| 研究課題/領域番号 |
20H01873
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分13040:生物物理、化学物理およびソフトマターの物理関連
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
木村 康之 九州大学, 理学研究院, 教授 (00225070)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2021年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2020年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
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| キーワード | マイクロレオロジー / ホログラフィック顕微鏡 / 差分動的顕微鏡 / アクティブ流体 / アクティブ粒子 / アクティブマター流体 / 液晶電気対流 / 局所力学測定 / メソスコピック構造 / 非平衡ソフトマター / アクティブマター |
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| 研究開始時の研究の概要 |
細胞をはじめとするソフトマター複雑系を理解するためには、メソスケールでの局所空間構造と局所物性の相関を解明することが重要である。本課題では、局所構造と力学応答 の同時観測を行うために、ホログラフィック顕微鏡法と差分動的顕微鏡法を用いて研究を推進する。前者は系に分散した粒子の３次元運動追跡により、後者は粒子濃度の時間空間揺らぎから局所構造と局所物性に関する情報を得るものである。本研究ではこれらを、レオメータにより巨視的に非平衡状態に駆動された系、およびアクティブ流体やアクティブ粒子により局所的に駆動された非平衡ソフトマター系に適用し、生命現象理解のための基礎情報を得ることを目指す。
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| 研究成果の概要 |
本研究では光学顕微鏡で得られた実空間画像から新たな解析法を用いて非平衡ソフトマター系のメソスコピックスケールの構造やダイナミクスに関する情報を得ることを目指した。具体的には、コヒーレント照明のもとでの粒子のホログラム像から複数粒子の３次元同時追跡が可能なホログラフィック顕微鏡法を用いて局所応答の空間変化測定を実現した。また、顕微鏡画像の時間相関から広い時間スケール・空間スケールでの局所情報を得る差分動的顕微鏡法を用いて、ソフトマター系の揺らぎダイナミクスの空間変化測定を実現した。さらに、これらを用いてアクティブ流体やアクティブ粒子分散系のダイナミクスに関して新たな知見を得ることに成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
顕微鏡画像を用いてソフトマター複雑流体の局所力学物性やその空間分布に関する情報を得る新規手法の開発を行い、通常、高価かつ特殊な測定装置を用いて得られる情報と同等の情報を得ることに成功した。また、実空間測定の利点を生かして、力学物性の空間分布に関する情報を得られた点で学術的な意義がある。また、ヤヌス粒子や液晶液滴等の特徴あるコロイド分散系を電場や光を用いて駆動することでアクティブ粒子系を実験的に実現し、局所力学駆動された複雑流体を作成した点でも意義がある。本研究で得られた知見は、今後これらを用いたデバイスや機能性材料設計の指針を与えるとともに、制御可能なモデル非平衡平衡系を実現した意義がある。
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