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やわらかく小さなシステムの構造変化と非平衡ダイナミクス

計画研究

研究領域非平衡ソフトマター物理学の創成に関する総括研究
研究課題/領域番号 18068005
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東京大学

研究代表者

佐野 雅己  東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (40150263)

研究分担者 村山 能宏  東京農工大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (60334249)
連携研究者 村山 能宏  東京農工大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (60334249)
原田 崇広  東京大学, 大学院・理学系研究科, 講師 (80432152)
研究期間 (年度) 2006 – 2010
研究課題ステータス 完了 (2010年度)
配分額 *注記
73,700千円 (直接経費: 73,700千円)
2010年度: 8,000千円 (直接経費: 8,000千円)
2009年度: 9,800千円 (直接経費: 9,800千円)
2008年度: 16,300千円 (直接経費: 16,300千円)
2007年度: 19,600千円 (直接経費: 19,600千円)
2006年度: 20,000千円 (直接経費: 20,000千円)
キーワード非平衡定常状態 / 光ピンセット / ソフトマター / 非平衡枯渇力 / マイクロレオロジー / 非平衡ソフトマター / コロイド / 枯渇力 / Directed Percolation / 液晶対流 / 粉体振動層 / ソーレ効果 / 一分子計測 / マイクロマニピュレーション / 非平衡ゆらぎ / アクティブソフトマター / タンパク質 / 1分子計測 / 細胞運動 / Harada-Sasa等式 / DNA凝縮相転移 / レーザーピンセット / stick-release応答 / 粘弾性対流 / 粘塑性物質
研究概要

本研究では統計力学の重要課題である非線形応答や非平衡ゆらぎが、やわらかで小さなシステムであるソフトマターで特に顕著に表れることに着目し、非平衡ゆらぎと非線形動力学を機軸として非平衡ソフトマターを体系的に理解することを目指して研究を行った。その結果、以下の成果を得た。(1)単分子DNAの力学的非可逆応答と分子内摩擦の発見、(2)熱泳動によるDNA単分子の操作と伸張方法の開発、(3)タンパク質一分子のアンフォールディング過程における非線形応答の観測、(4)非平衡定常状態における新しい関係式の実験的検証に成功、(5)非平衡枯渇効果の発見とコロイド粒子の新しいマイクロマニピュレーション法の開発、(6)Directed Percolation転移と履歴現象におけるユニバーサリティーの初の実験検証、(7)液晶乱流状態に表れるランダム界面のゆらぎの普遍性の発見、(8)垂直加振されたサスペンジョン系における新規の界面不安定性の発見、(9)細胞運動における形態変化と並進運動の特徴付けと規則パターンの発見、(10)細胞運動における3次元力測定に成功、(11)変形を伴って運動する物体の運動論の構築、(12)光をエネルギーにして自己駆動するヤヌス粒子を実現しその原理を解明した。

報告書

(7件)
  • 2010 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2009 実績報告書
  • 2008 実績報告書   自己評価報告書 ( PDF )
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (49件)

すべて 2011 2010 2009 2008 2007 2006 その他

すべて 雑誌論文 (32件) (うち査読あり 15件) 学会発表 (10件) 図書 (1件) 備考 (2件) 産業財産権 (4件) (うち外国 2件)

  • [雑誌論文] Active Motion of a Janus Particle by Self-Thermophoresis in a Defocused Laser Beam2010

    • 著者名/発表者名
      H.-R.Jiang, N.Yoshinaga, M.Sano
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett.

      巻: 105

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 4D Traction Force Microscopy Reveals Asymmetric Cortical Forces in Migrating Dictyostelium Cells2010

    • 著者名/発表者名
      H.Delanoe-Ayari, J.P.Rieu, M.Sano
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett.

