2015 Fiscal Year Annual Research Report
等温系における化学運動機関： 動的非線形性に基づく自律運動
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25410094
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
中田 聡 広島大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (50217741)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 非線形 / 非平衡 / 界面 / 自己駆動 / 表面張力差 / アクティブマター / 振動反応 / 分岐 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．研究の目的
本研究では、微生物の変換機構に学ぶ系として、膜・界面から構成され、界面張力差を駆動力とした自律運動系を取り扱う。そして、反応場の構成物質、空間的異方性、及び反応拡散の速度バランスをパラメータとして、系に非線形性（振動、分岐、履歴等）を導入することにより、運動の様相が時空間発展するモデル実験系を構築するとともに、その機構を解明することを目的とする。特に膜物質間に働く分子間相互作用と、ミクロとマクロを結ぶ階層性のダイナミクスと関連させて解明する。
２．研究実績の概要
(1) SDSと樟脳との会合体について、13C-NMRと質量分析法により、水中では水素結合を介して溶解しているのに対して、SDS濃度に依存して、樟脳分子がミセル内で会合たいを形成して溶解することを見い出した。これによりマランゴニ流の抑制と再生の機構は、SDS分子内への樟脳分子の溶解によることを見い出した。 (2) UVとFTIRにより、C18ANA分子間に働くππスタッキングや水素結合の存在を確認した。C18ANA分子膜の特徴と樟脳分子のダイナミクスを考慮した数理モデルの構築し、定性的に実験結果を再現した。 (3) 電気化学系における運動制御について、グルコースオキシダーゼにより生成するH2O2を金属触媒で分解し酸素泡を駆動力とした実験系の構築に成功した。また化学振動反応であるBZ反応系との結合による自励振動ゲルの水面滑走や同調運動についての実験と理論解釈についても明らかにした。 (4) 振動運動する自己駆動系を用いて、多重周期振動運動を制御することに成功した。またこれらの機構を明らかにするために、可視化粒子を用いた樟脳分子の可視化に成功した。動的膜の化学応答を物理化学的測定により解明した。
以上の研究により、特徴的な運動様相を非線形性の導入により制御可能にするとともに、分子レベルからその機構を解明した。
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[Journal Article] Characteristic responses of a phospholipid molecular layer to polyols2015
Author(s)
S. Nakata, A. Deguchi, Y. Seki, M. Furuta, K. Fukuhara, S. Nishihara, K. Inoue, N. Kumazawa, S. Mashiko, S. Fujihira, M. Goto, M. Denda
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Journal Title
Colloids and Surfaces B
Volume: 136
Pages: 594-599
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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