| 研究課題/領域番号 |
19K03676
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分13010:数理物理および物性基礎関連
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| 研究機関 | 明治大学 |
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研究代表者 |
末松 信彦 明治大学, 総合数理学部, 専任教授 (80542274)
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| 研究分担者 |
小田切 健太 専修大学, ネットワーク情報学部, 准教授 (20552425)
池田 幸太 明治大学, 総合数理学部, 専任准教授 (50553369)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 自己駆動粒子 / 環境応答性 / 走化性 / 確率微分方程式 / 界面化学 |
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| 研究成果の概要 |
本研究課題では、バクテリアにみられる走化性戦略を実装した無生物系を構築し、その背後に潜む普遍的な仕組みを明らかにすることを目指して研究を行った。これまでに、水面を自発的に滑走する固体粒が水相中の物質と化学反応すると、バクテリアのrun-and-tumbleに似た特徴的なふるまいをすることが知られていた。そこで、水相中に反応物の濃度勾配を作り、固体粒の存在確立の空間分布を実験的に調べ、バクテリアと同様にrunの期間が長い方に優位に集まることを明らかにした。さらにその挙動を説明する単純なランダムウォーカーモデルを構築し、さらに数理的に定常状態を求め、走化性の普遍的な仕組みを明らかにした。
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| 自由記述の分野 |
非線形科学
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
自己駆動粒子の開発は近年様々な物質で行われ、種々の機能が実現されてきている。その中で、走化性をはじめとする環境応答性は最も重要な機能の一つである。これまでは、外部環境の優位な勾配に決定論的に応答する系が多く開発されてきたが、系が小さくなると、勾配の影響が小さくなるため、バクテリアで実現されているような確率的な応答が求められる。今回、我々が明らかにした実験系はバクテリアの走化性にみられる戦略をうまく再現しており、その実装可能性を示すことができた。今後、ドラッグデリバリーシステムのように、自発的な環境応答性が求められる場に対しての応用が期待される成果である。
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