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離散曲面論の構築による物質の機能ー構造相関の幾何学的記述

研究課題

研究課題/領域番号 15K13432
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 幾何学
研究機関東北大学

研究代表者

小谷 元子  東北大学, 理学研究科, 教授 (50230024)

連携研究者 内藤 久資  名古屋大学, 多元数理科学研究科, 准教授 (40211411)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2015年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
キーワード離散幾何学 / スペクトル幾何 / 物性物理
研究成果の概要

与えられた滑らかな曲面を離散化し、離散的なデータを用いて幾何学的量を計算する研究が最近活発に行われている。本研究では、前提となる滑らかな曲面がない場合、すなわち2次元・3次元空間のなかにグラフが与えられたときに、直接に「曲面」の幾何学量をとりだすための、曲面論の離散版にあたる「離散曲面論」を構築し研究した。特にガウス写像に注目することで面積の変分公式を求めた。これにより、「離散極小曲面」「離散平均曲率一定曲面」を定義した。これらの幾何学量と実際の物質の内的歪みや外的歪みとの相関、スペクトル量と電子状態の相関などを、比較する手法を開発しこれらを論文にまとめた。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (37件)

すべて 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 1件、 査読あり 14件、 オープンアクセス 7件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 16件、 招待講演 22件)

  • [雑誌論文] A discrete surface theory2017

    • 著者名/発表者名
      Motoko Kotani, Hisashi Naito, Toshiaki Omori
    • 雑誌名

      Computer Aided Geometric Design

      巻: 58 ページ: 24-54

    • DOI

      10.1016/j.cagd.2017.09.002

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Asymptotic expansion of the transition probability for non-symmetric random walks on crystal lattices(スペクトル・散乱理論とその周辺2017

    • 著者名/発表者名
      Ishiwata Satoshi, Kawabi Hiroshi, Kotani Motoko
    • 雑誌名

      数理解析研究所講究録

      巻: 2023 ページ: 15-28

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Long time asymptotics of non-symmetric random walks on crystal lattices2017

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Ishiwata, Hiroshi Kawabi, Motoko Kotani
    • 雑誌名

      Journal of Functional Analysis

      巻: 272 号: 4 ページ: 1553-1624

    • DOI

      10.1016/j.jfa.2016.11.011

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 整数論的手法による粒界原子構造予測2017

    • 著者名/発表者名
      井上和俊、斎藤光浩、小谷元子、幾原雄一
    • 雑誌名

      まてりあ

      巻: 56 号: 10 ページ: 589-596

    • DOI

      10.2320/materia.56.589

    • NAID

      130006109914

    • ISSN
      1340-2625, 1884-5843
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Structure of <110>-tilt boundaries in cubic zirconia2017

    • 著者名/発表者名
      Kazutoshi Inoue, Bin Feng, Naoya Shibata, Motoko Kotani, Yuichi Ikuhara
    • 雑誌名

      Journal of Materials Science

      巻: 52 号: 8 ページ: 4278-4287

    • DOI

      10.1007/s10853-016-0682-1

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stereoisomerism in Nanohoops with Heterogeneous Biaryl Linkages of E/Z- and R/S-Geometries2016

    • 著者名/発表者名
      P. Sarkar, Z. Sun, T. Tokuhira, M. Kotani, S. Sato, and H.Isobe
    • 雑誌名

      ACS Cent. Sci.

      巻: 2 号: 10 ページ: 740-747

    • DOI

      10.1021/acscentsci.6b00240

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Stereoisomerism, Crystal Structures, and Dynamics of Belt-shaped Cyclonaphthylenes2016

    • 著者名/発表者名
      Z. Sun, T. Suenaga, P. Sarkar, S. Sato, M. Kotani, and H.Isobe
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A.

