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微粒子・微生物分散系の「その場シミュレーション技術」の構築とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 26247069
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 生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
研究機関京都大学

研究代表者

山本 量一  京都大学, 工学研究科, 教授 (10263401)

研究分担者 安田 修悟  兵庫県立大学, その他の研究科, 准教授 (70456797)
連携研究者 谷口 貴志  京都大学, 大学院工学研究科, 准教授 (60293669)
モリーナ ジョン  京都大学, 大学院工学研究科, 助教 (20727581)
研究期間 (年度) 2014-06-27 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
40,430千円 (直接経費: 31,100千円、間接経費: 9,330千円)
2016年度: 12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円)
2015年度: 13,910千円 (直接経費: 10,700千円、間接経費: 3,210千円)
2014年度: 14,170千円 (直接経費: 10,900千円、間接経費: 3,270千円)
キーワードソフトマター / アクティブマター / シミュレーション / コロイド / 流体力学
研究成果の概要

マイクロスイマーと周囲の流体の運動を同時に時間発展させる数値計算手法を独自に開発した。平行平板間に閉じ込めたマイクロスイマーのシミュレーションを行ったところ、puller型の場合にのみ、pusher型ではみられない液体中に自走粒子の数密度に関する波の進行を見出した。さらに、基板上を遊走する細胞に対して、接触阻害(CIL)を実装した粒子ベースの最小モデルを構築し、現実の細胞系で観察される特異な集団運動を再現することに成功した

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 2件、 査読あり 15件、 謝辞記載あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 7件、 招待講演 9件) 図書 (1件) 備考 (1件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf(Germany)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Mainz(Germany)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Institut Curie(France)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Monte Carlo Simulation for kinetic chemotais model: An application to the traveling population wave2017

    • 著者名/発表者名
      Shugo Yasuda
    • 雑誌名

      Journal of Computational Physics

      巻: 330 ページ: 1022-1042

    • DOI

      10.1016/j.jcp.2016.10.066

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Simulations of model micro-swimmers with fully resolved hydrodynamics2017

    • 著者名/発表者名
      Norihiro Oyama, John J. Molina, and Ryoichi Yamamoto
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: -

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] ソフトマターのモデリング:非平衡系・生物系への挑戦2017

    • 著者名/発表者名
      山本量一、大山倫弘、John J. Molina、Simon K. Schnyder
    • 雑誌名

      化学工学会誌第

      巻: 81

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct numerical simulation of a single particle attachment on a stationary immersed bubble2016

    • 著者名/発表者名
      G. Lecrivain, R. Yamamoto, U. Hampel, and T. Taniguchi
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: 28 号: 8 ページ: 083301-083301

    • DOI

      10.1063/1.4960627

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Purely hydrodynamic origin for swarming of swimming particles2016

    • 著者名/発表者名
      Norihiro Oyama, John Jairo Molina, and Ryoichi Yamamoto
    • 雑誌名

      Phys. Rev. E

      巻: 93 号: 4

    • DOI

      10.1103/physreve.93.043114

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rheological evaluation of colloidal dispersions using the smooth profile method: formulation and applications2016

    • 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

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Synchronized molecular-dynamics simulation for the thermal lubrication of a polymeric liquid between parallel plates2016

    • 著者名/発表者名
      Shugo Yasuda and Ryoichi Yamamoto
    • 雑誌名

      Computers and Fluids

      巻: 124 ページ: 185-189

    • DOI

      10.1016/j.compfluid.2015.05.018

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic polarization of a charged colloid in an oscillating electric field2015

    • 著者名/発表者名
      Chunyu Shih, John J. Molina, and Ryoichi Yamamoto
    • 雑誌名

      Molec. Phys.

      巻: 113 号: 17-18 ページ: 2511-2522

    • DOI

      10.1080/00268976.2015.1059510

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Simulation studies of microstructure of colloids in sedimentation2015

    • 著者名/発表者名
      Adnan Hamid, John J. Molina, and Ryoichi Yamamoto
    • 雑誌名

      Molec. Simulation

      巻: 9 号: 10-12 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1080/08927022.2014.929124

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Multiscale simulation for thermo-hydrodynamic lubrication of a polymeric liquid between parallel plate2015

    • 著者名/発表者名
      Shugo Yasuda and Ryoichi Yamamoto
    • 雑誌名

      Molec. Simulation

      巻: 9 号: 10-12 ページ: 1-4

    • DOI

      10.1080/08927022.2014.951639

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Attachment of solid elongated particles on the surface of a stationary gas bubble2015

    • 著者名/発表者名
      Gregory Lecrivain, Giacomo Petrucci, Uwe Hampel and Ryoichi Yamamoto
    • 雑誌名

      Int. J. Multiphase Flow

      巻: 71 ページ: 83-93

    • DOI

      10.1016/j.ijmultiphaseflow.2015.01.002

    • NAID

      120005567896

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mutual information reveals multiple structural relaxation mechanisms in a model glassformer2015

    • 著者名/発表者名
      Andrew J. Dunleavy, Karoline Wiesner, Ryoichi Yamamoto, and C. Patrick Royall
    • 雑誌名

      Nature Comm.

