Symmetry, Invariant Manifolds and Flow Reversals in Active Nematic Turbulence
この論文は、周期的チャンネルに閉じ込められた 2 次元アクティブネマティック流体における自発的な流れの反転が、対称性、不変多様体、および正確なコヒーレント構造(ECS)のネットワークによって組織化されており、これらが乱流状態においてもカオス的軌道を支配し、流れの反転メカニズムを制御する鍵となることを明らかにしています。
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この論文は、周期的チャンネルに閉じ込められた 2 次元アクティブネマティック流体における自発的な流れの反転が、対称性、不変多様体、および正確なコヒーレント構造(ECS)のネットワークによって組織化されており、これらが乱流状態においてもカオス的軌道を支配し、流れの反転メカニズムを制御する鍵となることを明らかにしています。
この論文は、柱アレイを用いたマイクロ流体チャネル設計と、PMMA 基板のマイクロミリングおよび白金コーティングによるフォトマスク作成という 2 つのプラットフォームを開発し、PEGDA-PEG 系光重合性ハイドロゲルのオンチップ内場重合と微細パターン化を実現することで、分子拡散の追跡や制御を可能にする手法を提案しています。
本論文では、熱膨張率と等温圧縮率を明示的に考慮した局所熱力学モデルを一般化散逸粒子動力学(GenDPDE)法に導入し、アルゴンの液体および超臨界状態における熱力学的性質を高精度に再現できることを実証するとともに、マクロな状態方程式の導出や HNC 近似の適用性について検討を行っている。
この論文は、生物を物理学の特殊な事例ではなくサブ分野として位置づけ、非生命物質には見られない細胞内の非単位的な組織や生体分子凝縮体などの特徴を備えた「生きている物質」の科学として生物物理学を再定義し、エンゲルスやネルラートらの哲学的基盤に立ち、情報主義や階層的還元論に対抗する視点を提示しています。
本論文は、正方格子反強磁性イジングモデルを用いて、熱力学的極限および多次元空間における異常なマルペムバ効果のような緩和現象の理論的枠組みを構築し、相転移点近傍の秩序変数に関連する感受性を用いた仮説とモンテカルロシミュレーションにより、温度と磁場の同時変化に伴う多様な異常緩和現象を予測・検証したものである。
塩添加により静電反発が遮蔽されたセルロースナノ結晶(CNC)懸濁液において、強いせん断後の機械的回復動態を解析することで、ゲル化臨界点における時間 - 接続性重ね合わせの原理や非対称な臨界ダイナミクスを明らかにし、CNC 重量分率と塩濃度を変化させることでゲル状態と引力ガラス状態の境界を特定した。
この論文は、非能動的な乱雑固体における準局在励起の概念を拡張し、自発運動するロッドの密集系における力場(ポテンシャルエネルギーではなく力に基づく)を解析することで、能動物質の将来的な塑性変形を予測・制御できることを示しています。
この論文は、確率経路積分形式を用いて非エルミート項を含むスカラーモデル A 場の理論における不可逆性を体系的に定量化し、エントロピー生成率と揺らぎ - 散逸定理の破れを特徴付ける一般枠組みを構築するとともに、非対称イジングモデルへの応用を通じて界面におけるエントロピー生成の局在化を示しています。
この論文は、散逸粒子動力学シミュレーションと単一鎖モデルに基づく解析的式を用いて、希薄ポリマー溶液の延伸粘度が、ポリマーの配向状態と流れの運動学的構造のどちらに支配されるかを、異なる延伸流条件下で解明したものである。
この論文は、SNAP および GAP という 2 つの機械学習ポテンシャルを用いた分子動力学シミュレーションを通じて、シリセンおよび薄膜シリコンの熱的安定性を検討し、膜厚による融解挙動の違いや各ポテンシャルの特性(特に GAP が気相を記述できない点)を明らかにしたものである。
本論文は、排除体積半径とテザー長の比という単一の無次元パラメータによってナノフィラメント束が反発するか、直感に反して引力で束縛されるか(メタ安定状態)が決まることを示す厳密な解析理論とスケーリング則を確立し、ブラウン動力学シミュレーションによってこのパラドックス的な現象を実証したものである。
この論文は、古典流体の非一様性を記述するニューラルメタ密度汎関数理論を活用し、対相関構造への「メタ直接」経路を探索することで、オーステイン・ツェルニキ方程式の逆変換を回避しつつ第一原理に基づいた流体の対相関構造を高精度に予測する手法を提案しています。
この論文は、外部からの強制力なしに、微小流体チャネル内で閉じ込められた微小管/キネシン活性ネマチックが、受動的な異方性界面とのフィードバックにより内在的な流れの不安定性を自発的に同期させ、空間的・時間的な並進対称性を破る時空間結晶を形成することを示しています。
この論文は、境界への蓄積を示す閉じ込められたアクティブブラウン粒子の解析的予測を提供し、吸収壁と硬壁の境界条件がシーグマン双対性によって関連付けられ、活動性と初期向きが平均初到達時間を短縮し、硬壁間での時間依存伝播関数が分裂確率の微分として表される壁蓄積定常状態に収束することを示しています。
この論文は、分子のキラリティやメソ相遷移を伴わずに、界面エネルギーの最小化とスメクチック秩序の制約による「停止した凝集」が直線状のスメクチック凝縮体をらせん状のコイルへと変換し、結果として生体のようなネットワークを形成するメカニズムを解明したものである。
この論文は、重力を含むヤング・ラプラス方程式の解析を通じて、固体基板上のプリーブ境界の安定性条件を明らかにし、接触角とボンド数の特定の範囲内でのみ泡沫が安定して存在できる「泡沫親和性」の領域を定義し、それ以外では泡沫が形成されない「泡沫非親和性」の領域が存在することを示しています。
Surface Evolver を用いたシミュレーションにより、有限の接触角を持つ理想的な二次元発泡体およびエマルジョンにおいて、液相分率が高くなるにつれて、秩序化された系では摂動を必要とするが、無秩序な系では自発的に不均一性(凝集)が成長することが示されました。
この論文は、曲率を持つ境界条件を課された乾燥泡(ドライフォーム)において、上皮細胞で発見された「スクトイド」と呼ばれる新しい細胞形状がシミュレーションと実験の両方で確認できることを示しています。
この論文は、2 つの異なる面積を持つ N 個の領域に円を分割する際、N が 10 以下のケースにおいて、最適な分割構造を特定し、面積比に応じた最小周長構成を数値的に推定したものである。
この論文は、水平な石鹸膜を通過する球の準静的運動をシミュレーションし、接触角が 90 度未満の場合に球の通過後に小さな気泡が閉じ込められる現象を明らかにし、その気泡の大きさが球のサイズや接触角に依存することを示しています。