【研究分野】連携探索型数理科学

【研究領域課題番号】15KT0110 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

自己組織化 / 走化性バクテリア / 運動論 / メゾスコピック / 計算生物学 / 計算科学 / 数理生物学 / マルチスケール / 数理科学 / 微生物

【研究成果の概要】

走化性バクテリアの集団挙動における物理的なマルチスケール機構と数学的な階層性について、メゾスコピックな運動論モデルに基づき、理論とシミュレーションの双方から研究を行った。
理論研究では、バクテリアの集団移動における密度進行波の分散関係とパターン形成における線形不安定性条件を明らかにした。シミュレーション研究では、走化性運動論モデルに基づく新しいモンテカルロシミュレーションを開発し、理論と実験結果との比較を通して、その精度と有効性を実証した。
本研究成果は、細胞・微生物集団の振る舞いを流体力学的な手法によって研究する新しい学術研究、即ちアクティブ流体の研究の基盤構築として位置づけられる。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2015-07-10 - 2018-03-31

【配分額】4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)

【研究分野】連携探索型数理科学

【研究領域課題番号】26310205 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

計算ホモロジー / マルチスケール / 自己組織化 / アモルファス / ソフトセラミックス / ナノ微粒子 / ミクロ相分離 / 計算ホモロジ- / アモルフォス / ソフトセラミクス

【研究成果の概要】

パーシステントダイアグラム(PD)がアモルファス構造を理解する上で、有効な数学的記述子であることを明らかにした。PD図は液体状態とは異なり、特徴的な島構造を有し、逆問題解法により、その階層構造も明らかにできた。またデータ解析のためのHomCloudというソフトウエアーを完成させた。
ナノ微粒子のミクロ相分離モデルを連立Cahn-Hilliard 方程式により確立した。これによりナノ微粒子の全体形状、内部でのミクロ相分離を数理的にデザインすることが可能となった。
ソフトセラミクスの基礎モデル構築の基盤として、分子動力学法による数値計算と理論解析を用いて、粉体の剪断流と一様圧縮を調べた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2014-07-18 - 2018-03-31

【配分額】14,430千円 (直接経費: 11,100千円、間接経費: 3,330千円)