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Research News

流体の流れの自己組織化による構造制御

動的な相互作用だけによる粒子の秩序化

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生産技術研究所
2015/04/14

© 2015 Hajime Tanaka

© 2015 Hajime Tanaka

「自己組織化」とは複雑な構造やシステムが自発的に組み上がる現象を指します。この現象の一種に、例えば、水流の中を泳ぐ魚の群れが全体として特定の形を形成するように、流体中で動いている粒子が複雑な構造やシステムを自発的に作る場合があり、これらは自然界や生体内でも見られるため、近年注目を浴びています。しかし、流体中を動いている粒子の自己組織化については、どのような機序によってこの現象が起きるのかはわかっていませんでした。

このたび東京大学生産技術研究所の田中肇教授を中心とする研究グループは、粒子の回転運動により生じた流体の渦を介した動的な相互作用だけで、結晶・ガラス状態などのさまざまな物質の状態を実現できることをシミュレーションにより見出しました。これらの状態は、粒子の空間配置は固定されているものの、周りの流体は激しく流れている点に大きな特徴があり、流体の流れの自己組織化により構造が安定化されている点に大きな特徴があります。このような流体中の自己組織化は、流れだけで実現される点で、通常の自己組織化とはまったく異なり、これまで必要と考えられてきた静的な相互作用は不要です。

この成果は、流体の流れだけで粒子の空間配列構造を操れることを示したという点で、自己組織化の研究に新しい道を切り開くことが期待されます。

論文情報

Y. Goto and H. Tanaka, "Purely hydrodynamic ordering of rotating disks at a finite Reynolds number", Nature Communications Online Edition: 2015/01/28 (Japan time), doi:10.1038/ncomms6994.
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生産技術研究所 基礎系部門 田中研究室

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