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非熱的拡散現象におけるエルゴード特性とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 26800204
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 数理物理・物性基礎
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

秋元 琢磨  慶應義塾大学, 理工学研究科(矢上), 特任准教授 (30454044)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード異常拡散 / エルゴード特性 / 非熱的な拡散 / 不均一環境 / 非熱的拡散 / エルゴード性 / 非平衡現象 / 非線形現象 / 細胞内輸送
研究成果の概要

本研究では、揺動散逸関係が破れているような拡散過程における拡散性を特徴づける平均2乗変位のエルゴード特性を明らかにする事、そして、データ解析に応用することを目的として、待ち時間に応じてジャンプの大きさが決まる非熱的な揺動力で駆動されるランダムウォークや拡散係数が時間的に変化するブラウン運動を用いたモデルを考え、時間平均で定義された平均2乗変位のエルゴード特性(平均2乗変位やその揺らぎの観測時間依存性)や初期アンサンブル依存性を解析的に明らかにした。
これらの成果は、Phys. Rev. EやJ. Stat. Mech.などの雑誌に出版され、いくつかの国際会議で成果発表を行った。

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

    (34件)

すべて 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 2件、 査読あり 12件、 謝辞記載あり 9件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 8件、 招待講演 14件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Bar-Ilan大学(イスラエル)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Instability of buried hydration sites increases protein subdomains fluctuations in the human prion protein by the pathogenic mutation T188R2016

    • 著者名/発表者名
      K. Tomobe, E. Yamamoto, T. Akimoto, M. Yasui, and K. Yasuoka
    • 雑誌名

      AIP Adv.

      巻: 6 号: 5 ページ: 055324-055324

    • DOI

      10.1063/1.4953061

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Distributional behaviors of time-averaged observables in Langevin equation with fluctuating diffusivity: Normal diffusion yet anomalous fluctuations2016

    • 著者名/発表者名
      T. Akimoto and E. Yamamoto
    • 雑誌名

      Phys. Rev. E

      巻: 93 号: 6 ページ: 062109-062109

    • DOI

      10.1103/physreve.93.062109

    • 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] Langevin equation with fluctuating diffusivity: a two-state model2016

    • 著者名/発表者名
      T. Miyaguchi, T. Akimoto, and E. Yamamoto
    • 雑誌名

      Phys. Rev. E

      巻: 94 号: 1 ページ: 012109-012109

    • DOI

      10.1103/physreve.94.012109

    • 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] Characteristic Sign Renewals of Kardar-Parisi-Zhang Fluctuations,2016

    • 著者名/発表者名
      *Kazumasa A. Takeuchi and Takuma Akimoto,
    • 雑誌名

      Journal of Statistical Physics

      巻: 164 号: 5 ページ: 1167-1182

    • DOI

      10.1007/s10955-016-1582-0

    • 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] Universal Fluctuations of Single-Particle Diffusivity in Quenched Environment2016

    • 著者名/発表者名
      Takuma Akimoto, Eli Barkai, Keiji Saito
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 117 号: 18 ページ: 180602-180602

    • DOI

      10.1103/physrevlett.117.180602

    • 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] Distributional behavior of diffusion coefficients obtained by single trajectories in annealed transit time model2016

    • 著者名/発表者名
      T. Akimoto and E. Yamamoto
    • 雑誌名

      J. Stat. Mech.

      巻: 2016 号: 12 ページ: 123201-123201

    • DOI

      10.1088/1742-5468/2016/12/123201

    • 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] Transition from distributional to ergodic behavior in an inhomogeneous diffusion process: Method revealing an unknown surface diffusivity2015

    • 著者名/発表者名
      Takuma Akimoto and Kazuhiko Seki
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 92 号: 2 ページ: 022114-022114

    • DOI

      10.1103/physreve.92.022114

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fluctuation analysis of time-averaged mean-square displacement for the Langevin equation with time-dependent and fluctuating diffusivity2015

    • 著者名/発表者名
      Takashi Uneyama, Tomoshige Miyaguchi, and Takuma Akimoto
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 92 号: 3 ページ: 032140-032140

    • DOI

      10.1103/physreve.92.032140

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Anomalous Dynamics of a Lipid Recognition Protein on a Membrane Surface2015

    • 著者名/発表者名
      Eiji Yamamoto, Antreas C. Kalli, Takuma Akimoto, Kenji Yasuoka and Mark S. P. Sansom
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 5 号: 1 ページ: 18245-18245

    • DOI

      10.1038/srep18245

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Distributional behavior of time averages of non-L1 observables in one-dimensional intermittent maps with infinite invariant measures2015

    • 著者名/発表者名
      Takuma Akimoto, Soya Shinkai, Yoji Aizawa
    • 雑誌名

      Journal of Statistical Physics

      巻: 158 号: 2 ページ: 476-493

    • DOI

      10.1007/s10955-014-1138-0

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Generalized Lyapunov exponent as a unified characterization of dynamical instabilities2015

    • 著者名/発表者名
      Takuma Akimoto, Masaki Nakagawa, Soya Shinkai, Yoji Aizawa
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 91 号: 1 ページ: 012926-012926

    • DOI

      10.1103/physreve.91.012926

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Phase diagram in stored-energy-driven Levy flight2014

    • 著者名/発表者名
      T. Akimoto and T. Miyaguchi
    • 雑誌名

      J. Stat. Phys.

      巻: 157 号: 3 ページ: 515-530

    • DOI

      10.1007/s10955-014-1084-x

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] トラップモデルにおける不均一性に由来する拡散係数の大きな揺 らぎ2017

