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172) Shear-induced nonequilibrium patterns in lipid bilayer membranes exhibiting phase separation, Tsutomu Hamada, Shino Mizuno, and Hiroyuki Kitahata, Langmuir 40, 8843-8850 (2024).
厚さが徐々に小さくなっていく流路中に固定されたベシクルは周囲の流体からシアを受ける。相分離する組成のリン脂質膜で作られたベシクルにシアを印加し、その表面での相分離パターンのダイナミクスを観察した。その結果、シアの強度が高くなるにつれて、流線に沿った定常的なストライプパターンから、相分離パターンが波のように伝播するパターンへと転移する現象が観察された。また、ストライプパターンのストライプの本数もシア強度に依存することが明らかになった。シア印加とベシクル表面の相分離パターンダイナミクスの関係を議論した。
171) Periodical alternation between precipitation and dissolution of camphor solid film on an ethanol solution, Yuhei Onishi, Hiroyuki Kitahata, and Nobuhiko J. Suematsu, Phys. Rev. E 109, 044801 (2024).
樟脳のアルコール溶液を空気中に放置すると、溶液表面において樟脳膜の形成、再溶解の周期的な挙動がみられることを以前報告した。今回、溶液上部の気体に孔のあいた蓋をかぶせ、孔の大きさを変化させることで溶液表面でのアルコール蒸発速度を変化させた。その結果、蒸発速度が大きいほど振動の周期が短くなることを実験的に見出した。さらには、溶液表面の濃度や温度をパラメータとして常微分方程式モデルを提案し、実験結果を再現した。また、常微分方程式モデルの安定性解析を行い、解の分岐構造も明らかにした。
170) Two-dimensional hydrodynamic simulation for synchronized oscillatory flows in two collapsible channels connected in parallel, Yuki Araya, Hiroaki Ito, and Hiroyuki Kitahata, Phys. Rev. E 109, 054201 (2024).
2本の固体円筒を弾性膜のチューブでつないだ系に流体を流すと、あるパラメータ領域で弾性膜の形状および流量が振動する現象が知られており、Starling resistorと呼ばれている。このStarling resistorは非線形物理学の立場からはリミットサイクル振動であるとみなせる。よって、その結合系において同期現象が起こる可能性がある。そこで、Starling resistorに発想を得て、固体壁の一部が弾性膜で置き換えられた二次元の流路を考え、格子ボルツマン法で数値計算を行うとStarling resistor同様の振動が見られた。その流路が弾性膜より下流で結合している系について数値計算したところ、結合部までの距離に依存して同相同期、逆相同期の両方のモードが見られた。論文ではその同期モードの安定性についての数値計算、理論解析の結果を報告した。
169) Activity-induced diffusion recovery in crowded colloidal suspensions, Arnab Maiti, Yuki Koyano, Hiroyuki Kitahata, and Krishna Kanti, Phys. Rev. E 109, 054607 (2024).
細胞内ではタンパク質が混み合った状況にあるが、酵素活性によって物質の拡散係数が上昇しているのではという仮説が近年盛んに議論されている。そこで、酵素活性がないときには混み合い効果によりSubdiffusionが見えるような高濃度のプラスチックビーズ分散駅を用い、酵素による化学反応が起きている状態と起きていない状態とそれぞれで粒子の平均二乗変位から拡散係数や異常拡散の様子を観察した。その結果、酵素活性により、Subdiffusionが起こりづらく、通常拡散へと近づく現象が見られた。ダンベル状の粒子の2粒子間の距離が時間的に振動することでエネルギー注入を考えうるモデルに基づいた分子動力学計算により実験結果と定性的に一致する数値計算結果を得ることができた。
168) Transition of the bifurcations in the rotation of a camphor-coated elliptical paper disk, Michiko Shimokawa, Junma Arimitsu, Hiroyuki Kitahata, and Hidetsugu Sakaguchi, Appl. Sci. 93, 034002 (2024).
楕円形の樟脳をしみこませた濾紙の中心に孔をあけ、孔に棒を通した状態でろ紙を水面に浮かべるとすると、濾紙はその回転軸の回りに自転する。この回転は水深がある程度以上の場合に観察され、水深が小さい場合には静止する。この楕円形の樟脳のしみ込んだ濾紙の自転運動について、濾紙のアスペクト比が小さい場合には、静止状態と回転状態の間に双安定な状態がみられる。つまりサブクリティカルピッチフォーク分岐であるとみなせる。一方、アスペクト比が大きい場合には、双安定状態は存在せずスーパークリティカル分岐であるとみなせる。この分岐のタイプの違いについて、回転軸と濾紙の間の摩擦係数に着目して議論を進めた。
167) Quantitative analysis of the complex time evolution of a camphor boat, Tomasz Roliński, Hiroyuki Kitahata, Yuki Koyano, and Jerzy Górecki, Appl. Sci. 14, 959 (2023).
樟脳粒を水面に浮かべると周囲に樟脳分子が溶け出し表面張力を下げることによって自発的に運動することが知られている。この樟脳粒を固体板の下に貼り付けて水面に浮かべると、樟脳粒の位置が固体板の中心から大きくずれていると等速運動するが、固体板の中心付近につけると速度が振動したり、間欠的な運動をすることが知られている。樟脳の水面の濃度場と樟脳粒の運動方程式を連立させたモデルを用いて、パラメータにより、その運動様式がどう変化するかを実験結果と対応づけて議論した。また、間欠的に運動するが速度が振動しながら静止するような興味深い挙動をする場合も見出した。
166) Phospholipid molecular layer that enhances distinction of odors based on artificial sniffing, Mai Yotsumoto, Muneyuki Matsuo, Hiroyuki Kitahata, Shinobu Nakanishi, Mitsuhiro Denda, Masaharu Nagayama, and Satoshi Nakata, ACS Sens. 8, 4494 (2023).
リン脂質の単分子膜が形成されている水面に、化学物質を含む気流をファンで周期的に送ったところ、表面圧が周期的に変化することを見出した。特に、周期的変化の様相は、化学物質の性質に強く依存することが明らかになった。また、表面圧の変化は単に気流の強さに比例するわけではなく、水面に送る気流の強さに対して非線形な応答を示した。そこで、周期的な界面圧の変化をフーリエ級数展開することで、その応答の非線形を評価した。これは、水面の単分子膜が多種の化学種を見分けるセンサーとしての役割を果たしうることを示唆するものである。
165) On the reaction-diffusion type modelling of the self-propelled object motion, Masaharu Nagayama, Harunori Monobe, Koya Sakakibara, Ken-Ichi Nakamura, Yasuaki Kobayashi, and Hiroyuki Kitahata, Sci. Rep. 13, 12633 (2023).
樟脳粒やアルコール液滴のように周囲に界面活性を持つ物質を拡散することで運動する自己駆動系について、体積保存フェーズフィールドモデルを用いた数理モデルを提案した。パラメータを変化させることにより、円形をほぼ維持したまま運動する状態や、楕円形やバナナ型に変形して運動する状態を再現することができた。また、界面厚さを無限小とする極限の元、界面の運動方程式に帰着できること、その場合に表面張力を考慮した変分問題として定式化できることを示した。
164) Non-reciprocal Phase Separations with Non-conserved Order Parameters, Maoji Liu, Zhanglin Hou, Hiroyuki Kitahata, Linli He, and Shigeyuki Komura, J. Phys. Soc. Jpn. 92, 093001 (2023).
相分離する非保存系の方程式(Model A, Allen-Cahn方程式)を斥力的に相互作用させた系を考える。本論文では、自由エネルギーの変分で書くことのできない非相反な相互作用が系のダイナミクスにどのような影響を与えるかを調査した。非相反な相互作用が小さいときには、2つの変数がともに相分離する挙動が見られるが、非相反な相互作用が大きくなるにしたがって、進行波やらせん波の構造が現れることを見出した。非相反相互作用の強さなどをパラメータとして変化させ系の状態の転移について報告した。
163) Mathematical modeling for the synchronization of two interacting active rotors, Hiroyuki Kitahata and Yuki Koyano, Phy. Rev. E, 107, 064607 (2023).
樟脳のように、水面に浮かべた時に周囲に界面活性を持つ分子を放出する物質を粒状にして水面に浮かべると、自発的に運動する。この粒子をある点からの距離が一定となるよう拘束すると自己駆動する回転子を構築できる。この回転子を2つ並べると、水面での界面活性を持つ物質の濃度場を通して相互作用し、同期現象を起こす。濃度場を通した相互作用の影響を位相縮約の方法で理論的に取り扱い、回転子の距離に応じて同位相または逆位相で同期することを明らかにした。
162) Horizontal transport in the bouncing ball system with a sawtooth-shaped table, Yudai Okishio, Hiroaki Ito, and Hiroyuki Kitahata, Physica D, 453, 133754 (2023).
振動する床との衝突によってエネルギーが注入される加振系は、非平衡状態を実現するためのツールとして広く研究されている。今回、水平でない床で跳ねる質点の鉛直2次元平面内での運動を解析した。具体的には、床の形状を鋸歯状にすることで水平方向の非対称性を導入し、その非対称性に由来した水平方向の輸送について調べた。数値計算の結果、鋸歯状床の緩やかな斜面に垂直な向きに輸送されやすいことが明らかになった。また、高く跳ね上がる近似のもと確率的な近似モデルを提案し、輸送現象を再現することでそのメカニズムを議論した。
161) Reaction-induced molecular dancing and boosted diffusion of enzymes, Hiroyuki Kitahata and Alexander S. Mikhailov, J. Phys. Soc. Jpn., 92, 054801 (2023).
細胞内において酵素反応が起こるときに拡散が増強される現象が報告されている。この拡散の増強のメカニズムを解明するため、ダンベル状の粒子を考え、化学反応によってそれぞれの球の流体力学的半径が瞬間的に変化することを仮定してランジュバン方程式を基礎としたモデルを構築した。そのモデルの理論解析を行い、反応率と拡散増強の関係を明らかにした。また、数値計算でもその理論による予想を確認した。
160) Zonula occludens-1 distribution and barrier functions are affected by epithelial proliferation and turnover rates, Keisuke Imafuku, Hiroaki Iwata, Ken Natsuga, Makoto Okumura, Yasuaki Kobayashi, Hiroyuki Kitahata, Akiharu Kubo, Masaharu Nagayama, and Hideyuki Ujiie, Cell Prolif., 56, e13441 (2023).
ZO1タンパク質は細胞間のタイトジャンクションの発現とかかわるタンパク質で、細胞間の接着と関係する。このZO1タンパク質の発現分布は、上皮の代謝が遅い場合には上皮の上層のみで高いのに対し、代謝が速い場合には上皮内に広く分布していることを見出した。また、数理モデルを構築し、シミュレーションすることにより、代謝スピードとZO1タンパク質の分布の関係を再現した。
159) Two-dimensional hydrodynamic simulation for synchronization in coupled density oscillator, Nana Takeda, Hiroaki Ito, and Hiroyuki Kitahata, Phys. Rev. E, 107, 034201 (2023).
132の論文の発展として、等価な密度差振動子の結合系の二次元流体シミュレーションを行った。その結果、2個の結合系では位相差がπとなる逆相同期、3個の結合系では位相差が2π/3となる三相同期、4個の結合系では、2個ずつの位相が等しくなり、それらがπの位相差をとる2:2部分同期の状態が安定であることがわかった。また、外側の容器の水面の高さを変化させる摂動を加えた時の位相のシフトを数値計算で求め、位相応答曲線を得た。この位相応答曲線から結合系の安定モードについて議論し、数値計算で得られた結果と一致する結果を得た。さらには、不安定な同期状態を数値計算により実現することにより、どの同期状態が安定であるかの基準を議論した。
158) New types of complex motion of a simple camphor boat, Richard J.G. Löffler, Tomasz Roliński, Hiroyuki Kitahata, Yuki Koyano and Jerzy Górecki, Phys. Chem. Chem. Phys., 25, 7794-7804 (2023).
界面活性剤を放出する物質をプレートの下に固着し、水面に浮かべるとそのプレートのサイズに応じて等速運動や間欠運動することが報告されている。今回、このようなプレートの下面に界面活性を持つ樟脳の粒を取り付け、プレートを自由に回転できる腕の先に取り付けて回転運動する系を構築した。樟脳粒を取り付ける位置を変えることで、回転角速度が一定の状態、振動する状態、間欠的に運動する状態に遷移することを明らかにした。更には数理モデルを用いてこの転移現象を再現することに成功した。
157) Originating point of traveling waves on a spherical field dependent on the nature of substrate surface, Muneyuki Matsuo, Katsunari Yasuda, Kei Nishi, Masakazu Kuze, Hiroyuki Kitahata, Yasumasa Nishiura, and Satoshi Nakata, J. Phys. Chem. C, 127, 1841-1847 (2023).
金属触媒であるフェロインを吸着させたプラスチックビーズを触媒なしのBelousov-Zhabotinsky反応溶液に入れると、ビーズの内部で化学波が発生することが知られている。その化学波の発生地点はガラス板の上にビーズを置いたときにはガラス板との接触点から発生することが知られている。しかし、そのメカニズムは明らかになっていない。今回、ガラス板にシリコングリースを塗布した板の上にビーズを置いたところ、グリースの塗布量が少ない場合には板との接触点から波が発生するが、多い場合には反対側から発生することを明らかにした。またそのメカニズムを臭化物イオンのグリースへの吸着と関連させて議論した。
156) Appearance and suppression of Turing patterns under a periodically forced feed, Brigitta Dúzs, Gábor Holló, Hiroyuki Kitahata, Elliott Ginder, Nobuhiko J. Suematsu, István Lagzi, and István Szalai, Commun. Chem., 6, 3 (2023).
CIMA反応と呼ばれるゲル内でTuringパターンが形成される化学反応系において、流入させる溶液の濃度を周期的に変化させる際のゲル内に現れる空間的周期パターンについて、実験、数値計算、理論により多面的に研究を行った。特に、流入する化学物質濃度が一定にしたとき、パターンが生成する場合と空間的周期構造を持つパターンが形成する場合の分岐点に近い濃度条件において、濃度を時間的に振動させた場合、平均的にはパターンが形成しない条件であっても空間周期パターンが形成したり、定常条件の後に、一定期間、振動を印加し、さらに、定常条件に戻した場合に履歴現象が見られた。反応拡散系に基づく数値計算や凖解析的な安定性解析の結果と比較しつつ議論した。
155) Photoinduced collective motion of oil droplets and concurrent pattern formation in surfactant solution, Tomoya Kojima, Hiroyuki Kitahata, Koichi Asakura, and Taisuke Banno, Cell Rep. Phys. Sci., 4, 101222 (2023).
水溶液中に、光異性化反応する界面活性剤を混ぜた油の液滴を分散させた系に関して、実験と数値計算の両面から研究を進めた。この液滴に紫外光や可視光を照射することにより、シス・トランス異性化反応が進行し、液滴界面での界面張力が変化するため、マランゴニ対流が発生して液滴が自発的に運動する。実験で光異性化反応による液滴の運動を確かめるとともに、紫外光照射時に二個の液滴がペアとなって、大きい液滴を先頭として運動する現象、液滴が多数存在する場合には液滴が集合する現象を見出した。また、光異性化反応による界面張力の変化を考慮した流体シミュレーションにより液滴周囲の流体構造を計算し、液滴の集団運動のメカニズムを議論した。
154) Domain dynamics of phase-separated lipid membranes under shear flow, Tsutomu Hamada, Shino Mizuno, and Hiroyuki Kitahata, Soft Matter, 18, 9069-9075 (2022).
高さが位置とともに変化するマイクロ流路中にベシクルを封入することで、ベシクルの位置を固定しつつベシクルにずり応力を印加させることができる。そのようなシステムにおいて、ベシクルを構成するリン脂質が相分離を引き起こすとき、ずり応力の印加によりベシクル表面における相分離パターンが変化する。論文では実験結果を報告するとともに、Cahn-Hilliard方程式に移流項をくわえることで相分離パターンを再現することに成功した。
153) Complexity and bifurcations in the motion of a self-propelled rectangle confined in a circular water chamber, Hiroyuki Kitahata, Yuki Koyano, Richard J.G. Löffler, and Jerzy Gorecki, Phys. Chem. Chem. Phys., 24, 20326-20335 (2022).
周囲に濃度場を形成し、その濃度勾配に応じて形成される表面張力勾配によって自己駆動する粒子を有限領域に閉じ込めたとき、境界での物質の流れなしの条件を通して境界と相互作用する。本論文では、長方形の粒子を円形の領域に閉じ込めた場合について議論する。数値計算により、物質の供給量に応じて静止から往復運動を経て星型多角形運動へと転移する現象を見出した。また、実験開始からの経過時間に応じて物質の供給量が減少すると考えることにより、実験においても往復運動と星形多角形運動の転移を観察した。
152) Pairing-induced motion of source and inert particles driven by surface tension, Hiroaki Ishikawa, Yuki Koyano, Hiroyuki Kitahata, and Yutaka Sumino, Phys. Rev. E, 106, 024604 (2022).
樟脳粒のように周囲に表面張力を下げる物質を拡散させることで運動する自己駆動粒子系が盛んに研究されている。このような粒子が複数存在すると濃度場を通して相互作用する。本研究では、自己駆動する粒子(能動粒子)と単に濃度場により駆動される粒子(受動粒子)から構成させる系を考察した。コラらの能動粒子と受動粒子の間に引力相互作用が働くと仮定すると、受動粒子と能動粒子がペアとなって運動し、また溶液の粘性や界面活性物質の供給率によって直進運動から回転(公転)運動への転移が見られた。樟脳粒と金属ワッシャーによる実験系でこの転移を観察た。また、濃度場の発展方程式と粒子の運動方程式を組み合わせたモデルを構築し数値計算で再現するとともに線形安定性解析も行った。
151) Anomalous diffusion and transport by a reciprocal convective flow, Yuki Koyano and Hiroyuki Kitahata, Phys. Rev. E, 106, 024102 (2022).
周期的な往復流に乗って移動する粒子の運動を考える。流れの影響のみを考慮すると一周期後には粒子は元の位置に戻るはずである。一方、流れの影響を考えずにランダムな揺動力を受けることを考慮すると、粒子は拡散することとなる。ところが、流れの影響と揺動力の影響を共に考えたとき、一周期後の粒子の位置は揺動力のみを受ける場合に比べてより強く拡散することを理論的に導いた。また、その際非等方な拡散が起きうることも示した。さらには、デルタ関数的に分布した粒子集団に対して同様に往復流と揺動力の効果を考えると分布の中心位置がずれることも導かれた。これらの解析結果は、ランジュバンダイナミクスに基づくシミュレーションにより確認された。
150) Bifurcation structure of the flame oscillation, Yuki Araya, Hiroaki Ito, and Hiroyuki Kitahata, Phys. Rev. E, 105, 044208 (2022).
蝋燭等の火炎について、燃料の供給量を上げると定常的な火炎形状が不安定となり、自発的な火炎形状の振動が現れることが報告されている。本論文では、燃料供給量を詳細に制御できるよう珪藻土を使って芯を作成し、実験を行った。その結果、芯の太さが増加するに伴って、定常燃焼から振動燃焼に転移すること、転移点付近では同じ条件でも定常燃焼と振動燃焼がみられることが明らかとなった。また、2次元流体シミュレーションによっても、芯の太さの増加に伴う定常燃焼から振動燃焼への転移現象を見出し、その転移がサブクリティカルホップ分岐であることも明らかにした。
149) Self-propelled motion of the camphor float with n-fold rotational symmetry, Hiroyuki Kitahata and Yuki Koyano, Front. Phys., 10, 858791 (2022).
樟脳粒など界面活性を持つ物質を粒子状にして水面に浮かべると、周囲に界面活性剤を持つ物質を放出し、濃度場の勾配が生み出す表面張力勾配により運動することが知られている。その運動の様相は粒子形状に大きく影響され、たとえば楕円形状であれば、その短軸の向きに運動する。また、三角形形状であれば、粒子サイズによって頂点、あるいは辺を前にして運動することも得られる。本研究では、このような粒子形状と運動の関係を形状対称性をキーワードとして議論するため、相対的位置を固定した点粒子の集団の運動を考えた。分岐理論に基づく理論解析と数値計算により、たとえば、2個の点粒子を並べた場合には、点粒子を結ぶ線分と垂直に運動することを見出した。また、3個の点粒子を正三角形状に並べた場合には、サイズにより頂点あるいは辺を前に運動することを見出した。これらの理論解析結果は数値計算により確認された。
148) Collagen XVII deficiency alters epidermal patterning, Yunan Wang, Hiroyuki Kitahata, Hideyuki Kosumi, Mika Watanabe, Yu Fujimura, Shota Takashima, Shin-Ichi Osada, Tomonori Hirose, Wataru Nishie, Masaharu Nagayama, Hiroshi Shimizu, and Ken Natsuga, Laboratory Ingest., 102, 581-588 (2022).
脊椎動物における表皮のパターン形成に、コラーゲンXVII (COL17)の役割が重要であることが示唆されている。本論文では、マウスの尾の鱗状の構造においてCOL17によりその特徴的スケールがコントロールされていること、ヒトの表皮パターンにおいてCOL17 の過剰発現によって溝状構造が変化することを示した。ヒト表皮パターンにおいては画像処理によりそのパターンを定量的に評価した。
147) Self-propelled camphor disk dependent on the depth of the sodium dodecyl sulfate aqueous phase, Yu Xu, Nami Takayama, Yui Komasu, Naho Takahara, Hiroyuki Kitahata, Makoto Iima, and Satoshi Nakata, Colloids Surfaces A, 635, 128087 (2022).
水面に樟脳粒を浮かべると、周囲に溶け出した樟脳分子が表面張力勾配を作り、自発的に運動する。この自発運動は水相が深くなるほど速度が上がることが知られている。ところが、水相をSDS水溶液に変えると、樟脳粒の運動速度の深さ依存性が逆転する。この現象について、樟脳分子の溶け出しと樟脳とSDSとの化学反応、そして、Marangoni対流を考慮して議論した。
146) Traveling waves propagating through coupled microbeads in the Belousov-Zhabotinsky reaction, Masakazu Kuze, Hiroyuki Kitahata, and Satoshi Nakata, Phys. Chem. Chem. Phys., 23, 24175-24179 (2021).
BZ反応の触媒であるフェロインを吸着させたプラスチックビーズを、触媒のないBZ反応溶液に入れるとビーズ上あるいはビーズ中で化学反応波が発生する。このビーズを2つ並べると、それぞれのビーズ上で発生する化学反応波は相互作用する。ビーズ間の距離を変えた実験結果をもとに、特に化学反応波の伝播の様子と波の発生点に着目し、実験と理論、数値計算から議論した。
145) Fabrication of microparticles with fron-back asymmetric shapes using anisotropic gelation, Dongkyu Lee, Hiroyuki Kitahata, and Hiroaki Ito, Micromachines, 12, 1121 (2021).
マイクロ流路中で、アスパラギン酸ナトリウム水溶液のマイクロ液滴と油に分散させた塩化カルシウム水溶液のエマルジョンを融合させることにより、液滴内でゲル化させることができる。液滴のサイズ等をコントロールすることで、液滴の融合とそれに伴うゲル化のダイナミクスを制御し、前後非対称な形状のゲル粒子を生成することができた。
144) Temporal coherency of mechanical stimuli modulates tactile form perception, Masashi Nakatani, Yasuaki Kobayashi, Kota Ohno, Masaaki Uesaka, Sayako Mogami, Zixia Zhao, Takamichi Sushida, Hiroyuki Kitahata, and Masaharu Nagayama, Sci. Rep., 11, 11737 (2021).
触覚で生じる錯覚の一種「魚骨触錯覚」について、その錯覚が失われる条件を実験的に見出した。また、生理学的な知見をベースに触覚の錯覚に関する数理モデルを構築し、数理モデルにおいても、触覚の錯覚およびその錯覚が失われる現象を再現した。それにより、神経の発火の頻度だけでなく,神経の発火の非同期性が触覚の認識に重要であることを明らかにした。
143) Autonomous elastic microswimmer, Katsutomo Era, Yuki Koyano, Yuto Hosaka, Kento Yasuda, Hiroyuki Kitahata, and Shigeyuki Komura , EPL, 133, 34001 (2021).