      巻: 105

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamics of a Deformable Self-propelled Domain2010

    • 著者名/発表者名
      T.Hiraiwa, M.Y.Matsuo, T.Ohkuma, T.Ohta, M.Sano
    • 雑誌名

      EPL

      巻: 91

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Universal Fluctuations of Growing Interfaces : Evidence in Turbulent Liquid Crystals2010

    • 著者名/発表者名
      K.A.Takeuchi, M.Sano
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett.

      巻: 104

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 高分子による非平衡状態の枯渇効果2010

    • 著者名/発表者名
      佐野雅己
    • 雑誌名

      高分子

      巻: 59 ページ: 490-491

    • NAID

      10026871703

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Manipulation of Colloids by a Nonequilibrium Depletion Force in a Temperature Gradient2009

    • 著者名/発表者名
      H.R.Jiang, H.Wada, N.Yoshinaga, M.Sano
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett. Vol.102

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Manipulation of Colloids by a Nonequilibrium Depletion Force in Temperature Gradiant2009

    • 著者名/発表者名
      H.-R.Jiang, H.Wada, N.Yoshina
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett 102

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Expanding Holes Driven by Convection-like Flow in Vibrated Dense Suspensions2009

    • 著者名/発表者名
      H.Ebata, S.Tatsumi, M.San
    • 雑誌名

      Phys.Rev.E 79

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental Realization of Directed Percolation Criticality in Turbulent Liquid Crystals2009

    • 著者名/発表者名
      K.A.Takeuchi, M.Kuroda, H.Ch
    • 雑誌名

      Phys.Rev.E 80

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental Study on the Kinetics of Granular Gases under Microgravity2009

    • 著者名/発表者名
      S.Tatsumi, Y.Murayama, H.Hay
    • 雑誌名

      Journal of Fluid Mechanic 641

      ページ: 521-539

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ordered Patterns of Cell Shape and Orientational Correlation during Spontaneous Cell Migration2008

    • 著者名/発表者名
      Y.T.Maeda, J.Inose, M.Y.Matsuo, S.Iwaya, M.Sano
    • 雑誌名

      PLoS ONE Vol.3

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Changes in the Magnitude and Distribution of Forces at Different Dictyostelium Developmental Stages2008

    • 著者名/発表者名
      H. Delanoe-Ayari, S. Iwaya, Y. T. Maeda, J. Inose, C. Riviere, M. Sano, and J.-P. Rieu
    • 雑誌名

      Cell Motility and the Cytoskeleton 65

      ページ: 314-314

    • 関連する報告書
      2008 自己評価報告書
  • [雑誌論文] Evaluating Energy Dissipation of a Brownian Particle in a Viscoelastic Fluid2008

    • 著者名/発表者名
      S. Toyabe and M. Sano
    • 雑誌名

      Phys. Rev. E 77

      ページ: 41403-41403

    • 関連する報告書
      2008 自己評価報告書
  • [雑誌論文]2008

    • 著者名/発表者名
      Y. T. Maeda, J. Inose, M. Y. Matsuo, S. Iwaya, M. Sano
    • 雑誌名

      PLoS ONE 3(11)

    • 関連する報告書
      2008 自己評価報告書
  • [雑誌論文]2008

    • 著者名/発表者名
      T. Ishii, Y. Murayama, A. Katano, K. Maki, K. Kuwajima, M. Sano
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications 375

      ページ: 586-586

    • 関連する報告書
      2008 自己評価報告書
  • [雑誌論文] Ordered Patterns of Cell Shape and Orientational Correlation during Spontaneous Cell Migration2008

    • 著者名/発表者名
      Y. T. Maeda, J. Inose, M. Y. Matsuo, S. Iwaya, M. Sano
    • 雑誌名

      PLoS One 3

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Probing force-induced unfolding intermediates of a single staphylococcal nuclease molecule and the effect of ligand binding2008

    • 著者名/発表者名
      T. Ishii, Y. Murayama, A. Katano, K. Maki, K. Kuwajima, M. Sano
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications 375

      ページ: 586-591

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Energy dissipation of a Brownian particle in a viscoelastic fluid2008

