非平衡クロス効果による分子マニピュレーションの原理と実験

• 研究課題/領域番号: 24244063
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 数理物理・物性基礎
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 佐野 雅己 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (40150263)
• 研究分担者: 太田 隆夫 東京大学, 学系研究科, 客員共同研究員 (50127990) ; 和田 浩史 立命館大学, 理工学部, 准教授 (50456753)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 46,540千円 (直接経費: 35,800千円、間接経費: 10,740千円); 2015年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円); 2014年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円); 2013年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円); 2012年度: 19,630千円 (直接経費: 15,100千円、間接経費: 4,530千円)
• キーワード: 非平衡クロス効果 / ソーレ効果 / レーマン効果 / 自己駆動粒子 / 集団運動 / マイクロマニピュレーション / 液晶 / コロイド / 非平衡熱力学

研究成果の概要

熱拡散強制レーリー散乱装置を構築し、３成分系における熱拡散現象の計測が可能であることを明らかにした。非平衡クロス効果の典型例であるキラル液晶のレーマン効果の再現に成功するとともに、液滴内部の配向構造を初めて決定し、回転速度の液滴サイズ依存性からそのメカニズムに対する解釈を与えた。また、非平衡熱力学における様々のクロス効果を用いて、自己駆動コロイドを作成することに成功し、そのメカニズムと運動について議論した。