    • 著者名/発表者名
      秋元琢磨、Eli Barkai、齊藤圭司
    • 学会等名
      日本物理学会・第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府・豊中市)
    • 年月日
      2017-03-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 大数の法則の破れと異常拡散2017

    • 著者名/発表者名
      秋元琢磨
    • 学会等名
      量子と古典の物理と幾何
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2017-02-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 異常拡散におけるエルゴード性の破れとサンプル依存性2016

    • 著者名/発表者名
      秋元琢磨
    • 学会等名
      東京確率論セミナー
    • 発表場所
      東京大学(東京都・目黒区)
    • 年月日
      2016-12-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Fluctuation analysis of time-averaged mean square displacements2016

    • 著者名/発表者名
      Takuma Akimoto
    • 学会等名
      Workshop on Stochasticity and Fluctuations in Small Systems
    • 発表場所
      POSTECH (Korea)
    • 年月日
      2016-11-30
    • 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] 局所的な拡散係数の本質的な揺らぎの検出理論2016

    • 著者名/発表者名
      秋元琢磨
    • 学会等名
      「理論と実験」2016
    • 発表場所
      広島大学(広島県・東広島市)
    • 年月日
      2016-10-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 不均質な環境下において自己駆動するゲルの拡散2016

    • 著者名/発表者名
      秋元琢磨、前田慎吾
    • 学会等名
      第9回自然知能セミナー
    • 発表場所
      慶應義塾大学(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 不均一な環境により駆動されるゲルのランダムウォーク2016

    • 著者名/発表者名
      秋元琢磨、前田慎吾
    • 学会等名
      日本物理学会・秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県・金沢市)
    • 年月日
      2016-09-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Infinite invariant density in laser cooling2016

    • 著者名/発表者名
      Takuma Akimoto
    • 学会等名
      Ergodicity breaking and anomalous dynamics
    • 発表場所
      Warwick (UK)
    • 年月日
      2016-08-10
    • 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] Non-self-averaging transport coefficients in single-particle tracking: Beyond annealed approach2016

    • 著者名/発表者名
      Takuma Akimoto, Eli Barkai, Keiji Saito
    • 学会等名
      STATPHYS26
    • 発表場所
      Lyon (France)
    • 年月日
      2016-07-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] General Framework for the Propagator in Heterogeneous Diffusion Processes2016

    • 著者名/発表者名
      Takuma Akimoto
    • 学会等名
      WE-Heraeus-Seminar on ``Quantifying Complex Transport with L\'evy Walks: From Cold Atoms to Humans and Robots”
    • 発表場所
      Bad Honnef (Germany)
    • 年月日
      2016-05-25
    • 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] Anomalous dynamics of Langevin equation with fluctuating diffusivity in equilibrium case and non-equilibrium case2015

    • 著者名/発表者名
      Takuma Akimoto
    • 学会等名
      Anomalous diffusion: wild and bad? Fundamentals & models for modern complex systems
    • 発表場所
      Bad Wildbad (Germany)
    • 年月日
      2015-10-03
    • 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] 不均一環境内における拡散係数の分布極限法則2015

    • 著者名/発表者名
      秋元琢磨
    • 学会等名
      ランダム力学系 とその応用
    • 発表場所
      京都大学(京都市・京都府)
    • 年月日
      2015-09-27
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Fluctuations of time-averaged diffusion coefficients in annealed transit time model2015

    • 著者名/発表者名
      Takuma Akimoto
    • 学会等名
      KIAS workshop on anomalous dynamics in biological systems
    • 発表場所
      Seoul (Korea)
    • 年月日
      2015-09-03
    • 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] Fluctuation analysis of time-averaged mean square displacements of single trajectories2015

    • 著者名/発表者名
      Takuma Akimoto
    • 学会等名
      The 4th IGER International Symposium on Science of Molecular Assembly and Biomolecular systems
    • 発表場所
      Nagoya, Japan
    • 年月日
      2015-08-31
    • 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] Anomalous fluctuations in inhomogeneous diffusion processes2015

    • 著者名/発表者名
      Takuma Akimoto
    • 学会等名
      Stochastic modeling of anomalous dynamics in complex physical and biological systems
    • 発表場所
      Wroclaw (Poland)
    • 年月日
      2015-05-14
    • 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] リヤプノフ指数が0である弱いカオス系における新しい分布極限定理2015

    • 著者名/発表者名
      秋元琢磨
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都・新宿区)
    • 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] Langevin equation with fluctuating diffusivity2015

    • 著者名/発表者名
      T. Akimoto
    • 学会等名
      2015 Mini Stat Mech Meeting
    • 発表場所
      Berkeley(CA, USA)
    • 年月日
      2015-01-09 – 2015-01-11
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 揺らぐ拡散係数を持つランジュバン方程式2015

    • 著者名/発表者名
      秋元琢磨
    • 学会等名
      ソフトマター研究会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2015-01-06 – 2015-01-08
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 拡散過程において時間平均量の揺らぎの解析からわかる事2014

    • 著者名/発表者名
      秋元琢磨
    • 学会等名
      理論と実験 2014
    • 発表場所
      広島大学(広島県・東広島市)
    • 年月日
      2014-10-09 – 2014-10-10
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Anomalous water dynamics near the surface of a cell membrane2014

    • 著者名/発表者名
      秋元琢磨
    • 学会等名
      The 8th Mini- Symposium on Liquids
    • 発表場所
      岡山大学(岡山県・岡山市)
    • 年月日
      2014-07-05
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考]

    • URL

      https://akimototakuma.wordpress.com/

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-22  

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