Functional control of biopolymers by heat flow

通过热流对生物聚合物进行功能控制

基本信息

批准号：
20J00003
负责人：
伊丹將人
金额：
$ 3.08万
依托单位：
Kyoto University (2021)Nagoya University (2020)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

1.ブラウン運動の空間粗視化実施計画の通り、周期ポテンシャル中で外力駆動したブラウン粒子の空間粗視化について考察した。周期ポテンシャルの間隔よりも長いスケールで空間粗視化を行った場合、周期ポテンシャルの寄与はならされ、長時間変位の統計性は繰り込まれた外力と拡散係数を持つ単純なブラウン運動と一致するという予想を立てたが、長時間変位の統計性は空間粗視化によって変化しなかった。粗視化した系の有効記述方法を今後も模索する。2.平衡流体における面平均カレントの長距離相関昨年度末に、平衡流体では面平均された熱流の空間相関を時間積分した量は減衰しないことを分子動力学シミュレーションによって確かめた。今年度は熱が流れる非平衡環境下で理論的に予言されている温度の長距離相関をシミュレーションで検証したが、理論結果を再現できなかった。同じゆらぐ流体方程式による予言でも、境界条件や観測量によって解析的な結果を再現できる系が異なる可能性を示唆している。ゆらぐ流体の適用限界の解明へと繋げたい。3.1次元熱伝導系における異常な熱流ゆらぎ実施計画から外れるが、2の研究との関連でフランスの研究者と共同研究を行った。1つの粒子が箱の中を1次元的に動き、壁に衝突するとレイリー分布に従うランダムな速度で跳ね返されるモデルを考える。レイリー分布のパラメータは温度に対応しており、両側で温度差があると系に熱が流れる。熱伝導下で時刻0からtまでに流れた熱の分散は、tが十分大きいときに異常な振る舞いを示すことを発見した。粒子数が2個以上の場合、粒子間の相互作用がないか、ハードコアにすると同様の性質を示すが、僅かにでもソフトコアの相互作用を入れると分散がtに比例するようになることを発見した。系に僅かにでもカオス性がある場合、熱浴に起因する特異性はなくなり、標準的な性質が回復することを示唆している。

1. 布朗运动的空间粗粒根据实施方案，我们考虑了周期性势中外力驱动的布朗粒子的空间粗粒。当在比周期势区间更长的尺度上进行空间粗粒度化时，周期势的贡献被平滑掉，并且长期位移统计与重正化外力和扩散系数匹配简单的布朗运动。长期位移的统计特性并没有因为空间粗粒度而改变。我们将继续寻找粗粒度系统的有效描述方法。 2、平衡流体中面积平均热流的长程相关性去年底，我们通过分子动力学模拟证实，平衡流体中面积平均热流的时间积分空间相关性不会衰减。今年，我们利用模拟验证了理论上预测的热流非平衡环境中的长程温度相关性，但我们无法重现理论结果。这表明，即使使用相同的脉动流体方程进行预测，可以重现分析结果的系统可能会根据边界条件和可观测值而有所不同。我想将其与波动流体的应用限制的阐明联系起来。 3.一维热传导系统中的异常热流波动虽然没有纳入实施计划，但我们与法国研究人员针对第2项的研究进行了联合研究。考虑一个模型，其中粒子在盒子内一维移动，当它与墙壁碰撞时，它以遵循瑞利分布的随机速度反弹。瑞利分布的参数与温度相对应，如果两侧存在温差，热量就会流过系统。我们发现，当 t 足够大时，热传导下从时间 0 到 t 的热量散布会表现出异常行为。当颗粒数量为2个或更多时，颗粒之间不存在相互作用，或者如果颗粒是硬核，则它们表现出相似的性质，但如果即使包括少量的软核相互作用，色散也会与t成正比。我发现了。这表明，如果系统稍微混乱，由热浴引起的特异性就会消失，标准特性就会恢复。