研究項目

低レイノルズ数における自己駆動素子の流体効果による集団運動

研究概要

流体中における自己駆動素子の集団運動は、微生物の泳動のモデルとして近年注目を集めている。本研究ではその例として（１）繊毛（２）自己駆動コロイド粒子の２種類の系に着目し、素子間の長距離流体力学相互作用が集団運動を創発する可能性を探索する。
（１）繊毛はゾウリムシなどの単細胞生物が遊泳に用いるフィラメント様の細胞小器官であり、メタクロナル波とよばれる進行波状の集団運動を示す。本研究では繊毛の形状、弾性変形、駆動力の周期的変調を取り入れた数理モデルを用いて、メタクロナル波の発生条件を明らかにし、その動的相図を描く。（２）自己駆動コロイド粒子の例として、触媒反応により化学物質の濃度勾配を作り出して推進するヤヌス粒子を取り上げる。ここでの目的は、従来のコロイドの流体シミュレーション手法を拡張したマルチスケールシミュレーション法を確立し、ヤヌス粒子の集団運動における流体力学効果を明らかにすることである。