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2017 年度 実績報告書

散逸系における空間局在解の階層構造と頑健性の起源の解明

研究課題

研究課題/領域番号 26247015
研究機関東北大学

研究代表者

西浦 廉政  東北大学, 材料科学高等研究所, 特任教授 (00131277)

研究分担者 長山 雅晴  北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (20314289)
平岡 裕章  東北大学, 材料科学高等研究所, 教授 (10432709)
國府 寛司  京都大学, 理学研究科, 教授 (50202057)
上田 肇一  富山大学, 大学院理工学研究部(理学), 准教授 (00378960)
中田 聡  広島大学, 理学研究科, 教授 (50217741)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
キーワード応用数学 / 自己組織化 / トポロジー / ネットワーク / 反応拡散方程式
研究実績の概要

1.2相対流系の局在解の起源の一つがうなり分岐であることを昨年度までの研究で明らかにした.今年度はこの機構の一般化について3種反応拡散系に対して実施した.実はこれは2に述べる振動テールをもつ局在解の均一媒質の場合に相当する.均一媒質かつ空間1次元の場合には,局在解は2重Snaky構造をもつことが数値的に確認された.Snaky構造とは,空間的自明解からうなり分岐した非自明解が複数のサドルノード点を経て空間を埋め尽くす周期構造にいたる大域的振る舞いを言う.2重という意味は進行波解についても同じようにSnaky構造をもつことを言う.定常解から進行波解への変化は対称性破壊であり,進行波解のSnaky大域枝は定常解のそれのimperfectionになっている.このような2重Snaky構造は反応拡散系において初めて発見されたものである.
2.振動テールをもつ局在解の不均一媒質におけるダイナミクスについては,1次元の場合に大きな進展があった.1.で述べたように均一な媒質においては,2重Snaky構造が確認された.これは不均一性としてBump形状を考えた時の高さが零に縮退した場合の解構造を与える.これを種として高さが零でない不均一媒質の時の定常解,時間周期解の全体を大域的に探索した.これにより「Bump形状をもつ不均一媒質における1次元パルスのすべての漸近挙動は,Bumpの高さを分岐パラメータとしたときの自明な定数解からの大域枝の連結成分にすべて含まれる」ことが数値的に確認された.これは大域分岐探索の結果はパルスがBumpに衝突した後の振る舞いをすべて含んでいることを示しており重要な結果である.
3.光BZパルス波の刺激応答については,パルス波を消滅させるための最も効果的な光照射位置の特定に関して数値的並びに実験的に同定することができた.これをパルス波のアキレス腱と名付け雑誌PREに発表した.

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (16件) (うち国際共著 3件、 査読あり 16件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] Queensland University of Technology(Australia)

    • 国名
      オーストラリア
    • 外国機関名
      Queensland University of Technology
  • [雑誌論文] Characteristic responses of a 1,2-di-myristoyl-sn-glycero-3-phosphocholine molecular layer to polymeric surfactants at an air/water interface2018

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Nakata, Mio Nomura, Yota Seki, Ayano Deguchi, Koichi Fukuhara,Mitsuhiro Denda, Noriyuki Kumazawa
    • 雑誌名

      Colloids and Surfaces A

      巻: 546 ページ: 163-167

    • DOI

      doi.org/10.1016/j.colsurfa.2018.02.066

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Period of oscillatory motion of a camphor boat determined by the dissolution and diffusion of camphor molecules2018

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Tenno, You Gunjima, Miyu Yoshii, Hiroyuki Kitahata, Jerzy Gorecki, Nobuhiko J. Suematsu, and Satoshi Nakata
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 122 ページ: 2610-2615

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.7b11903

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Distinguishing the dynamic fingerprints of two- and three-dimensional chemical waves in microbeads2018

    • 著者名/発表者名
      Masakazu Kuze, Hiroyuki Kitahata, Oliver Steinbock, and Satoshi Nakata
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry A

      巻: 122 ページ: 1967-1971

    • DOI

      10.1021/acs.jpca.7b12210

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Reciprocating motion of a self-propelled rotor induced by forced halt and release operations2018

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Nakata, Katsuhiko Kayahara, Hiroya Yamamoto, Paulina Skrobanska, Jerzy Gorecki, Akinori Awazu, Hiraku Nishimori, and Hiroyuki Kitahata
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 122 ページ: 3482-3487

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.7b12089

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Evolution of Self‐Propelled Objects: From the Viewpoint of Nonlinear Science2018

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiko J. Suematsu, Satoshi Nakata
    • 雑誌名

      Chemistry A European Journal

      巻: 24 ページ: 1-18

    • DOI

      https://doi.org/10.1002/chem.201705171

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Achilles’ heel of a traveling pulse subject to a local external stimulus2017

    • 著者名/発表者名
      Kei Nishi, Shogo Suzuki, Katsuhiko Kayahara, Masakazu Kuze, Hiroyuki Kitahata,Satoshi Nakata, and Yasumasa Nishiura
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 95 ページ: 1-8