3つの球を棒でつなぎ、棒の長さを伸び縮みさせることでStokes流体中でも一方向に進むことが知られており、Stokes流体中のスイマーの簡単な例として有名である。棒の代わりに球をバネでつなぎ、そのバネの自然長を与えることでも一方向に進行することも知られている。本論文では、バネの自然長の時間変化がそのばねがつないでいる2つの球の間の距離により影響されるとして、自律的なスイマーのモデルとした。数値計算と理論解析によりその運動を解析した。
142) Imperfect bifurcation in the rotation of a propeller-shaped camphor rotor, Yuki Koyano and Hiroyuki Kitahata, Phys. Rev. E, 103, 012202 (2021).
樟脳を濾紙にしみこませたものをプロペラ型にカットし中心に軸を通すことによってプロペラ型の自己駆動回転子を作製し、水面での回転子の回転方向と回転速度を実験的に調べた。その結果プロペラ形状がカイラルな非対称性がある場合でも両方向に回転すること、そして、その回転角速度が回転の向きによって異なることを見出した。一方、カイラルな非対称性を持たない場合にはどちら向きの回転でも同じ角速度で回転した。これは、非対称分岐が起こっていることが示唆される。樟脳分子の溶け出しとそれによる表面張力の低下を考慮した数理モデルを考え、非対称分岐が起こるための条件について考察した。
141) Diffusion enhancement in a levitated droplet via oscillatory deformation, Yuki Koyano, Hiroyuki Kitahata, Koji Hasegawa, Satoshi Matsumoto, Katsuhiro Nishinari, Tadashi Watanabe, Akiko Kaneko, and Yutaka Abe, Phys. Rev. E, 102, 033109 (2020).
超音波の定在波によりミリメートルスケールの液滴を浮遊させることができる。超音波の振幅にモジュレーションを与えることで液滴を振動的に変形させることができる。このような変形によって、液滴内部の溶液の混合が促進されることが実験的に報告されていた。そこで、液滴の振動変形に伴う流れ場によって、物質の流線の乗り換えが起こると仮定し、ランジュバン方程式を解析することにより、流れ場がどの程度拡散を増強するかを理論的に議論した。
140) Star-shaped patterns caused by colloidal aggregation during the spreading process of a droplet, Michiko Shimokawa, Hiroyuki Kitahata, and Hidetsugu Sakaguchi, EPL, 132, 18002 (2020).
磁性流体などアルコールを含む溶液の液滴を牛乳等のコロイド容器の上に滴下すると、液滴が表面で広がる。このとき、アルコールによるコロイドの凝集のために液滴が円形に広がらず、星形の形状に広がることを見出した。本論文では、星形形状の濃度依存性について実験的に調べ、その結果をもとに形成メカニズムについて数理モデルをもとに考察した。
139) Spontaneous deformation and fission of oil droplets on an aqueous surfactant solution, Masahide Okada, Yutaka Sumino, Hiroaki Ito, and Hiroyuki Kitahata, Phys. Rev. E, 102, 042603 (2020).
これまでにカチオン性界面活性剤であるステアリルトリメチルアンモニウムクロリドの水溶液に、パルミチン酸のテトラデカン溶液を液滴として滴下すると、水相と液滴の界面において分子集合体が自発的に生成し、その生成に伴って液滴が変形、分裂することを報告してきた。本研究では、特に分裂現象に着目し、界面活性剤濃度に依存して分裂挙動がどのように変化するかを実験的に調べた。また、その分裂挙動のメカニズムにアプローチするため、同じ濃度条件での液滴の変形のダイナミクスに見られる特徴量を計測し、分裂挙動との相関を見ることで分裂挙動と変形の関係を明らかにした。
138) Local bifurcation structure of a bouncing ball system with a piecewise polynomial function for table displacement, Yudai Okishio, Hiroaki Ito, and Hiroyuki Kitahata, Chaos, 30, 083128 (2020).
時間的に位置が振動する床の上で跳ねる小球の運動を考察した。振動するたびに小球が同じタイミングで跳ねあがる解が存在し、床の位置の振動の振幅を大きくしていくにつれ、同じタイミングで跳ねあがる解が周期倍分岐で不安定化する。床の振動が三角関数で記述できるときには、周期倍分岐を続けてカオスになるが、床の位置の時間変化を区分的につなぎ合わせた多項式で表した場合には分岐挙動が異なる。そこで、本研究では、周期倍分岐点に着目し、床の時間変化が何次の多項式で表されるかにより、分岐挙動が異なることを解析的に示し、さらには分岐点近傍の挙動についても調べた。
137) Spontaneous motion of a camphor particle with a triangular modification from a circle, Hiroyuki Kitahata and Yuki Koyano, J. Phys. Soc. Jpn., 89, 094001 (2020).
樟脳粒を水面に浮かべると、樟脳分子が周囲の水面に広がり表面張力を下げる。その表面張力のアンバランスで樟脳粒自体が動くことが知られている。これまでに楕円形樟脳粒が短軸方向に動くことを示した。本論文では、円からの摂動として与えられる一般的な形状の樟脳粒に対して、その樟脳粒が一方向に動いているときにどのような力とトルクを受けるかを計算した。特に三角形のような3モードの形状を持つ樟脳粒がどのように動くかを具体的に計算し、サイズが小さいときには角の向きに、サイズが大きいときには辺の向きに動くことを明らかにした。
136) Characteristic responses of a 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine molecular layer to monovalent and divalent metal cations, Satoshi Nakata, Yuta Yamaguchi, Koichi Fukuhara, Mafumi Hishida, Hiroyuki Kitahata, Yukiteru Katsumoto, Yuki Umino, Mitsuhiro Denda, and Noriyuki Kumazawa, Colloids Surfaces A, 602, 125115 (2020).
リン脂質膜の構造に与える金属カチオンの影響について、表面圧や赤外分校(FTIR)、熱量測定(DSC)を用いて測定した。その結果、1価の金属カチオンはリン脂質膜の構造をあまり変化させないが、2価の金属カチオンは構造を変化させることが明らかとなった。また、その影響の度合いは、金属カチオンの原子番号にも大きく依存することを見出した。
135) Inversion probability of three-bladed self-propelled rotors after forced stops of different durations, Satoshi Nakata, Takero Matsufuji, Jerzy Gorecki, Hiroyuki Kitahata, and Hiraku Nishimori, Phys. Chem. Chem. Phys., 22, 13123-13128 (2020).
中心に孔をあけたプラスチックの下面に樟脳粒を取り付け、孔を軸に通して水面に置くと、樟脳粒から拡散する樟脳分子が表面張力を下げ、表面張力のバランスが崩れることによって回転を始める。六角形のプレートでその頂点の部分に樟脳粒を取り付けた場合についてプレートを強制的に止めてから、解放すると回転方向が反転することを報告してきた。本論文ではプレートの形状に着目し、特に樟脳粒を取り付ける位置のプラスチック板の形状によって、その回転方向の反転の起こる確率が変化することを見出した。表面張力のバランスの崩れが引き起こすマランゴニ対流や樟脳の濃度分布をもとにそのメカニズムを議論した。
134) Two floating camphor particles interacting through the lateral capillary force, Yuhei Hirose, Yusuke Yasugahira, Mamoru Okamoto, Yuki Koyano, Hiroyuki Kitahata, Masaharu Nagayama, and Yutaka Sumino, J. Phys. Soc. Jpn., 89, 074004 (2020).
樟脳粒を水面に浮かべると樟脳分子が周囲の水面に溶け出し、表面張力を変化させる。この表面張力の空間勾配を駆動力として樟脳粒は運動できる。現実の系を考えると、樟脳粒が水面に浮かんでいることによりメニスカスが生じ、毛管力を通した相互作用も考えられる。そこで、毛管力も考慮した2個の樟脳粒の運動のモデルを構築し、その解析、および数値計算を行った。その結果、有限の距離を保ちながら並進運動する場合や、その並進運動が不安定化し、2個の粒子間の距離を振動的に変化させながら並進運動を示す場合があることも明らかとなった。
133) Chemically artificial rovers based on self-propelled droplets in micrometer-scale environment, Taro Toyota, Hironori Sugiyama, Soichiro Hiroi, Hiroaki Ito, and Hiroyuki Kitahata, Curr. Opin. Collid Interface Sci., 49, 60-68 (2020).
化学反応により得られるエネルギーを用いて自己駆動する液滴系についてのレビュー論文である。特にマイクロメートルサイズの液滴の自己駆動系について、その駆動力が何に起因するかに着目し、議論した。
132) Bifurcation analysis of a density oscillator using two-dimensional hydrodynamic simulation, Nana Takeda, Naoko Kurata, Hiroaki Ito, and Hiroyuki Kitahata, Phys. Rev. E, 101, 042216 (2020).
リミットサイクル振動子のモデル系として広く研究されている密度差振動子について、分岐理論の観点から分岐構造を調べることは重要である。そこで、低密度流体と高密度流体が小さな穴を通してつながる系において、二次元での数値シミュレーションにより密度差振動子を再現した。その際、実際には水位の時間変化があり、自由境界条件を用いる必要があるが、子の水位の時間変化を境界での圧力の時間変化と読み替えることにより、数値計算を単純化することができた。数値計算の結果、分岐点から振幅が1/2乗で立ち上がり、周期が有限であることが得られた。これにより、密度差をパラメータとしたときの定常状態から振動状態への分岐は超臨界ホップ分岐であると結論付けられた。
131) Chemical resonance, beats, and frequency locking in forced chemical oscillatory systems, Hugh Shearer Lawson, Gábor Holló, Robert Horvath, Hiroyuki Kitahata, and István Lagzi, J. Phys. Chem. Lett., 11, 3014-3019 (2020).
CSTRを用いたpH振動子において、注入する溶液量を周期的に変化させることで外力を加え、その外力に対する引き込み現象やうなり現象が起こることを見出した。特に、変化させる注入溶液量を外力の大きさとし、外力の大きさや周波数に対する依存性を調べた。また、簡単な数理モデルを用いて、引き込み現象やうなり現象を再現することができた。
130) Experimental study on the bifurcation of a density oscillator depending on density difference, Hiroaki Ito, Taisuke Itasaka, Nana Takeda, and Hiroyuki Kitahata, EPL, 129, 18001 (2020).
高密度の液体の入った容器の底に小さな孔があいたものを低密度の液体が入った容器の中に入れると、二つの液体をつなぐ孔を通って、低密度流体が上向きに、高密度流体が下向きに交互に流れる。この振動は非平衡系でエネルギーを散逸して振動を続ける系であり、リミットサイクル振動とみなすことができる。この系は密度差振動子と呼ばれ、流体現象を用いたリミットサイクル振動の重要な実験モデル系である。今回、二流体の密度差を分岐パラメータとして変化させ、定常状態から振動状態へと転移する分岐現象を実験的に調べた。その結果、分岐点から振幅が1/2乗で立ち上がることが見いだされ、超臨界ホップ分岐であることが示唆された。
129) On a simple model that explains inversion of a self-propelled rotor under periodic stop-and-release-operations, Yuki Koyano, Hiroyuki Kitahata, Satoshi Nakata, and Jerzy Gorecki, Chaos, 30, 023105 (2020).
六角形のプラスチック板の下の角の部分に樟脳粒を固定したものを中心軸を固定して水面に浮かべると、時計回りか反時計回りに自発的に回転する。この板を強制的に静止させて、再び放すと回転方向が静止させる前と反転することが報告された。すなわち回転方向が周囲の場に記憶されていることになる。強制的に静止させる時間を長くするとこの記憶効果は弱くなる。この現象は回転子周囲の流れ場が重要であることが示唆されているので、樟脳濃度場と流れ場を考慮した数理モデルを構築しそのメカニズムを議論した。
128) Diffusion in crowded colloids of particles cyclically changing their shapes, Yuki Koyano, Hiroyuki Kitahata, and Alexander S. Mikhailov, EPL, 128, 40003 (2019).
生細胞内で、アクティブなたんぱく質が機能を果たすとき、基質を消費しつつその構造が変化する。タンパク質の種類ごとに、動き方はさまざまであるが、物理的に粗視化することにより、二つの小球をばねでつないだダンベル状の物体のばねの自然長が周期的に変化するものととらえることができる。このとき、ばねの自然長の変化の振幅は、そのタンパク質のアクティビティであると考えることができる。このようなダンベル状の物体が、熱揺らぎを受けつつ排除体積効果により相互作用するときの、物体の拡散的挙動の統計性を数値計算で調べた。その結果、ダンベル状粒子の密度が高い時には、アクティビティが高くなるにしたがってダンベル状物体の平均二乗変位が大きくなることが明らかとなった。アクティビティに応じて平均二乗変異の分布の異常が起こることなどを報告した。
127) Start of micrometer-sized oil droplet motion through generation of surfactants, Yui Kasuo, Hiroyuki Kitahata, Yuki Koyano, Masahiro Takinoue, Kouichi Asakura, and Taisuke Banno, Langmuir, 35, 13351-13355 (2019).
界面活性剤水溶液中でのマイクロメートルサイズの油滴の自発運動について、液滴が動き始める条件を調べるため、界面活性剤が合成されることにより時間的にその濃度が変化する系について実験的に研究した。その結果、界面活性剤の合成が進むとともに、液滴周囲に不規則な流れが生まれはじめ、ある程度濃度が高くなってくると、その流れが大きくなるとともに協働的に起こるようになった。そして、液滴周囲の流れが一対のロール構造になると液滴の運動が開始することが明らかになった。
126) Rotational motion of a camphor disk in a circular region, Yuki Koyano, Nobuhiko J. Suematsu, and Hiroyuki Kitahata, Phys. Rev. E, 99, 022211 (2019).
樟脳粒を水面に浮かべると周囲に樟脳分子を拡散し、その樟脳分子が水面の表面張力を下げる。円形の樟脳粒であってもわずかなゆらぎによりある方向に動き始めると樟脳分子の濃度分布に非対称性が生まれ、抵抗係数が小さい場合には動き出した方向に持続的に動き続けることが知られている。2次元の円形領域に閉じ込められた樟脳粒は、抵抗係数をパラメータとして変化させると、抵抗係数が高いときには中心で静止する状態から、自発的に運動する状態へと転移する。その際、対称性から考慮して、直径上を往復運動する場合と円運動する場合が予想される。そこで、樟脳分子濃度の時間発展と樟脳粒の運動についての発展方程式を考え、常微分方程式に縮約することで円形領域の中心のまわりを回転運動することを見出した。実験および数値計算でも円形領域に閉じ込めた樟脳粒は円形領域の中心のまわりを回転運動することを明らかにし、理論との整合性を確かめた。
125) Bifurcation in the angular velocity of a circular disk propelled by symmetrically distributed camphor pills, Yuki Koyano, Hiroyuki Kitahata, Marian Gryciuk, Nadejda Akulich, Agnieszka Gorecka, Maciej Malecki, and Jerzy Gorecki, Chaos, 29, 013125 (2019).
111)の論文の発展として、外周上に等間隔にN個の樟脳粒がはりつけられていて、その中心が固定されている円板の回転運動を考える。樟脳粒から溶け出す樟脳分子濃度場の勾配が駆動力となるため樟脳粒の個数が多い方が駆動力は高くなるように思われるが、Nが無限大の極限では円周上に均等に樟脳分子のソースが分布していることになり回転運動は考えづらい。実際にこの系の回転運動について解析した結果、ある閾値となる個数があり、その個数を下回るときに回転運動が現れることが明らかとなった。この理論解析結果は数値計算や実験によっても確かめられた。
124) Characteristic responses of a 1,2-dipalmitoleoyl-sn-glycero-3- phosphoethanolamine molecular layer depending on the number of CH(OH) groups in polyols, Satoshi Nakata, Mio Nomura, Yuta Yamaguchi, Mafumi Hishida, Hiroyuki Kitahata, Yukiteru Katsumoto, Mitsuhiro Denda, Noriyuki Kumazawa, Colloid. Surface. A, 560, 149-153 (2019).
ポリオールを皮膚に添加することによりバリア機能の回復に影響することが知られている。このメカニズムに迫るため、ポリオールをリン脂質膜に添加した際の影響を調べた。CH(OH)基の数の異なるポリオールを1,2-ジパルミトイル-sn-グリセロ-3-ホスホエタノールアミン(DPoPE)溶液に加え、表面圧測定、小角X線散乱(SAXS)、フーリエ変換赤外分光法(FT-IR)を行い、ヘキサゴナル相とラメラ相の間の転移に主眼をおいて調べた。CH(OH)基を多く含むポリオールがリン脂質膜の構造により強く影響することが明らかとなった。
123) XOR gate for information coded with camphor particles moving on the water surface, Jerzy Gorecki, Hiroyuki Kitahata, Yuki Koyano, Marian Gryciuk, Maciej Malecki, and Nobuhiko J. Suematsu, Int. J. Unconventional Comput., 13, 417-434 (2018).
樟脳粒を水面に浮かべると、界面活性をもつ樟脳分子を拡散し周りに濃度場を構成する。水の粘性が十分に低い時には、対称的な樟脳粒を置いたとしても、静止状態が不安定化して運動し始めることが知られている。この樟脳粒の運動を用いて、情報処理を行うことを考える。インプットとアウトプットに相当する位置に樟脳粒が存在する/しないをTrue/Falseと定義し、樟脳粒の運動ダイナミクスを考えることで情報処理を実現できる。本研究では、樟脳粒を用いたXORゲートを考案し、実験および数値計算で実現した。
122) Mathematical approach to unpinning of spiral waves anchored to an obstacle with high-frequency pacing, Hiroyuki Kitahata and Masanobu Tanaka, Biophys. Physicobio., 15, 196-203 (2018).
興奮性の反応拡散系において、興奮性を失った障害物にはらせん波が巻き付きやすいことが知られている。本稿では、反応拡散系における挙動の特徴などについて議論するとともに、障害物に巻き付いた螺旋波を除去するために高周波の化学波を衝突させ、螺旋波の障害物への巻き付きを除去する方法について議論した。特に、障害物の周りを回る螺旋波の性質について数値計算を基に議論した。
121) Power law observed in the motion of an asymmetric camphor boat under viscous conditions, Michiko Shimokawa, Masashi Oho, Kengo Tokuda, and Hiroyuki Kitahata, Phys. Rev. E, 98, 022606 (2018).
樟脳粒をプラスチック板の端に取り付けた樟脳船をグリセリン水溶液に置いたとき、一定速度で運動する。グリセリン濃度を変えることにより粘性を変えて、その速度の依存性を求めたところ、粘性の-1/2乗に依存することが明らかとなった。樟脳粒からの樟脳分子の供給および樟脳分子の拡散、樟脳船にはたらく力を考慮し、樟脳船の速度が十分に速いと近似することにより、このべき則が理論でも再現できることを明らかにした。
120) Interplay between epidermal stem cell dynamics and dermal deformation, Yasuaki Kobayashi, Yusuke Yasugahira, Hiroyuki Kitahata, Mika Watanabe, Ken Natsuga, and Masaharu Nagayama, npj Comput. Mater., 4, 45 (2018).
基底膜と呼ばれる表皮と真皮の境目において、幹細胞が分裂し表皮細胞となり、表面近くで角層となり剥がれ落ちることで恒常性が維持されていることが知られている。これまでわれわれは、このような細胞の入れ替わりを取り入れた表皮の3次元数理モデルを提案してきた。実際には基底膜は平らではなく、真皮側から表皮側へと突き出した突起状の構造があることが知られている。このような形状が基底膜と分裂する幹細胞との結合が強いと仮定することで自然に生まれることを明らかにした。
119) Spontaneous electrical oscillation in horizontal three-phase liquid membrane systems: Effect of Marangoni effect induced by buoyant convection, Ben Nanzai, Daisuke Terashita, Yuki Koyano, Hiroyuki Kitahata, and Manabu Igawa, Colloid. Surface. A, 553, 496-502 (2018).
ガラス管中に閉じ込められた油相(液膜)にアルコールを含んだ水相およびアルコールを含まない水相を両側から接触させると、アルコールを含む水相との界面からアルコールが油相へと拡散する。このアルコールは他方の界面へと輸送され、界面での振動的な対流を引き起こす。本研究では、この現象について紹介したのち、密度差対流の影響とMarangoni対流の影響を考えることによりそのメカニズムを議論し、数値計算結果と実験結果を比較した。
118) Effective diffusion coefficient including the Marangoni effect, Hiroyuki Kitahata and Natsuhiko Yoshinaga, J. Chem. Phys., 148, 134906 (2018).
樟脳の円板を水面に浮かべると樟脳分子が溶けだし、表面張力差を生み出すためマランゴニ対流が発生する。このマランゴニ対流による輸送のため、樟脳分子はバルク中の拡散と比べて非常に速く広がる。この輸送現象を拡散係数に組み込めないかと考え、第一段階として樟脳粒が固定されている場合を考えた。定常状態での流れ場と樟脳分子の濃度場を計算し、それを実効的な拡散係数を用いて表すことを試みた。その結果、波数には依存するもののマランゴニ対流による樟脳分子の輸送を実効的な拡散係数で近似できることを示した。
117) Distinguishing the dynamic fingerprints of two- and three-dimensional chemical waves in microbeads, Masakazu Kuze, Hiroyuki Kitahata, Oliver Steinbock, and Satoshi Nakata, J. Phys. Chem. A, 122, 1967-1971 (2018).
マイクロビーズに鉄錯体の触媒を吸着させたものを触媒を除いたBZ反応水溶液に入れるとビーズでのみBZ反応が起こる。触媒の吸着時間を変化させることによりマイクロビーズの表面だけに吸着したものとビーズ内部全体にわたって吸着したものを作成できた。それらのビーズを用いてBZ反応を観察したところ、前者では球面上のみを伝播する化学波が、後者では球体内を伝播する化学波が観察された。二通りの場合について、化学波の速度の変化の様子、および、らせん波の生成について実験と理論的計算を基に議論した。
116) Period of oscillatory motion of a camphor boat determined by the dissolution and diffusion of camphor molecules, Ryoichi Tenno, You Gunjima, Miyu Yoshii, Hiroyuki Kitahata, Jerzy Gorecki, Nobuhiko Jessis Suematsu, and Satoshi Nakata, J. Phys. Chem. B, 122, 2610-2615 (2018).
プラスチック板の下に樟脳粒をつけたものを樟脳粒が下になるように水面に浮かべると、プラスチック板の下部を樟脳分子が拡散する。そして、プラスチック板の端での濃度がある閾値以上になると表面張力差によってプラスチック板が急に動き始め、しばらく運動したのち静止する。その後も静止と運動を間欠的に繰り返す様相が観察される。この間欠的な運動の周期は、系の温度が高いほど短くなる。この温度依存性に関して、拡散係数や粘性、樟脳の溶解率をもとに議論した。
115) Reciprocating motion of a self-propelled rotor induced by forced halt and release operations, Satoshi Nakata, Katsuhiko Kayahara, Hiroya Yamamoto, Paulina Skrobanska, Jerzy Gorecki, Akinori Awazu, Hiraku Nishimori, and Hiroyuki Kitahata, J. Phys. Chem. C, 122, 3482-3487 (2018).
中心に小さな穴のあいた六角形のプラスチック板の各頂点に樟脳粒をつけた回転子を作成し、水槽中に垂直に固定した軸を穴に通して水面に浮かべることにより、回転運動のみが可能な系を考える。この系はカイラルな対称性はないが自発的に対称性を破って時計回りまたは反時計回りに回転し続ける。この系が回転している際に強制的に板に力を加えてしばらく静止させ、その後、解放するともともと回転していた向きとは逆向きに回転することを見出した。この現象のメカニズムに関して、樟脳粒まわりの流れの様子や表面張力差の時間変化をもとに議論した。
114) Interaction of non-radially symmetric camphor particles, Shin-Ichiro Ei, Hiroyuki Kitahata, Yuki Koyano, and Masaharu Nagayama, Physica D, 366, 10-26 (2018).
