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熱流に誘起された非平衡力の解明

研究課題

研究課題/領域番号 17K14355
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 数理物理・物性基礎
研究機関名古屋大学 (2020)
京都大学 (2017-2019)

研究代表者

伊丹 將人  名古屋大学, 理学研究科, 学振特別研究員(PD) (00779184)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード非平衡ゆらぎ / 大偏差理論 / 断熱ピストン問題 / ソレー効果 / 統計物理学 / 非平衡 / ゆらぎ / 大偏差原理 / 統計力学
研究成果の概要

熱流に誘起された力の解明を目指し、主にソレー効果と断熱ピストン問題を対象として研究を行った。まずは、平衡系においてゆらぐ物理量が従う時間発展方程式の一般形を時間スケールの分離に基づいて導出する方法を整理した。次に、ソレー効果でも断熱ピストン問題と同じ向きの力が存在することを明らかにした。最後に、断熱ピストン問題においてランダムな運動をする物体の長時間での統計的な振る舞いに着目し、物体の長時間でのダイナミクスを記述する有効的な運動方程式を導出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により、非平衡系において物体の長時間での振る舞いを記述できる運動方程式や、熱流に誘起されて生じる非平衡力を理解するための礎を築くことができたと考えている。熱流に誘起された力は、生命の起源の濃度問題と関連し得ることが指摘されており、生体系の理解にもつながる可能性がある。また、熱流を利用して分子を好きな場所に運ぶことができるようになれば、薬物輸送システムの開発に大きく貢献できる可能性がある。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Effective Langevin equations leading to large deviation function of time-averaged velocity for a nonequilibrium Rayleigh piston2021

    • 著者名/発表者名
      Itami Masato、Nakayama Yohei、Nakagawa Naoko、Sasa Shin-ichi
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 103 号: 2 ページ: 022125-022125

    • DOI

      10.1103/physreve.103.022125

    • NAID

      120007164841

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multiplicative Langevin equation to reproduce long-time properties of nonequilibrium Brownian motion2020

    • 著者名/発表者名
      Seya Atsumasa、Aoyagi Tatsuya、Itami Masato、Nakayama Yohei、Nakagawa Naoko
    • 雑誌名

      Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment

      巻: 2020 号: 1 ページ: 013201-013201

    • DOI

      10.1088/1742-5468/ab54bc

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Singular behaviour of time-averaged stress fluctuations on surfaces2018

    • 著者名/発表者名
      Itami Masato、Sasa Shin-ichi
    • 雑誌名

      Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment

      巻: 2018 号: 12 ページ: 123210-123210

    • DOI

      10.1088/1742-5468/aaf31c

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 平衡流体における面平均カレントの長距離相関と超均一性2021

    • 著者名/発表者名
      伊丹將人
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Effective Langevin equations leading to large deviation function of time-averaged velocity for a nonequilibrium Rayleigh piston2020

    • 著者名/発表者名
      Masato Itami
    • 学会等名
      33rd Marian Smoluchowski Symposium on Statistical Physics
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 時間平均によるマルコフ過程の粗視化2020

    • 著者名/発表者名
      伊丹將人
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Singular behaviour of time-averaged stress fluctuations on surfaces2019

    • 著者名/発表者名
      Masato Itami
    • 学会等名
      Statistical Physics of Complex Systems
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 断熱ピストン問題における長時間変位のキュムラント母関数2019

    • 著者名/発表者名
      伊丹將人
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 流体中で固定壁に働く熱誘起力2019

    • 著者名/発表者名
      伊丹將人
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Singular behaviour of time-averaged stress fluctuations on surfaces2019

    • 著者名/発表者名
      Masato Itami
    • 学会等名
      第16回京都大学福井謙一記念研究センターシンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Singular behavior of time-averaged stress fluctuations on surfaces2018

    • 著者名/発表者名
      Masato Itami
    • 学会等名
      Advances in Physics of Emergent orders in Fluctuations
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The difference between the heat-induced forces of the Soret effect and the adiabatic piston2018

    • 著者名/発表者名
      伊丹將人、佐々真一
    • 学会等名
      第15回京都大学福井謙一記念研究センターシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 平衡流体における時間平均応力ゆらぎの超均一性II2018

    • 著者名/発表者名
      伊丹將人、佐々真一
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Universal form of stochastic evolution for slow variables in equilibrium systems2017

    • 著者名/発表者名
      Masato Itami and Shin-ichi Sasa
    • 学会等名
      30th Marian Smoluchowski Symposium on Statistical Physics
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ソレー効果と断熱ピストン問題における熱誘起力の差異2017

    • 著者名/発表者名
      伊丹將人、佐々真一
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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