    • DOI

      https://doi.org/10.1103/PhysRevE.95.062209

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theta-alpha EEG phase distributions in the frontal area for dissociation of visual and auditory working memory2017

    • 著者名/発表者名
      Masakazu Akiyama, Atsushi Tero, Masahiro Kawasaki, Yasumasa Nishiura, Yoko Yamaguchi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1038/srep42776

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A mathematical model for adaptive vein formation during exploratory migration of Physarum polycephalum: routing while scouting2017

    • 著者名/発表者名
      Daniel Schenz, Yasuaki Shima, Shigeru Kuroda, Toshiyuki Nakagaki and Kei-Ichi Ueda
    • 雑誌名

      Journal of Physics D

      巻: 50 ページ: 1-15

    • DOI

      https://doi.org/10.1088/1361-6463/aa88e9

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Behavioural differentiation induced by environmental variation when crossing a toxic zone in an amoeba2017

    • 著者名/発表者名
      Itsuki Kunita, Kei-Ichi Ueda, Dai Akita, Shigeru Kuroda and Toshiyuki Nakagaki
    • 雑誌名

      Journal of Physics D

      巻: 50 ページ: 1-15

    • DOI

      https://doi.org/10.1088/1361-6463/aa7a8e

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Collective behavior of camphor floats migrating on the water surface2017

    • 著者名/発表者名
      Hiraku Nishimori, Nobuhiko J. Suematsu, and Satoshi Nakata
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 86 ページ: 1-9

    • DOI

      https://doi.org/10.7566/JPSJ.86.101012

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic ordering in a swarm of floating droplets driven by solutal Marangoni effect2017

    • 著者名/発表者名
      Shinpei Tanaka, Satoshi Nakata, and Takeshi Kano
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 95 ページ: 1-9

    • DOI

      https://doi.org/10.7566/JPSJ.86.101004

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unidirectional motion of a camphor disk on water forced by interactions between surface camphor concentration and dynamically changing boundaries2017

    • 著者名/発表者名
      Jerzy Gorecki, Hiroyuki Kitahata, Nobuhiko J. Suematsu, Yuki Koyano,d Paulina Skrobanska,a Marian Gryciuk,a Maciej Malecki,a Takahiro Tanabe,d Hiroya Yamamotod and Satoshi Nakata
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 19 ページ: 18767-18772

    • DOI

      10.1039/C7CP03252H

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Characteristic isotherms for a mixed molecular layer composed of phospholipid and fatty acid2017

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Nakata, Yota Seki, Mio Nomura, Koichi Fukuhara, Mitsuhiro Denda
    • 雑誌名

      Bulletin Chemical Society of Japan

      巻: 90 ページ: 801-806

    • DOI

      https://doi.org/10.1246/bcsj.20170045

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-inverted reciprocation of an oil droplet on a surfactant solution2017

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Satoh, Yoshimi Sogabe, Katsuhiko Kayahara, Shinpei Tanaka, Masaharu Nagayama and Satoshi Nakata
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 13 ページ: 3422-3430

    • DOI

      10.1039/C7SM00252A

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Relaxation dynamics of the Marangoni convection roll structure induced by camphor concentration gradient2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Kitahata, Hiroya Yamamoto, Misato Hata, Yumihiko S.Ikura, SatoshiNakata
    • 雑誌名

      Colloids and Surfaces A

      巻: 520 ページ: 436-441

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2017.01.048

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Periodic oscillatory motion of a self-propelled motor driven by decomposition of H2O2 by catalase2017

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Nakata, Mio Nomura, Hiroya Yamamoto, Shunsuke Izumi, Nobuhiko J. Suematsu, Yumihiko Ikura, Takashi Amemiya
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 56 ページ: 861-864

    • DOI

      https://doi.org/10.1002/anie.201609971

    • 査読あり
  • [学会発表] 自発的なパラメータ制御による集団振動子の同期現象2018

    • 著者名/発表者名
      上田肇一
    • 学会等名
      日本数学会年会
  • [学会発表] マルチスケールパターンの周辺2017

    • 著者名/発表者名
      西浦廉政
    • 学会等名
      武蔵野大学数理工学シンポジウム2017
    • 招待講演
  • [学会発表] Dynamics of Localized Structures in Dissipative Systems2017

    • 著者名/発表者名
      Yasumasa Nishiura
    • 学会等名
      SIAM conference on Applications of Dynamical Systems
    • 国際学会
  • [学会発表] Characteristic Motion of a Self-organized Object Based on Nonlinearity2017

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Nakata
    • 学会等名
      Dynamics Days 2017
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Amoeboid Locomotion in Heterogenous Media2017

    • 著者名/発表者名
      Keiichi Ueda, Itsuki Kunita, Shigeru Kuroda, Dai Akita, Toshiyuki Nakagaki
    • 学会等名
      SIAM Conference on Applications of Dynamical Systems
    • 国際学会

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公開日: 2018-12-17  

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