円対称ではない形状の樟脳粒の運動に関して、数理モデルから中心多様体縮約によって位置と特徴的な角度の時間発展に関する常微分方程式を導いた。また、そのような樟脳粒2つが相互作用する系の時間発展に関する式も導いた。濾紙に樟脳をしみこませた系を中心に穴があいた楕円形に成型し、軸に通して水面に浮かべることにより重心が動かない実験系を構築し、単独では静止する条件の楕円形の樟脳粒子2つを相互作用させたときに長軸が2つの楕円形の中心を結ぶ直線に直交する向きに配向することを明らかにした。この実験結果は中心多様体集約で得られる常微分方程式の解析結果および元の数理モデルの数値計算結果と一致することも明らかにした。
113) Sustained dynamics of a weakly excitable system with nonlocal interactions, Yasuaki Kobayashi, Hiroyuki Kitahata, and Masaharu Nagayama, Phys. Rev. E, 96, 022213 (2017).
表皮細胞組織での興奮波であるカルシウム波の伝播について、興奮波が有限の距離しか伝播しないことが知られている。このような有限伝播の特徴をもつ興奮場セルオートマトン系に、神経に相当するリンクを導入し、遠距離に興奮状態を伝えられるようにした。数値計算により、一度興奮した状態が維持されるかどうかが有限伝播距離およびリンク密度によって異なることが明らかとなった。興奮状態が維持できるパラメータの境界について、ある極限に関しては解析的な見積もりを行うことができ、数値計算結果とも一致することが明らかとなった。
112) Hydrodynamic effects in oscillatory active nematics, Alexander S. Mikhailov, Yuki Koyano, and Hiroyuki Kitahata, J. Phys. Soc. Jpn., 86, 101013 (2017).
2次元系(細胞膜など)、3次元系(細胞質内など)においてアクティブタンパク質がエネルギーを用いて形態を変える際、周囲の流体を駆動する。タンパク質の種類によってその形状の変化はさまざまであるが、十分に遠い領域からは力双極子と見なすことができる。このような力双極子が多数ある系において、拡散の増強が見られることがこれまでに示されている。本論文は、これまでの結果に関するレビューを行うとともに、この双極子の向きがランダムではなくある特定の向きに配向しているときにどのようなことが起こるかについても議論した。そして、その場合には、循環流が起こることを明らかにした。
111) Relationship between the size of camphor driven rotor and its angular velocity, Yuki Koyano, Marian Gryciuk, Paulina Skrobanska, Maciej Malecki, Yutaka Sumino, Hiroyuki Kitahata, and Jerzy Gorecki, Phys. Rev. E, 96, 012609 (2017).
界面活性剤を周囲に拡散させ、自発的に界面張力勾配を作って運動する自己駆動粒子を二つつなぎ重心を固定した系を考える。この系は回転方向に運動の自由度を持つがカイラルな対称性があるため、静止した解からパラメータの変化により回転運動に分岐することが予想される。具体的には、樟脳粒をプラスチック板の両端に接着して対称な回転子を作り、中心を軸で固定した系を用いて実現される。本論文では、分岐点および回転速度の回転子半径依存性に着目した。実験結果および、モデルの解析、数値計算の結果について報告する。
110) Unidirectional motion of a camphor disk on water forced by interactions between surface camphor concentration and dynamically changing boudaries, Jerzy Gorecki, Hiroyuki Kitahata, Nobuhiko J. Suematsu, Yuki Koyano, Paulina Skrobanska, Marian Gryciuk, Maciej Malecki, Takahiro Tanabe, Hiroya Yamamoto, and Satoshi Nakata, Phys. Chem. Chem. Phys., 19, 18767-18772 (2017).
水面の樟脳粒が自発的に運動する系を用いて、ダイオード的な振る舞いをする系を構築した。具体的には、長方形水路の一部に円形領域を設け、軸を固定した2枚のゲートを設置する。これらのゲートは樟脳粒が拡散する樟脳分子に起因する表面張力によって開閉する。その結果、樟脳粒が一方から近づいたときにはゲートが開き、樟脳粒はゲートを通過することができるが、他方から近づいたときにはゲートが開かず、樟脳粒がゲートを通過できないというダイオード的な挙動を観察することができた。
109) Achilles' heel of a travelling pulse subject to a local external stimulus, Kei Nishi, Shogo Suzuki, Katsuhiko Kayahara, Masakazu Kuze, Hiroyuki Kitahata, Satoshi Nakata, and Yasumasa Nishiura, Phys. Rev. E, 95, 062209 (2017).
Belousov-Zhabotinsky(BZ)反応は反応拡散系の実験モデルとして広く使われており、ルテニウム錯体を触媒として用いると光感受性を示す。このような光感受性BZ反応系を用いて、伝播する化学波に対しる外部摂動の影響を考察した。本研究においては、化学波の位置をカメラで検出し、外部摂動を化学波からの相対位置が一定になるようにパルス的に与えた。そして、化学波に対する相対位置および外部摂動のパルス幅によって化学波が消滅するか、伝播し続けるかが異なることを明らかにした。また、同様の外部摂動に対する影響を数値計算により調べ、化学波の少し前方あたりにもっとも外部摂動に対して感受性の高い、すなわち、化学波が消滅しやすい部分があることを明らかにした。
108) Self-propelled motion of monodisperse underwater oil droplets formed by a microfluidic device, Naoko Ueno, Taisuke Banno, Arisa Asami, Yuki Kazayama, Yuya Morimoto, Toshihisa Osaki, Shoji Takeuchi, Hiroyuki Kitahata, and Taro Toyota, Langmuir, 33, 5393-5397 (2017).
界面活性剤水溶液中に油滴を注入すると自発的に運動することがこれまでに知られている。本論文では、マイクロ流路を用いて、注入する液滴のサイズを変化させたときの結果を報告する。油滴のサイズが異なると、自己駆動する際の液滴の速度も変化する。実験により、駆動速度が最大となる液滴半径があることが明らかとなった。また、そのメカニズムについての定性的な議論も行った。
107) Relaxation dynamics of the Marangoni convection roll structure induced by camphor concentration gradient, Hiroyuki Kitahata, Hiroya Yamamoto, Misato Hata, Yumihiko S. Ikura, and Satoshi Nakata, Colloid. Surface. A, 520, 436-441 (2017).
界面活性と昇華性をもつ樟脳の粒を水面に近づけると、樟脳分子が水面に吸着され、マランゴニ対流が発生する。水面に小さなプラスチック板を浮かべておくと、樟脳粒を水面に近づけたときマランゴニ対流のために樟脳粒から遠ざかる。ところが、樟脳粒を遠ざけるとプラスチック板がもともと樟脳粒があった位置に近づく現象が見られた。これは、マランゴニ効果により水面がマイクロメートルオーダーでくぼんでおり、そのくぼみが戻る際の流れによるものだと示唆される。この現象について実験的、理論的な考察を行った結果を報告する。
106) Oscillatory motion of a camphor grain in a one-dimensional finite region, Yuki Koyano, Tatsunari Sakurai, and Hiroyuki Kitahata, Phys. Rev. E, 94, 042215 (2016).
樟脳粒は水面に浮かべると樟脳分子が水面に拡がることで水面の表面張力を下げる。粒が対称な形状であっても、自発的に樟脳分子濃度のプロファイルの対称性が崩れ、ある方向に運動することが知られている。今回、擬1次元の水路での樟脳粒の運動について、実験および理論的解析、数値計算を行った。その結果、水相の粘性や水路の長さにより、水路の中心に静止する状態から、水路内を往復する運動に分岐することがわかった。数理モデルを縮約することでその分岐がホップ分岐であることが明らかになり、粘性や水路の長さに対する依存性も再現することができた。
105) Hydrodynamic collective effects of active proteins in biological membranes, Yuki Koyano, Hiroyuki Kitahata, and Alexander S. Mikhailov, Phys. Rev. E, 94, 022416 (2016).
生体膜上にはポンプやモーターなどの機能を担う活性タンパク質が多数存在する。生体膜は熱ゆらぎによってだけではなく、このような活性タンパク質の周期的な形態変化により、揺動を受けると考えられる。そこで、本研究では、生体膜を2次元流体、活性タンパク質を流れを駆動するフォース・ダイポールと見なして構築されたモデルを元に、複数の活性タンパク質によって協同的に引き起こされる生体膜内の流れについて、理論的・数値的な考察を行った。
104) Selection of rotation direction for a camphor disk resulting from a chiral asymmetry of a water chamber, Satoshi Nakata, Hiroya Yamamoto, Yuki Koyano, Osamu Yamanaka, Yutaka Sumino, Nobuhiko J. Suematsu, Hiroyuki Kitahata, Paulina Skrobanska, and Jerzy Gorecki, J. Phys. Chem. B, 120, 9166-9172 (2016).
樟脳円板を円形の水面に閉じ込めるとその境界に沿って円運動する。そこで円形の境界を二つの半円の組み合わせと考え、その半円の中心をずらしていくことで境界にカイラルな非対称性を持たせ、その際の運動の変化を調べた。円形の場合には、樟脳円板ほぼ等確率で時計回り反時計回りに公転していたが、徐々に非対称性を上げていくと、その公転の向きが一方向に限定された。更に非対称性をあげると公転する運動は不安定になりカオス的な運動が現れた。本論文では数値計算を用いながらそのメカニズムを明らかにした。
103) Deformable self-propelled micro-object comprising underwater oil droplets, Taisuke Banno, Arisa Asami, Naoko Ueno, Hiroyuki Kitahata, Yuki Koyano, Kouichi Asakura, and Taro Toyota, Sci. Rep., 6, 31292 (2016).
電解質を含んだカチオン性界面活性剤水溶液中において、アルデヒドとアルコールを混合したマイクロメートルサイズの油滴が、変形しながら方向転換して泳ぐアメーバ様の動きをすることを見出した。電解質濃度、界面活性剤濃度ならびに油滴成分の組成を変えた際の顕微鏡観察と、アメーバ様の動きをする油滴の運動・形状の解析および周囲の流れ場解析から、油滴の後方に形成される急峻な界面張力勾配と油滴内部の局所的な対流構造による運動機構を提案した。
102) Acceleration or deceleration of self-motion by the Marangoni effect, Yui Matsuda, Nobuhiko J. Suematsu, Hiroyuki Kitahata, Yumihiko S. Ikura, and Satoshi Nakata, Chem. Phys. Lett., 654, 92-96 (2016).
樟脳粒や樟脳船を水面に浮かべると表面張力差を生み出して運動する。この運動を擬一次元的な水路で行うと、その水相の深さによって運動速度が異なった。特に樟脳粒の場合には、水相が深くなるにつれて運動速度が速くなるのに対し、樟脳船では深くなるにつれて運動速度が遅くなる傾向が見られた。この現象に関して、水相に発生するマランゴニ対流の構造や強度をもとに議論し、そのメカニズムを明らかにした。
101) Mechanism of spontaneous blebbing motion of an oil-water interface: Elastic stress generated by a lamellar-lamellar transition, Yutaka Sumino, Norifumi L. Yamada, Michihiro Nagao, Takuya Honda, Hiroyuki Kitahata, Yuri B. Melnichenko, and Hideki Seto, Langmuir, 32, 2891-2899 (2016).
33)、52)、59)、68)の論文で、カチオン性界面活性剤の水溶液の上にアニオン性界面活性剤の油の液滴を載せたときの界面でのブレビングについて議論した。特に68)の論文では、界面にできる会合体に関して、マイクロビームSAXS観察を行った。本論文では、この会合体に関してSANS観察を行い、ブレビング運動をしているときに生成されている会合体が、時間とともに構造が変化することを明らかにした。また、運動するためには、今回観察された会合体が生成されることが必要であることを明らかにした。
100) Mathematical model for calcium-assisted epidermal homeostasis, Yasuaki Kobayashi, Yusuke Sawabu, Hiroyuki Kitahata, Mitsuhiro Denda, and Masaharu Nagayama, J. Theor. Biol., 397, 52-60 (2016).
83)で提案した表皮細胞のモデルを用い、幹細胞からの分化を考えることで、表皮の組織の3次元モデルを提案した。実際に幹細胞が分裂しながら表面に移動してきて、分化が進み、その後、角化して角層を形成する様子をモデリングすることによって、表皮の構造ができることを示した。また、幹細胞の分裂の仕方により、角層の構造の安定性がどのように変わるかを議論した。
99) Mathematical model for self-propelled droplets driven by interfacial tension, Ken H. Nagai, Kunihito Tachibana, Yuta Tobe, Masaki Kazama, Hiroyuki Kitahata, Seiro Omata, and Masaharu Nagayama, J. Chem. Phys., 144, 114707 (2016).
界面張力により駆動される液滴について、系のエネルギーを考えてLagrangeanを構成することにより、その運動を記述することを試みた。このようなアプローチにより、液滴が運動するだけではなく、分裂や融合、反射する様子も定性的に再現することができた
98) Numerical and comparative three-dimensional structural analysis of peripheral nerve fibers in epidermis of atopic dermatitis patients, Moe Tsutsumi, Hiroyuki Kitahata, Maki Fukuda, Junichi Kumamoto, Makiko Goto, Sumiko Denda, Kenshi Yamasaki, Setsuya Aiba, Masaharu Nagayama, and Mitsuhiro Denda, Brit. J. Dermatol., 174, 191-194 (2016).
アトピー性皮膚炎の患者と健常者の表皮内の神経線維の様子について、皮膚切片の染色画像から神経線維の特徴の違いを実験的に議論した。その際、撮影した神経線維の染色のされ方が一様でないため、神経線維のつながりを考えたモデルを導入し、具体的に実験で得られた画像から神経線維の長さの計測を行った。その結果、健常者とアトピー性皮膚炎患者とで表皮にある神経線維に有意な違いがあることが明らかとなった。
97) Experimental and theoretical approach for the clustering of globally coupled density oscillators based on phase response, Masanobu Horie, Tatsunari Sakurai, and Hiroyuki Kitahata, Phys. Rev. E, 93, 012212 (2016).
少数個の振動子が結合した振動子系において、クラスタリングが見られることがある。この系を研究するために塩水振動子を用いたところ、塩水指導子を4個結合させた系において、2:2あるいは2:1:1のクラスタリングが見られた。この現象に関して、シンプルなモデルから位相応答を計算し、それをもとに安定性解析や数値計算を行い、考察した。
96) Pulse-density modulation control of chemical oscillation far from equilibrium in a droplet open-reactor system, Haruka Sugiura, Manami Ito, Tomoya Okuaki, Yoshihito Mori, Hiroyuki Kitahata, and Masahiro Takinoue, Nature Commun. 7, 10212 (2016).
マイクロ流路中に水滴を流し、電場を与えて融合させることにより、マイクロ流路中の小さな領域を物質の出入りを制御できる化学反応槽とすることができた。その中で、物質の供給がないと起こりえないpH振動を起こすことに成功した。また、物質の流入、流出の割合を電場のオンオフで液滴の融合を制御することにより、制御することに成功した。物質の流入出の割合を変えたときの、pH振動反応の挙動に関して実験と数値計算で比較し、理論通り物質の流れをコントロールできていることを確かめた。
95) Oscillation of a rotating levitated droplet: Analysis with a mechanical model, Hiroyuki Kitahata, Rui Tanaka, Yuki Koyano, Satoshi Matsumoto, Katsuhiro Nishinari, Tadashi Watanabe, Tetsuya Kanagawa, Akiko Kaneko, and Yutaka Abe, Phys. Rev. E 92, 062904 (2015).
電荷を与えることにより浮遊させた液滴に外力を与え、微小変形の固有振動数を測定することにより表面張力が測定できることが知られている。この浮遊液滴を回転させた際に固有振動数が静止状態よりも高くなること、振幅を大きくしたときに固有振動数が低くなることが実験的に明らかになっている。今回、表面張力によるエネルギー変化と変形、回転によるエネルギーを考察することによって、見通し良く、固有振動数と液滴の回転角速度の関係を導くことができた。
94) Elimination of a spiral wave pinned at an obstacle by a train of plane waves: Effect of diffusion between obstacles and surrounding media, Masanobu Tanaka, Marcel Hörning, Hiroyuki Kitahata, and Kenichi Yoshikawa, Chaos 25, 103127 (2015).
興奮系にディフェクトがあるとき、ディフェクトにらせん波がトラップされることが知られている。このようならせん波は心臓でも見られており、そのらせん波の除去は重要な問題である。これまでに51)の論文において、物質の流出入がないディフェクトにトラップされたらせん波の除去可能性について議論した。今回、物質がディフェクト内に拡散できるときのらせん波の除去可能性について数値計算および解析を中心として調査した。
93) Effects of medium flow on axon growth with or without nerve growth factor, Junichi Kumamoto, Hiroyuki Kitahata, Makiko Goto, Masaharu Nagayama, and Mitsuhiro Denda, Biochem. Biophys. Res. Commun. 465, 26-29 (2015).
これまで、神経細胞が伸長する際に神経成長因子が重要な役割を果たすことが知られていた。そこで、細いチャネルでつながれたチャンバーの片側で神経細胞を培養し、神経成長因子を添加したときに神経軸索が進展する速度を比較した。その際、チャネル内を流れる流れの向きによって、神経軸索の成長速度が大きく異なることが明らかになった。
92) Model for calcium-mediated reduction of structural fluctuations in epidermis, Yasuyuki Kobayashi, Hiroyuki Kitahata, and Masaharu Nagayama, Phys. Rev. E, 92, 022709 (2015).
83)で提案した表皮細胞のカルシウム波のモデルを用い、表皮細胞のターンオーバーについての数値計算を行うと、表皮の基底層の凹凸が表皮の表面では緩やかになることがわかる。そこで,モデルを簡略化して細胞内カルシウム濃度と分化の度合いを変数とした連続モデルを提案し、基底層の凹凸や時間的なゆらぎが表皮の表面でどのように影響されるかを解析計算及び数値計算により議論した。
91) Spontaneous recurrence of deposition and dissolution of a solid layer on a solution surface, Tomohiro Sasaki, Nobuhiko J. Suematsu, Tatsunari Sakurai, and Hiroyuki Kitahata, J. Phys. Chem. B, 119, 9970-9974 (2015).
樟脳のメタノール溶液を空気中に静置すると、メタノールの蒸発に伴い溶液表面に樟脳の膜が生成する。ところが、いったん生成した樟脳の膜は、しばらくすると消滅し再び液面が現れる。その後、樟脳の膜の生成と消滅が周期的に現れる現象を見出した。本論文では、樟脳膜の生成、消滅の周期性を確認するとともに、そのメカニズムを知るため、溶液の温度と重量の経時変化を測定した。その結果、樟脳膜の消滅時に温度が低下し、その後徐々に上昇することがわかった。また重量は樟脳膜の消滅時に急激に減少することがわかった。これらをもとに周期的生成、消滅のメカニズムを議論した。
90) General criteria for determining rotation or oscillation in a two-dimensional axisymmetric system, Yuki Koyano, Natsuhiko Yoshinaga, and Hiroyuki Kitahata, J. Chem. Phys., 143, 014117 (2015).
円形領域に閉じ込めた場合や中心力ポテンシャルが存在する場合など、2次元軸対称な系で動き回る自己駆動粒子は回転運動または振動運動をすることが様々な実験系で報告されている。それらの系ではどのようにして回転運動または振動運動が選ばれるか興味深い。そこで、2次元軸対称な空間内の自己駆動粒子の運動を記述する一般的なモデル力学系を構築し、解析的に回転解と振動解の存在条件および安定性条件を得た。また、数値計算においてもその条件と一致する結果が得られること、解析の際にたてた仮定を満たさない際に、回転解や振動解に加え準周期的な軌道を示す解も安定に存在することを見出した。
89) Coupling between a chemical wave and motion in a Belousov-Zhabotinsky droplet, Shingo Miyazaki, Tatsunari Sakurai, and Hiroyuki Kitahata, Curr. Phys. Chem., 5, 82-90 (2015).
 BZ反応の溶液を微小な液滴にしてオレイン酸に浮かべると内部で化学波が起こり、界面張力が変化するために液滴が自発的に運動することが知られている。本論文ではその現象についての実験結果および、Stokes方程式を使った流体力学でのメカニズムの提案に関するレビューをすると同時に、液滴内部での対流構造を可視化したので、その結果を報告する。また、化学波の開始地点と液滴の運動の様子、液滴サイズによる液滴運動の依存性に関する実験結果も報告する。
88) Physicochemical design and analysis of self-propelled objects that are characteristically sensitive to interfacial environments, Satoshi Nakata, Masaharu Nagayama, Hiroyuki Kitahata, Nobuhiko J. Suematsu, and Takeshi Hasegawa, Phys. Chem. Chem. Phys., 17, 10326-10338 (2015).
 樟脳粒を水に浮かべると樟脳粒から樟脳分子が水面に溶けだし、表面張力を下げる。このようにして生成された表面張力勾配によって、樟脳粒は水面を自発的に運動することができる。これまで、樟脳粒の形状や浮かべる水面の形状を変えたり、樟脳の代わりに昇華性を持ち、界面張力を下げる物質を使い、さらにその物質との化学反応を考えることなどで、さまざまな自発運動の様子が観察されることを報告してきた。本論文はそのような内容のレビューペーパーである。
87) Response of a chemical wave to local pulse irradiation in the ruthenium-catalyzed Belousov-Zhabotinsky reaction, Satoshi Nakata, Shogo Suzuki, Takato Ezaki, Hiroyuki Kitahata, Kei Nishi, and Yasumasa Nishiura, Phys. Chem. Chem. Phys., 17, 9148-9152 (2015).
 光感受性BZ反応を用いて、その反応場を伝播する化学波の光パルスに対する応答を調べた。一次元的に化学波が伝播しているときに、反応場のある領域を一定の時間のみ光強度を変える。この光刺激により等速で伝播していた化学波が加速したり減速したりする。実験的にパルスを与えるタイミングをずらし、化学波のどの部分に光パルスを与えたときにもっとも加速・減速するかを調べた。また、Oregonatorをもとにした数値計算により、実験結果が再現できることも示した。
86) Transient reciprocating motion of a self-propelled object controlled by a molecular layer of a N-stearoyl-p-nitroaniline: Dependence on the temperature of an aqueous phase, Satoshi Nakata, Tomoaki Ueda, Tatsuya Miyaji, Yui Matsuda, Yukiteru Katsumoto, Hiroyuki Kitahata, Takafumi Shimoaka, and Takeshi Hasegawa, J. Phys. Chem. C, 118, 14888-14893 (2014).
 分子同士が強く相互作用する界面活性剤であるN-Stearoyl-p-nitroanilineのLangmuir膜を作り、そのΠ-A曲線を測定すると、低温では単調減少するのに対し、高温のときには逆N字型を描く。このようなLangmuir膜が存在するとき、水面に樟脳粒を浮かべたところ、低温の場合に限られた領域で往復運動することが明らかになった。逆に高温の場合には、そのような閉じ込めはおこらなかった。また、低温の場合に、あらかじめ樟脳粒でLangmuir膜上に曲線を描くとその曲線にそって樟脳粒が往復運動することも明らかになった。そのような現象のメカニズムの考察も行った。
85) Quantitative estimation of the parameters for self-motion driven by difference in surface tension, Nobuhiko J. Suematsu, Tomohiro Sasaki, Satoshi Nakata, and Hiroyuki Kitahata, Langmuir, 30, 8101-8108 (2014).
 界面活性剤を周囲の水面に放出することにより周囲の水面に界面張力勾配を形成し動く系が自己駆動粒子のモデル系としてよく用いられる。その中でも特に典型的な水・樟脳系について、樟脳分子の溶けだし速度や実効的拡散係数、昇華率などを測定と理論解析から導出した。また、実際にどの程度の力が発生しているのかを測定し、それらの理論から求められる値と比較した。その結果、測定結果は矛盾なく理解され、樟脳粒子の運動の駆動力は10 μN程度であることがわかった。
84) Effect of gold nanoparticles on chemical oscillators: A comparative study of the experimental and simulated results, Hideki Nabika, Toshinobu Inumata, Hiroyuki Kitahata, and Kei Unoura, Colloids Surfaces A, 460, 236-239 (2014).
