| 研究課題/領域番号 |
20H02712
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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32020:機能物性化学関連
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
中田 聡 広島大学, 統合生命科学研究科(理), 教授 (50217741)
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| 研究分担者 |
長山 雅晴 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (20314289)
北畑 裕之 千葉大学, 大学院理学研究院, 教授 (20378532)
伴野 太祐 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (70613909)
末松 信彦 明治大学, 総合数理学部, 専任教授 (80542274)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2023年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2022年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2021年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2020年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
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| キーワード | 非線形 / 自己駆動 / 非平衡 / リズム / パターン / 自己組織化 / 分岐 / 振動 / 非線形科学 / 非平衡系 / 自己駆動体 / パターン形成 / 膜・界面 / 時空間発展 / 振動現象 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
微小空間における欠陥検知や標的への物質輸送等、生物は生命活動を維持するために、環境を感じ、特徴的な運動を使って応答する。このような生物特有の運動を再現するために、自己駆動体の研究が盛んに行われている。本研究は時空間発展する駆動体の構築を目的とする。具体的には、1.分子構造と反応拡散に応答して多彩な運動様相を示す駆動体、2.可逆的走化性を示す系、及び 3.非平衡の維持により持続的な駆動体を構築する。
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| 研究実績の概要 |
化学反応が運動様相に反映される自己駆動体の構築：酢酸チモール（TA）を含む油滴を駆動体として使用し、pHの異なるドデシル硫酸ナトリウム（SDS）水溶液に浮かべる実験をした。ここで酢酸チモールの加水分解によりチモール（TOH）が得られる。そしてTOHはpHに依存してチモールイオン（TO-）と可逆な関係にある。その結果、界面張力測定からTOHが主たる駆動力であること、pH 7.0－8.2と11.1以上でランダムな方向の振動運動（Osc I）、pH 8.9－10.8で往復の振動運動（Osc II）が観察された。これら運動様相の分岐は、TOHの生成速度とTOHとTO-間の解離平衡で決まること、Osc IIにはSDSとTOHとの複合体形成による濃度反転が鍵となることが解明された。
両親媒性分子と駆動体分子間の相互作用で運動様相が決定する系の構築：水面に展開された4-Stearoyl amidobenzoic acid（SABA）分子膜の上に、駆動体である安息香酸円板（BA）を浮かべて実験した。その結果、SABAの表面密度に依存して、ランダム運動、領域が制限された運動、往復運動、停止の運動様相の分岐が観察された。その中で制限運動と往復運動の発現には、SABAとBAの分子間相互作用が鍵となることが、分光学測定により解明された。
イオン液体水溶液上の樟脳自己駆動体の運動様相：運動を制御する分子として界面活性剤の代わりにイオン液体を使用し、駆動体である樟脳円板をイオン液体水相に浮かべた。その結果、イオン液体の濃度に依存して、連続運動、振動運動、停止の運動様相が観察された。これら運動様相は、イオン液体と樟脳分子の相互作用が鍵となることがFTIRと表面張力測定、及びDFT計算により解明された。樟脳によりイオン液体分子膜の崩壊による表面張力の上昇が界面活性剤との違いであった。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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