環境に応じて運動するスライム構築の実現に向けたシステムデザイン

• Project Area: Development of Molecular Robots equipped with sensors and intelligence
• Project/Area Number: 15H00791
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Asahikawa Medical College
• Principal Investigator: 眞山 博幸 旭川医科大学, 医学部, 准教授 (70360948)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2016: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: ソフトマターの物理一般 / 非平衡非線形現象 / 生物物理 / ソフトマター物理 / 非線形非平衡

Outline of Annual Research Achievements

環境に応じて運動する微小物体について、駆動力の発生方法など、基本的な知見を得るために実験と理論の両面から研究を行った。今年度も幾つかの共同研究を進展させ、その中で研究成果を得たので、以下簡単に説明する。
１．気液界面上での微小物体の移動と物質輸送：気液界面上の微小物体（疎水性高分子の粉体で気液界面を安定化させた体積15マイクロリットルの水滴：リキッドマーブル）の周囲に表面張力の勾配をつくりだすことで、物質輸送させたのち、内部の物質を放出する手法を確立した。具体的には、遠赤外線レーザーをリキッドマーブルの表面に照射し、局所過熱を誘起し、それによって数マイクロニュートンの力を発生させた。研究成果はAdvanced Functional Materialsに掲載され、論文の引用回数は順調に伸びており（被引用回数19回）、微小物体による物質輸送に関する重要な論文として注目されている。
２．微小管の力学的特性：これまでの実験的研究から、微小管の応力-ひずみ線図が得られてきている。これまでの微小管の力学的特性の考察では、応力-ひずみ線図に従って、微小管のYoung率の考察を行ってきたが、次の段階である、変形の大きな領域の力学的性質の扱いが単純な弾性体では理解が困難であった。今回、この問題点は微小管を超弾性体として扱うことで、理解できることが見いだされた。具体的には、１軸伸長の条件でひずみエネルギー関数を用いると、実験で得られているこれまで得られている微小管の応力-ひずみ線図を再現できるとともに、Young率やせん断率を評価でき、得られた値はこれまで報告されている値ともよく一致する。微小管を超弾性体として考察した結果である。現在、論文執筆中である。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Max-Planck Institute (Polymer Research))(Germany)
• [Journal Article] Delivery and Release of Materials Using Liquid Marbles (2016)
  • Author(s): Maxime Paven, Hiroyuki Mayama, Takafumi Sekido, Hans-Jurgen Butt, Yoshinobu Nakamura and Syuji Fujii
  • Journal Title: Advanced Functional Materials10.1002/adfm.20160034 Volume: 26 Pages: 3372-3379
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Liquid Marbles: Light-Driven Delivery and Release of Materials Using Liquid Marbles (2016)
  • Author(s): Maxime Paven, Hiroyuki Mayama, Takafumi Sekido, Hans-Jürgen Butt, Yoshinobu Nakamura and Syuji Fujii
  • Journal Title: ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS Volume: 26 Issue: 19 Pages: 3199-3206
  • DOI: 10.1002/adfm.201670122
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Buckling of Microtubules on a 2D Elastic Medium (2015)
  • Author(s): Arif Md. Rashedul Kabir, Daisuke Inoue, Tanjina Afrin, Hiroyuki Mayama, Kazuki Sada and Akira Kakugo
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 5 Issue: 1 Pages: 17222-17222
  • DOI: 10.1038/srep17222
  • NAID: 120005682127
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Light-driven Delivery and Release of Materials Using Photothermally Responsive Liquid Marbles (2016)
  • Author(s): Maxime Paven, Hiroyuki Mayama, Takafumi Sekido, Hans-Jurgen Butt, Yoshinobu Nakamura, Syuji Fujii
  • Organizer: 第67回コロイドおよび界面化学討論会（国際セッション）
  • Place of Presentation: 北海道教育大学旭川校
  • Year and Date: 2016-09-22
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 光熱変換リキッドマーブルを用いた物質運搬制御システムの構築 (2016)
  • Author(s): 川嶋 永人、眞山 博幸、中村 吉伸、藤井 秀司
  • Organizer: 第67回コロイドおよび界面化学討論会
  • Place of Presentation: 北海道教育大学旭川校
  • Year and Date: 2016-09-22
• [Presentation] 超高弾性生体高分子単分子鎖の力学的性質 (2016)
  • Author(s): 眞山博幸・Kabir Arif・井上大介・角五 彰
  • Organizer: 日本化学会第96春季年会(2016)
  • Place of Presentation: 同志社大学 京田辺キャンパス
  • Year and Date: 2016-03-24
• [Presentation] 破壊現象から評価した微小管のヤング率 (2015)
  • Author(s): 眞山博幸, Arif. Md. Kabir, 井上大介, 濱野芳美, 佐田和己, 角五彰
  • Organizer: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 関西大学（千里山キャンパス）
  • Year and Date: 2015-09-16
• [Remarks] 旭川医科大学 化学教室 眞山博幸 研究業績
  • URL: http://www.asahikawa-med.ac.jp/dept/ge/chemical/staff_mayama.html