• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

ポリマーのトポロジーと統計物理学的エントロピーの研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K13751
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 幾何学
研究機関埼玉大学

研究代表者

下川 航也  埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (60312633)

研究協力者 石原 海  山口大学
Soteros Chris  University of Saskatchewan
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード結び目 / ポリマー / エントロピー / 格子結び目 / 局所結び目 / 結び目解消操作
研究成果の概要

「格子結び目の統計力学的エントロピーに対応する指数関数的増大度が、結び目型に依らない」という予想を、2x1-チューブ内の結び目について肯定的に解決した。ここでは、2橋結び目の結び目解消操作の研究を行いて示している。この成果は、上記の予想についての初めての本質的な貢献となり、研究集会などで公表した際には、高い評価を受けている。この結果に関する論文は現在執筆中である。
また、さらに一般のチューブ内の結び目についての考察のため、チューブ内の結び目が局所的であるという概念を導入した。結び目が局所化する場合と局所化しない場合を考え、それをチューブ内のモデルとして構成した際に、その長さに関する考察を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

紐状のポリマーに結び目の構造が含まれると、その物性が変化することが分かっている。この研究では、どのような結び目の構造が現れやすいか、という問題に取り組んでいる。今回の研究では、細い筒状領域にある長いポリマーについては、どの結び目の形も指数関数的には同程度の確率で現れることを示している。また、細い筒状領域内のポリマーの結び目の構造が、局在化して現れるか、それとも大きな構造として現れるかについての考察を行った。これらの結果は、DNAの形状の研究、ポリマー材料の物性の研究への応用が期待される。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 5件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件、 招待講演 8件) 備考 (1件) 学会・シンポジウム開催 (3件)

  • [国際共同研究] University of Saskatchewan(カナダ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Melbourne(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Saskatchewan(カナダ)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Melbourne(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Saskatchewan(カナダ)

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Neighborhood equivalence for multibranched surfaces in 3-manifolds2019

    • 著者名/発表者名
      Ishihara Kai、Koda Yuya、Ozawa Makoto、Shimokawa Koya
    • 雑誌名

      Topology and its Applications

      巻: 257 ページ: 11-21

    • DOI

      10.1016/j.topol.2019.02.005

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Characterising knotting properties of polymers in nanochannels2018

    • 著者名/発表者名
      N. R. Beaton, J. W. Eng, K. Ishihara, K. Shimokawa, C. E. Soteros
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 14 号: 28 ページ: 5775-5785

    • DOI

      10.1039/c8sm00734a

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Bounds for minimum step number of knots confined to tubes in the simple cubic lattice2017

    • 著者名/発表者名
      Ishihara, Kai; Pouokam, Maxime; Suzuki, Atsumi; Scharein, Robert; Vazquez, Mariel; Arsuaga, Javier; Shimokawa, Koya
    • 雑誌名

      Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical

      巻: 50 号: 21 ページ: 1-28

    • DOI

      10.1088/1751-8121/aa6a4f

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Pathways of DNA unlinking: A story of stepwise simplification2017

    • 著者名/発表者名
      Stolz Robert、Yoshida Masaaki、Brasher Reuben、Flanner Michelle、Ishihara Kai、Sherratt David J.、Shimokawa Koya、Vazquez Mariel
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 12420-12420

    • DOI

      10.1038/s41598-017-12172-2

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Band surgeries and crossing changes between fibered links2016

    • 著者名/発表者名
      Dorothy Buck, Kai Ishihara, Matt Rathbun, and Koya Shimokawa
    • 雑誌名

      J. London Math. Soc.

      巻: 94(2) 号: 2 ページ: 557-582

    • DOI

      10.1112/jlms/jdw049

    • 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 / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Dehn surgery and Seifert surface system2016

    • 著者名/発表者名
      Makoto Ozawa and Koya Shimokawa
    • 雑誌名

      Ann. Sc. Norm. Super. Pisa Cl. Sci. (5)

      巻: - ページ: 267-276

    • DOI

      10.2422/2036-2145.201410_008

    • 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 / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] トポロジーと高分子科学2019

    • 著者名/発表者名
      下川航也
    • 学会等名
      日本数学会 2019年度年会企画特別講演
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 結び目理論の高分子科学への応用 -- DNA組換え酵素、高分子化学、 材料科学、統計力学的エントロピー--2018

    • 著者名/発表者名
      下川航也
    • 学会等名
      名古屋大学多元数理科学研究科談話会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Knots, links and spatial graphs in the simple cubic lattice2018

    • 著者名/発表者名
      Koya Shimokawa
    • 学会等名
      2018 Fall AMS Sectional Meeting, San Francisco State University
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Knots, links and spatial graphs in the simple cubic lattice2018

    • 著者名/発表者名
      Koya Shimokawa
    • 学会等名
      研究集会「トポロジーとコンピュータ2018」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Lattice knots and links in tube regions2018

    • 著者名/発表者名
      Koya Shimokawa
    • 学会等名
      33rd Summer Conference on Topology and its Applications
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Lattice knots and links confined in tube region2017

    • 著者名/発表者名
      Koya Shimokawa
    • 学会等名
      Conference on Means, Methods and Results in the Statistical Mechanics of Polymeric Systems II
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] トポロジーの高分子化学への応用2016

    • 著者名/発表者名
      下川航也
    • 学会等名
      ナノ学会主催 ナノ構造・物性- ナノ機能・応用部会 合同シンポジウム
    • 発表場所
      グランドパレス川端(秋田県大仙市)
    • 年月日
      2016-12-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 結び目理論の応用について -DNA組換え酵素、高分子化学、統計力学的エントロピー-2016

    • 著者名/発表者名
      下川航也
    • 学会等名
      第63回トポロジーシンポジウム
    • 発表場所
      神戸大学(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2016-07-07
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] 下川航也ホームページ

    • URL

      http://www.rimath.saitama-u.ac.jp/lab.jp/KoyaShimokawa.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書
  • [学会・シンポジウム開催] International Symposium “Polymers meet Topology”2019

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] 国際ワークショップ “The Topology of Nucleic Acids: Research at the Interface of Low-Dimensional Topology, Polymer Physics and Molecular Biology” (19w5226)2019

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] 国際ワークショップ"Topology and graphs in polymer chemistry"2016

    • 発表場所
      東京工業大学(東京都目黒区)
    • 年月日
      2016-08-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi