| Project Area | Synergy of Fluctuation and Structure:Foundation of Universal Laws in Nonequilibrium Systems |
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| Project/Area Number | 25103008 |
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
櫻井 建成 千葉大学, 大学院理学研究科, 准教授 (60353322)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
北畑 裕之 千葉大学, 大学院理学研究科, 准教授 (20378532)
澤井 哲 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (20500367)
石原 秀至 明治大学, 理工学部, 専任准教授 (10401217)
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| Project Fiscal Year |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Project Status |
Granted(Fiscal Year 2016)
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| Budget Amount *help |
¥84,760,000 (Direct Cost : ¥65,200,000、Indirect Cost : ¥19,560,000)
Fiscal Year 2016 : ¥19,630,000 (Direct Cost : ¥15,100,000、Indirect Cost : ¥4,530,000)
Fiscal Year 2015 : ¥19,630,000 (Direct Cost : ¥15,100,000、Indirect Cost : ¥4,530,000)
Fiscal Year 2014 : ¥21,450,000 (Direct Cost : ¥16,500,000、Indirect Cost : ¥4,950,000)
Fiscal Year 2013 : ¥24,050,000 (Direct Cost : ¥18,500,000、Indirect Cost : ¥5,550,000)
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| Keywords | 非平衡系物理学 / 数理物理 / 生物物理 / 非線形科学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、反応拡散波と界面変形を伴ったアクティブマターの相互依存性から生み出される動的秩序とそれに由来する機能の普遍的性質の解明を目的としている。特に生物の多様な運動形態の理解へ向け、生物と非生物の両方から迫る試みを行う。そこでは反応拡散系とアクティブマターの結合系という新しい枠組みを提案し、実験系を巧みにデザインし、細胞ダイナミクスの背後にある物理的な対応を常に意識しつつ理論を発展させることを目指している。本年度は、非生物系では、（１）自己駆動粒子として知られる樟脳系における駆動力の測定、生物系では、（２）細胞の動きと外場の揺らぎとの関係やその数理モデルの提案、（３）大腸菌のミクロな振舞いと集団的秩序形成の理解へ向けた数理モデルの提案、などを行い、運動する系の普遍的性質を明らかにすることを目指した。
（１）では、実際に樟脳粒が運動するときにどの程度の力が発生しているのかを、表面張力系と力の伝導系をデザインすることにより測定し、それらの理論から求められる値と比較した。その結果、測定結果は矛盾なく理解され、樟脳粒子の運動の駆動力は数十 μN程度であることがわかった
（２）では、細胞応答においてシグナルの時間的な増減に対するrectificationを見出し、それが細胞集合に重要であること、また、分子レベルでLEGIモデルを拡張することで説明できることを見出した。この結果を受けて、細胞内の化学反応と細胞の運動をつなげて理解すべく、モデリングと解析を行った。そこでは、①細胞が動くことで、細胞の環境が変わるという実効的なフィードバックが働くことがわかった。
（３）では、大腸菌の集団は波となり伝搬するが、その波頭の伝搬速度は初期栄養濃度に対して正の相関がみられる領域と負の相関がみられる領域があることがわかった。これらを説明できる新しい数理モデルを提案した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題は、生物系、非生物系に分かれて実験的、理論的な研究を行っている。研究実績にも書いたように、それぞれ研究成果は概ね申請時に予定したものであった。また班内共同セミナーや他班との共同セミナーなどを開催しお互いに研究分野の成果について議論し連携も促進された。来年度以降は更に領域内の連携を図り共同研究へと発展させたい。
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Report
(2results)
Research Output
(15results)
