| 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 | nonlinear / nonequilibrium / oscillation / self-propulsion / bifurcation / pattern formation / self-organization / surface tension / 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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| 研究成果の概要 |
代表的な成果は次の２つである。１．酢酸チモール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水溶液に浮かべた。その結果、界面張力測定から生成物のチモール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、pH 8.9－10.8で往復の振動運動の発現を見い出した。２．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を見い出した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
心臓の鼓動や概日リズムなど、生物はリズムを刻みながら生命活動を営んでいる。一方、シマウマの体表模様のような空間パターンも生物の特徴である。このようなリズムとパターンを化学の観点から無生物実験系を使って再現することにより、自律性と応答性の高い自己駆動体を構築することが可能になる。また、非平衡系の維持や集団運動の活用により効果的な物質輸送系や自励ポンプの構築が期待される。さらに、時空間パターン形成を使った自己修復や自己再生材料の開発にもつながると考えられる。加えて、生物のような複雑系におけるリズムとパターン形成を理解するためのモデル実験系になると期待できる。
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