    • 著者名/発表者名
      S. Toyabe and M. Sano
    • 雑誌名

      Physical Review E 77

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluating Energy Dissipation of a Brownian Particle in a Visco-elastic Fluid2008

    • 著者名/発表者名
      S. Toyabe and M. Sano
    • 雑誌名

      Phys. Rev. E 77

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Changes in the Magnitude and Distribution of Forces at Different Dictyostelium Developmental Stages2008

    • 著者名/発表者名
      H. Delanoe-Ayari, et. al.
    • 雑誌名

      Cell Motility and the Cytoskeleton 65

      ページ: 314-331

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Directed Percolation Criticality in Turbulent Liquid Crystals2007

    • 著者名/発表者名
      K.A.Takeuchi, M.Kuroda, H.Chate, M.Sano
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett. 99

      ページ: 234503-234503

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Experimental Test of a New Equality : Measuring Heat Dissipation in an Optically Driven Colloidal System2007

    • 著者名/発表者名
      S.Toyabe, H.R.Jiang, T.Nakamura, Y.Murayama, M.Sano
    • 雑誌名

      Phys.Rev.E. Vol.75

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Stretching Single Molecular DNA by Temperature Gradient2007

    • 著者名/発表者名
      H.-R.Jiang, M.Sano
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Lett. Vol.91

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Elastic Covection in Vibrated Viscoplastic Fluids2007

    • 著者名/発表者名
      H. Shiba, J. Ruppert-Felsot, Y. Takahashi, Y. Murayama, Q. Ouyang, and M. Sano
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett. 98

      ページ: 44501-44501

    • 関連する報告書
      2008 自己評価報告書
  • [雑誌論文] Dynamic force spectroscopy of a single condensed DNA2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Murayama, H. Wada and M. Sano
    • 雑誌名

      Europhys. Lett. 79

      ページ: 58001-58001

    • 関連する報告書
      2008 自己評価報告書 2007 実績報告書
  • [雑誌論文] Stretching Single Molecular DNA by Temperature Gradient2007

    • 著者名/発表者名
      H.-R. Jiang and M. Sano
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett. 91

      ページ: 154104-154104

    • 関連する報告書
      2008 自己評価報告書
  • [雑誌論文] Directed percolation criticality in turbulent liquid crystals2007

    • 著者名/発表者名
      K. A. Takeuchi, M. Kuroda, H. Chate, and M. Sano
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett. 99

      ページ: 234503-234503

    • 関連する報告書
      2008 自己評価報告書
  • [雑誌論文] Experimental Test of a New Equality: Measuring Heat Dissipation in an Optically Driven Colloidal System2007

    • 著者名/発表者名
      S. Toyabe, H.R. Jiang, T. Nakamura, Y. Murayama, and M. Sano
    • 雑誌名

      Phys. Rev. E 75

      ページ: 11122-11122

    • 関連する報告書
      2008 自己評価報告書
  • [雑誌論文] Stretching Single Molecular DNA by Temperature Gradient2007

    • 著者名/発表者名
      H. R. Jiang and M. Sano
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett. 91

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Elastic Covection in Vibrated Viscoplastic Fluids2007

    • 著者名/発表者名
      S.Toyabe et al.
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett. 98

      ページ: 44501-44501

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Experimental Test of a New Equality : Measuring Heat Dissipation in an Optically Driven Colloidal System2007

    • 著者名/発表者名
      H.Shiba et al.
    • 雑誌名

      Phys. Rev. E 75

      ページ: 11122-11122

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Unfolding Dynamics of Single Collapsed DNA Molecules2006

    • 著者名/発表者名
      Y.Murayama et al.
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical Physics Suppl. 165

      ページ: 144-163

    • NAID

      110005716364

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] 揺らぐDNA上を動くDNA結合蛋白質の観測2011

    • 著者名/発表者名
      馬場健, 村山能宏
    • 学会等名
      日本物理学会第66回年次大会
    • 発表場所
      新潟大学
    • 年月日
      2011-03-25
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 光ピンセットを用いた1分子DNAの揺らぎ制御と定量化2011

