自己駆動する集団におけるカイラル輸送現象の研究

自驱群体中手性输运现象的研究

基本信息

批准号：
21H01007
负责人：
早田智也
金额：
$ 10.98万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01007/
关键词：
アクティブマタートポロジーカイラル液晶カイラリティ

项目摘要

本研究の目的はアクティブマターと呼ばれる環境もしくは自己の持つ自由エネルギーを消費して自発的に駆動する集団において、集団を構成する粒子がもつミクロなカイラリティ(キラリティ)により発現するマクロな電荷、運動量、熱などの移動現象(カイラルな輸送現象)を統一的に記述する基礎理論、すなわち、アクティブカイラル輸送理論を構築することである。この目的を達成するために理論と実験の双方から研究を行った。より具体的にはagentbased modelに基づく細胞間多体相互作用を記述するミクロな理論の数値シミュレーションと神経幹細胞を用いた実験との定量的な比較を行い、実験で発現した位相欠陥に細胞が集積する現象のミクロな機構を解明する研究を行なった。全細胞のダイナミクスのトラッキングから細胞間の相関の測定を行い、測定した相関を再現するようにagentbased modelのパラメータを決定する逆問題を解くことで、ミクロな模型のパラメータを決定する方法を構築した。実験サイドは細胞のトラッキング技術を向上させることで、細胞間の相関関数の長時間かつ精密な測定が可能になった。理論サイドは、実験から逆問題を解いて決定したパラメータに基づいて、円形領域で細胞を培養した状況の数値計算を行い、位相欠陥とその周りの細胞のダイナミクスの解析を行なった。従来のagentbased modelは等方的なネマチック相互作用を仮定しているが、位相欠陥周りの細胞の集積ダイナミクスを正しく記述するためには、非等方かつ非相反な相互作用が必要であることが数値計算から明らかになった。

这项研究的目的是构建一种基本理论，该理论统一描述了运动现象（手性传输现象），例如宏观充电，动量和热量，而造成人群的微粒子（称为活跃物质），在人群中通过消耗环境的自由能量或自身的自由驱动能源或其自身的自发驱动。为了实现这一目标，从理论和实验目的进行了研究。更具体地说，我们对微观理论的数值模拟进行了定量比较，该微观理论描述了基于基于代理的模型的模型，并使用使用神经干细胞的实验进行了研究，并进行了研究，以阐明在实验中表现出的拓扑缺陷表达的细胞现象的微力机理。通过测量细胞之间的相关性来构建一种用于确定微型模型参数的方法，从跟踪所有细胞的动力学并求解确定基于代理模型的参数以复制测得的相关性的逆问题。实验侧改善了细胞跟踪技术，可长期且精确地测量细胞细胞相关功能。理论方面根据通过解决实验中的反问题确定的参数在圆形区域培养细胞的情况进行了数值计算，并分析了拓扑缺陷和周围细胞的动力学。尽管基于常规代理的模型假设各向同性的列相互作用，但数值计算表明，各向异性和非矛盾的相互作用对于正确描述拓扑缺陷围绕细胞的积累动力学是必要的。

项目成果

期刊论文数量（24）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

恒常性・発生動態における細胞運命決定のルール推定

体内平衡和发育动力学中细胞命运决定规则的估计

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
吉岡　潤;　深尾　浩次;川口喬吾
通讯作者：
川口喬吾

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DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
山家椋太;速水賢;川口喬吾
通讯作者：
川口喬吾

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DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
羽田野直道;井村健一郎;川畑幸平;小布施秀明;Tetsuya Ishiwata;川口喬吾
通讯作者：
川口喬吾

非エルミートハバード模型の量子モンテカルロ計算

非厄米哈伯德模型的量子蒙特卡罗计算

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Mana Kato;Hiroshi Fujiwara and Hitoshi Imai;中田聡;早田　智也
通讯作者：
早田　智也

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DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Jun Yoshioka;Koji Fukao;川口喬吾;川口喬吾
通讯作者：
川口喬吾

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斉藤仁一朗