      巻: 113 号: 29 ページ: 8109-8114

    • DOI

      10.1073/pnas.1606530113

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Materials inspired by mathematics2016

    • 著者名/発表者名
      Motoko Kotani & Susumu Ikeda
    • 雑誌名

      Science and Technology of Advanced Materials(STAM)

      巻: 17(1) 号: 1 ページ: 253-259

    • DOI

      10.1080/14686996.2016.1180233

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase behavior of a binary fluid mixture of quadrupolar molecules2016

    • 著者名/発表者名
      M. Toda, S. Kajimoto, S. Toyouchi, T. Kawakatsu, Y. Akama, M. Kotani, H. Fukumura
    • 雑誌名

      Phys. Rev. E,

      巻: 94 号: 5 ページ: 052601-052601

    • DOI

      10.1103/physreve.94.052601

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Construction of Negatively Curved Cubic Carbon Crystals via Standard Realizations2016

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Naito
    • 雑誌名

      Springer Proc. Math. Stat.

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical studies of the optimization of the first eigenvalue of the heat diffusion in inhomogenoues media2015

    • 著者名/発表者名
      Kagame Matsue and Hisashi Naito
    • 雑誌名

      Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics

      巻: 32 号: 2 ページ: 489-512

    • DOI

      10.1007/s13160-015-0177-5

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 化学と幾何学 : 離散幾何学と炭素構造2015

    • 著者名/発表者名
      内藤 久資
    • 雑誌名

      数理科学

      巻: 624 ページ: 42-47

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [雑誌論文] The Decomposition Formula of &lang;001&rang; Symmetrical Tilt Grain Boundaries2015

    • 著者名/発表者名
      K. Inoue, M. Saito, Z. C. Wang, M. Kotani, Y. Ikuhara
    • 雑誌名

      MATERIALS TRANSACTIONS

      巻: 56 号: 12 ページ: 1945-1952

    • DOI

      10.2320/matertrans.M2015277

    • NAID

      130005110139

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] On the Periodicity of &lang;001&rang; Symmetrical Tilt Grain Boundaries2015

    • 著者名/発表者名
      K. Inoue, M. Saito, Z. C. Wang, M. Kotani, Y. Ikuhara
    • 雑誌名

      MATERIALS TRANSACTIONS

      巻: 56 号: 3 ページ: 281-287

    • DOI

      10.2320/matertrans.M2014394

    • NAID

      130004825278

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Visualization of topological landscape in shear-flow dynamics of amorphous solids2015

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Fujita, Koji Ohara, Keiji Miura, Akihiko Hirata, Motoko Kotani, Yasumasa Nishiura, Mingwei Chen
    • 雑誌名

      EPL (Europhysics Letters)

      巻: 110 号: 3 ページ: 38002-38002

    • DOI

      10.1209/0295-5075/110/38002

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Mathematical challenges for materials design2018

    • 著者名/発表者名
      Motoko Kotani
    • 学会等名
      Total Energy and Force Methods 2018 Workshop
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Analysis of phase transitions using minimal surfaces2018

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Naito
    • 学会等名
      Discrete Geometric Analysis for Materials Design
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Structure understanding of materials by discrete geometric analysis2017

    • 著者名/発表者名
      Motoko Kotani
    • 学会等名
      Novel Optical Materials
    • 発表場所
      Keller Hall, The IMA (Minneapolis, USA)
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 三分岐離散調和曲面の収束2017

    • 著者名/発表者名
      内藤久資
    • 学会等名
      多様体上の微分方程式
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 炭素構造と離散幾何解析2017

    • 著者名/発表者名
      内藤久資
    • 学会等名
      幾何学を指標とする化学構造と機能物性
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 数学による構造・機能相関の解明2017

    • 著者名/発表者名
      小谷 元子
    • 学会等名
      17-1ポリマーフロンティア21
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Structure understanding of materials by discrete geometric analysis2017

    • 著者名/発表者名
      Kotani, Motoko
    • 学会等名
      International Workshop on Industrial Mathematics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Mathematical Challenge to Understanding of Material2017