 化学振動反応の一種であるpH振動子において、金ナノ粒子を添加するとその振動の様子が変わる。pH振動子では、高pHの状態と低pHの状態の繊維としてとらえることができるが、金ナノ粒子を加えることによって、周期はほとんど変わらないが、低pHの状態と高pHの状態の比が変わることが明らかになった。その原因について、基礎反応を考慮した数値計算を行い、どの反応の時定数が変化すると実験で見られたような変化が起こりうるのかを議論した。
83) Mathematical modeling of calcium waves induced by mechanical stimulation in Keratinocytes, Yasuaki Kobayashi, Yumi Sanno, Akihiko Sakai, Yusuke Sawabu, Moe Tsutsumi, Makiko Goto, Hiroyuki Kitahata, Satoshi Nakata, Junichi Kumamoto, Mitsuhiro Denda, and Masaharu Nagayama, PLOS ONE, 9, e92650 (2014).
 表皮細胞に刺激を与えるとカルシウムイオンが細胞質内に放出されて細胞が興奮状態になり、それが波となって伝播していく現象が知られている。このカルシウム波の伝播について、細胞質内のATP濃度やカルシウムイオン濃度、IP3濃度などに着目して、数理モデルの構築を行った。その結果、培養細胞において観測されるカルシウム波の伝播や、細胞間のギャップジャンクションを通した信号伝播を阻害した場合の伝播、ATP分解酵素を添加したときの伝播挙動などを再現することができた。
82) Theoretical study on the translation and rotation of an elliptic camphor particle, Keita Iida, Hiroyuki Kitahata, and Masaharu Nagayama, Physica D, 272, 39-50 (2014).
 74)の論文のフルバージョン。円からの摂動展開で楕円形の樟脳粒が短軸方向に動くことが明らかになった。また、濃度場と表面張力の関係が非線形な場合に、静止状態から並進運動への分岐がsupercriticalあるいはsubcriticalに条件になるを明らかにした。また、楕円形の樟脳粒が静止状態から回転運動への分岐を起こすことも明らかにし、その分岐点周りで運動方程式を得ることができた。さらには、数値計算により、楕円形の樟脳粒が運動する際に短軸方向に動くことが明らかになった。その際、分岐点周りの構造が円からの摂動展開により得られていることも明らかにした。
81) Frontiers in epidermal barrier homeostasis - an approach to mathematical modelling of epidermal calcium dynamics, Mitsuhiro Denda, Sumiko Denda, Moe Tsutsumi, Makiko Goto, Junichi Kumamoto, Masashi Nakatani, Kentaro Takei, Hiroyuki Kitahata, Satoshi Nakata, Yusuke Sawabu, Yasuaki Kobayashi, and Masaharu Nagayama, Exp. Dermatol., 23, 79-82 (2014).
 表皮細胞において、カルシウム波は情報の伝達に重要な役割を果たしていることが示唆されている。このようなカルシウム波は、表皮の角層がはがれたときの回復と関係する実験結果が示されている。また、このような情報伝播は様々な疾患や老化、かゆみなどと関係する可能性がある。そこで、数理モデルを用いて、表皮細胞を伝播するカルシウム波を再現することにより、それらに寄与できる可能性がある。本論文は、表皮細胞内でのカルシウム波の伝播から、マクロな動態へとどのようにつながるのかの示唆と、数理モデルの簡単な紹介をしたものである。
80) Motion with memory of a self-propelled object, Satoshi Nakata, Misato Hata, Yumihiko S. Ikura, Eric Heisler, Akinori Awazu, Hiroyuki Kitahata, and Hiraku Nishimori, J. Phys. Chem. C, 117, 24490-24495 (2013).
 樟脳をOHPフィルムの下につけて作った樟脳船を水路に浮かべると間欠運動することが知られている。今回、この樟脳船を円形の水路の上に浮かべた。そうすると、間欠運動する樟脳船が円周上の決まった位置に止まることが実験的に明らかになった。これは、水路に樟脳船が止まっていたメモリーが残っていることを意味する。このような現象は、樟脳船が止まっている時間が長い場合、かつ、水路の半径が小さい場合に起こることも明らかになった。この現象について、樟脳分子のダイナミクスを考えることにより議論した。
79) Delayed response of interfacial tension in propagating chemical waves of the Belousov-Zhabotinsky reaction without stirring, Ryo Tanaka, Tomonori Nomoto, Taro Toyota, Hiroyuki Kitahata, and Masanori Fujinami, J. Phys. Chem. B, 117, 13893-13898 (2013).
 化学振動反応であるBelousov-Zhabotinsky反応溶液において、化学波が伝播するときの界面張力の変化をレーザー準弾性散乱により測定した。その結果、気液界面ではほぼ化学波の進行に伴う色の変化と一致して、界面張力が変化することがわかった。一方、油水界面における測定においては、化学波の進行よりも遅れて界面張力が変化することが明らかとなった。この現象について、界面活性をもつ鉄触媒の界面への吸着脱離の時定数を考えることにより議論した。
78) Chemical wave propagation preserved on an inhibitory field in the Ruthenium-catalyzed Belousov-Zhabotinsky reaction, Satoshi Nakata, Takato Ezaki, Yumihiko S. Ikura, and Hiroyuki Kitahata, J. Phys. Chem. A, 117, 10615-10618 (2013).
 光感受性Belousov-Zhabotinsky反応を用いて、化学波が進行できる長方形領域を作成し、その横方向の相互作用を実験的および理論的に考察した。光の場を与えることにより、化学波が分裂しながら進行する場合と化学波が近づいて融合しながら進行する場合に、二つの化学波の間の距離が異なる、つまり履歴現象がみられることが明らかになった。この履歴現象に関して、化学波が伝播することのできない不応場における、アクチベーター、インヒビターの挙動を考えることで議論した。
77) Effects of surfactant concentration on formation of high-aspect-ratio gold nanorods, Yoshiko Takenaka, Youhei Kawabata, Hiroyuki Kitahata, Masaru Yoshida, Yoko Matsuzawa, and Takuya Ohzono, J. Colloid Interface Sci., 407, 265-272 (2013).
 界面活性剤中で金の錯イオンを還元することにより金ナノロッドが生成されることが知られている。その金ナノロッドのアスペクト比をコントロールするため、界面活性剤として用いているCTABの濃度を変えながら、どのような金ナノロッドが生成されるかを実験的に調べた。その結果、CTABの濃度が高いほどアスペクト比の大きなナノロッドが得られることが明らかとなった。そのメカニズムについて、金の錯イオンとCTABミセルとの複合体形成の化学平衡を考慮することにより議論した。
76) Modulation of the shape and speed of a chemical wave in an unstirred Belousov-Zhabotinsky reaction by a rotating magnet, Hideyuki Okano and Hiroyuki Kitahata, Bioelectromagnetics, 34 220-230 (2013).
 これまでにフェロイン触媒のBZ反応における化学波の進行に対する静磁場の影響を見てきた。その際、化学波は磁場の勾配が強いところで影響されて、形状が変化することが明らかになっていた。本論文においては、ゆっくりと時間変動する磁場を与えた際のBZ反応化学波の変形の様子を観察した。その結果、磁場の変化はゆっくりだが、化学波の進行に比べて十分に早い時には、磁場による影響をほぼ平均化したような挙動が見られることが明らかになった。
75) Rotational motion of a droplet induced by interfacial tension, Ken H. Nagai, Fumi Takabatake, Yutaka Sumino, Hiroyuki Kitahata, Masatoshi Ichikawa, and Natsuhiko Yoshinaga, Phys. Rev. E, 87, 013009 (2013).
 油相(オレイン酸)の上に水滴を置きその界面にオレイン酸ナトリウム(セッケン)の粒を置いた時にオレイン酸ナトリウムの粒が水滴の回りを回転するとともに、水滴自体が回転運動をする系が報告されている。この系は自発的に回転運動を生み出すという意味で興味深い。Stokes方程式を用いた流体力学的議論に基づいて、2次元で円状の液滴内での流れ場を考察した。この流れ場とオレイン酸ナトリウムの濃度場を記述する反応拡散方程式を結合させることにより、分岐構造を解析し、このような回転運動が発現するメカニズムを明らかにした。
74) Spontaneous motion of an elliptic camphor particle, Hiroyuki Kitahata, Keita Iida and Masaharu Nagayama, Phys. Rev. E, 87, 010901 (2013).
 樟脳粒を水面に浮かべると等方的な形状であっても、わずかな揺らぎにより対称性が破れ、一方向に運動することが知られている。1次元系においては長山らにより分岐解析がなされている。そこで、形状の変化を考えるため、2次元で樟脳粒を円形およびそこから、摂動的に変化させた場合についての安定性の解析を行った。特に楕円形状へと変化させた場合に、どの方向への運動がまず駆動されるかについて解析を行った。その結果、楕円形の樟脳粒が界面張力勾配により自発的に運動する際には短軸方向に運動することが明らかになった。
73) Size distribution of cell pattern observed in gravitational instability, Michiko Shimokawa, Hiroyuki Kitahata and Tatsunari Sakurai, Phys. Rev. E, 87, 012903 (2013).
 液体相の上により高密度の液体を薄く載せると、高密度の液体が沈み込む際に液体表面にパターンが現れることが知られている。液体相を入れる容器のアスペクト比を変えると、深さが浅い時には表面にセル状のパターンが現れる。本論文では、そのセルの面積分布がべき則に従うことを紹介し、そのメカニズムを議論した。各セルはほぼ独立に生成、成長することが実験的観測から明らかになり、その知見を基に現象論的モデルを構成することによって、セルのサイズ分布がべき則で記述されることを明らかにした。
72) Control of the self-motion of a Ruthenium-catalyzed Belousov-Zhabotinsky droplet, Sho Kitawaki, Kazuki Shioiri, Tatsunari Sakurai and Hiroyuki Kitahata, J. Phys. Chem. C, 116, 26805-26809 (2012).
 BZ反応の微小な液滴を油層上においた時に、内部での化学反応の進行に伴って液滴が自発的に運動する現象をこれまでに報告してきた。これまではBZ反応の触媒としてフェロインを用いてきたが、本論文では、液滴内部のパターンを制御することにより、液滴の運動を制御することを目的として、ルテニウム触媒を用いた。その結果、液滴に光勾配を与えたところ、暗い領域から化学波が発生し、液滴の運動方向をコントロールすることができた。また、化学波が伝播している途中に強い光を全体的に照射して液滴内の化学波を消滅させたところ、液滴の運動も止まることが観察された。
71) Control of the long-axis length of gold nanorods through temperature variation, Yoshiko Takenaka, Youhei Kawabata, Hiroyuki Kitahata, and Takuya Ohzono, Chem. Lett., 41, 1173-1175 (2012).
 これまでの報告にあるように、アニオン性界面活性剤の水溶液中で金イオンを還元することにより自発的に金ナノロッドが生成されることが知られている。今回は、生成反応が起こるときに温度に着目し、ナノロッドの長軸長をコントロールを目指した。低温で成長させた場合と、高温で成長させた場合に、生成される金ナノロッドの長軸長に有意な差が見られることが明らかになった。この現象は、界面活性剤のミセルと金イオンの結合平衡、および反応速度を考えることにより理解しうることを示した。
70) Spontaneous motion of a Belousov-Zhabotinsky reaction droplet coupled with a spiral wave, Hiroyuki Kitahata, Natsuhiko Yoshinaga, Ken H. Nagai, Yutaka Sumino, Chem. Lett., 41, 1052-1054 (2012).
 61)の論文などに紹介したように、これまでにBZ反応の微小液滴内で、化学波の発生と結合した運動を実験的、理論的に議論をしてきた。これまでは、液滴内部に発生する波は同心球状の波であり、運動も一直線上での往復運動であったが、本論文では、液滴内部でらせん波が継続的に回転し、その回転と同期して液滴自体が回転することを見出した。
69) Drift instability in the motion of a fluid droplet with a chemically reactive surface driven by Marangoni flow , Natsuhiko Yoshinaga, Ken H. Nagai, Yutaka Sumino, and Hiroyuki Kitahata, Phys. Rev. E, 86, 016108 (2012).
 相分離する2成分の液体系を考え、バルク相の中に球形の別の相の液滴が存在する状態を考える。このような系において、界面活性を持つ分子が液滴内から界面に吸着し、外部のバルク相へ逃げていく、あるいはその逆のプロセスを考えると、液滴内外でMarangoni対流が発生し液滴が自発的に運動する場合があることがわかる。本論文においては、この現象に関して、分岐論的に議論を行った。
68) Formation of a multi-scale aggregate structure through spontaneous blebbing of an interface, Yutaka Sumino, Hiroyuki Kitahata, Yuya Shinohara, Norifumi L. Yamada, and Hideki Seto, Langmuir, 28, 3378-3384 (2012).
 33),52),59)の論文では、カチオン性界面活性剤の水溶液の上にアニオン性界面活性剤の油の液滴を載せたときの界面でのブレビングについて議論した。その際に界面にできる会合体に関して、マイクロビームSAXS観察を行った。その際に、擬2次元的な容器を作成し、下部にカチオン性の界面活性剤水溶液を上部にアニオン正界面活性剤の油溶液を入れた。そうすると、界面で柱状の会合体構造が生成し、それぞれは、数十ナノメートルの膜間隔を持つラメラ構造のドメインから成り立っていることが明らかになった。また、その配向方向は柱状構造内の位置と大きな相間があることも明らかになった。
67) Plastic bottle oscillator as an on-off-type oscillator: Experiments, modeling, and stability analyses of single and coupled systems, Masahiro I. Kohira, Hiroyuki Kitahata, Nobuyuki Magome, and Kenichi Yoshikawa, Phys. Rev. E, 85, 026204, (2012).
 29)、30)、44)の論文で報告したように飲み物のペットボトルに水を入れ、細い口をつけると自律振動が見られる。また、ペットボトルに穴をあけてチューブで結合させることにより、二つの振動子は相互作用する。チューブ内が空気で満たされている場合と、水が入っているときとで、それぞれ同相、逆相が安定となる。このペットボトル振動に関して圧力の時間変化を考慮してモデル方程式を導出した。また、そのモデル方程式がリミットサイクル振動を示すこと、結合させたときに結合様式により同相、逆相の両方のモードが見られることを示した。
66) Suppression and regeneration of camphor-driven Marangoni flow with the addition of sodium dodecyl sulfate, Yumihiko Ikura, Ryoichi Tenno, Hiroyuki Kitahata, Nobuhiko J. Suematsu and Satoshi Nakata, J. Phys. Chem. B, 116, 992-996 (2012).
 樟脳粒を水面に固定するとその周りの水面に樟脳分子が拡散し、表面張力を低下させることによって、マランゴニ対流が発生する。今回、水相にイオン性界面活性剤であるSDSを加えたときの対流挙動を観察した。その結果、SDSを加えるに従って予想通り対流構造が弱くなっていった。しかしながら、臨界ミセル濃度よりもさらに濃くしていくと、対流の強さが強くなってくるの現象が見られた。これは、樟脳分子の拡散のスピードとSDSのミセル中に樟脳分子が取り込まれ、水面から水相へと溶解していくスピードの競合によるものと考えられる。この系に関して数理モデルを作り、数値計算と実験を比較しながら議論した。
65) Phase-separated binary polymers spin coated on microwrinkles, Takuya Ohzono and Hiroyuki Kitahata, RCS Adv., 2, 2395-2398 (2012).
 基板上に作成した周期的な溝状の構造の中に、高分子を溶かした有機溶剤をスピンコートする。有機溶剤の蒸発とともに溝の中にのみ溶剤が残った状態になり、その後高分子が析出する。その際、高分子の濃度により、島状の構造ができたり、溝に沿った形の構造ができることが明らかになった。また、二種類の高分子を混合させた溶剤で同様の操作を行ったところ、逐次的に操作するだけでは生成しないような、溝にそってある種の高分子が析出しその上にもう一種の高分子がリボン状の構造を作ることが明らかになった。
64) Gelation effect on the synthesis of high-aspect-ratio gold nanorods, Yoshiko Takenaka, Hiroyuki Kitahata, Norifumi L. Yamada, Hideki Seto and Masahiko Hara, J. Nanosci. Nanotechnol., 12, 714-718 (2012).
 58)の研究の延長として、ゲル化した界面活性剤中では、アスペクト比50を超える金ナノロッドが90%を超える収率で生成される。そこで、本研究ではゲル中で成長する金ナノロッドの成長過程を電子顕微鏡(SEM)によって観察し、ゲル化が金ナノロッド成長過程に与える影響について考察した。
63)表皮細胞間カルシウムイオン波の伝播モデルについて, 長山雅晴,坂井昭彦,傳田光洋,堤も絵,新妻真希子,仲谷正史,中田聡,北畑裕之, 数理解析研究所講究録, 1748, 141-155 (2011).
 表皮細胞においても神経細胞などと同じくカルシウム波が伝播することが実験的に知られている。しかしながら、その伝播様式は神経細胞におけるそれとは異なる。そこで、細胞内外でのカルシウムの挙動に関する数理モデルを作成し、その波の伝播について議論した。また、そのカルシウム波は皮膚の代謝、治癒にも関係していることが実験的にしられており、それらとの関係についても考察した。
62)界面張力の数理物理的描像:マクロとミクロの視点から, 北畑裕之, 数理解析研究所講究録, 1748, 1-23 (2011).
 平衡系における界面張力の物理的な記述についてはほぼ完成された理論がある。それに対し、非平衡系、不均一系にお ける界面の取り扱いについての理論はまだ確立されていない。ところが、現実の系を考えると、界面が重要な役割を果たすような系は平衡である場合は少なく、非平衡条件下にある場合が多い。このような非平衡系での界面張力の記述を考える際、ベースとなるのはやはり平衡系での記述である。そこで、平衡系での記述がどのような仮定によっているのかを考えることにより、どのような条件であれば平衡系での議論が非平衡系に適用できるかを知ることができる。これを念頭に、これまでに確立されている界面張力に関するさまざまな議論をたどる。
61) Spontaneous motion of a droplet coupled with a chemical wave, Hiroyuki Kitahata, Natsuhiko Yoshinaga, Ken H. Nagai, and Yutaka Sumino, Phys. Rev. E, 84, 015101 (2011).
 生物系において、アクチン合成が局所的に起こっていることが解明されるなど、反応拡散系で記述されるようなパターン形成と運動との関係性が重要になってきている。そこで、内在するパターン形成と運動を議論するため、パターン形成が界面張力の非一様性を与えるような液滴について、その液滴内外での流れが十分に遅いStokes近似のもとで流体力学的に取り扱うことを試みた。具体的には、任意の界面張力勾配を与えた液滴において、対流が生成し、その対流によりどのような運動が引き起こされるかについて解析した。また、この結果をBZ反応液滴の油中での運動の実験結果と比較して議論した。
60) Photoexcited chemical wave in the ruthenium-catalyzed Belousov-Zhabotinsky reaction, Satoshi Nakata, Mariko Matsushita, Taisuke Sato, Nobuhiko J. Suematsu, Hiroyuki Kitahata, Takashi Amemiya, and Yoshihito Mori, J. Phys. Chem. A, 115, 7406-7412 (2011).
 ルテニウム錯体を触媒として用いるBZ反応において、光を照射すると一般的には反応性が下がることが知られている。しかし、今回、光強度を急激に上げることにより、光興奮現象が発生することを実験的に確かめた。また、これを修正されたOregonatorモデルを用いて数値計算することにより再現した。その結果、光の強度を上げるスピードが速く、光強度差が大きい時に光興奮現象がより起こりやすいことが明らかになった。これは光感受性BZ反応において、光照射が単純に反応を抑制するわけではなく、その時間変化も重要であることを示している。
59) Dynamical blebbing at a droplet interface driven by instability in elastic stress: a novel self-motile system, Yutaka Sumino, Hiroyuki Kitahata, Hideki Seto and Kenichi Yoshikawa, Soft Matter, 7, 3204-3212 (2011).
 33),52)の論文の延長として、カチオン性界面活性剤の水溶液の上にアニオン性界面活性剤の油の液滴を載せたときの界面でのブレビングについて議論した。本論文では特に、33の論文で示したモデルの詳細な導出を示すとともに、実験で濃度を変化させてブレブの大きさを観察し、モデルとのフィッティングを試みた。また、小さな液滴では、ブレビングとともにほとんどすべての液滴内部の油が移動することにより並進運動が観察される。その並進運動の統計則についても議論した。
58) Growth of gold nanorods in gelled surfactant solutions, Yoshiko Takenaka, Hiroyuki Kitahata, Norifumi L. Yamada, Hideki Seto and Masahiko Hara, J. Colloid Interface Sci., 356, 111-117 (2011).
 金ナノロッドの成長に影響を与える、界面活性剤のゲル化について、そのミクロな内部構造を小角中性子散乱と小角X線散乱を用いて測定した。その結果、界面活性剤のゲル化とは、ミセル構造からinterdigitateしたラメラ構造への構造変化に対応することが分かった。ゲル化を伴う金ナノロッドの成長過程の途中観察(SEM観察)結果と照らし合わせることにより、ラメラ構造形成による金ナノロッド周りの二重膜の自発曲率低下によって、金ナノロッドの特に短軸長が影響を受けることを明らかにした。
57) Synchronized motion of the water surfaces around two fixed camphor disks, Hiroyuki Kitahata, Kouhei Kawata, Sachiyo Takahashi, Motohiko Nakamura, Yutaka Sumino, and Satoshi Nakata, J. Colloid Interface Sci., 351, 299-303 (2010).
 非平衡開放条件下では、液滴や物体が界面張力のバランスを自発的に破りながら運動することが可能である。その最も簡単な実験系のひとつとして、水面に浮かべた樟脳粒があげられる。38の論文では、水面に固定した樟脳粒の周囲の水面が周期的に振動する現象を見出し、この振動が自励振動であることを示した。この樟脳粒2つを固定して水に接触させたとき、樟脳粒間の距離が近いと、振動の位相が揃う。この際、バルク中の対流ロール構造が樟脳粒間の距離に依存し、振動の同期/非同期と相関することが明らかになった。
56) Phase wave between two oscillators in the photosensitive Belousov-Zhabotinsky reaction depending on the difference in the illumination time, Satoshi Nakata, Kenji Kashima, Hiroyuki Kitahata, and Yoshihito Mori, J. Phys. Chem. A, 114, 9124-9129 (2010).
 これまでにBZ反応における引き込み現象は、触媒を吸着させたビーズ上での反応や、CSTR内での反応を用いたものがほとんどであった。今回、光感受性BZ反応を用いて、化学反応場の形状を制御し、2つの反応場間の相互作用について考察した。光により制御できるので初期位相の制御が容易であることが利点である。実験の結果、伝播する位相波が重要な役割を果たすことが明らかになった。数値計算による再現も行い、その結果を照らし合わせて考察を行った。
55) Mode-switching of the self-motion of a camphor boat depending on the diffusion distance of camphor molecules, Nobuhiko J. Suematsu, Yumihiko Ikura, Masaharu Nagayama, Hiroyuki Kitahata, Nao Kawagishi, Mai Murakami and Satoshi Nakata, J. Phys. Chem. C, 114, 9876-9882 (2010).
 樟脳をプラスチック板につけた樟脳船は水面上を自発的に運動するが、そのプラスチック板を大きくし、その下側に樟脳粒をつけた場合、プラスチック板の大きさと樟脳粒をつける位置により、運動の様子が劇的に変化する。たとえば、樟脳粒を板の端に近い位置につけると、ほぼ等速度で連続的に動くが、大きなプラスチック板の中心付近につけると、間欠的に運動する現象がみられる。本論文では、樟脳膜の分布に関する時間発展方程式を用いて、その運動を数理モデル化し、モード分岐がプラスチック板の下と水面での拡散のスピードの違いに起因することを明らかにした。
54) Experimental and theoretical studies on the self-motion of a phenanthroline disk coupled with complex formation, Keita Iida, Nobuhiko J. Suematsu, Yumi Miyahara, Hiroyuki Kitahata, Masaharu Nagayama and Satoshi Nakata, Phys. Chem. Chem. Phys., 12, 1557-1563 (2010).
