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ゲル状の媒質中でのらせん形のバクテリアの運動の様子を理解することは、これらの微生物の運動のメカニズムを知る上で基本的に重要であると認識されている。我々は次のようなアイデアが重要であると考えてきた : 絡み合った高分子の緩いネットワーク中に閉じ込められた線状のバクテリアは、それ自身の長軸方向には動きやすいが、垂直な方向の運動は著しく制約される。つまり実効的に流体からうける抵抗が極端に異方的になる。そこで数値的手法のひとつのアイデアとして、場を格子状で解き、ビーズによって離散化したフィラメントを粒子ベースの手法で時間発展させるというアプローチを提案したが、これはたいへん手数がかかるわりに実りが少ないと判明した。そこで現象論的なアプローチで粘弾性流体の異方的摩擦をモデル化し、そこから期待されるバクテリアの運動速度を予測した。するとこの計算結果は過去に得られた観測データをたいへんよく説明することがわかった。具体的な成果としては、研究対象としたスパイロプラズマの運動について、様々なパラメータについて網羅的にその運動の様子を調べ、上記の結果と併せて成果を論文としてまとめた。これは現在、査読中である。さらに、バクテリア鞭毛の多形質転移についても研究計画にしたがって順調に研究を遂行し、それらの結果をすでに論文として出版している。また、近年ではカスタムメイドでマイクロスケールの環状のフィラメントを作成することが可能になってきており、マイクロマシンのプロペラなどへの応用が期待されている。これは微小流体中の微生物の運動を実験室レベルで実現する試みである。この環状のマイクロプロペラを数値的、解析的にしらべどのようにしてその性能を最適化すべきかという問題について論じた。さらにこのようなself-propellingな微小物体の別の一例として、温度勾配によって泳動するコロイド粒子などが知られている。今年度はこの問題についても実験との共同研究を通じて取り組み、著しい成果を得た。
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