2013 Fiscal Year Research-status Report
非平衡ゆらぎから自律運動へのモード分岐：散逸系の新シナリオ
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25610111
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
吉川 研一 同志社大学, 生命医科学部, 教授 (80110823)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 非線形解放系 / 非平衡ゆらぎ / エネルギー変換 / 運動期間 / 時空間秩序 |
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| Research Abstract |
非平衡定常条件下での自律運動についての、実験的研究を系統的にすすめ、数理物理的なモデルの構築をめざして研究を進めた。１）運動タンパクの集団が示すマクロな自律運動と、化学的不安定性による実空間モデリング：本年度は、化学的マランゴニ効果によるcmサイズの物体の自律運動に関しての実験的研究が進展している。特に液滴が、化学的非平衡条件下、２次元的なパーリング現象を引き起こし、それが、自律的に規則的なhexagonalパターンに配列するようになることを、実験的に見出した。これに関しては、現在論文の執筆中である。２）光照射によるcm物体の並進・回転運動：この課題は、本年度飛躍的に研究が進展した。具体的には、水面上に静置したcmサイズの油滴の、レーザー照射による運動の制御の研究であり、界面活性剤の有無により、正の走光性と負の走光性に運動のモードがスイッチすることをみいだした。これについては、すでにPhys.Rev.E誌に論文を発表済みとなっている。３）直流電場での実空間limit cycle運動：この課題に関しても大きな進展がみられた。具体的には、油層中にミクロ電極を対向させ定常的な直流電圧を印加したときの、ミクロ水滴の自発運動を実験的に追究した。電極間隔が、10mm程度になると、ボルトのオーダーの電位の印加で、自律的な往復運動を引き起こすことが可能となることを見出している。さらに、印加している直流電圧にノイズの成分を加えると、液滴に往復運動の安定性が顕著に増大することも明らかにした。実験の傾向は、本質を捉えた、簡単な非線形微分方程式系で理論的に再現ことが可能であることも示した。この成果は、すでに、Phys.Rev.E誌に発表済みである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
研究成果に述べたように、研究全体が順調に進展し、かつ、当初の想定を上回る成果が得られてきている。さらに、細胞サイズの空間内でのゆらぎによるミクロ相分離の理論モデル（J.Chem.Phys.に発表済み）、AgのナノパーティクルをDNAに結合させ、プラズモン共鳴により流れ場でのゲノムDNAのゆらぎ運動の可視化と定量化の研究（Nano Lett.に発表済み）、など、当初の予定を上まわる成果を発表することができている。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の研究計画の主要３課題の研究を更に発展させる。１）運動タンパクの集団が示すマクロな自律運動と、化学的不安定性による実空間モデリング、２）光照射によるcm物体の並進・回転運動、３）直流電場での実空間limit cycle運動、この３課題である。
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