    • 著者名/発表者名
      村山能宏、馬場健
    • 学会等名
      (社)レーザー学会学術講演会 第31回年次大会
    • 発表場所
      電気通信大学
    • 年月日
      2011-01-10
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] DNA上を動くDNA結合蛋白質の観測2011

    • 著者名/発表者名
      馬場健, 村山能宏
    • 学会等名
      (社)レーザー学会学術講演会 第31回年次大会
    • 発表場所
      電気通信大学
    • 年月日
      2011-01-10
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Micromanipulation of Colloids and Biological Cells based on Nanoscale Hydrodynamic Effects2010

    • 著者名/発表者名
      Masaki Sano
    • 学会等名
      7th International Conference on Flow Dynamics (ICFD2010)
    • 発表場所
      Sendai, Japan東北大学
    • 年月日
      2010-11-03
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Cell locomotion : experiments and modeling2010

    • 著者名/発表者名
      Masaki Sano
    • 学会等名
      International Workshop "Emerging Topics in Nonlinear Science"
    • 発表場所
      Goldrain, Italy
    • 年月日
      2010-09-13
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Tunable Thermophoresis of Colloids using Nonequilbrium Depeletion2010

    • 著者名/発表者名
      Masaki Sano
    • 学会等名
      APCTP Workshop on Chemi-Thermo-EM Phoresis in Complex Fluids
    • 発表場所
      Pohang, Korea
    • 年月日
      2010-08-26
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Non-equilibrium transport of colloidal soft matter : from anomalous transport to self-propelled dynamics2010

    • 著者名/発表者名
      Masaki Sano
    • 学会等名
      International Symposium on Nonequilibrium Softmatter 2010
    • 発表場所
      Nara, Japan Nara Prefectural New Public Hall
    • 年月日
      2010-08-20
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Cell Locomotion : Experiments and Modeling2010

    • 著者名/発表者名
      Masaki Sano
    • 学会等名
      International Workshop "Emerging Topics in Nonlinear Science"
    • 発表場所
      Goldrain, Italy.
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Tunable Thermophoresis of Colloids using Nonequilbrium Depeletion Effect2010

    • 著者名/発表者名
      Masaki Sano
    • 学会等名
      APCTP Workshop on Chemi-Thermo-EM Phoresis in Complex Fluids
    • 発表場所
      Pohang, Korea.
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Out of Equilibrium Microsystems : Making Micro-swimmers and Wheels2009

    • 著者名/発表者名
      Masaki Sano, Shoichi Toyabe, H.R.Jiang
    • 学会等名
      Self-organization and dynamics of active matters
    • 発表場所
      Paris, France.
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [図書] 流体「流体系における自己組織化」(自己組織化ハンドブック第5章1節)2009

    • 著者名/発表者名
      佐野雅己
    • 出版者
      株式会社エヌ・ティー・エス
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [備考] ホームページ等

    • URL

      http://softmatter.jp/

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [備考]

    • URL

      http://daisy.phys.s.u-tokyo.ac.jp/index_jp.htm

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [産業財産権] 粒子の操作方法およびその装置2008

    • 発明者名
      佐野雅己, 江宏仁
    • 権利者名
      国立大学法人東京大学
    • 出願年月日
      2008-08-20
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [産業財産権] Optical Trapping, Manipulation, and Accumulation of Micro and Nano Scale Objects Using Thermal Gradient Induced Depletion Force2008

    • 発明者名
      Masaki Sano, Hong-ren Jiang
    • 権利者名
      The University of Tokyo
    • 出願年月日
      2008-03-05
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 熱勾配を利用した粒子の操作方法

    • 関連する報告書
      2008 自己評価報告書
  • [産業財産権]

    • 関連する報告書
      2008 自己評価報告書
    • 外国

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2018-03-28  

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