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変分原理に基づいた界面張力の概念の普遍化と測定への応用

研究課題

研究課題/領域番号 26520205
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分特設分野
研究分野 連携探索型数理科学
研究機関千葉大学

研究代表者

北畑 裕之  千葉大学, 大学院理学研究科, 准教授 (20378532)

研究分担者 小磯 深幸  九州大学, マス・フォア・インダストリ研究所, 教授 (10178189)
研究期間 (年度) 2014-07-18 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード界面張力 / 変分原理 / マランゴニ効果 / 自己駆動液滴 / 極小曲面 / 微分幾何学 / 表面張力
研究成果の概要

平衡状態にある系においては界面張力の概念は確立しており、それを基盤として現象を変分問題として数学的に定式化できる。しかしながら、界面張力に空間的な勾配や空間的な不均一がある系に関しては、まだ確定的な知見がない。そのため、界面張力が異方的な液滴系、基板との接触面と自由表面とで界面張力が異なるような楔形基板に挟まれた液滴、表面で界面活性剤が移動することにより変形する界面、などについて、モデルを構築しその数理的解析や数値計算をすることにより研究を進めた。

報告書

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

    (32件)

すべて 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 1件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 12件、 招待講演 10件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Fritz-Haber Institute(Germany)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Polish Academy of Sciences(Poland)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Fritz-Haber Institute(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Polish Academy of Sciences(ポーランド)

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Relaxation dynamics of the Marangoni convection roll structureinduced by camphor concentration gradient2017

    • 著者名/発表者名
      H. Kitahata, H. Yamamoto, M. Hata, Y. S. Ikura, S. Nakata
    • 雑誌名

      Colloids and Surfaces A

      巻: 520 ページ: 436-441

    • DOI

      10.1016/j.colsurfa.2017.01.048

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mixed type surfaces with bounded mean curvature in 3-dimensional space-times2017

    • 著者名/発表者名
      A. Honda, M. Koiso, M. Kokubu, M. Umehara and Kotaro Yamada
    • 雑誌名

      Diff. Geom. and its Appl.

      巻: 52 ページ: 64-77

    • DOI

      10.1016/j.difgeo.2017.03.009

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Deformable self-propelled micro-object comprising underwater oil droplets2016

    • 著者名/発表者名
      Taisuke Banno, Arisa Asami, Naoko Ueno, Hiroyuki Kitahata, Yuki Koyano, Kouichi Asakura, Taro Toyota
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 6 号: 1

    • DOI

      10.1038/srep31292

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Hydrodynamic collective effects of active proteins in biological membranes2016

    • 著者名/発表者名
      Yuki Koyano, Hiroyuki Kitahata, *Alexander S. Mikhailov
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 94 号: 2

    • DOI

      10.1103/physreve.94.022416

    • NAID

      130006245705

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Mathematical model for self-propelled droplets driven by interfacial tension2016

    • 著者名/発表者名
      Ken H. Nagai, Kunihito Tachibana, Yuta Tobe, Masaki Kazama, Hiroyuki Kitahata, Seiro Omata, Masaharu
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Physics

      巻: 144 号: 11 ページ: 114707-114707

    • DOI

      10.1063/1.4943582

    • NAID

      120005981396

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental and theoretical approach for the clustering of globally coupled density oscillators based on phase response2016

    • 著者名/発表者名
      Masanobu Horie, Tatsunari Sakurai, Hiroyuki Kitahata
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 93 号: 1

    • DOI

      10.1103/physreve.93.012212

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] General criteria for determining rotation or oscillation in a two-dimensional axisymmetric system2015

    • 著者名/発表者名
      Yuki Koyano, Natsuhiko Yoshinaga, and Hiroyuki Kitahata
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Physics

      巻: 143 号: 1 ページ: 014117-014117

    • DOI

      10.1063/1.4923421

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Physicochemical design and analysis of self-propelled objects that are characteristically sensitive to interfacial environments2015

    • 著者名/発表者名
      S. Nakata, M. Nagayama, H. Kitahata, N. J. Suematsu and T. Hasegawa
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 7 号: 16 ページ: 10326-10338

    • DOI

      10.1039/c5cp00541h

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Coupling Between a Chemical Wave and Motion in a Belousov-Zhabotinsky Droplet2015

    • 著者名/発表者名
      Shingo Miyazaki, Tatsunari Sakurai, Hiroyuki Kitahata
    • 雑誌名

      Current Physical Chemistry

      巻: 未定

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Stability and bifurcation for surfaces with constant mean curvature2017

