Nonlinear Dynamics of Mesoscopic Systems under Laser Irradiation

激光辐照下介观系统的非线性动力学

基本信息

  • 批准号:
    14340115
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 9.41万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    2002
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2002 至 2005
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Studying on the physics under nonequilibrium open condition is important for understanding the real world from space to living organisms. Thus, the goal of our study is to build up experimental systems on the scale of micrometer to milimeter in which nonequilibrium open condition is achieved by the focused laser beam and to understand the mechanism. We have designed the experimental model systems where the object is trapped with a focused laser beam and, on the other hand, nonequilibrium condition is achieved by the energy of laser beam, i.e., photon. We have also made the theoretical modeling and numerical calculations, and we have achieved the following results :*A periodic change in the structure of a macromolecule / a lipid tube under the continuous laser irradiation.*Dynamical phase separation on the scale of micrometer induced by laser irradiation.*Rhythmic generation and disappearance of a droplet under laser irradiation*Control of spontaneous motion of a droplet by controlling the position of a laser beamIn addition, we have studied a spontaneous motion driven by the gradient of chemical energy in order to compare it with the phenomena with laser irradiation and achieved the following result.*Spontaneous motion of an oil droplet on a glass substrate in surfactant aqueous solution*Spontaneous motion of an alcohol droplet in a water-alcohol system*Spontaneous motion of a BZ reaction dropletThese systems can be regarded as a nonequilibrium open systems which is retained by the energy flow with laser irradiation or chemical energy gradient. We have described these systems with nonlinear differential equations, and have built up a new scenario for the spatio-temporal self organization in the nonequilibrium open systems.
在非平衡开放条件下研究物理学对于理解从空间到生物体的现实世界很重要。因此,我们研究的目的是建立在千分尺到毫米的规模上,在该尺度上,聚焦激光束可以实现非平衡的开放条件并理解机制。我们设计了实验模型系统,该系统将物体被聚焦激光束捕获,另一方面,通过激光束的能量(即光子)来实现非平衡条件。我们还制定了理论建模和数值计算,并获得了以下结果:*在连续激光照射下大分子 / A脂质管的结构发生了定期变化。添加激光束的位置,我们研究了由化学能梯度驱动的自发运动,以便将其与激光照射与激光​​照射相比,并获得以下结果。被视为非平衡开放系统,该系统由激光照射或化学能梯度保留。我们已经描述了具有非线性微分方程的这些系统,并在非平衡开放系统中为时空自我组织构建了一个新方案。

项目成果

期刊论文数量(6)
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专利数量(0)
Spatio-temporal pattern formation with oscillatory chemical reaction and continuous photon flux on a micrometre scale
通过振荡化学反应和微米尺度的连续光子通量形成时空图案
Y.Matsuzawa: "Geonetric Manipulation of DNA Molecules with a Laser"Appl.Phys.Lett.. 81. 3494-3496 (2002)
Y.Matsuzawa:“用激光对 DNA 分子进行几何操作”Appl.Phys.Lett.. 81. 3494-3496 (2002)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
H.Kitahata: "Convective and Periodic Motion Driven by a Chemical Wave"J.Chem.Phys.. 116. 5666-5672 (2002)
H.Kitahata:“化学波驱动的对流和周期性运动”J.Chem.Phys.. 116. 5666-5672 (2002)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Forward and backward laser-guided motion of an oil droplet
  • DOI:
    10.1103/physreve.70.046301
  • 发表时间:
    2004-10-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Rybalko, S;Magome, N;Yoshikawa, K
  • 通讯作者:
    Yoshikawa, K
S.M.Nomura: "Autonomous Swinging of a Lipid Tubule Under Stationary Irradiation by a Nd^<3+> : YAG Laser"Phys.Rev.Lett.. 88. 093903-1-093903-4 (2002)
S.M.Nomura:“Nd^<3> 固定照射下脂质小管的自主摆动:YAG 激光”Phys.Rev.Lett.. 88. 093903-1-093903-4 (2002)
  • DOI:
  • 发表时间:
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  • 作者:
  • 通讯作者:
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  • 通讯作者:
    KOHNO Yutaka

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