| 研究課題/領域番号 |
16K05486
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
数理物理・物性基礎
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| 研究機関 | 明治大学 |
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研究代表者 |
末松 信彦 明治大学, 総合数理学部, 専任准教授 (80542274)
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| 研究分担者 |
西森 拓 広島大学, 統合生命科学研究科, 教授 (50237749)
池田 幸太 明治大学, 総合数理学部, 専任准教授 (50553369)
参納 弓彦 明治大学, 総合数理学部, 特任講師 (60612554)
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| 研究協力者 |
中田 聡
松田 唯
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 界面化学 / 非線形科学 / 自己駆動 / 分岐理論 / 自己駆動粒子 / 分岐現象 / 振動 / アクティブマター / コロイド界面化学 / 力学系 / 自己組織化 / 集団運動 / リズム現象 / 数理モデル / 非平衡・非線形物理学 / パターン形成現象 / 自己組織化現象 |
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| 研究成果の概要 |
しょうのう粒は代表的な自己駆動粒子であり、水面を自発的に運動することができる。このような系はこれまで多くの研究が進められ、環境の化学物質の濃度勾配に応答したり、環境に応じて運動モードを変えたりすることが知られている。今回、複雑な化学反応を導入することなく、水面の面積だけに応じて運動速度が振動するモード分岐現象に着目し、しょうのう粒１つの場合については、その詳細なメカニズムを明らかにすることに成功した。水相表面の平均しょうのう濃度と粒の運動がカップリングすることで連続運動から振動運動への分岐が起こることを明らかにした。また、実験的には粒の数を分岐パラメータとした場合の相図も明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
自己駆動粒子は、人間による遠隔操作や細かな命令系統を必要としないシンプルな運動システムである。そのような自己駆動粒子の運動モードの多様化は、生命に見られる自律性の起源に迫る学理的な意義や、ソフトロボットのような工学的な応用など、幅広い分野に影響を与える基礎的な研究である。今回、同じ機能を持つ運動素子（しょうのう粒）の数密度が変わるだけで、個々の運動モードが変化するという現象の機構を解明した。これは、周辺の環境と運動素子との相互作用により生まれるモード変化であり、微生物に見られるクオラムセンシングの機構にも良く似ている現象であることが分かった。
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