    • 著者名/発表者名
      Miyuki Koiso
    • 学会等名
      OIST Mini Symposium: Viscoelasticity and Dissipative Dynamics of Rods and Membranes
    • 発表場所
      OIST(沖縄県・恩納村)
    • 年月日
      2017-03-06
    • 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] Stability and bifurcation for surfaces with constant mean curvature2017

    • 著者名/発表者名
      Miyuki Koiso
    • 学会等名
      Geometry Seminar
    • 発表場所
      アトランタ(アメリカ合衆国)
    • 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] Stability and bifurcation for surfaces with constant mean curvature2016

    • 著者名/発表者名
      Miyuki Koiso
    • 学会等名
      Workshop ``Differential Geometry, Lie Theory and Low-Dimensional Topology''
    • 発表場所
      メルボルン(オーストラリア)
    • 年月日
      2016-12-19
    • 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] Stability and bifurcation for surfaces with constant mean curvature2016

    • 著者名/発表者名
      Miyuki Koiso
    • 学会等名
      Workshop on ``Geometric Inequalities on Riemannian Manifolds''
    • 発表場所
      プサン(韓国)
    • 年月日
      2016-11-23
    • 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] Droplet motion coupled with pattern formation inside it2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Kitahata
    • 学会等名
      Interdisciplinary applications of nonlinear science
    • 発表場所
      鹿児島大学(鹿児島県・鹿児島市)
    • 年月日
      2016-11-03
    • 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] Spontaneous motion driven by interfacial tension gradient2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Kitahata
    • 学会等名
      Current and Future Perspectives in Active Matter
    • 発表場所
      東京大学(東京都・文京区)
    • 年月日
      2016-10-28
    • 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] Spontaneous motion driven by surface tension gradient2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Kitahata
    • 学会等名
      International conference Patterns and Waves 2016
    • 発表場所
      北海道大学(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2016-08-05
    • 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] Stability and bifurcation for surfaces with constant mean curvature2016

    • 著者名/発表者名
      Miyuki Koiso
    • 学会等名
      Twelfth Taiwan Geometry Symposium
    • 発表場所
      新竹(台湾)
    • 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] Motion of a Belousov-Zhabotinsky reaction droplet coupled with pattern formation2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Kitahata
    • 学会等名
      Pacifichem 2015
    • 発表場所
      Hawaii convention center, Honolulu, Hawaii, USA
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spontaneous motion of an elliptic particles induced by surface tension gradient2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Kitahata, Keita Iida, Masaharu Nagayama
    • 学会等名
      XXXV Dynamics Days Europe 2015
    • 発表場所
      University of Exeter, Exter, UK
    • 年月日
      2015-09-06
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Modeling for droplet motion driven by interfacial tension gradient2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Kitahata
    • 学会等名
      The 8th International Congres on Industrial and Applied Mathematics
    • 発表場所
      China National Convention Center, Beijing, China
    • 年月日
      2015-08-10
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Droplet motion coupled with pattern formation in it2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Kitahata
    • 学会等名
      EMN Meeting on Droplet
    • 発表場所
      Holiday Inn Phuket, Phuket, Thailand
    • 年月日
      2015-05-08
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Marangoni対流を考慮した実効的拡散係数2015

    • 著者名/発表者名
      北畑裕之、義永那津人
    • 学会等名
      日本物理学会2015年年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学早稲田キャンパス
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 3次元ユークリッド空間内の三重周期極小曲面の剛性と分岐2015

    • 著者名/発表者名
      小磯深幸
    • 学会等名
      金沢大学理学談話会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2015-02-17
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] マランゴニ対流を考慮した実効的拡散係数2014

    • 著者名/発表者名
      北畑裕之、義永那津人
    • 学会等名
      第24回「非線形反応と共同現象」研究会
    • 発表場所
      東京電機大学
    • 年月日
      2014-12-07
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 効率の良い形は美しいか? --- 曲面の変分問題と応用 ---2014

    • 著者名/発表者名
      小磯深幸
    • 学会等名
      九州大学テクノロジーフォーラム2014
    • 発表場所
      東京国際フォーラム
    • 年月日
      2014-12-03
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] On bifurcation and local rigidity of triply periodic minimal surfaces in R^32014

    • 著者名/発表者名
      Miyuki Koiso
    • 学会等名
      Colloquium (Pusan National University, Korea)
    • 発表場所
      Pusan National University, Korea
    • 年月日
      2014-11-19
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [備考] 北畑裕之のページ

    • URL

      http://nonlinear.s.chiba-u.jp/~kitahata/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実施状況報告書
  • [備考] 北畑裕之のページ

    • URL

      http://cu.phys.s.chiba-u.ac.jp/~kitahata/

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書

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公開日: 2014-09-09   更新日: 2018-03-22  

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