 6)の論文においてフェナントロリン粒を硫酸鉄水溶液に浮かべた時、界面張力差の影響で自発的に運動することを報告した。この現象に関して、硫酸鉄とフェナントロリンの錯体形成反応と物質の拡散、表面張力を考えることにより数理モデルを構築し、現象を再現した。また、溶液に塩化カルシウムを加えて塩強度を変化させたときの挙動を数理モデルにより予想し、その予想を実験的に確かめることによって数理モデルの妥当性を検証した。
53) Mathematical analysis of intercellular calcium propagation induced by adenosine triphosphate, Moe Tsutsumi, Hiroyuki Kitahata, Satoshi Nakata, Yumi Sanno, Masaharu Nagayama, and Mitsuhiro Denda, Skin Res. Technol., 16, 146-150 (2010).
 表皮細胞の培養系において、カルシウム波が発生する様子が見られる。細胞の分化の度合いや、薬物の添加によって、この波の伝わり方に違いが見られる。しかしながら、従来の手法では、違いを定量化することが難しかった。そこで、連続画像から各細胞の発火時間を認識し、どの程度一様な波面を形成するかを評価することで、実験条件の違いによる波の伝播の違いを定量的に評価できるようになった。このことは、カルシウム波の伝播メカニズム解明の助けになると思われる。
52) Spontaneous deformation of an oil droplet induced by the cooperative transport of cationic and anionic surfactants through the interface, Yutaka Sumino, Hiroyuki Kithata, Hideki Seto, Satoshi Nakata, and Kenichi Yoshikawa, J. Phys. Chem. B, 113, 15709-15714 (2009).
 33)の論文において、界面活性剤(STAC)水溶液の上に、パルミチン酸を溶かした油(テトラデカン)の油滴を載せたとき、界面でゲル状の物質が生成してこぶ(ブレブ)のようなものが界面から生成しては消える現象を報告した。本論文では、その詳細なメカニズムを議論するため、生成するゲル状の物質の構造をSAXSを用いて決定し、また、界面張力の時間変化の測定やブレビングの様子の濃度依存性などを調べることによって、まずはじめに気液界面に薄く界面活性剤の膜が展開し、次に油水界面に粘弾性を持つようなゲルが生成し、それが破壊されることによって液滴が変形を起こすことを確認した。
51) Unpinning of a spiral wave anchored around a circular obstacle by an external wave train: Common aspects of a chemical reaction and cardiomyocyte tissue, Masanobu Tanaka, Akihiro Isomura, Marcel Horning, Hiroyuki Kitahata, Konstantin Agladze, and Kenichi Yoshikawa, Chaos, 19, 043114 (2009).  Erratum: Chaos 20, 049904 (2010).
 培養心筋細胞系や光感受性BZ反応系などにおいて、デフェクトの周りにピン止めされたらせん波に、周期的に進行波を衝突させることによりピン止め状態から外すことができる。このような現象に関してOregonatorモデルを用いた反応拡散方程式をシミュレーションすることによって、その条件を探った。また、その条件をEikonal近似を用いて、解析的に議論し、不応期に当たる時に波がくることによってピン止めが外れることを見出した。
50) Oscillation in penetration distance in a train of chemical pulses propagating in an optically-constrained narrowing channel, Hiroyuki Kitahata, Takashi Fujio, Jerzy Gorecki, Satoshi Nakata, Yasuhiro Igarashi, Agnieszka Gorecka, and Kenichi Yoshikawa, J. Phys. Chem. A, 113, 10405-10409 (2009).
 光感受性BZ反応を用いて、三角形の反応場を作り、そこに化学波を伝播させた。その際に、反応を抑制するための光の強度をあげたところ、化学波が消える位置が1つおきに異なる現象を見出した。これは、反応の抑制物質である臭素が光を照射したときに生成するのだが、その生成率が高いために起こると考えられる。光の影響を加味したOregonatorモデルを用いて、反応拡散方程式の数値計算によっても再現することができた。
49) Analysis of the growth process of gold nanorods with time-resolved observation, Yoshiko Takenaka and Hiroyuki Kitahata, Phys. Rev. E, 80, 020601 (2009).
 界面活性剤水溶液中で金の錯イオンを還元することにより金ナノロッドが生成することが知られている。その非対称な結晶成長のメカニズムは非常に興味深い。そのような中、成長途中にドデカンチオールのエタノール溶液を注入することにより、金ナノロッドの生成反応が即座に停止することが明らかになった。そこで、金ナノロッドの生成の時分割観察を行うとともに、化学反応速度論に基づいた考察を行った。
48) Oscillation and synchronization in the combustion of candles, Hiroyuki Kitahata, Junji Taguchi, Masaharu Nagayama, Tatsunari Sakurai, Yumihiko Ikura, Atsushi Osa, Yutaka Sumino, Masanobu Tanaka, Etsuro Yokoyama and Hidetoshi Miike, J. Phys. Chem. A, 113, 8164-8168 (2009). (Cover art)
 1本だけで燃やしたときには静かに燃えるようなろうそくを3本以上まとめて燃やすと振動しながら燃焼する。この3本1組のろうそくをある距離dだけ離しておいたとき、dの大きさによって振動の位相が同相同期したり逆相同期したりする。このような現象についてそのメカニズムを対流や熱輻射を考慮することにより考察した。また、常微分方程式を用いた数理モデルにより再現することができた。
47) Stationary pattern formation in a discrete excitable system with strong inhibitory coupling, Naoko Kurata, Hiroyuki Kitahata, Hitoshi Mahara, Atsushi Nomura, Hidetoshi Miike, and Tatsunari Sakurai, Phys. Rev. E, 79, 056203 (2009).
 興奮系の素子を拡散結合させた系を考える。ここでは、興奮系としてはFitzHugh-Nagumo方程式を採用し、抑制因子の結合定数を大きくする。興奮系は一般には安定固定点は1つしかもたないが、結合定数を大きくしていくと、新たな安定平衡点が生まれる。2素子の結合系について解析的に解の存在と安定性を議論し、それをもとに1次元列、2次元列についてどのようになるかを議論した。この現象を用いることで、初期値として2次元画像を離散化したものを与えると、元の画像のエッジ部分のみが残る解となることがわかる。これは画像処理アルゴリズムとしても役に立つ可能性がある。
46) Emergence of superstructures from a homogeneous lipid sphere, Makiko Negishi, Hiroyuki Kitahata, and Kenichi Yoshikawa, J. Phys. Chem. B, 113, 3264-3268 (2009).
 3種のリン脂質混合系の薄膜に水を加えることによって、マイクロメートルスケールの球状の液滴が生成する。温度変化および時間の経過とともに、その表面に周期的な構造が現れることが明らかになった。この構造変化について、特徴的な長さの変化などを測定し、リン脂質の物性、おもに自発曲率、をもとにして、どのようにしてこのような構造変化が起こるのかについて議論した。
45) The effect of a gradient static nagnetic field on an unstirred Belousov-Zhabotinsky reaction by changing the thickness of the medium, Hideyuki Okano, Hiroyuki Kitahata, and Daisuke Akai, J. Phys. Chem. A, 113, 3061-3067 (2009).
 39)の論文で紹介したように、200 mT程度の静磁場により、BZ反応のパターン形成に影響が現れることが観察された。今回は、BZ反応の溶液の厚さ、ならびに磁石からの距離を変えることで、パターンに対する影響がどう変わるかについて実験的に調べた。その結果、溶液の厚さが厚いほど磁場による影響が強く現れることが明らかになった。また、磁石からの距離を大きくするとパターン形成に対する影響は急激に小さくなることも明らかになった。このような実験結果は、BZ反応のパターンが静磁場によりどのように影響されるのかを議論する上で重要になると考えられる。
44) Synchronization of three-coupled plastic bottle oscillators, Masahiro I. Kohira, Nobuyuki Magome, Shin-ichiro Mori, Hiroyuki Kitahata, and Kenichi Yoshikawa, Int. J. Unconventional Compt., 5, 103-111 (2009).
 29)、30)の論文で紹介したように飲み物のペットボトルに水を入れ、細い口をつけると自律振動が見られる。ペットボトルに穴をあけてチューブで結合させることにより、二つの振動子は相互作用する。チューブ内が空気で満たされている場合と、水が入っているときとで、それぞれ同相、逆相が安定となる。2つでは逆相が安定になるような結合で3つの振動子を結合させたときに興味深い挙動が起こる。このような振動子の結合系についての実験および簡単な常微分方程式によるモデルに基づいた解析についての論文である。
43) Convective effects in a reaction-diffusion system: Marangoni effects and spontaneous motion, Hiroyuki Kitahata, Int. J. Unconventional Compt., 5, 67-86 (2009).
 これまでに3),5),24),35)の論文で紹介してきたようにBZ反応の酸化、還元反応に伴って、表面張力が振動することが知られている。これまでにBZ反応とオレイン酸の界面においてMarangoni対流が発生すること、オレイン酸に浮かべたBZ反応液滴が自発的に運動することを報告してきた。また、数値計算により、Marangoni対流が再現できることも述べた。本論文はこれらの内容をまとめた総説である。
42) High-aspect-ratio gold nanorods synthesized in a surfactant gel phase, Yoshiko Takenaka and Hiroyuki Kitahata, Chem. Phys. Lett., 467, 327-330 (2009).
 界面活性剤水溶液中で塩化金酸を化学的に還元することにより、金のナノロッドが生成することが知られている。この現象は自発的に結晶の成長方向が破れる現象として興味深い。これまでには、クラフト点の高いHTABの水溶液が主に用いられてきたが、よりクラフト点の低いOTABとの混合溶液を用いるとよりアスペクト比の大きなナノロッドが成長することが明らかになった。これは、界面活性剤がゲル状構造を形成することによると考えられる。本論文はHTAB/OTAB混合溶液中での金ナノロッド成長に関するの実験結果の紹介ならびに、界面活性剤のミクロな構造との関係を議論したものである。
41) Homogenization of a phase-separated droplet in a polymer mixture caused by the dielectric effect of a laser, Hirofumi Toyama, Kenichi Yoshikawa, and Hiroyuki Kitahata, Phys. Rev. E, 78, 060801 (2008).
 性質の異なる2種類以上の高分子の水溶液は、相分離をすることが知られている(水性二相分離)。今回、ポリエチレングリコール(PEG)とデキストランなどを用いた水性二相分離系において、マイクロメートルスケールの微小液滴にレーザーを照射したときの効果について調べた。レーザーを照射すると微小液滴が消滅するが、その消滅の仕方がPEGリッチ相とデキストランリッチ相で異なることが明らかになった。本論文では、その現象についての簡単な理論的解析についても述べる。
40) Rhythmic oscillation and dynamic instability of micrometer-sized phase-separation under continuous photon-flux by a focused laser, Koichiro Sadakane, Hiroyuki Kitahata, Hideki Seto and Kenichi Yoshikawa, Phys. Rev. E, 78, 046214 (2008).
 水・3-メチルピリジン系は常温近くに臨界点を持つため、臨界点の近くでの実験を行いやすい。今回、臨界点近傍の組成と、臨界点から遠くはなれた組成とにおいて、集光レーザーの連続照射を行い、相分離を誘起させた。臨界点から遠く離れた組成のときには、これまでに報告してきた(9の論文)のと同じように球状の液滴が成長したが、臨界点に近いときには、界面がゆれ、不安定な形状の液滴が生成された。また、16)の論文と同様に集光レーザーをスキャンした際には、臨界点から離れた組成においては球状の液滴が数個生成、合一する様子が見られたが、臨界点近傍においては楕円形のような液滴が現れた。本論文は主にこの実験結果に関する紹介である。
39) The influence of a gradient static magnetic field on an unstirred Belousov-Zhabotinsky reaction, Hideyuki Okano, Hiroyuki Kitahata, Daisuke Akai, and Naohide Tomita, Bioelectromagnetics, 29, 598-604 (2008).
 BZ反応における静磁場の影響に関する報告。これまで、静的な磁場がBZ反応のパターンに影響する現象は見られていなかったが、今回、200 mT程度の静磁場中でターゲットパターンが変形する現象が観察された。これは、磁場の勾配が大きなところで変形が激しく起こっており、静磁場の強さよりも、その強さの勾配が大きく影響しているのではないかと考えられる。
38) Oscillation of a water surface in contact with a fixed camphor disk, Hiroyuki Kitahata, Kouhei Kawata, Yutaka Sumino, and Satoshi Nakata, Chem. Phys. Lett., 457, 254-258 (2008).
 水面に樟脳粒を浮かべた系において、水面が周期的に振動する現象が観察された。樟脳粒にかかる力と水面の変位を同時に測定することにより、この振動は自律振動であることが明らかになった。このメカニズムに関して、水面上に展開した樟脳分子の分布ならびに、表面張力勾配により駆動されるMarangoni対流を考慮して、簡単な解析を行い、定常状態が不安定化しうることを示した。
37) Mathematical modeling of frogs' calling behavior and its possible application to artificial life and robotics, Ikkyu Aihara, Hiroyuki Kitahata, Kenichi Yoshikawa, and Kazuyuki Aihara, Artif. Life Robotics, 12, 29-32 (2008).
 34)の論文と関係して、2匹のニホンアマガエルの鳴き声の同期に関する研究。簡単な位相モデルを導入して逆結合を実現した。また、系を3匹の結合系に拡張した際、どのような現象が起きうるのかについて考察を行った。
36) Large-scale on-off switching of genetic activity mediated by the folding-unfolding transition in a giant DNA molecule: An hypothesis, Yoshiko Takenaka, Hiroki Nagahara, Hiroyuki Kitahata, and Kenichi Yoshikawa, Phys. Rev. E, 77, 031905 (2008).
 DNAは温度、凝縮剤濃度、pHなど外的な環境によりほどけたコイル状態と小さく折りたたまれた状態の間を相転移することが知られている。また、このような状態変化にともなって、遺伝子発現の活性が異なることも明らかになった。本研究では、DNAが生成したRNAが環境を変化させる因子となることにより、遺伝子の一斉発現やリズム的な発現が生成できることを理論的に示した。
35) Micro-freight delivered by chemical waves, Takatoshi Ichino, Takeshi Asahi, Hiroyuki Kitahata, Nobuyuki Magome, Konstantin Agladze, and Kenichi Yoshikawa, J. Phys. Chem. C, 112, 3032-3035 (2008).
 BZ反応溶液をオレイン酸(油)に沈めた系において、油水界面に置いた物体がBZ反応の化学波の伝播に伴って輸送される現象を見出した。これは、化学波の伝播に伴う界面張力の変化が対流を引き起こし、その対流によって輸送されるものと思われる。また、化学波を発生させるタイミング、場所をコントロールすることにより、物体をどこに輸送するかを決めることができる。この系は、化学エネルギーからを用いて物体を輸送する実験モデル系であると言える。
34) Dynamical calling behavior experimentally observed in Japanese tree frogs (Hyla japonica), Ikkyu Aihara, Shunsuke Horai, Hiroyuki Kitahata, Kazuyuki Aihara, and Kenichi Yoshikawa, IEICE Trans. Fundamentals, 90A, 2154-2161 (2007).
 ニホンアマガエルの泣き声を解析すると、周期的に強弱があることがわかる。そこで、ニホンアマガエルを2匹近づけておくと、2匹が同時に鳴くとき、その強弱の振動が逆相で同期する。本研究では、リカーレンス・プロットによりその時系列を解析し、同期の様子を観察した。その結果、1匹だけで鳴いているときよりも逆相に同期して鳴いているときのほうが周波数が小さくなることが明らかになった。
33) Blebbing dynamics in an oil-water-surfactant system through the generation and destruction of a gel-like structure, Yutaka Sumino, Hiroyuki Kitahata, Hideki Seto, and Kenichi Yoshikawa, Phys. Rev. E, 76, 055201 (2007).
 水・油・界面活性剤2種の混合系において、油滴からブレブ(こぶのようなもの)が成長する現象が観察された。この現象はアメーバの動きのようにも見える。このブレブ成長は、油水界面に生じるゲルの生成が原因であることを明らかにした。さらには、簡単なモデルを用いて、ブレブ成長がゲルが生成することによる揺らぎの成長で議論できることを明らかにした。
32) Survival versus collapse: Abrupt drop of excitability kills the traveling pulse, while gradual change results in adaptation, Masanobu Tanaka, Hiroki Nagahara, Hiroyuki Kitahata, Valentin Krinsky, Konstantin Agladze, and Kenichi Yoshikawa, Phys. Rev. E, 76, 016205 (2007).
 光感受性BZ反応における化学波の伝播に関して、光強度を時間的に変化させたとき、その変化のスピードにより挙動が異なることを見出した。すなわち、光強度を急激に変化させると化学波は伝播せず消滅し、光強度をゆっくりと変化させると化学波は伝播する。この現象に関して、反応拡散方程式のモデルを用い、ヌルクラインの時間変化とともにどのように系の状態が変化するかに着目して議論した。
31) Characteristic features in the collision of chemical waves depending on the aspect ratio of a rectangular field, Mariko Matsushita, Satoshi Nakata, and Hiroyuki Kitahata, J. Phys. Chem. A, 111, 5833-5838 (2007).
 20),26)で述べたような光感受性BZ反応によりデザインしたリング上での化学波の伝播に関して、反応場の形状をうまくデザインし、直線を組み合わせた形にすることにより、化学反応波の挙動を解析的に考えやすくなる。このような系における光感受性BZ反応における化学波の伝播について実験と理論、数値計算の両面から議論した。
30) Plastic bottle oscillator: Rhythmicity and mode bifurcation of fluid flow, Masahiro I. Kohira, Nobuyuki Magome, Hiroyuki Kitahata, and Kenichi Yoshikawa, Am. J. Phys., 75, 893-895 (2007).
 水を入れたペットボトルの口に細い管をつけ、逆さ向けることによってリズミックな振動が起こる(ペットボトル振動子)。この振動子はリミットサイクル振動としての性質を持ち、また、結合させることによって引き込み現象を起こす。このペットボトル振動子のメカニズムに関して、簡単な区分線形常微分方程式を導き、その方程式を用いて結合系に関しても議論した。
29) ペットボトル振動子 : 水 / 空気流が描き出す時空間構造,小平I.將裕,北畑裕之,数理解析研究所講究録, 1522,166-176 (2006).
 主に、30)の内容の日本語での解説。
28) Coexistence of wave propagation and oscillation in the photosensitive Belousov-Zhabotinsky reaction on a circular route, Satoshi Nakata, Sayaka Morishima, Takatoshi Ichino, and Hiroyuki Kitahata, J. Phys. Chem. A, 110, 13475-13478 (2006).
 20,26で述べたような光感受性BZ反応によりデザインしたリング上での化学波の伝播に関して、光強度を時間的に変化させたときの挙動に関する研究である。光強度を下げたとき、化学波が伝播する状態と、リング状の反応場のある領域がいっせいに発火する状態が交互に発生する。この現象に関して、ヌルクラインの時間的変化などを元に議論した。
27) Chemical reaction-inspired crystal growth of a coordination polymer toward morphology design and control, Shigeyuki Masaoka, Daisuke Tanaka, Hiroyuki Kitahata, Sumiko Araki, Ryotaro Matsuda, Kenichi Yoshikawa, Kenichi Kato, Masaki Takata, and Susumu Kitagawa, J. Am. Chem. Soc., 128, 15799-15808 (2006).
 2種の化学物質を拡散によりゆっくりと反応させ結晶化させたとき、ダンベル状の構造やネットワーク状の構造の形成が見られた。その構造形成の時間的変化を追うとともに、そのメカニズムを考察した。結晶面による反応速度の違いと拡散速度の違いを考えることによって、時間的に成長する結晶面が異なることが予想され、それが今回観察された結晶成長のメカニズムであると考えられる。
26) Interactive propagation of photosensitive chemical waves on two circular routes, Satoshi Nakata, Sayaka Morishima, and Hiroyuki Kitahata, J. Phys. Chem. A, 110, 3633-3637 (2006).
 19で述べた光感受性BZ反応によりデザインした二つの円を結合させた形状の興奮場上を伝播する化学波の相互作用についての研究である。二つの円周上を伝播する化学波の最終的な位相差が興奮場の形状の違いおよび初期位相の違いにより決まることを実験・理論の両面から示している。
25) Change in the mode of spontaneous motion of an alcohol droplet caused by a temperature change, Ken Nagai, Yutaka Sumino, Hiroyuki Kitahata, and Kenichi Yoshikawa, Prog. Theor. Phys. Suppl., 161, 286-289 (2006).
 20)で述べた水相上でのペンタノールの液滴の運動について、温度を変化させたときの様子について観察する。前の論文において、界面が不安定化する波数を表面張力、蒸発率、溶解率をパラメータとして考えた。それらのパラメータの温度依存性が異なるため、どの項が重要であるかを議論することができる。その結果、蒸発率よりも溶解率のほうが効いていることが明らかになった。
24) Spontaneous motion of a droplet coupled with a chemical reaction, Hiroyuki Kitahata, Prog. Theor. Phys. Suppl., 161, 220-223 (2006).
 BZ反応の液滴を油相に浮かべた系において液滴が化学振動反応と同期して運動する現象を、すでに1)の論文などで報告してきた。この自発的運動のメカニズムについて本論文では考察している。具体的には液滴の内部の対流を実験的に観察し、解析を行った。その結果、液滴の自発的運動の向きと対流の向きの変化が同期していることが確認できた。そのメカニズムについての考察などを行っている。
23) Spatio-temporal pattern formation with oscillatory chemical reaction and continuous photon flux on a micrometre scale, Hiroyuki Kitahata and Kenichi Yoshikawa, J. Phys. Condens. Mat., 17, S4239-S4248 (2005).
 化学エネルギー差、あるいは集光レーザーによる光エネルギーにより駆動され、自発的に運動する液滴に関する総説。このような時空間パターン形成の際に、場を均一化しようとする拡散と場を不均一にする効果をもつ化学エネルギー差あるいは集光レーザー場との競合が大切であることを述べている。
22) Chemo-sensitive running droplet, Yutaka Sumino, Masaharu Nagayama, Hiroyuki Kitahata, Shin-ichiro M. Nomura, Nobuyuki Magome, Yoshihito Mori, and Kenichi Yoshikawa, Phys. Rev. E, 72, 041603 (2005).
 界面活性剤水溶液中で油滴は、ガラス基板上の界面活性剤濃度の不均一性により運動する。その運動は、ガラス基板を酸で処理することにより、制御することができる。すなわり、酸を塗った領域には油滴は入り込まない。このような現象について、界面活性剤の基板上濃度を変数として、油滴をばねでつながれた2つのビーズの結合とみることでモデルを構築、数値計算を行った。
21) Mode selection in the spontaneous motion of an alcohol droplet, Ken Nagai, Yutaka Sumino, Hiroyuki Kitahata, and Kenichi Yoshikawa, Phys. Rev. E, 71, 065301 (2005).
 ペンタノール-水系において、水にペンタノールを加えておくと、ペンタノールの液滴が自由に運動する現象が観察される。液滴のサイズによって運動・変形のモードが、形をたもったまま不規則な運動→変形して方向性のある運動→分裂と変わる。このモード変化について界面の安定性を議論することによって解析した。
20) Propagation of photosensitive chemical waves on the circular routes, Hiroyuki Kitahata, Akiko Yamada, Satoshi Nakata, and Takatoshi Ichino, J. Phys. Chem. A, 109, 4973-4978 (2005).  Correction and Addition: J. Phys. Chem. A, 110 7515 (2006).
 光感受性のBelousov-Zhabotinsky(BZ)反応を用いることにより、化学波が伝播できる領域(=反応場)の形状を自由にデザインできる。まず、円周状の反応場を作り、その上での化学波の伝播について実験および理論的解析を行った。さらには、2つの円周を組み合わせた形状の反応場での化学波の伝播についても、実験、理論の両面から研究を進めた。
19) Autonomous motion of droplet powered by chemical potential and by photon-flux, Hiroyuki Kitahata, Yutaka Sumino, Ken Nagai, and Kenichi Yoshikawa, 2005 IEEE International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science, 115-119 (2005).