      巻: 6 号: 1

    • DOI

      10.1038/ncomms7089

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic Electrophoresis of Charged Colloids in an Alternating Electric Field2014

    • 著者名/発表者名
      Chunyu Shih and Ryoichi Yamamoto
    • 雑誌名

      Phys. Rev. E

      巻: 89 号: 6

    • DOI

      10.1103/physreve.89.062317

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Direct Numerical Simulations of Sedimenting Spherical Particles at Finite Reynolds Number2014

    • 著者名/発表者名
      Adnan Hamid, John J. Molina, and Ryoichi Yamamoto
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 4 号: 96 ページ: 53681-53693

    • DOI

      10.1039/c4ra11025k

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synchronized molecular dynamics simulation via macroscopic heat and momentum transfer: an application to polymer lubrication2014

    • 著者名/発表者名
      Shugo Yasuda and Ryoichi Yamamoto
    • 雑誌名

      Phys. Rev. X

      巻: 4 号: 4

    • DOI

      10.1103/physrevx.4.041011

    • NAID

      120005555514

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Collective Motion of Cells Crawling on a Substrate2016

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Yamamoto
    • 学会等名
      The 4th International Conference on Molecular Simulation (ICMS2016)
    • 発表場所
      Shanghai, China
    • 年月日
      2016-10-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A particle-based minimal model for crawling and dividing cells on substrate2016

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Yamamoto
    • 学会等名
      The 4th International Soft Matter Conference
    • 発表場所
      Grenoble, France
    • 年月日
      2016-09-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A dynamical phase transition of crawling cells from coherent motion to clustering driven by the shape of the cells2016

    • 著者名/発表者名
      Simon Schnyder
    • 学会等名
      Summer School 2016 Active Complex Matter
    • 発表場所
      Cargese, France
    • 年月日
      2016-07-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 自発的に運動する細胞集団の物理学的モデリング2016

    • 著者名/発表者名
      山本量一
    • 学会等名
      基生研研究会「物理学は生物現象の謎を解けるか」
    • 発表場所
      岡崎市
    • 年月日
      2016-01-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] The emergence of collective motion: from glass to biological systems2016

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Yamamoto
    • 学会等名
      CerSJ-GOMD Joint Symposium on Glass Science and Technologies
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ガラス転移のメカニズムを考える2016

    • 著者名/発表者名
      山本量一
    • 学会等名
      第142回ニューガラス研究会
    • 発表場所
      大阪市
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Collective motion of active swimming particles analogous to acoustic wave propagation2015

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Yamamoto
    • 学会等名
      The 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PACIFICHEM 2015)
    • 発表場所
      Honolulu, USA
    • 年月日
      2015-12-12
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Emergence of collective dynamics in active biological systems2015

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Yamamoto
    • 学会等名
      The 26th CDB Meeting "Mechanistic Perspectives of Multicellular Organization"
    • 発表場所
      Kobe, Japan
    • 年月日
      2015-09-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Anomalous wave-propagation in an active swimmer dispersion2015

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Yamamoto
    • 学会等名
      Japan-France Joint Seminar "New Frontiers in Non-equilibrium Physics of Glassy Materials"
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2015-08-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Simulating Particles Moving through Fluids2015

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Yamamoto
    • 学会等名
      Physics of Structural and Dynamical Hierarchy in Soft Matter
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2015-03-16 – 2015-03-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] DNS of colloidal dispersions using the smoothed profile method: formulation and applications2015

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Yamamoto
    • 学会等名
      High Performance and Parallel Computing for Materials Defects and Multiphase Flows
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2015-03-02 – 2015-03-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Direct Numerical Simulations (DNS) of Swimming Particles2014

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Yamamoto
    • 学会等名
      International symposium and workshop on Computational condensed matter: advances and challenges (CompMat2014)
    • 発表場所
      Whitehaven, UK
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] Chapter 8 of "Computer Simulation of Polymeric Materials: Applications of the OCTA System"2016

    • 著者名/発表者名
      John. J. Molina, Ryoichi Yamamoto
    • 総ページ数
      18
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] KAPSEL HomePage

    • URL

      http://www-tph.cheme.kyoto-u.ac.jp/kapsel/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実績報告書 2014 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] Lorentz Center Workshop on "Structured Soft Interfaces: Caught Between Multi-Scale Simulation and Application"2017

    • 発表場所
      Letden, the Neitherlands
    • 年月日
      2017-01-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

URL: 

公開日: 2014-11-20   更新日: 2018-03-22  

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