研究成果

• [雑誌論文] A Universal Transition to Turbulence in Channel Flow (2016)
  • 著者名/発表者名: Masaki Sano and Keiichi Tamai
  • 雑誌名: Nature Physics 巻: 12 号: 3 ページ: 249-253
  • DOI: 10.1038/nphys3659
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Simple model of cell crawling (2016)
  • 著者名/発表者名: Takao Ohta, Mitsusuke Tarama and Masaki Sano
  • 雑誌名: Physica D 巻: 318-319 ページ: 3-11
  • DOI: 10.1016/j.physd.2015.10.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rheological evaluation of colloidal dispersions using the smooth profile method: formulation and applications (2016)
  • 著者名/発表者名: John J. Molina, Kotaro Otomura, Hayato Shiba, Hideki Kobayashi, Masaki Sano, and Ryoichi Yamamoto
  • 雑誌名: J. Fluid Mech. 巻: 792 ページ: 590-619
  • DOI: 10.1017/jfm.2016.78
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Nonequilibrium Fluctuations in Biological Strands, Machines, and Cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Shoichi Toyabe, Masaki Sano
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 84 号: 10 ページ: 102001-102001
  • DOI: 10.7566/jpsj.84.102001
  • NAID: 40020614870
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mesoscopic turbulence and local order in Janus particles self-propelling under an ac electric field (2015)
  • 著者名/発表者名: Daiki Nishiguchi and Masaki Sano
  • 雑誌名: Physical Review E 巻: 92 号: 5 ページ: 052309-052309
  • DOI: 10.1103/physreve.92.052309
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Model of heap formation in vibrated gravitational suspensions (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Ebata and Masaki Sano
  • 雑誌名: Physical Review E 巻: 92
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Interfacial Instability and Pattern Formation (2015)
  • 著者名/発表者名: Takao Ohta
  • 雑誌名: Forma 巻: 30
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional analysis of thermo- mechanically rotating cholesteric liquid crystal droplets under a temperature gradient (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Yamamoto, M. Kuroda, and M. Sano
  • 雑誌名: EPL 巻: 109, 号: 4 ページ: 46001-46001
  • DOI: 10.1209/0295-5075/109/46001
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Computer simulations of three-dimensional Turing patterns in the Lengyel-Epstein model (2015)
  • 著者名/発表者名: (H. Shoji and T. Ohta
  • 雑誌名: Phys. Rev. 巻: E91 号: 3 ページ: 32913-32913
  • DOI: 10.1103/physreve.91.032913
  • 査読あり
• [雑誌論文] Discussion notes: Soliton-like behavior of traveling bands (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Ohta and S. Yamanaka
  • 雑誌名: Euro. Phys. J. Special Topic (D&D) 巻: 223 号: 7 ページ: 1417-1418
  • DOI: 10.1140/epjst/e2014-02201-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Traveling bands in self-propelled soft particles (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Ohta and S. Yamanaka
  • 雑誌名: Euro. Phys. J. Special Topic (D&D) 巻: 223 号: 7 ページ: 1279-1291
  • DOI: 10.1140/epjst/e2014-02191-1
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dynamics and electrorheology of sheared immiscible fluid mixtures (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Sakaue, K. Shitara and T. Ohta
  • 雑誌名: Phys. Rev. 巻: E89 号: 5
  • DOI: 10.1103/physreve.89.052301
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Collision dynamics of traveling bands in systems of deformable self-propelled particles (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Yamanaka and T. Ohta
  • 雑誌名: Phys. Rev. 巻: E90 号: 4
  • DOI: 10.1103/physreve.90.042927
• [雑誌論文] Individual and collective dynamics of self-propelled soft particles (2014)
  • 著者名/発表者名: Mitsusuke Tarama
  • 雑誌名: European Physics Journal Special Topics 巻: 223 号: 1 ページ: 121-139
  • DOI: 10.1140/epjst/e2014-02088-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation and collision of traveling bands in interacting deformable self-propelled particles (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Yamanaka and T. Ohta
  • 雑誌名: Phys. Rev 巻: E89 号: 1
  • DOI: 10.1103/physreve.89.012918
  • NAID: 120005435040
  • 査読あり
• [雑誌論文] Soliton-like behavior of traveling bands in self-propelled soft particles (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Ohta and S. Yamanaka
  • 雑誌名: Prog. Theor. Exp. Phys 巻: 2014 号: 1 ページ: 11J01-0
  • DOI: 10.1093/ptep/ptt111
  • 査読あり
• [雑誌論文] Active crystals and their stability (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Menzel, T. Ohta and H. Loewen
  • 雑誌名: Phys. Rev 巻: E89 号: 2
  • DOI: 10.1103/physreve.89.022301
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large fluctuation and Lévy movement of an active deformable particle (2013)
  • 著者名/発表者名: Miki Y. Matsuo, Hirokazu Tanimoto and Masaki Sano
  • 雑誌名: Europhys. Lett. 巻: 102 号: 4 ページ: 40012-40012
  • DOI: 10.1209/0295-5075/102/40012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bifurcation from stabe holes to replicating holesinvibrated dense suspensions (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Ebata and M. Sano
  • 雑誌名: Physical Review E 巻: 88 号: 5
  • DOI: 10.1103/physreve.88.053007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular orientation dynamics on the structural rheology in diblock copolymers (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Yabunaka and T. Ohta
  • 雑誌名: Softmatter 巻: 9 号: 31 ページ: 7479-7488
  • DOI: 10.1039/c3sm00040k
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oscillatory motions of an active deformable particle (2013)
  • 著者名/発表者名: Mitsusuke Tarama
  • 雑誌名: Physical Review E 巻: 87 号: 6 ページ: 62912-62912
  • DOI: 10.1103/physreve.87.062912
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamics of a deformable active particle under shear flow (2013)
  • 著者名/発表者名: Mitsusuke Tarama
  • 雑誌名: Journal of Chemical Physics 巻: 139 号: 10 ページ: 104906-104906
  • DOI: 10.1063/1.4820416
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamics of traction stress field during cell division (2012)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu Tanimoto and Masaki Sano
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 109 号: 24
  • DOI: 10.1103/physrevlett.109.248110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heaps in the fluid film induced by slip/non-slip switching boundary condition (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Ebata and Masaki Sano
  • 雑誌名: EPL 巻: 100 号: 1 ページ: 14001-14001
  • DOI: 10.1209/0295-5075/100/14001
  • 査読あり
• [学会発表] From Brownian to Driven and Active Dynamics of Colloids: Energetics and Fluctuations, (2014)
  • 著者名/発表者名: Masaki Sano
  • 学会等名: IAS Program on Frontiers of Soft Matter Physics: from Nonequilibrium Dynamics to Active Matter
  • 発表場所: Hong Kong, China
  • 招待講演
• [学会発表] Thermal Non-equilibrium Transport in Colloids and Liquid Crystals (2013)
  • 著者名/発表者名: Masaki Sano
  • 学会等名: Lorentz Center Workshop: Hot Nanostructures
  • 発表場所: Leiden, Netherland
  • 招待講演
• [学会発表] Research on Non-equilibrium Systems Aims at Protolife (2013)
  • 著者名/発表者名: Masaki Sano
  • 学会等名: International Workshop “From Soft Matter to Protocell”
  • 発表場所: 東北大学（宮城県）
  • 招待講演
• [学会発表] Lehmann effect in cholesteric droplets under temperature gradient (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Yamamoto and M. Sano
  • 学会等名: “Self-organization and Emergent Dynamics in Active Soft Matter”
  • 発表場所: Yukawa Institute (Kyoto)
• [学会発表] The Observation of Lehmann Rotation of Cholesteric Droplets under Temperature Gradient as an Effect of Thermomechanical Coupling (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Yamamoto and M. Sano
  • 学会等名: The University of Tokyo - Korea University The 2nd Joint Workshop on BioSoft Matter
  • 発表場所: Seoul, Korea
• [学会発表] コレステリック液晶のLehmann効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山本尚貴、佐野雅己
  • 学会等名: 日本物理学会2013年年次大会
  • 発表場所: 広島大学 (広島)
• [学会発表] Fluctuating Dynamics of Active Colloids (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Sano
  • 学会等名: CECAM International Workshop “Emergent Dynamics in Driven Colloids
  • 発表場所: Lausanne, Switzerland
  • 招待講演
• [学会発表] Fluctuating Dynamics of Active Colloids, May 20-24, (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Sano
  • 学会等名: 10th International Symposium on Electrokinetics,
  • 発表場所: Tsukuba University (Ibakaki)
  • 招待講演
• [学会発表] Active Colloids as a Testing Ground for Nonequilibrium Order and Nonequilibrium Fluctuations, (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Sano
  • 学会等名: Japanese-German-French Workshop “Physics of Active Soft Matter”, H
  • 発表場所: Heidelberg, Germany.
  • 招待講演
• [学会発表] Active Matter as a New Concept Bridging a Gap between Physical and Biological Systems, (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Sano
  • 学会等名: Self-driven and Non-equilibrium Systems Workshop,
  • 発表場所: Tainan, Taiwan.
  • 招待講演
• [学会発表] Nonequilibrium Fluctuation and Dynamics of Active Colloids, (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Sano
  • 学会等名: Julich Soft Matter Days 2012, Nov. 13-16, 2012,
  • 発表場所: Bad Honnef, Germany
  • 招待講演
• [図書] 界面ダイナミクスの数理（改訂版） (2015)
  • 著者名/発表者名: 太田隆夫
  • 総ページ数: 98
  • 出版者: 日本評論社