 BZ反応系、油水系、水-アルコール系など界面張力の不安定性によって液滴が自発的に運動する系や、集光したレーザーの焦点付近で液滴が生成、運動するような系についての紹介した。
18) Chemo-mechanical energy transduction through interfacial instability, Hiroyuki Kitahata and Kenichi Yoshikawa, Physica D, 205, 283-291 (2005).
 BZ反応系、樟脳-水系、油水系、水-アルコール系などにおいて、界面張力の不安定性によって自発的運動が生じる系について、それぞれどのように非平衡性が効いているか、また、どのような対称性の破れから運動がスカラー量である化学エネルギーとベクトル量である運動がカップルしているかについて考察した。
17) Mode-bifurcation upon pouring water into a cup that depends on the shape of the cup, Satoshi Nakata, Akiko Yamada, Hiroyuki Kitahata, Phys. Lett. A, 339, 45-51 (2005).
 1)、7)の論文と同様に容器に水を注いだときの変化についての論文。水を注ぐ位置を変化させることによって同様の履歴や振動現象が見られること、また、容器の形状を変えることによって、水のくぼみの位置が空間的に振動するようなモードが観察されることについて報告している。
16) Dynamical phase separation under laser scanning, Sada-atsu Mukai, Hiroyuki Kitahata, and Kenichi Yoshikawa, Chem. Phys. Lett., 402 529-534 (2005).
 9)の論文と同様の系において、レーザーの焦点を三角波状に、あるいは、正弦波状にスキャンした際、そのスキャン速度によって、相分離した液滴が焦点に追随して運動するか、平均的なポテンシャルを感じて運動するかが変わる。そのような現象について、実験的・理論的に検証した。
15) Synchronized sailing of two camphor boats in polygonal chambers, Satoshi Nakata, Yukie Doi, and Hiroyuki Kitahata, J. Phys. Chem. B, 109, 1798-1802 (2005).
 2隻の樟脳船を円形水路に浮かべると、ある一定の距離で進行したり、あるいは振動しながら進行することが知られているが、今回は、多角形の水路における様子を観察した。この現象について、位相モデルを考えて、考察を行い、シミュレーションによって現象を再現した。
14) Slowing and stopping of chemical waves in a narrowing canal, Hiroyuki Kitahata, Ryoichi Aihara, Yoshihito Mori, and Kenichi Yoshikawa, J. Phys. Chem. B, 108, 18956-18959 (2004).
 ガラスキャピラリ中でBZ反応の化学波を伝播させたとき、キャピラリの先端に伝播するにしたがって、伝播速度が遅くなり、化学波が消滅する現象が観察された。この現象に関して、ガラス表面での吸着等を考慮して、モデルを構築し、伝播速度の変化について議論した。
13) Spontaneous rhythmic motion of a polymer chain in a continuous-wave laser field, Hiroyuki Kitahata, Hiroyuki Mayama, and Kenichi Yoshikawa, Phys. Rev. E, 70, 021910 (2004).
 レーザー焦点にトラップしたDNA単分子は、レーザーによる加熱を受けつつ、折りたたまれた状態と引き伸ばされた状態を交互にとるように振動する。この現象に関するモデルを提案し、さらに、分子機械のメカニズムと関連させた議論を進めている。
12) Synchronized motion of a mobile boundary driven by a camphor fragment, Satoshi Nakata, Yukie Doi, and Hiroyuki Kitahata, J. Colloid. Interface. Sci., 279, 503-508 (2004).
 形状が異方的な樟脳粒を水面に浮かべた時に一方向性の運動を呈するが、その時に、更に異方性のある可動な境界を与えた時、その境界の運動の様子は、樟脳粒の異方性との関係で決まる。また、初期条件として、可動な境界を浮かべている時と、樟脳粒を浮かべている時によっても、系の運動の様子は異なる。これらの結果について、対流と関連付けた議論を行っている。
11) Convective flow driven by chemical reaction, Hiroyuki Kitahata, Nobuyuki Magome, and Kenichi Yoshikawa, Proc. Slow Dyn. Compl. Sys. (AIP Proc.), 708, 430-431 (2004).
 3)の論文で紹介したBZ反応に起因する対流現象について、Navier-Stokes方程式に表面張力項をカップルさせ、圧力項も考慮して数値計算を行った。その結果、対流が発生するとともに、化学波の進行が表面近くで遅くなることを見出した。今回は、数値計算結果を主に報告する。
10) Self-motion of a camphor disk coupled with convection, Hiroyuki Kitahata, Shin-ichi Hiromatsu, Yukie Doi, Satoshi Nakata, and Mohammed Rafiqul Islam, Phys. Chem. Chem. Phys., 6, 2409-2414 (2004).
 水に樟脳の円板を浮かべた系において、樟脳粒が表面張力差により自発的に運動する系はこれまでに研究されてきた。しかし、表面張力差により、バルクにはMarangoni対流が発生するはずである。これまで、この対流の効果は考慮されてこなかった。今回、Navier-Stokes方程式を用いた数値計算と実験を比較することにより,このMarangoni対流の性質を調べ、更に、場の形状に異方性を持たせることにより、自発的な運動に方向性を持たせることもできた。
9) Liquid/liquid dynamic phase separation induced by a focused laser, Sada-atsu Mukai, Nobuyuki Magome, Hiroyuki Kitahata, and Kenichi Yoshikawa, Appl. Phys. Lett., 83, 2557-2559 (2003).
 油水二相混合系に焦点を絞ったレーザーを照射すると、マイクロメートルスケールの相分離現象が起こる。油相、あるいは、水相の液滴が焦点付近で生成するのに伴い、安定に液滴がトラップされたり、定常的に生成した液滴が外へはじきとばされるようなパターンが見られたりする。この現象を平均場理論を用いて、簡単な理論的考察を行った。
8) Multiple autonomous motions synchronized with complex formation, Satoshi Nakata, Shin-ichi Hiromatsu, Hiroyuki Kitahata, J. Phys. Chem. B, 107, 10557-10559 (2003).
 フェナントロリン粒を硫酸鉄水溶液に浮かべた時、界面張力差の影響で自発的に運動する。硫酸鉄水溶液の濃度を変化させることにより、フェナントロリン粒の運動の様子が変化し、連続的な運動と、間欠的な運動を行うことを見出した。
7) Mode-bifurcation by pouring water into a cup, Hiroyuki Kitahata, Akiko Yamada, and Satoshi Nakata, J. Chem. Phys., 119, 4811-4816 (2003).
 1)の論文の発展バージョン。前回の論文で作ったメカニズムを更に正確に議論しようとしている。また、新しく、遷移のときの様子を実験によって調べ、数値計算と比較している。径の太さを数値計算の中に新たなパラメータとして導入することにより、前回の論文では説明できていなかった流量と径の太さに関する相図も再現することができた。
6) 異方的反応場におけるモードスイッチング−モードスイッチング系に関するモデル設計−,中田聡,北畑裕之,数理解析研究所講究録, 1313,141-148 (2003).
 主に、1)の内容の日本語での解説。簡単な考察を行っている。
5) 化学反応により引き起こされる流体現象, 北畑裕之,数理解析研究所講究録, 1313,99-109 (2003).
 主に、3)の内容の日本語での解説。BZ反応に伴う界面張力を利用した対流現象および、BZ反応溶液の液滴の自発的運動について、その実験結果とメカニズムを示している。
4) 非線形システム:反応拡散系から生命現象へ, 北畑裕之・吉川研一,応用物理,71, 1126-1132 (2002).
 生命の謎に迫るためには、エネルギーや物質が流入・流出する散逸系であることを踏まえなければならない。これまで,散逸系の代表例として反応拡散系が取り上げられ、同心円やスパイラルなどの動的パターンの発生やTuring 不安定性など、実験、理論の両面から盛んに研究が行われてきた。ここでは、反応拡散系での基本的な仮定である「反応場が実空間上で静止している」という制約を取り除き、反応拡散対流系という枠組を考える.これによって、本来スカラー量の化学エネルギーからベクトル的な運動を直接取り出すことが可能となることを示す。
3) Convective and periodic motion driven by a chemial wave, Hiroyuki Kitahata, Ryoichi Aihara, Nobuyuki Magome, and Kenichi Yoshikawa, J. Chem. Phys., 116, 5666-5672 (2002).
 BZ反応の溶液とオレイン酸という油を接触させた界面において、BZ反応の化学波が進行する際に対流現象が見られる。この対流をNavier-Stokes方程式と化学反応の方程式を組み合わせて説明した。さらに、オレイン酸に浮かべたBZ反応溶液の液滴が、化学反応と同期して空間的に振動する現象が見られる。この現象が、先述した対流が原因でおこることを示した。
2) Rhythmitic Bursting in a cluster of microbeads driven by a continuous-wave laser beam, Nobuyuki Magome, Hiroyuki Kitahata, Masatoshi Ichikawa, Shin-ichiro M. Nomura, and Kenichi Yoshikawa, Phys. Rev. E, 65, 045202 (2002).
 マイクロビーズを分散させた溶液中に、レーザーを集光すると、レーザーのトラップ力と散乱力が競争し、ある強度の領域では、ビーズが集まってクラスターを作り、それがトラップから外れて爆発するという現象が見られる。現象論的な方程式を書くことによって、この現象が説明できる。
1) Mode-switching in the flow of water into a cup, Satoshi Nakata, Hiroyuki Kitahata, Akane Terada, and Toyoki Matsuyama, Chem. Phys. Lett., 351, 379-384 (2002).
 ガラスの容器に水を流したときに、流量によって、ガラス容器の中での水の挙動が大きく変化する。流量を増やしていくとき、減らしていくときによって、変化する流量が異なる履歴現象が見られる。現象論的な方程式を立てることによって、この挙動が再現できる。

著書

4) 「Mathematical model and analyses on spontaneous motion of camphor particle」 Hiroyuki Kitahata, Yuki Koyano, Keita Iida, and Masaharu Nagayama 「Self-organized motion: Physicochemical design based on nonlinear dynamics」 (Satoshi Nakata, Veronique Pimienta, Istvan Lagzi, Hiroyuki Kitahata, Nobuhiko J Suematsu 編) pp.31-62 (Royal Society of Chemistry, 2019).
3) 「Chemo-mechanical effects for information processing with camphor particles moving on a water surface」 Jerzy Gorecki, Hiroyuki Kitahata, Yuki Koyano, Paulina Skrobanska, Marian Gryciuk, and Maciej Malecki 「Self-organized motion: Physicochemical design based on nonlinear dynamics」 (Satoshi Nakata, Veronique Pimienta, Istvan Lagzi, Hiroyuki Kitahata, Nobuhiko J Suematsu 編) pp.226-249 (Royal Society of Chemistry, 2019).
2)「Dynamics of Droplets」 Hiroyuki Kitahata,Natsuhiko Yoshinaga, Ken H. Nagai, Yutaka Sumino, 「Pattern Formations & Oscillatory Phenomena」(Shuichi Kinoshita 編) pp.85-118 (Elsevier,2013).
1)「化学・生物の世界のリズム」北畑裕之,吉川研一, 「非線形・非平衡現象の数理」第1巻(蔵本由紀 編) pp.1-37 (東京大学出版会,2005).

総説・解説・記事など

19) From Camphor Particles Motion to Quorum Sensing of Living Organisms, Hiroyuki Kitahata, JPSJ News Comments 16, 14 (2019).
18) Rigid-body Rotation or Director Rotation? The Direct Observation Gave the Answer to the Question, Hiroyuki Kitahata, JPSJ News Comments 16, 10 (2019).
17) 「しゃぼん膜としゃぼん玉の数理と物理(4)しゃぼん玉とラプラス圧」 北畑裕之,小磯深幸,数学セミナー 697 pp.62-68 (2019).
16) 「しゃぼん膜としゃぼん玉の数理と物理(3)極小曲面としゃぼん膜」 北畑裕之,小磯深幸,数学セミナー 696 pp.63-69 (2019).
15) 「しゃぼん膜としゃぼん玉の数理と物理(2) しゃぼん膜と表面張力」 北畑裕之,小磯深幸,数学セミナー 695 pp.68-74 (2019).
14) 「しゃぼん膜としゃぼん玉の数理と物理(1) シュタイナー図形としゃぼん膜」 北畑裕之,小磯深幸,数学セミナー 694 pp.63-69 (2019).
13) 「生体内の拡散ダイナミクス----協同的流体力学効果がもたらす拡散促進・凝集」 小谷野由紀,北畑裕之,Alexander S. Mikhailov,日本物理学会誌 74(9) pp.627-632 (2019).
12) 「表面張力差を利用した自己駆動粒子の運動」, 北畑裕之,分子シュミレーション研究会会誌 アンサンブル 20, pp.161-166 (2018).
11) Insights into Active Matter from Coupled Oscillators, Hiroyuki Kitahata, JPSJ News Comments 14, 12 (2017).
10) 「興奮場上の欠損まわりの螺旋波:効果的な除細動法を展望して」, 北畑裕之, 田中正信,生物物理 57(4), pp.191-195 (2017).
9) 「角層バリア機能の数理モデルとその応用」, 長山雅晴, 傳田光洋, 北畑裕之, 小林康明,応用数理 27(2), pp.66-74 (2017).
8) 「振動・拡散と数理モデル」, 北畑裕之, 数理科学 特集:「数理モデルと普遍性」− モデル化で捉える自然現象の本質 −, 631, pp.8-13 (2016).
7) 「高校生によるBelouzov−Zhabotinsky反応の新しい現象の発見 ― 長時間停止したBZ振動の復活 ―」 大久保 絢夏,小沼 瞳,横川 真衣,遠藤 美貴,栗橋 愛,沢畠 博之,北畑 裕之,Tomio Petrosky, 物性研究 2 021101 (2013).
6) 「浮遊液滴の非線形ダイナミクス」 阿部豊,松本聡,渡辺正,西成活裕,北畑裕之,金子暁子,長谷川浩司,田中類比,下西国治,佐々木聡, JASMA学会誌 30(6) pp.42-49 (2013).
5) 「パターン形成と結合した液滴の自発運動」 北畑裕之,義永那津人,永井健,住野豊, 日本物理学会誌 67(6) pp.385-388 (2012).
4)「非平衡条件における液滴の自発運動」 北畑裕之, C & I Commun. 37(2) pp.21-23 (2012).
3) 「広辞苑を3倍楽しむ(第28回)ろうそく」 北畑裕之, 科学 2010年5月号 p.474 (岩波書店).
2)「反応-拡散-対流の結合による自律系のスイッチング」 中田聡,北畑裕之,自己組織化ハンドブック pp.240-243 (2009, NTS).
1) 「石田直理雄・本間研一編『時間生物学事典」 北畑裕之, 科学 2008年11月号 (岩波書店).

学会発表(本人発表のみ)

199) 日本物理学会2024年春季大会
2024年3月18日〜21日 オンライン
「表面張力勾配により駆動する油滴の自発的な運動と大変形」
 大谷彩也花,伊藤弘明,Jerzy Gorecki,〇北畑裕之(口頭 18pM1-4)
198) Advanced core-to-core network for the physics of self-organizing active matter
2024年1月29日〜30日, Wenzhou Institute, UCAS, Wenzhou, China
"Analysis of spatio-temporal dynamics described by nonreciprocal Swift-Hohenberg equation"
Yuta Tateyama, Hiroyuki Kitahata (Poster)
197) Advanced core-to-core network for the physics of self-organizing active matter
2024年1月29日〜30日 Wenzhou Institute, UCAS, Wenzhou, China
"Motion coupled with a shape in a particle and a droplet driven by surface tension gradient"
 Hiroyuki Kitahata (Oral)
196) アクティブマター研究会2024
2024年1月26日〜27日 明治大学中野キャンパス
「Spontaneous motion of an oil droplet coupled with deformation into a crescent shape」
 Sayaka Otani, Hiroaki Ito, Jerzy Gorecki, and ○Hiroyuki Kitahata (口頭)
195) 日本物理学会第78回年次大会
2023年9月16日〜19日 東北大学青葉山キャンパス・川内キャンパス
「変形を伴うアルコール液滴の自己駆動運動:常微分方程式モデルによるフィッティング」
 小島森,多羅間充輔,江端宏之,伊藤弘明,〇北畑裕之(口頭 19aC200-11)
194) Kickoff meeting for "Advanced core-to-core network for the physics of self-organizing active matter"
2023年9月11日〜13日 Rohm Theatre Kyoto
「Surface-tension-driven motion of a particle and a droplet: Relation between motion and shape」
 Hiroyuki Kitahata(Oral)
193) The 7th International Soft Matter Conference
2023年9月4日〜8日 Osaka International Conventional Center
「Interaction of active rotors driven by the concentration field」
 Hiroyuki Kitahata,Yuki Koyano(Poster)
192) The 10th International Congres on Industrial and Applied Mathematics (ICIAM Tokyo)
2023年8月20日〜25日 早稲田大学早稲田キャンパス
「Bifurcation of the trajectory shape in self-propelled motions」
 Hiroyuki Kitahata(Oral)
191) 3rd Workshop on complex spatiotemporal dynamics and active matter in physico-chemical systems
2023年7月7日 オンライン
「Relation between shape and motion in self-propelled motions through surface tension gradient」
 Hiroyuki Kitahata(Oral)
190) 日本物理学会2023年春季大会
2023年3月22日〜25日 オンライン
「アクティブな分子形状変形が生み出す拡散増強」
 北畑裕之,Alexander S. Mikhailov(ポスター 22pPSM-22)
189) 日本物理学会2022年秋季大会
2022年9月12日〜15日 東京工業大学
「長方形自己駆動粒子の円形領域内での運動の分岐解析」
 北畑裕之,小谷野由紀,Richard Loeffler, Jerzy Gorecki(ポスター 12pPSC-31)
188) 日本物理学会第77回年次大会
2022年3月15日〜19日 オンライン
「濃度場により駆動される回転子の相互作用」
 北畑裕之,小谷野由紀(口頭 15pB20-1)
187) Pacifichem 2021
2021年12月16日〜21日 オンライン
「Spontaneous motion of a camphor particle depending on its shape」
 Hiroyuki Kitahata, Yuki Koyano (Poster)
186) 日本物理学会2021年秋季大会
2021年9月20日〜23日 オンライン
「形状に依存した自己駆動運動の分岐解析」
 北畑裕之,小谷野由紀(ポスター 21pPSL-25)
185) 日本応用数理学会2021年度年会
2020年9月7日〜9日 オンライン
「濃度場と相互作用する自己駆動粒子の形状と運動の関係性」
 北畑裕之,小谷野由紀(口頭 OS)
184) 日本物理学会第76回年次大会
2021年3月12日〜15日 オンライン
「表面張力により駆動される変形体の運動の数理モデル」
 北畑裕之,小谷野由紀(ポスター PSL-17)
183) MIMS研究集会「現象と数理モデル〜数理モデリング学の形成に向けて〜」
2020年11月5日〜6日 オンライン
「液滴中の振動流による拡散増強のモデル 」
 北畑裕之(口頭)
182) 日本物理学会2020年秋季大会
2020年9月8日〜11日 オンライン
「表面張力により駆動される変形体の運動モデル」
 北畑裕之,小谷野由紀(口頭 9aL1-3)
182) 日本物理学会第75回年次大会
2020年3月16日〜19日 名古屋大学東山キャンパス
「樟脳により駆動される回転子の記憶効果:流体効果を取り入れた数理モデル」
 北畑裕之,小谷野由紀,中田聡,Jerzy Gorecki(ポスター 19aPS-39:現地開催なし)
181) 第29回「非線形反応と協同現象」研究会
2019年12月7日 静岡理工科大学
「周期的形状変化を伴う液滴内での拡散増強の数理モデル」 」
 北畑裕之,小谷野由紀(ポスター 11)
180) Joint UBI-NanoLSI workshop "Trends in molecular biophysics of living cells"
2019年11月19日〜21日 金沢大学角間キャンパス
「Hydrodynamic collective effects of active proteins」
 Hiroyuki Kitahata(Oral)
179) 日本物理学会2019年秋季大会
2019年9月10日〜13日 岐阜大学柳戸キャンパス
「流体力学効果を考慮した活性タンパク質分布のダイナミクス」 」
 北畑裕之,小谷野由紀,Alexander Mikhailov(口頭 10aK28-1)
178) 第13回自己組織化討論会
2019年6月14日〜16日 FITセミナーハウス
「振動する液滴内の拡散現象」
 北畑裕之(口頭)
177) 日本物理学会第74回年次大会
2019年3月14日〜17日 九州大学伊都キャンパス
「形状に依存した樟脳粒の自発運動」
 北畑裕之,小谷野由紀(ポスター 16pS-PS-49)
176) アクティブマター研究会2019
2019年1月11日〜12日 明治大学中野キャンパス
「Spontaneous motion of a camphor particle depending on its shape」
 Hiroyuki Kitahata, Yuki Koyano (Oral)
175) 第28回「非線形反応と共同現象」研究会
2018年12月15日 東京工科大学蒲田キャンパス
「樟脳粒の運動モードの形状依存性と分岐現象」
 北畑裕之,小谷野由紀(ポスター)
174) Workshop "Trends in Computational Molecular Biophysics"
2018年11月3日〜4日 石川四高記念文化交流館
「Hydrodynamic collective effects of active proteins in biological systems」
 Hiroyuki Kitahata(Oral)
173) 第12回自己組織化討論会
2018年10月13日〜14日 明治大学清里セミナーハウス
「さまざまな形状の樟脳粒の自発運動」
 北畑裕之,小谷野由紀(口頭)
172) 日本物理学会2018年秋季大会
2018年9月9日〜12日 同志社大学京田辺キャンパス
「界面活性を持つ粒子の運動モードの形状依存性と分岐現象」
 北畑裕之,小谷野由紀(ポスター 12aPS-67)
171) 札幌非線形現象研究会2018
2018年8月27日〜29日 北海道大学電子科学研究所
「さまざまな形状の樟脳粒の自発運動」
 北畑裕之(口頭)
170) Gordon Research Conference: Oscillations and Dynamic Instabilities in Chemical Systems
2018年7月8日〜13日 Les Diablerets, Switzerland
「Hydrodynamic Coupling between Active Matter and Pattern Formation 」
 Hiroyuki Kitahata (Oral)
169) 日本物理学会第73回年次大会
2018年3月22日〜25日 東京理科大学野田キャンパス
「微小ビーズ上のBZ反応化学波伝播に見られる次元性」
 久世雅和,北畑裕之,Oliver Steinbock,中田聡(口頭 22pK702-2)
168) 第27回「非線形反応と共同現象」研究会
2017年12月9日 福岡工業大学
「液体表面での膜形成に見られる時空間パターン」
 北畑裕之(ポスター P2-8)
167) International Symposium on Fluctuation and Structure out of Equilibrium 2017
2017年11月20日〜23日 仙台国際センター
「Hydrodynamic coupling between active matters and pattern formation」
 Hiroyuki Kitahata(口頭)
166) 日本物理学会2017年秋季大会
2017年9月21日〜24日 岩手大学上田キャンパス
「界面活性剤の輸送に伴う振動的対流現象」
 北畑裕之,小谷野由紀,南齋勉,井川学(口頭 21pJ16-2)
165) A02班A03班合同研究会「アクティブマターの概念で繋ぐ生命機能の階層性」
2017年9月21日〜24日 グリーンピア大沼
「Spontaneous motion coupled with reaction-diffusion dynamics in chemical systems」
 Hiroyuki Kitahata(口頭)
164) International mini-workshop on Physico-chemical view of nonequilibirum pattern formation
