| 研究概要 |
N-イソプロピルアクリルアミド高分子(PNIPAM)に,ベルーゾフ・ジャボチンスキー(BZ)反応の光感受性触媒Ru(bpy)_3^<2+>を共重合し,能動機能素子としての高分子Ru(bpy)_3^<2+>+co-PNIPAMを作製し、BZ組成濃度,温度,等を変化させて自己触媒反応の基礎特性を明らかにした。
更に、この要素を基本にして多要素化を試みた。フォトリソグラフィー技術を利用して,要素数10×10のマクロゲルを格子状に配列したアレイを構築した。「生体の細胞間コミュニケーションにおける熱揺らぎの役割」を理解する上でのモデルとして、個々の要素に独立なノイズを印加し、アレイの規模に応じて如何なる確率共鳴や引き込み相転移が現れるかに注目した。要素間結合強度を固定し、外部ノイズによって誘起される振動のコヒーレンス度Rを調べた。要素数の増加に伴って、Rを最大にするノイズ強度は小さく、共鳴の度合いは大きくなることが分かり、ネットワーク化によって促進されるコヒーレンス共鳴array-enhanced coherence resomance(AECR)の存在が明らかになった。更にノイズによって誘起された発火スパイクの要素間位相差を調べ、強結合領域では、ノイズは要素間の相関を破壊するが、弱結合領域では、むしろ相関を強める働きをすることが明らかになった。これらの結果は、ノイズ、要素間結合、化学反応の非線形性の間の協同作用によるものと解釈できる。この促進効果は、要素数がそんなに多くなくても、顕著に現れることが分かった。このようなAECRの実験的検証は、初めて本研究によってなされた。更に、光強度の揺らぎによる効果を考慮できるように修正を加えた反応・拡散方程式を用いて数値シミュレーションを行い、実験結果と再現した。
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