    • 著者名/発表者名
      Motoko Kotani
    • 学会等名
      International Conference on Research and Education in Mathematics 2017 (ICREM8)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Discrete surface theory for trivalent graphs and its application to materials science2017

    • 著者名/発表者名
      Motoko Kotani
    • 学会等名
      Geometry Workshop in Obergurgl 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 次世代物質う探索のための離散幾何学 領域紹介2017

    • 著者名/発表者名
      小谷 元子
    • 学会等名
      第11回 物性科学領域横断研究会(領域合同研究会)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 数学から材料科学へのアプローチ2017

    • 著者名/発表者名
      小谷 元子
    • 学会等名
      シンポジウム「高分子未来サミット」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Mathematical challenge for materials science2017

    • 著者名/発表者名
      Motoko Kotani
    • 学会等名
      2017 Dasan Conference Mathematical Challenges and Industrial Problem Solving
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Carbon structures and trivalent discrete surfaces2016

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Naito
    • 学会等名
      A3 Foresight Program Modeling and Simulation of Hierarchical and Heterogeneous Flow System with Applications to Materials Science
    • 発表場所
      Tohoku University(仙台)
    • 年月日
      2016-11-16
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Carbon structures and trivalent discrete surfaces2016

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Naito
    • 学会等名
      GEMS 2016 Geometry and Materials Sciences
    • 発表場所
      OIST(沖縄県)
    • 年月日
      2016-10-16
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Topology in Materials2016

    • 著者名/発表者名
      Motoko Kotani
    • 学会等名
      IGA/AMSI Workshop Topological Matter, Strings, K-theory and related areas
    • 発表場所
      The University of Adelaide(Adelaid, Australia)
    • 年月日
      2016-09-26
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Figure Materials2016

    • 著者名/発表者名
      Motoko Kotani
    • 学会等名
      16th International Conference on Computational and Mathematical Methods in Science and Engineering
    • 発表場所
      BARCELO COSTA BALLENA HOTEL ( Cadiz, Spain)
    • 年月日
      2016-07-05
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Mathematical Challenge to a New Phase of Materials Science2016

    • 著者名/発表者名
      小谷 元子
    • 学会等名
      Workshop on nonlinear partial differential equations and related topics - In honor of Professor Atsushi Tachikawa on his 60th birthday
    • 発表場所
      石川県文教会館
    • 年月日
      2016-05-09
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Discrete geometric analysis and fullerene structures2016

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Naito
    • 学会等名
      The A3 mini-workshop on soft matter
    • 発表場所
      Beihang University, China
    • 年月日
      2016-03-24
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Mathematical challenge to structural understanding of materials2015

    • 著者名/発表者名
      Motoko Kotani
    • 学会等名
      2nd International Symposium on Frontiers in Materials Science (FMS)
    • 発表場所
      東京 早稲田大学西早稲田キャンパス
    • 年月日
      2015-11-21
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Mathematical challenge to structural understanding of Materials2015

    • 著者名/発表者名
      Motoko Kotani
    • 学会等名
      Geometric analysis in geometry and topology 2015
    • 発表場所
      東京理科大学(神楽坂),森戸記念館
    • 年月日
      2015-11-10
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Mathematical challenge to structural understanding and structure of materials2015

    • 著者名/発表者名
      Motoko Kotani
    • 学会等名
      15th International Conference Computational and Mathematical Methods in Science and Engineerin
    • 発表場所
      Costa Ballena, Cadiz, Spain
    • 年月日
      2015-07-07
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Mathematical Challenge to Structural Understandingof Materials2015

    • 著者名/発表者名
      Motoko Kotani
    • 学会等名
      Mathematics of NovelMaterials
    • 発表場所
      Mittag-Leffler Institute, Djursholm, Sweden
    • 年月日
      2015-06-01
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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