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細胞運動の数理モデルに向けた、アクティブマターの自発運動と変形の解明

研究課題

研究課題/領域番号 26800219
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
研究機関東北大学

研究代表者

義永 那津人  東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 准教授 (90548835)

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: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワードアクティブマター / 非平衡物理 / 非線形ダイナミックス / 生物物理 / 流体力学 / マランゴニ効果 / 細胞運動 / ソフトマター / 非平衡相転移
研究成果の概要

アクティブソフトマターの物理学の理論的基盤を構築することを目指し、非平衡状態であるシステム、特に細胞運動のような自発運動についての研究を進めてきた。最近実験的に構築された、化学反応によって、等方的な環境でありながら自発的に対称性を破って運動する液滴について、その自発運動と変形のメカニズムと液滴間の相互作用について理論的に解析を行った。特に流体力学に注目して、液滴が自発的に作り出す流れ場の一般的な形式を構築した。また、自発運動する粒子の集団運動を示す非平衡相転移についての理論的な解析を進め、流体力学的相互作用によってマクロな配向状態が実現することを示した。

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

    (35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 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 13件、 招待講演 12件) 図書 (1件) 備考 (6件)

  • [国際共同研究] Bristol University(英国)

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

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Oxford/University of California/University College London(イギリス、アメリカ)

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Collision between chemically-driven self-propelled drops2016

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Yabunaka and Natsuhiko Yoshinaga
    • 雑誌名

      Journal of Fluid Mechanics

      巻: 809 ページ: 205-233

    • DOI

      10.1017/jfm.2016.602

    • NAID

      130006245876

    • 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] 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
  • [学会発表] アクティブ液晶の自発運動と変形2017

    • 著者名/発表者名
      義永 那津人
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府豊中市)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Theory of Active Soft Materials2017

    • 著者名/発表者名
      Natsuhiko Yoshinaga
    • 学会等名
      The AIMR International Symposium 2017 (AMIS2017)
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 年月日
      2017-02-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The Hydrodynamic Interaction and Collective Behaviors of Self-Propelled Particles and Drops2017

    • 著者名/発表者名
      Natsuhiko Yoshinaga
    • 学会等名
      Gordon Research Conference: Complex Active & Adaptive Material Systems
    • 発表場所
      Ventura, CA, USA
    • 年月日
      2017-01-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The Hydrodynamics and Collective Behaviours of Self-Propelled Active Systems2017

    • 著者名/発表者名
      Natuhiko Yoshinaga
    • 学会等名
      A3 Workshop on Soft Matter 2017
    • 発表場所
      Tohoku University, Japan
    • 年月日
      2017-01-18
    • 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] The Hydrodynamic Interaction and Collective Behaviours of Self-Propelled Particles and Drops2016

    • 著者名/発表者名
      Natsuhiko Yoshinaga
    • 学会等名
      Current and Future Perspectives in Active Matter
    • 発表場所
      The University of Tokyo, Japan
    • 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] 化学反応によって駆動される液滴の自発運動と集団挙動2016

    • 著者名/発表者名
      義永 那津人
    • 学会等名
      集団ダイナミクスに現れる時空間パターンの数理
    • 発表場所
      京都大学数理解析研究所(京都府京都市)
    • 年月日
      2016-10-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 化学反応による液滴の運動とアクティブ液晶2016

    • 著者名/発表者名
      義永 那津人
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県金沢市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 自己駆動粒子とそれらの集団運動における流体力学の役割2016

    • 著者名/発表者名
      義永 那津人
    • 学会等名
      札幌非線形科学研究会
    • 発表場所
      北海道大学(北海道札幌市)
    • 年月日
      2016-08-30
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] The Collective Behaviors of Self-Propelled Particles and Drops through hydrodynamic interactions2016

    • 著者名/発表者名
      Natsuhiko Yoshinaga
    • 学会等名
      Patterns and Waves 2016
    • 発表場所
      北海道大学(北海道札幌市)
    • 年月日
      2016-08-01
    • 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] The Collective Behaviors of Self-Propelled Particles and Drops through hydrodynamic interactions2016

    • 著者名/発表者名
      Natsuhiko Yoshinaga
    • 学会等名
      Daynamics Days 201
    • 発表場所
      Corfu, Greece
    • 年月日
      2016-06-06
    • 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] The Hydrodynamic Interaction and Collective Behaviors of Self-Propelled Particles and Drops2016

    • 著者名/発表者名
      Natsuhiko Yoshinaga
    • 学会等名
      Emergent dynamics of out-of-equilibrium colloidal systems at nano- to microscales
    • 発表場所
      CECAM-HQ-EPFL, Lausanne, Switzerland
    • 年月日
      2016-04-18
    • 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] Hydrodynamics and Collective Behaviors of Self-Propelled Particles and Drops in Active Suspensions2016