2017年7月10日 東京理科大学葛飾キャンパス
「Spontaneous recurrence of deposition and dissolution of a solid layer on a solution surface」
 Hiroyuki Kitahata(口頭)
163) 「ゆらぎと協奏」第4回領域研究会
2017年6月23日〜24日 東京大学弥生キャンパス・本郷キャンパス
「Spontaneous recurrence of deposition and dissolution of a solid layer on a solution surface」
 Hiroyuki Kitahata, Tomohiro Sasaki, Nobihiko J. Suematsu, and Tatsunari Sakurai(ポスター P23)
162) 日本物理学会第72回年次大会
2017年3月17日〜20日 大阪大学豊中キャンパス
「自発的にカイラリティを破って動く自己駆動粒子」
 北畑裕之,小谷野由紀,住野豊,Paulina Skrobanska,Jerzy Gorecki(口頭 20pB13-9)
161) Spontaneous creation of chemical computing structures based on interfacial interactions
2017年3月3日 広島大学東広島キャンパス
「Self-propelled motion by spontaneous chiral symmetry breaking」
 Hiroyuki Kitahata(Oral)
160) アクティブマター研究会2016
2017年1月20日〜21日 九州大学西新プラザ
「自発的にカイラリティを破って動く自己駆動粒子」
 北畑裕之,小谷野由紀,住野豊,Paulina Skrobanska,Jerzy Gorecki(口頭)
159) 17th RIES-Hokudai International Symposium on "柔"
2016年12月13日〜14日 ガトーキングダム札幌
「Spontaneous Motion of a Droplet under Nonequilibrium Condition」
 Hiroyuki Kitahata(Oral)
158) 第26回「非線形反応と共同現象」研究会
2016年12月10日〜11日 明治大学中野キャンパス
「マランゴニ効果による水面形状の変化と表面流」
 北畑裕之,山本博也,畑美里,中田聡(ポスター P19)
157) International Workshop on Hydrodynamic Flows in/of Cells
2016年11月24日〜25日 首都大学東京南大沢キャンパス
「Hydrodynamic collective effects of active proteins in biological membranes」
 Hiroyuki Kitahata, Yuki Koyano, and Alexander S. Mikhailov(Oral)
156) Interdisciplinary applications of nonlinear science
2016年11月3日〜6日 鹿児島大学郡元キャンパス
「Droplet motion coupled with pattern formation inside it」
 Hiroyuki Kitahata(Oral)
155) Current and Future Perspectives in Active Matter
2016年10月28日〜29日 東京大学本郷キャンパス
「Spontaneous motion driven by interfacial tension gradient」
 Hiroyuki Kitahata(Oral)
154) International Workshop: Symposium on Nonlinear Sciences
2016年9月27日, Tokyo, Japan
「Spontaneous recurrence of deposition and dissolution of a solid layer on a solution surface」
 Hiroyuki Kitahata(Poster 8)
153) 日本物理学会2016年秋季大会
2016年9月13日〜16日 金沢大学角間キャンパス
「マランゴニ効果による水面形状の変化と表面流」
 北畑裕之,山本博也,畑美里,中田聡(ポスター 16aPS-108)
152) International conference Patterns and Waves 2016
2016年8月1日〜5日 北海道大学
「Spontaneous motion driven by surface tension gradient」
 Hiroyuki Kitahata(Oral)
151) Gordon Research Conference: Oscillations and Dynamic Instabilities in Chemical Systems
2016年7月17日〜22日 Stoweflake Conference Center Stowe, VT, USA
「Spontaneous recurrence of deposition and dissolution of a solid layer on a solution surface」
 Hiroyuki Kitahata, Tomohiro Sasaki, Nobuhiko J. Suematsu, Tatsunari Sakurai(Poster 24)
150) 第10回自己組織化討論会
2016年6月25日〜26日 山岸園(伊東市)
「物理学から考えるアクティブマター」
 北畑裕之(口頭)
149) 「ゆらぎと協奏」第3回領域研究会
2016年6月17日〜19日 九州大学伊都キャンパス
「Effective diffusion coefficient including the Marangoni effect」
 Hiroyuki Kitahata and Natsuhiko Yoshinaga(ポスター P23)
148) 「非線形科学と時間学の交流」ワークショップ
2016年3月25日〜26日 山口大学宇部キャンパス
「非線形科学とアクティブマター」
 北畑裕之(口頭)
147) 日本物理学会第71回年次大会
2016年3月16日〜19日 東北学院大学泉キャンパス
「自己駆動粒子の形状に依存した運動:質点の結合系としてのモデリング」
 北畑裕之,小谷野由紀,住野豊(ポスター 20pPSA35)
146) 新学術研究「ゆらぎと構造の協奏」A02時空班 班会議
2016年3月9日 学習院大学
「非生物系における自己駆動粒子・液滴の運動」
 北畑裕之(オーラル)
145) International Workshop "New Frontiers in Nonlinear Sciences"
2016年3月6日〜8日 ホテル甘露の森、北海道
「Spontaneous recurrence of deposition and dissolution of a solid layer on a solution surface」
 Hiroyuki Kitahata(Oral)
144) Mini-symposium on cooperative phenomena in nonequilibrium systems
2016年3月4日 千葉大学西千葉キャンパス
「Dynamics of self-propelled particles and pattern formation」
 Hiroyuki Kitahata(Oral)
143) アクティブマター研究会2016
2016年1月22日〜23日 九州大学箱崎キャンパス
「自己駆動粒子の運動と形状:質点結合系としてのモデリング」
 北畑裕之(ショートトーク)
142)Pacifichem 2015
2015年12月15日〜20日 Honolulu, Hawaii, USA
「Motion of a Belousov-Zhabotinsky reaction droplet coupled with pattern formation」
 Hiroyuki Kitahata(Oral 1418)
141) コロイド先端技術講座2015 バイオ・アクティブ・ソフトマター
2015年12月2日 日本化学会
「界面張力を利用した液滴の自発的運動:アクティブマターのモデル系」
 北畑 裕之(口頭)
140) 第25回「非線形反応と協同現象」研究会
2015年10月3日 旭川医科大学
「拘束された二個の樟脳粒の自発運動」
 北畑裕之,小谷野由紀,住野豊(ポスター 2)
139) 日本物理学会2015年秋季大会
2015年9月16日〜19日 関西大学千里山キャンパス
「蒸発に伴う液体表面での周期的な膜形成」
 北畑裕之,佐々木智啓,末松J.信彦,櫻井建成(口頭 19pCW1)
138) XXXV Dynamics Days Europe 2015
2015年9月6日〜10日 University of Exeter, Exter, UK
「Spontaneous motion of an elliptic particles induced by surface tension gradient」
 Hiroyuki Kitahata, Keita Iida, Masaharu Nagayama(Oral)
137) International Symposium on Fluctuation and Structure out of Equilibrium 2015
2015年8月20日〜23日 京都大学吉田キャンパス
「Droplet motion coupled with chemical pattern formation」
 Hiroyuki Kitahata(Poster PA203)
136) The 8th International Congres on Industrial and Applied Mathematics
2015年8月10日〜14日 Beijing, China
「Modeling for droplet motion driven by interfacial tension gradient」
 Hiroyuki Kitahata(Oral MS-Mo-D-50-1)
135) EMN Meeting on Droplet
2015年5月8日〜11日 Phuket, Thailand
「Droplet motion coupled with pattern formation in it」
 Hiroyuki Kitahata(Oral D06)
134)「ゆらぎと構造の協奏」第2回公開シンポジウム
2015年5月1日 東京大学本郷キャンパス
「二次元軸対称空間における自己駆動粒子の運動の分岐解析」
 小谷野由紀、義永那津人、北畑裕之(ポスター P-18)
133) 日本物理学会2015年年次大会
2015年3月21日〜24日 早稲田大学早稲田キャンパス
「Marangoni対流を考慮した実効的拡散係数」
 北畑裕之,義永那津人(ポスター 21aPS-2)
132) 第24回「非線形反応と共同現象」研究会
2014年12月7日 東京電機大学千住キャンパス
「マランゴニ対流を考慮した実効的拡散係数」
 北畑裕之,義永那津人(ポスター 4)
131) 日本物理学会2014年秋季大会
2014年9月25日〜27日 札幌コンベンションセンター
「Nonlinear physico-chemical systems moving like living organisms "Introduction"」
 Hiroyuki Kitahata(Oral 1SCP-01)
130) 3rd Japanese-German Workshop "Emerging Phenomena in Spatial Patterns"
2014年9月22日 Magdeburg University, Magdeburg, Germany
「Spontaneous Motion Driven by Surface Tension Gradient」
 Hiroyuki Kitahata(Oral)
129) 日本物理学会2014年秋季大会
2014年9月7日〜10日 中部大学春日井キャンパス
「化学振動反応による界面張力勾配が駆動する液滴運動」
 北畑裕之,宮ア信吾(口頭 9aAN-4)
128) 第8回自己組織化討論会
2014年6月29日〜30日 晴海グランドホテル
「Marangoni効果を考慮した実効的拡散係数」
 北畑裕之(口頭)
127) Gordon Research Conference: Oscillations and Dynamic Instabilities in Chemical Systems
2014年7月13日〜18日 Melia Golf Vichy Catalan Business & Convention Center, Girona, Spain
「Droplet motion coupled with pattern formation」
 Hiroyuki Kitahata (Poster Monday/Tuesday 31)
126) 日本物理学会2014年年次大会
2014年3月27日〜30日 東海大学湘南キャンパス
「回転する浮遊液滴のダイナミクス:単純な力学モデルを用いた解析」
 北畑裕之,田中類比,松本聡,西成活裕,渡辺正,長谷川浩司,金子暁子,阿部豊(口頭 29pAR-15)
125) つくばソフトマター研究会 2014
2014年3月3日〜4日 NIMS並木地区
「界面張力により駆動される液滴・粒子の変形と運動」
 北畑裕之(口頭)
124) International Workshop on Spatiotemporal Pattern Formation in Biological and Active Matters
2014年3月2日 お茶の水大学
「Elliptic particle motion driven by surface tension gradient」
 Hiroyuki Kitahata(Oral)
123) 18th Harz Seminar "Pattern Formation in Chemistry and Biophysics"
2014年2月16日〜18日 Hannenklee, Goslar, Germany
「Spontaneous motion driven by surface tension gradient」
 Hiroyuki Kitahata(Oral)
122) XXXIIII Dynamics Days US
2014年1月2日〜5日 Georgia Tech, Atlanta, USA
「Surface-tension-induced motion of an elliptic camphor particle」
 Hiroyuki Kitahata,Keita Iida,Masaharu Nagayama(Poster 38)
121) 日本物理学会2013年秋季大会
2013年9月25日〜28日 徳島大学常三島キャンパス
「表面張力勾配により駆動される粒子の形状と運動の相関」
 北畑裕之,飯田渓太,長山雅晴(口頭 26aKG-9)
120) 第64回 コロイドおよび界面化学討論会
2013年9月18日〜20日 名古屋工業大学
「界面張力勾配により駆動される楕円形樟脳粒の運動」
 北畑裕之,飯田渓太,長山雅晴(ポスター P170)
119) 27th Conference of European Colloid and Interface Society
2013年9月1日〜6日 Sofia, Bulgaria
「Formation of a Multiscale Aggregate Structure through Spontaneous Blebbing of an Interface」
 Hiroyuki Kitahata, Yutaka Sumino, Yuya Shinohara, Norifumi L. Yamada, Hideki Seto(Poster T3.P16)
118) 2013年「数理モデリング」研究会
2013年8月26日〜28日 北海道大学電子科学研究所
「樟脳粒の自発運動に対する形状と対流の影響」
 北畑裕之(口頭)
117) N.L.P.Mサマーセミナー2013
2013年8月11日〜14日 山喜旅館
「非平衡系におけるリズム・パターン・運動」
 北畑裕之(口頭)
116) 第7回 自己組織化討論会
2013年6月29日〜30日 晴海グランドホテル
「自己組織化にあらわれる数理構造:化学反応を例に」
 北畑裕之(口頭)
115) Joint US-Japan Workshop for Young Researchers on Interactions among Localized Patterns in Dissipative Systems
2013年6月3日〜7日 Institute for Mathematics and its Applications, Minneapolis, MN, USA
「Spontaneous motion of an elliptic camphor particle driven by surface tension gradient 」
 Hiroyuki Kitahata(Poster)
114) Joint US-Japan Workshop for Young Researchers on Interactions among Localized Patterns in Dissipative Systems
2013年6月3日〜7日 Institute for Mathematics and its Applications, Minneapolis, MN, USA
「Spontaneous Motion of a Droplet Driven by Interfacial Tension Gradient」
 Hiroyuki Kitahata (Oral)
113) 日本物理学会第68回年次大会
2013年3月26日〜29日 広島大学東広島キャンパス
「Marangoni効果を介した化学反応と液滴運動のカップリング」
 北畑裕之(27pPSB-8)
112) Spatio-temporal Organization in Non-equilibrium Systems
2013年2月23日 九州大学職員会館
「Spontaneous motion of an elliptic camphor particle driven by surface tension gradient」
 Hiroyuki Kitahata, Keita Iida, Masaharu Nagayama(Poster 5)
111) The International Symposium on "Self-organization and Emergent Dynamics in Active Soft Matter"
2013年2月18日〜20日 京都大学基礎物理学研究所
「Spontaneous motion of an elliptic camphor particle」
 Hiroyuki Kitahata, Keita Iida, Masaharu Nagayama(Poster 69)
110) 第22回「非線形反応と協同現象」研究会
2012年12月8日 お茶の水女子大学
「楕円形樟脳の自発運動」
 北畑裕之,飯田溪太,長山雅晴(ポスター 55)
109) 第4回領域シンポジウム 越境する数学 〜さきがけ第三期生 研究成果報告会〜
2012年11月27日 東京大学弥生キャンパス
「表面張力を数学で考える」
 北畑裕之(口頭)
108) 2012 International Conference on Modeling, Analysis and Simulation 「現象数理学の展開」(ICMAS)
2012年11月6日〜9日 明治大学駿河台キャンパス
「Spontaneous motion of an elliptic camphor particle」
 Hiroyuki Kitahata, Keita Iida, Masaharu Nagayama(Poster 21)
107) 日本物理学会 2012年秋季大会
2012年9月18日〜21日 横浜国立大学
「表面張力勾配による楕円形樟脳粒の運動」
 北畑裕之,飯田溪太,長山雅晴(ポスター 19aPS-20)
106) Dynamics Days Europe XXXII
2012年9月2日〜7日 Conference centre Wallenberg, Gothenburg, Sweden
「Spontaneous motion of a droplet coupled with pattern formation」
 Hiroyuki Kitahata、Natsuhiko Yoshinaga, Ken H. Nagai, Yutaka Sumino(poster P14)
105) 第6回 自己組織化討論会
2012年7月28日〜29日 つくばセミナーハウス
「表面張力勾配による楕円形樟脳粒の自発運動」
 北畑裕之,飯田溪太,長山雅晴(ポスター 8)
104) Gordon Research Conference: Oscillations and Dynamic Instabilities in Chemical Systems
2012年7月15日〜20日 Colby College, Waterville, ME, USA
「Motion of an elliptic camphor disk driven by surface tension」
 Hiroyuki Kitahata, Keita Iida, Masaharu Nagayama(poster)
103) International Association of Colloid and Interface Scientists 2012
2012年5月13日〜18日 仙台国際センター
「Droplet motion coupled with chemical reaction through the Marangoni effect」
 Hiroyuki Kitahata、Natsuhiko Yoshinaga, Ken H. Nagai, Yutaka Sumino(poster S1P31)
102) 先端研究拠点形成事業 ハーフタイムミーティング「界面駆動の自己推進粒子に関するミニワークショップ」
2012年4月21日 京都大学理学部セミナーハウス
「表面張力に駆動される楕円形樟脳粒の運動」
 北畑裕之(口頭)
101) 日本物理学会2012年年次大会
2012年3月24日〜27日 関西学院大学西宮上ケ原キャンパス
「パターン形成と結合した液滴の運動」
 北畑裕之,義永那津人,永井健,住野豊(口頭 27aBF-7)
100) Phase Transition Dynamics in Soft Matter: Bridging Microscale and Mesoscale
2012年2月20日〜22日 京都大学基礎物理学研究所
「Spontaneous motion of a droplet by the Marangoni effect」
 Hiroyuki Kitahata(poster)
99) International Symposium on Complex Systems 2011
2011年12月1日〜3日 東京大学本郷キャンパス、中央大学駿河台キャンパス
「Droplet motion coupled with chemical reaction」
 Hiroyuki Kitahata(poster A-11)
98) International conference on Mathematics and Sciences
2011年10月12日〜13日 Hotel Majapahit, Surabaya, Indonesia
「Spontaneous motion of a droplet coupled with chemical reaction」
 Hiroyuki Kitahata(oral)
97) 日本物理学会 2011年秋季大会
2011年9月21日〜24日 富山大学五福キャンパス
「ルテニウム触媒BZ反応における化学波の光誘起」
 北畑裕之,中田聡,松下真理子,佐藤太亮,末松J.信彦,雨宮隆,森義仁(ポスター 22pPSB-26)
96) 第49回 日本生物物理学会年会
2011年9月16日〜18日 兵庫県立大学姫路書写キャンパス
「マランゴニ効果による液滴の運動」
 北畑裕之,義永那津人,永井健,住野豊(口頭 2SF-04)
95) 第63回 コロイドおよび界面化学討論会
2011年9月7日〜9日 京都吉田キャンパス
「光感受性BZ反応液滴の自発的運動とその制御」
 北脇翔,塩入一希,北畑裕之,櫻井建成(ポスター P084)
94) 第5回 自己組織化討論会
2011年8月8日〜9日 川崎グランドホテル
「液滴の運動とその制御」
 北畑裕之(口頭)
93) 第71回 形の科学シンポジウム
2011年6月17日〜19日 千葉大学西千葉キャンパス、千葉市科学館
「化学反応によって駆動される液滴運動」
 北畑裕之(口頭)
92) 日本物理学会第66回年次大会(地震により中止)
2011年3月25日〜28日 新潟大学五十嵐キャンパス
「パターン形成と結合した液滴の運動」
 北畑裕之,義永那津人,永井健,住野豊(ポスター 28aPS-53)
91) Natural Computing Winter School - Hakodate, WSH2011(地震によりキャンセル)
2011年3月15日〜16日 はこだて未来大学
「Spontaneous motion of a droplet driven coupled with spatio-temporal pattern formation」
 Hiroyuki Kitahata(口頭)
90) 第20回「非線形反応と協同現象」研究会
2011年1月8日〜9日 鹿児島大学郡元キャンパス
「水-樟脳系における界面振動:同期現象と対流構造」
 北畑裕之,高橋幸代,川田紘平,住野豊,中田聡(ポスター 8)
89) Far-From-Equilibrium Dynamics 2011
2011年1月4日〜8日 京都大学数理解析研究所
「Interfacial tension driven motion of a droplet coupled with chemical reaction」
 Hiroyuki Kitahata, Natsuhiko Yoshinaga, Ken H. Nagai, Yutaka Sumino(poster 20)
88) Pacifichem 2010
2010年12月15日〜20日 Honolulu, Hawaii, USA
「Spontaneous motion of a droplet driven by interfacial tension gradient」
 Hiroyuki Kitahata, Natsuhiko Yoshinaga, Yutaka Sumino, Ken Nagai(poster 1342)
87) 第47回自律分散システム部会研究会
2010年12月4日 首都大学東京 秋葉原サテライトキャンパス
「パターン形成と結合した液滴の運動」
 北畑裕之(口頭)
86) 基研研究会2010 非平衡系の物理 -非平衡ゆらぎと集団挙動
2010年11月18日〜20日 京都大学基礎物理学研究所
「界面張力勾配により駆動される液滴の運動」
 北畑裕之,義永那津人,永井健,住野豊(ポスター P23)
85) 日本物理学会2010年秋季大会
2010年9月23日〜26日 大阪府立大学中百舌鳥キャンパス
「水-樟脳系における界面振動の同期と対流構造」
 北畑裕之,高橋幸代,川田紘平,住野豊,中田聡(ポスター 24pPSB-15)
84) 2010年度日本数学会応用数学分科会
2010年9月22日〜25日 名古屋大学
「表面張力により駆動される液滴運動とその数理モデル」
 北畑裕之(口頭)
83) International Conference on Nanoscopic Colloid and Surface Science
2010年9月19日〜22日 幕張メッセ 国際会議場(千葉)
「Dynamic Structure formation of cationic and anionic surfactants at oil/water interfaces」
 Hiroyuki Kitahata, Yutaka Sumino, Yuya Shinohara, Hideki Seto(poster 1PA35)
82) International Workshop Emerging Topics in Nonlinear Science
2010年9月12日〜18日 Schloss, Goldrain, Italy
「Spontaneous motion of a droplet driven by interfacial tension gradient」
 Hiroyuki Kitahata(oral)
81) N.L.P.Mサマーセミナー2010
2010年8月8日〜11日 コープこうべ 協同学苑
「非平衡系における界面現象:液滴の自発的運動」
 北畑裕之(口頭)
80) Gordon Research Conference: Oscillations and Dynamic Instabilities in Chemical Systems
2015年7月4日〜9日 Il Ciocco Hotel and Resort in Lucca, Italy
「Spontaneous motion of a droplet driven by interfacial tension gradient coupled with chemical reaction」
 Hiroyuki Kitahata, Natsuhiko Yoshinaga, Yutaka Sumino, Ken Nagai(poster I-29)
79) 日本物理学会2009年年次大会
2010年3月20日〜23日 岡山大学津島キャンパス
「界面張力勾配により駆動される液滴運動」
 北畑裕之,義永那津人,住野豊,永井健(口頭 20pEH-2)
78) つくばソフトマター研究会 2010
