロジー2022

    • Author(s)
      杉野裕次郎, 江端宏之, 水野大介
    • Organizer
      第70回レオロジー討論会
  • [Presentation] 微生物が遊走する高分子・コロイド懸濁系の非平衡ダイナミクス2022

    • Author(s)
      安部共法, 濱田啓聖, 杉野裕次郎, 江端宏之, 水野大介
    • Organizer
      第127回日本物理学会九州支部例会
  • [Presentation] 張力下でのバネネットワークが示す新規な相転移現象2022

    • Author(s)
      牛原啓, 池田昌司
    • Organizer
      日本物理学会 2022年秋季大会
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ジャミング系のマイクロレオロジーの理論的検討2022

    • Author(s)
      原雄介, 水野英如, 池田昌司
    • Organizer
      第10回ソフトマター研究会
    • Int'l Joint Research
  • [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2022

    • Author(s)
      松岡亮佑, 井口昇之, 江端宏之, 池田昌司, 水野大介
    • Organizer
      第10回ソフトマター研究会
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 単分散ソフトコア粒子からなるガラスの緩和と結晶化動力学2022

    • Author(s)
      髙羽悠樹, 池田昌司
    • Organizer
      第10回ソフトマター研究会
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Heterogeneous jamming of binary mixture of small and large particles2022

    • Author(s)
      Atsushi Ikeda
    • Organizer
      Japan-France joint seminar "Physics of dense and active disordered materials"
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ガラス振動研究におけるランダムピニング法の有効性2022

    • Author(s)
      白石薫平, 原雄介, 池田昌司, 水野英如
    • Organizer
      日本物理学会 2023年春季大会
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Glass transition in 2D bacterial suspension2022

    • Author(s)
      H. Lama, M. J. Yamamoto, Y. Furuta, T. Shimaya and K. A. Takeuchi
    • Organizer
      Active and Intelligent Living Matter Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Mechanics of an assembly of highly compressible grains2022

    • Author(s)
      S. Poincloux and K. A. Takeuchi
    • Organizer
      Workshop Mephy and Mecafib on "Friction and slender structures"
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Sponge-like granular media2022

    • Author(s)
      S. Poincloux and K. A. Takeuchi
    • Organizer
      Graphyz2: the first Graphics-Physics workshop 2nd edition
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Glassy Phase in Dense Bacterial Population2022

    • Author(s)
      H. Lama, M. J. Yamamoto, Y. Furuta, T. Shimaya and K. A. Takeuchi
    • Organizer
      13th Annual Symposium by Indian Scientist Association in Japan (ISAJ)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Bacterial glass2022

    • Author(s)
      K. A. Takeuchi
    • Organizer
      The 15th Asia Pacific Physics Conference (APPC15)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Microbial life from physics lens2022

    • Author(s)
      H. Lama
    • Organizer
      Workshop on Sustainable Nanotechnology
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] バクテリア集団のガラス転移2022

    • Author(s)
      竹内一将
    • Organizer
      非平衡ソフトマター・アモルファス物質の物性解明への力学的自己組織化からの挑戦
    • Invited
  • [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/index-j.shtml

URL: 

Published: 2024-12-25  

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