    • 著者名/発表者名
      Natsuhiko Yoshinaga
    • 学会等名
      The A3 mini-Workshop on Soft matter
    • 発表場所
      Beihang University, Beijing, China
    • 年月日
      2016-03-23
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Janus粒子の集団運動2016

    • 著者名/発表者名
      義永那津人
    • 学会等名
      日本物理学会 第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学泉キャンパス
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Theory of Active Materials2016

    • 著者名/発表者名
      Natsuhiko Yoshinaga
    • 学会等名
      The AIMR International Symposium 2016 (AMIS2016)
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 年月日
      2016-02-22
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アクティブマターの数理モデル2016

    • 著者名/発表者名
      義永那津人
    • 学会等名
      アクティブマター研究会2016
    • 発表場所
      九州大学箱崎キャンパス国際ホール
    • 年月日
      2016-01-22
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] The hydrodynamic interaction and collective behaviours of self-propelled particles and drops2016

    • 著者名/発表者名
      Natsuhiko Yoshinaga
    • 学会等名
      International Workshop on Hydrodynamic Flows in/of Cells
    • 発表場所
      Tokyo Metropolitan University, 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] Self-propulsive motion and deformation of a chemically-driven drop2015

    • 著者名/発表者名
      Natsuhiko Yoshinaga
    • 学会等名
      68th Annual Meeting of the APS Division of Fluid Dynamics
    • 発表場所
      Hynes Convention Center, Boston, USA
    • 年月日
      2015-11-22
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamics of Ordered Patterns and Defects2015

    • 著者名/発表者名
      Natsuhiko Yoshinaga
    • 学会等名
      NanoMat 2015
    • 発表場所
      Campus de Beaulieu, Rennes, France
    • 年月日
      2015-05-27
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Self-propulsion of a droplet: motility and deformation2015

    • 著者名/発表者名
      Natsuhiko Yoshinaga
    • 学会等名
      The Ninth IMACS International Conference on Nonlinear Evolution Equations and Wave Phenomena: Computation and Theory
    • 発表場所
      University of Georgia, Athens, USA
    • 年月日
      2015-04-01
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書 2014 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 自発運動するヤヌス粒子の間の相互作用2015

    • 著者名/発表者名
      義永 那津人
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学 (東京)
    • 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] 自発運動する粒子の間の相互作用2015

    • 著者名/発表者名
      義永 那津人
    • 学会等名
      新学術領域「ゆらぎと構造の協奏」領域研究会 「アクティブ・マター研究の過去・現在・未来」
    • 発表場所
      東北大学 (仙台)
    • 年月日
      2015-03-14 – 2015-03-15
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Mechanics of active gels and spontaneous motion of droplets as biologically-motivated systems2014

    • 著者名/発表者名
      Natsuhiko Yoshinaga
    • 学会等名
      RIMS International Conference: “Mathematical Challenge to a New Phase of Materials Science"
    • 発表場所
      北海道大学 電子科学研究所 (札幌)
    • 年月日
      2014-08-04 – 2014-08-08
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Spontaneous motion and deformation of a droplet driven by chemical reaction2014

    • 著者名/発表者名
      Natsuhiko Yoshinaga
    • 学会等名
      RIMS International Conference: “Sapporo summer conference on dynamics of patterns in materials science",
    • 発表場所
      京都大学 数理科学研究所 (京都)
    • 年月日
      2014-07-31 – 2014-08-02
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [図書] 材料表面の親水・親油の評価と制御設計 第5章 界面自由エネルギーから運動エネルギーへの変換 第7節 温度勾配が駆動する粒子の運動~ Ludwig-Soret effect~2016

    • 著者名/発表者名
      義永 那津人
    • 総ページ数
      600
    • 出版者
      テクノシステム
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 研究代表者による研究内容に関するwebページ

    • URL

      http://www.wpi-aimr.tohoku.ac.jp/~yoshinaga/index.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] ResearcherID

    • URL

      http://www.researcherid.com/rid/G-3067-2011

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実施状況報告書
  • [備考] ResearchGate

    • URL

      https://www.researchgate.net/profile/Natsuhiko_Yoshinaga

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2015 実施状況報告書 2014 実施状況報告書
  • [備考] 研究代表者による研究内容に関するwebページ

    • URL

      http://www.wpi-aimr.tohoku.ac.jp/~yoshinaga/

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [備考] 研究内容に関するページ

    • URL

      http://www.wpi-aimr.tohoku.ac.jp/~yoshinaga/

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [備考] Researcher ID

    • URL

      http://www.researcherid.com/rid/G-3067-2011

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2022-02-16  

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