非平衡なアクティブ系における相互作用の測定

测量非平衡主动系统中的相互作用

基本信息

批准号：
15F15769
负责人：
田中肇
金额：
$ 1.47万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-11-09 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15F15769/
关键词：
アクティブマタートラッピング技術 Hydrodynamics Colloids Viscoelasticity Optical tweezers Rheology

项目摘要

我々は、光トラッピング技術を駆使し粒子間相互作用を直接実験的に測定するとともに、我々の研究室で開発してきた流体粒子ダイナミクス法による数値シミュレーションを行い、両者を比較することで、アクティブマターの集団運動における粒子間相互作用に及ぼす流体力学的相互作用の影響、さらには他の自由度との結合の役割を解明することを目指して研究を行ってきた。この研究の過程で、レーザで捕捉された金属粒子の局所的な加熱により、コロイド粒子が熱勾配に駆動され凝集する現象を偶然発見した。凝集下で様々な自己組織化が起こり、光場誘起のコロイド結晶、アモルファス相、準結晶的構造の形成などの新奇な現象を見出した。これまで、レーザによる局所加熱でコロイドが凝集する現象自体は知られていたが、そこで様々な物質相を形成した例は皆無であった。これは、光によるコロイドの多様な自己組織化という点で、新奇性、発展性に富んだ独創的研究成果であると言える。この成果は、上記のような非平衡プロセスにより、通常の熱力学的過程で形成することが困難な様々な非平衡物質相の形成の可能性を秘めているといえる。

我们进行了研究，目的是使用光学诱捕技术直接实验测量颗粒间相互作用，以及使用我们实验室中开发的流体粒子动力学方法进行数值模拟，并比较两者，并阐明流体动力学相互作用对主动运动集体运动中粒子间相互作用的影响，以及与其他自由的作用。在这项研究中，我们意外地发现了一种现象，在该现象中，由于激光捕获的金属颗粒的局部加热，胶体颗粒是由热梯度驱动和聚集的。在聚集下发生了各种自组装，并发现了新的现象，例如光场诱导的胶体晶体，无定形相和准晶体结构形成。到目前为止，已知由于激光局部加热引起的胶体聚集现象，但尚未在那里形成各种材料相。就通过光多样化的自我组织而言，这可以说是一项原始的研究发现，充满新颖性和发育潜力。可以说这项成就具有形成各种非平衡材料阶段，这些阶段由于上述非平衡过程而在正常热力学过程中很难形成。