2010年2月22日〜23日 産業技術総合研究所 つくばセンター
「非平衡条件下での界面運動のダイナミクス」
 北畑裕之(口頭)
77) 第19回「非線形反応と協同現象」研究会
2010年1月9日〜10日 横浜国立大学
「界面張力により駆動される自発運動」
 北畑裕之(口頭)
76) 第19回「非線形反応と協同現象」研究会
2010年1月9日〜10日 横浜国立大学
「界面張力勾配により駆動される液滴運動」
 北畑裕之,義永那津人,住野豊,永井健(ポスター 7)
75) 第3回自己組織化討論会
2009年11月20〜21日 検見川セミナーハウス(千葉)
「界面張力とは?−平衡から非平衡へ−」
 北畑 裕之 (口頭発表)
74) 非線形マテリアル創発研究会
2009年10月9日〜10日 広島大学東広島キャンパス
「化学反応が生み出すリズムとパターン:非線形科学としての考え方」
 北畑裕之(口頭)
73) 京都大学数理解析研究所研究集会「非線形現象の数理解析と実験解析」
2009年10月7日〜9日 京都大学吉田キャンパス
「界面張力勾配のある液滴の自発的運動」
 北畑裕之(口頭)
72) 日本物理学会2009年秋季大会
2009年9月25日〜28日 熊本大学黒髪キャンパス
「界面張力勾配がある液滴の運動とMarangoni対流」
 北畑裕之,義永那津人,住野豊,永井健(ポスター 28aPS-54)
71) 第62回コロイドおよび界面化学討論会
2009年9月17日〜19日 岡山理科大学
「界面張力勾配のある液滴の運動とMarangoni対流」
 北畑裕之,義永那津人,住野豊,永井健(ポスター P067)
70) 物性若手夏の学校2009
2009年8月21日〜25日 シャレードイン志賀
「ロウソクの炎の振動に見られる振動・同期現象」
 北畑裕之(分科会講演)
69) 日本物理学会第64回年次大会
2009年3月27日〜30日 立教大学池袋キャンパス
「非平衡系における界面張力変化とMarangoni対流」
 北畑裕之(ポスター 30aPS-55)
68) リズム現象の研究会 IV
2009年1月23日〜24日 お茶の水大学
「ロウソクの振動に見られる振動・同期現象」
 北畑裕之(口頭)
67) 第17回「非線形反応と協同現象」研究会
2009年1月10日 同志社大学京田辺キャンパス
「レーザー場上での高分子混合溶液系の相分離ダイナミクス」
 北畑裕之(ポスター 6)
66) 日本物理学会2008年秋季大会
2008年9月20日〜23日 岩手大学上田キャンパス
「ロウソクの燃焼における自律振動と同期現象」
 北畑裕之(ポスター 23aPS-50)
65) Dynamics Days Asia Pacific 5
2008年9月9日〜12日 奈良県新公会堂
「Oscillation and synchronization in the combustion of candles」
 Hiroyuki Kitahata(Oral)
64) 第61回コロイドおよび界面化学討論会
2008年9月7日〜9日 九州大学六本松キャンパス
「化学波により誘起されるMarangoni対流とその制御」
 北畑裕之(口頭 3E-02)
63) MesoMolSys研究会 第1回夏季セミナー 2008
2008年9月5日 東京大学本郷キャンパス
「非平衡開放条件を利用した自発的運動」
 北畑裕之(口頭)
62) HMC研究会「現象と数理解析」
2008年8月27日〜29日 金沢大学サテライトプラザ
「非平衡系におけるリズムとパターン」
 北畑 裕之 (口頭発表)
61) 物性物理 最若手研究会
2008年8月2日〜4日 東京大学検見川セミナーハウス
「非平衡開放条件下での界面張力のダイナミクス」
 北畑裕之(口頭)
60) 日本化学会第88春季年会
2008年3月26日〜30日 立教大学池袋キャンパス
「水-樟脳系における界面振動現象」
 北畑裕之,川田紘平,住野豊,中田聡(口頭 25pPSB-12)
59) 日本物理学会第63回年次大会
2008年3月22日〜26日 近畿大学本部キャンパス
「非平衡系における界面振動現象」
 北畑裕之,川田紘平,住野豊,中田聡(ポスター 5D2-03)
58) 第1回 自己組織化討論会
2008年1月13日〜14日 生命の森リゾート日本エアロビクスセンター(千葉)
「非平衡開放系におけるパターン形成ダイナミクス」
 北畑裕之(口頭)
57) 第17回「非線形反応と協同現象」研究会
2008年1月12日 千葉大学西千葉キャンパス
「パターン形成における環境変化や境界条件の影響:BZ反応を用いて」
 北畑裕之(口頭)
56) 日本物理学会第62回年次大会
2007年9月21日〜24日 北海道大学札幌キャンパス
「反応拡散系と対流の結合によるパターン形成」
 北畑裕之(ポスター 24aPS-39)
55) 北陸M倶楽部 特別研究会「現象・モデル化・数理解析」
2007年8月9日〜11日 金沢大学角間キャンパス
「カルシウムイオン波の速度計測法」
 北畑 裕之 (口頭発表)
54) 第6回「非平衡反応場におけるベクトル生成と変換システム」研究会
2007年7月31日 奈良教育大学「非線形現象の実験とモデリングについて」
 北畑 裕之(口頭発表)
53) Summer School "Morphogenesis through the interplay of nonlinear chemical instabilities and elastic active media"
2007年7月2日〜14日 Institut d'Etudes Scientifiques de Cargese, Cargese, France
「Pattern Formation in Reaction-Diffusion-Convection Systems」
 Hiroyuki Kitahata (Poster 13 and Short Talk)
52) 日本化学会第87春季年会
2007年3月25日〜28日 関西大学千里山キャンパス
「BZ反応微小液滴の自発的運動」
 北畑裕之(口頭 1G4-15)
51) 日本物理学会2007年春季大会
2007年3月18日〜21日 鹿児島大学
「はじめに」(シンポジウム「パターン形成とダイナミクス:生命現象から新たな地平へ」)
 北畑裕之(口頭 19pWL-1)
50) 日本物理学会2007年春季大会
2007年3月18日〜21日 鹿児島大学
「BZ反応液滴の自発運動の機構と制御」
 北畑裕之(口頭 20aWL-2)
49) 特定領域研究「非平衡ソフトマター物理学の創成:メソスコピック系の構造とダイナミクス」第1回公開シンポジウム
2007年3月15日〜16日 東京大学弥生講堂
「非平衡系における界面張力の自発的振動」
 北畑裕之(ポスター P-49)
48) 第16回非線形反応と協同現象研究会
2007年1月13日 慶応義塾大学
「水・樟脳系における界面の振動」
 北畑裕之・川田紘平・中田聡(ポスター P-3)
47) 生命リズムと振動子ネットワーク研究会
2006年10月18日〜20日 北海道大学
「化学振動反応と結合した自発的運動」
 北畑裕之(ポスター 9)
46) International Workshop on Synchronization: Phenomena and Analyses 2006
2006年10月3日〜6日 東京大学駒場キャンパス
「Spontaneous motion coupled with eaction-diffusion system」
 Hiroyuki Kitahata, Yutaka Sumino, Ken Nagai, and Kenichi Yoshikawa (oral)
45) 日本物理学会2006年秋季大会
2006年9月27日〜30日 千葉大学
「非平衡系における表面変形のダイナミクス」
 北畑裕之 (ポスター 26aPS-10)
44) 第59回コロイドおよび界面化学討論会
2006年9月13日〜15日 北海道大学
「水-樟脳系における界面振動現象」
 北畑裕之・中田聡 (ポスター P007)
43) 基研研究会「環境物理学 ―先端境界領域の創出へ向けて―」
2006年6月12日〜16日 京都大学基礎物理学研究所
「BZ反応と磁場の効果」
 北畑裕之 (口頭 20)
42) 4th International Symposium "Engineering of Chemical Complexity"
2006年6月7日〜9日 Fritz-Haber-Institut, Max-Planck-Gesellschaft, Berlin, Germany
「Spontaneous motion of a droplet driven by chemical potential or photon flux」
 Hiroyuki Kitahata and Kenichi Yoshikawa (oral)
41) 9th Tamura Symposium "Frontiers in Dynamics: Physical and Biological Systems"
2006年5月22日〜24日 東京大学本郷キャンパス
「Boundary Effects in Reaction-Diffusion Systems」
 Hiroyuki Kitahata (ポスター PS6)
40) 日本物理学会第61回年次大会
2006年3月27日〜30日 愛媛大学・松山大学
「静磁場中での化学波伝播における磁場方向依存性」
 北畑裕之・赤井大介,岡野英幸,富田直秀,吉川研一 (ポスター 29pPSB-34)
39) 第15回「非線形反応と協同現象」研究会
2006年3月18日 お茶の水大学
「静磁場中での化学波伝播における磁場方向依存性」
 北畑裕之 (ポスター)
38) IEEE International Symposium on Micromechatronics and Human Science
2005年11月7〜9日 名古屋市工業研究所
「Autonoumous motion of droplet powered by chemical potential and by photon-flux」
 Hiroyuki Kitahata, Yutaka Sumino, Ken Nagai, and Kenichi Yoshikawa (oral WA2-2)
37) International Symposium on Physics of Non-equilibrium Systems
2005年10月3〜7日 夙川公民館(西宮)・京都大学基礎物理学研究所
「Spontaneous motion coupled with chemical oscillation through interfacial instability」
 Hiroyuki Kitahata (poster 19)
36) 日本物理学会 2005年秋季大会
2005年9月19日〜22日 同志社大学京田辺キャンパス
「化学反応と結合した界面張力不安定性」
 北畑裕之 (口頭 19aXL-8)
35) 第58回コロイドおよび界面化学討論会
2005年9月8日〜10日 宇都宮大学
「化学波が引き起こす界面上での輸送現象」
 北畑裕之 (ポスター P173)
34) Summer School on Design and Control of Self-Organization in Physical, Chemical, and Biological Systems
2005年7月25日〜8月5日 International centre for theoretical physics, Trieste
「Spontaneous motion caused by interfacial instability」
 Hiroyuki Kitahata (Short talk)
33) 第5回「非平衡反応場におけるベクトル生成と変換システム」研究会
2005年5月21日 奈良教育大学
「反応拡散対流系における自己組織化」
 北畑 裕之(口頭発表)
32) 日本物理学会第60回年次大会
2005年3月24日〜27日 東京理科大学野田キャンパス
「界面張力変化に起因する自発的運動」
 北畑裕之 (ポスター 27aPS-18)
31) 日本生物物理学会第42回年会
2004年12月13日〜15日 国立京都国際会館
「微小スケールでの時空間構造の特異性」
 北畑裕之 (口頭 1SC06)
30) 第14回「非線形反応と協同現象」研究会
2004年12月4日・5日 大阪大学
「反応拡散系とカップルした対流現象」
 北畑裕之 (ポスター 25)
29) International Symposium on Oscillation, Chaos and Network Dynamics in Nonlinear Science
2004年11月25日〜28日 京都大学
「Convective motion coupled with reaction-diffusion」
 Hiroyuki Kitahata (ポスター P1-30)
28) 日本物理学会 2004年秋季大会
2004年9月12日〜15日 青森大学
「反応場形状による化学波の伝播速度変化・消滅」
 北畑裕之・相原良一・森義仁・吉川研一 (口頭 15aTD-1)
27) 北陸M倶楽部 特別研究会「化学エネルギーによる自律運動の実験とモデル」
2004年8月19日〜20日 金沢大学理学部
「反応拡散対流系における自律運動」
 北畑 裕之 (口頭)
26) 京大基研研究会「ソフトマターの物理学2004−変形と流動−」
2004年7月26日〜28日 京都大学基礎物理学研究所
「空間スケールの減少に伴う反応拡散系の特異性」
 北畑裕之 (ポスター 12)
25) 日本物理学会 第59回年次大会
2004年3月27日〜30日 九州大学箱崎キャンパス
「化学ポテンシャルの変化に伴う表面張力のダイナミクス」
 北畑裕之 (ポスター 29pPSA36)
24) International Workshop on Dynamics of Complex Fluids
2004年3月8日〜10日 京都大学
「Convective flow coupled with a reaction-diffusion system」
 Hiroyuki Kitahata (ポスター 48)
23) 「非線形科学の深化と情報科学への応用」研究会
2003年12月12日・13日 山口大学宇部キャンパス
「反応拡散とカップルした対流現象」
 北畑裕之 (口頭)
22) 第13回「非線形反応と協同現象」研究会
2003年12月6日・7日 京都大学
「興奮場形状による化学伝播モードの分岐」
 北畑裕之・Jerzy Gorecki (ポスター 21)
21) The 3rd International Symposium on Slow Dynamics in Complex Systems
2003年11月3日〜8日 東北大学
「Chemo-mechanical energy transduction in oscillatory chemical system」
 Hiroyuki Kitahata and Nobuyuki Magome (ポスター CsE-P1)
20) 日本物理学会 2003年秋季大会
2003年9月20日〜23日 岡山大学
「興奮場の形状による化学波伝播モードの分岐」
 北畑裕之・五十嵐康弘・Jerzy Gorecki・吉川研一 (口頭 22aWD1)
19) コロイドおよび界面化学討論会
2003年9月8日〜10日 徳島大学
「化学振動反応が引き起こす界面流体運動」
 北畑裕之・馬籠信之・吉川研一 (口頭 2C01)
18) 京大基研研究会「ソフトマターの物理学2003」
2003年7月30日〜8月1日 京都大学基礎物理学研究所
「興奮場形状に依存した化学波伝播モードの分岐」
 北畑裕之 (ポスター 9)
17) 第55回形の科学シンポジウム
2003年6月14日・15日 大阪工業大学
「反応拡散系と運動のカップリング:Belousov-Zhanbotinsky反応を用いて」
 北畑裕之 (口頭)
16) 日本物理学会 第58回年次大会
2003年3月28日〜31日 東北大学
「化学波を用いた物体のベクトル的輸送」
 北畑裕之・馬籠信之 (ポスター 31aPS29)
15) 第12回「非線形反応と協同現象」研究会
2002年12月7日・8日 奈良教育大学
「反応場の形状と化学波の挙動」
 北畑裕之・相原良一・森義仁 (ポスター 5)
14) N.L.P.M.(Non Linear Phenomenology and Mathematics)
2002年9月9日〜12日 ガリバービーチホテル西びわこ
「反応場の形状と化学波の挙動」
 北畑 裕之 (口頭発表)
13) 日本物理学会 2002年秋季大会
2002年9月6日〜9日 中部大学
「反応場の形状と化学波の挙動」
 北畑裕之・相原良一・森義仁 (ポスター 7aPS19)
12) Gordon Research Conference: Oscillations and Dynamic Instabilities in Chemical Systems
2002年7月28日〜8月2日 Queen's colledge, Oxford
「Chemo-Mechanical Energy Transition with Chemical Wave」
 Hiroyuki Kitahata, Nobuyuki Magome and Kenichi Yoshikawa (ポスター Session I, 35)
11) 京大基研研究会「ソフトマターの物理学」
2002年7月15日〜17日 京都大学基礎物理学研究所
「化学反応により駆動される流体運動」
 北畑裕之 (ポスター 10)
10) 日本物理学会 第57回年次大会
2002年3月24日〜27日 立命館大学びわこ・くさつキャンパス
「BZ反応を用いた化学-機械エネルギー変換:等温系で働く分子機械」
 北畑裕之・馬籠信之 (ポスター 27aPS23)
9) 非線形現象の解析:実験と数理解析 短期共同研究
2002年3月6日〜8日 京都大学数理解析研究所
「化学反応により引き起こされる流体現象について」
 北畑裕之 (口頭)
8) 非線形非平衡現象を支配する特異性の解明 公開シンポジウム
2002年2月8日〜10日 広島大学
「BZ反応における反応拡散と対流のカップリング」
 北畑裕之・馬籠信之・吉川研一 (ポスター 10)
7) 第11回「非線形反応と協同現象」研究会
2001年12月1日・2日 お茶の水女子大学
「BZ反応液滴の自発的振動現象」
 北畑裕之・馬籠信之 (ポスター 5)
6) 日本物理学会 2001年秋季大会
2001年9月17日〜20日 徳島文理大学徳島校
「化学-機械エネルギー変換:現実空間のモデル」
 北畑裕之・馬籠信之 (口頭 19pRD4)
5) 第46回物性若手夏の学校
2001年8月7日〜9日 ホテル伊香保ガーデン
「化学反応により駆動される液滴の運動」
北畑 裕之 (ポスター発表 12)
4) 4th International Conference on Biological Physics
2001年7月30日〜8月3日 国立京都国際会館
「Chemo-mechanical Energy Transduction with Chemical Wave」
 Hiroyuki Kitahata, Takatoshi Ichino, Ryoichi Aihara, and Nobuyuki Magome (ポスター L272)
3) 京大基研研究会「非平衡系の新局面;運動,機能,構造」
2001年6月4日〜6日 京都大学基礎物理学研究所
「化学反応によって駆動される液滴の運動:化学-機械エネルギー変換の実空間モデル」
 北畑裕之 (ポスター 22)
2) 日本物理学会 第56回年次大会
2001年3月27日〜30日 中央大学多摩キャンパス
「反応液滴の自発的運動:化学-機械エネルギー変換」
 北畑裕之・一野天利・相原良一・馬籠信之 (口頭 29pZC4)
1) 第10回「非線形反応と協同現象」研究会
2000年11月18日・19日 山口大学工学部
「化学波が引き起こす自発的流体運動」
 (ポスター P08)

学会・研究会等参加

72) Japanese-Hungarian Workshop on Nonlinear Dynamics in Colloids and Interface Sciences
2024年1月18日 明治大学中野キャンパス
71) ソフトマター・非線形現象研究会2024
2024年1月12日 東京理科大学神楽坂キャンパス
70) 第11回ソフトマター研究会
2023年12月18〜20日 東京大学駒場IIキャンパス
69) 第33回「非線形反応と協同現象」研究会
2023年12月2日 東京理科大学葛飾キャンパス
68) 第22回関東ソフトマター研究会
2023年10月21日 東京都立大学
67) Japan-China Workshop on Bio-Soft Matter 2023
2023年9月1日 千葉大学西千葉キャンパス
66) 札幌非線形現象研究会 2023
2023年8月29日〜8月31日 北海道大学電子科学研究所
65) Statphys28
2023年8月7日〜8月11日 東京大学本郷キャンパス
64) Complex motile matter - from single agents to collective behaviors
2023年7月21日〜22日 明治大学中野キャンパス
63) Mini symposium for self-organization of fluidic systems
2023年5月13日 東京理科大学森戸記念館
62) 札幌非線形現象研究会 2022
2022年8月30日〜9月1日 北海道大学電子科学研究所
61) 第32回「非線形反応と協同現象」研究会
2022年12月3日 お茶の水女子大学
60) Poland-Japan symposium on spatio-temporal self-organization 2022
2022年11月14日〜15日 on-line
59) 関東ソフトマター研究会
2022年10月22日 青山学院大学相模原キャンパス
58) 札幌非線形現象研究会 2022
2022年8月30日〜9月1日 北海道大学電子科学研究所
57) アクティブマター研究会2022
2022年1月28日〜29日 明治大学中野キャンパス・オンライン
56) ソフトマター・非線形現象研究会2022
2022年1月7日 東京理科大学葛飾キャンパス
55) 第31回「非線形反応と協同現象」研究会
2021年12月4日 お茶の水女子大学
54) Poland-Japan symposium on spatio-temporal self-organization 2021
2021年10月6日〜7日 on-line
53) Dynamics Days Europe 2021
2021年8月23日〜27日 on-line (hybrid in Nice)
52) Biofluid Symposium in Biofluids 2021
2021年6月21日〜24日 on-line
51) Across nonlinear and nonequilibrium physics: 原田崇広氏が切り拓いたもの
2021年3月29日 on-line
50) アクティブマター研究会2021
2021年1月22日〜23日 オンライン
49) アクティブマター研究会2020
2020年1月10日〜11日 明治大学中野キャンパス
48) Workshop on Physics of Soft, Active and Living Matter
2020年1月8日 千葉大学西千葉キャンパス
47) 非線形ソフトマター研究会
2019年11月30日〜12月1日 横浜市民ふれあいの里 上郷・森の家
46) 札幌非線形現象研究会 2019
2019年8月26日〜28日 北海道大学電子科学研究所
45) ソフトマター科学 研究交流会
2019年1月9日 東京理科大学葛飾キャンパス
44) 日本応用数理学会2018年度 年会
2018年9月3日〜5日 名古屋大学東山キャンパス
43) アクティブマター研究会2018
2018年1月19日〜20日 京都大学福井謙一記念研究センター
42) ソフトマター科学 研究交流会
2018年1月12日 東京理科大学葛飾キャンパス
41) 札幌非線形現象研究会 2017
2017年8月29日〜31日 北海道大学電子科学研究所
40) 第11回自己組織化討論会
2017年6月17日-18日 KKR逗子松汀園
39) ソフトマター科学 研究交流会
2017年1月7日 東京理科大学葛飾キャンパス
38) 2016年度応用数学合同研究集会
2016年12月15日〜17日 龍谷大学瀬田キャンパス
37) 非線形ソフトマター研究会 2016
2016年10月29日〜30日 横浜市民ふれあいの里
36) 札幌非線形現象研究会 2016
2016年8月30日〜31日 北海道大学電子科学研究所
35) ソフトマター科学 研究交流会
2016年1月9日 東京理科大学葛飾キャンパス
34) RIMS研究集会「生物現象におけるパターン形成と数理」
2015年10月21日〜23日 京都大学数理解析研究所
33) 札幌非線形現象研究会 2015
2015年8月3日〜4日 北海道大学電子科学研究所
32) 第9回自己組織化討論会
2015年7月11日〜12日 山岸園(伊東市)
31) 2014年度応用数学合同研究集会
2014年12月18日〜20日 龍谷大学瀬田キャンパス
30) 非線形非平衡ソフトマター研究会
2013年8月1日〜2日 高エネルギー加速器研究機構
29) HMMC主催「応用数理研究会」2012年夏
2012年9月28日〜30日 北海道大学電子科学研究所
28) シンポジウム「創発と自己組織化;魅惑の非線形」
2011年11月21日〜22日 九州大学 西新プラザ
27) HMC特別研究会「非線形現象の数理解析」
2011年9月26日〜28日 金沢大学角間キャンパス
26) International Symposium on Engineering Neo-Biomimetics II - Soft Nanomaterials and Soft Robotics -
2011年2月25日〜26日 産業技術総合研究所
25) アクティブマター研究会2011
2011年2月7日 東京大学山上会館
24) HMC特別研究会「非線形現象の解析」
2010年8月25日〜27日 金沢大学サテライトプラザ
23) 第4回自己組織化討論会
2010年6月〜21日 農家の宿 沼田邸(茨城)
22) リズム現象の研究会 V
2010年5月28日〜29日 お茶の水女子大学
21) 第7回「非平衡反応場におけるベクトル生成と変換システム」研究会
2010年3月26日 京都大学
20) 第3回ソフトマター物理若手勉強会
2009年9月2日〜4日 筑波大学
19) HMC特別研究会「非線形現象の解析」
2009年8月27日〜29日 金沢大学サテライトプラザ
18) つくばソフトマター研究会2009
2009年2月23日〜24日 筑波大学
17) 第2回 自己組織化討論会
2009年1月11日〜12日 プラムイン城陽(京都)
16) Workshop on Experimental and Theoretical Studies of Precipitation Patterns
2007年6月27日〜29日 明治大学秋葉原キャンパス
15) 特定領域研究(バイオ操作)マルチスケール操作によるシステム細胞工学 第4回公開シンポジウム
2007年3月9日 大阪大学豊中キャンパス
14) 特定領域研究(バイオ操作)A01班会議
2006年12月9日 「京都リサーチパーク」西地区4号館 ルーム2A
13) 京都大学数理解析研究所研究集会「非線形現象のモデル化とその数理解析」
2006年11月20日〜22日 京都大学 数理解析研究所
12) International Workshop on Bio-Soft Matter 2008
2008年6月9日〜10日 東京大学本郷キャンパス
11) 北陸M倶楽部特別研究会「現象・モデル化・数理解析」
2006年10月23日〜25日 金沢大学角間キャンパス
10) 文部科学省 科学研究費補助金「特定領域研究」マルチスケール操作によるシステム細胞工学(バイオ操作)第3回公開シンポジウム
2006年6月30日 名古屋大学東山キャンパス
9) 11th International Symposium on Colloidal and Molecular Electro-optics
2006年5月22日〜25日 京都大学宇治キャンパス
8) 文部科学省 科学研究費補助金「特定領域研究」マルチスケール操作によるシステム細胞工学(バイオ操作)第2回公開シンポジウム
2006年3月3日 東京大学本郷キャンパス
7) COE公開シンポジウム "Mathematical Logics Behind Animal Markings"
2006年2月20日〜21日 名古屋大学 野依記念学術交流館
6) 京都大学数理解析研究所共同利用研究「非線形現象のモデル化とその数理解析」
2006年2月15日〜17日 京都大学 数理解析研究所
5) 京都大学数理解析研究所共同利用研究「非線形現象の実験解析と数理解析」
2004年10月13日〜15日 京都大学 数理解析研究所
4) 第14回液体の化学・夏の学校
2002年9月3日〜5日 大阪産業大学「みさき研修センター 青雲荘」
3) ミニシンポジウム「Intrinsic 縞々学」
2002年3月18日〜19日 北海道大学知識メディアラボラトリー(VBL)
2) 応用解析チュートリアル冬の学校
2002年1月7日〜11日 京都府立ゼミナールハウス
1) 第4回「非平衡反応場におけるベクトル生成と変換システム」研究会
2001年7月21日 京都大学

受賞など

5) JPSJ Outstanding Referees(2023年)
 Hiroyuki Kitahata
4) 第5回物質・デバイス共同研究賞(2023年)
 「応力分布を考慮した液滴・細胞運動の数理モテルの構築」 北畑裕之
3) 日本化学会 第87春季年会「優秀講演賞」(2007年3月25日〜28日開催)
 「BZ反応微小液滴の自発的運動」 北畑裕之
2) 第59回コロイドおよび界面化学討論会「ポスター賞」(2006年9月13日〜15日開催)
 「水-樟脳系における界面振動現象」 北畑裕之・中田聡
1) 第46回物性若手夏の学校 「ポスター発表 最優秀賞」(2001年8月7日〜8月9日開催)
 「化学反応により駆動される液滴の運動」

English is here.