H. Delanoë-Ayari, J. P. Rieu, and M. Sano
“4D Traction Force Microscopy Reveals Asymmetric Cortical Forces in Migrating Dictyostelium Cells”
Phys. Rev. Lett., Vol. 105, 248103-1 – 248103-4 (2010)
【概要】やわらかいゲルの上におかれた単一の細胞が発生する力の情報を4次元（x,y,z,t）計測した。細胞は水平方向と同じ程度の垂直方向の力を発生しており、周辺でゲルを上向きに引っ張り、中心部では逆に下向きの力を出している。また、力の非対称性は運動方向と相関があることを明らかにした。
（Phys. Rev. Lett.の表紙を飾った。また、Editor’s suggestionとSynopsisにも選ばれた。）

S. Toyabe, T. Sagawa, M. Ueda, E. Muneyuki, and M. Sano
“Experimental demonstration of information-to-energy conversion and validation of the generalized Jarzynski equality”
Nature Physics, Vol. 6, 988-992 (2010)

T. Hiraiwa, M. Y. Matsuo, T. Ohkuma, T. Ohta, and M. Sano
“Dynamics of a Deformable Self-propelled Domain”
Europhys. Lett., Vol. 91, 20001-1 – 20001-6 (2010)
【概要】変形を伴って運動する2次元ドメインの方程式を、テンソル型と界面の位相方程式型の２つの形式で導入し、それらの関係を議論するとともに、分岐解析と数値シミュレーションにより、多彩な運動形態が生じることを明らかにした。（太田隆夫：理論全般に関して緊密に議論するとともに、テンソル方程式とそのシミュレーション部分を担当。）

Kazumasa A. Takeuchi and Masaki Sano
“Universal Fluctuations of Growing Interfaces: Evidence in Turbulent Liquid Crystals”
Phys. Rev. Lett., Vol. 104, 230601-1 – 230601-4 (2010)
【概要】1次元の成長するランダム界面のモデルであるKarder-Parisi-Zhang（KPZ）方程式は、数多くの理論研究が行われてきたが、ゆらぎの定量的実験は殆ど存在しなかった。本論文では、時間、空間の２つのスケーリング指数に加えて、界面ゆらぎが普遍的な確率分布（ランダム行列の最大固有値分布であるTW分布）に従うことを実験的に初めて明らかにした。

Makoto Yoneya, Yuka Tabe, and Hiroshi Yokoyama
“Molecular Dynamics Simulation of Condensed-Phase Chiral Molecular Propellers”
J. Phys. Chem. B, Vol. 114, 8320-8326 (2010)
【概要】軸不斉液晶単分子膜の希ガス膜透過の分子動力学計算により、膜中の軸不斉液晶分子の回転ダイナミクスを分子レベルで調べた。その結果、膜透過によりドライブされた液晶分子の長軸周り回転方向が、液晶分子のキラリティおよび膜透過の方向とに対応して分子プロペラの様に変化することが明らかとなった。（多辺由佳：実験）

S. Schymura, S. Dolle, J. Yamamoto and J. P. Lagerwall
“Filament Formation in Carbon Nanotube-doped Lyotropic Liquid Crystals”
Soft Matter, Vol. 7, 2663-2667 (2011)
【概要】リオトロピックネマティック液晶中にカーボンナノチューブを混合すると混合系の粘弾性的性質が劇的に変化し、この状態から紡糸することでカーボンナノチューブが均一に配向した捕捉長いフィラメントが作成できることを発見した。カーボンナノチューブは、リオトロピックネマティック相の棒状ミセルの中に取り込まれ、ミセルの硬さを増強し、その長さを延伸する。カーボンナノチューブが十分な濃度存在すると、繋がったミセル直鎖が互いに絡み合うため、初期の長さによらず、紡糸効果によってカーボンナノチューブの配向度とミセルの長さが結合し、正のフィードバックループとなって双方共に大きくなる。（山本　潤：協同研究）

N. Ishida, Y. Takanishi, J. Yamamoto and A. Yoshizawa
“Amphiphilic Liquid Crystal Exhibits the Smectic A to Smectic C Transition Accompanying no Layer Contraction”
Appl. Phys. Express, Vol. 4, 21701-1 – 21701-3 (2011)
【概要】強誘電性液晶(FLC)ディスプレイはμs オーダーの応答時間であるが、SmA 相からSmC 相に転移する際にジグザグ欠陥を生じることが問題となっている。この問題を解決するために、SmA-SmC 相転移での小さい層収縮をもつ液晶化合物が研究されている。我々は小さい層収縮挙動を示すことを期待して、一分子内にSmA 相の発現を促すセミパーフルオロ鎖と、SmC 相の発現を促す2,3-ジフルオロ-1,4-ジフェニルベンゼンを導入した化合物を合成し、その物性を調べた。

A. Yoshizawa, A. Nishizawa, K. Takeuchi, Y. Takanishi, and J. Yamamoto
“Interlayer Interactions Induced by Amphiphilicities of a Rod-Like Molecule Produce Frustrated Structures in Conventional Calamitic Phases”
J. Phys. Chem., Vol. 114, 13304-13311 (2010)
【概要】分子内の両親媒性によって生じるミクロ相分離は自己組織系を作る重要な概念であり、様々なカラミチック相を持つ両親性化合物の分子設計は機能的なソフトマテリアル形成の重要なツールとして研究されている。しかし、合成された化合物の多くは複雑な構造を持ち、棒状から離れている。本研究ではコアにネマチックとスメクチック相を形成しやすい2,3-ジフルオロ-1,4-ジフェニルベンゼンを持ち、さらにバイレイヤーを形成しやすい末端ヒドロキシ基を持つ両親媒性棒状化合物の物性を調べた

S. Samitsu, Y. Takanishi and J. Yamamoto
“Molecular Manipulator Driven by Spatial Variation of Liquid Crystalline Order”
Nature Materials, Vol. 9, 816-820 (2010)
【概要】ネマティック液晶中の粒子や高分子などの不純物のサイズが小さい場合、配向歪みによる欠陥が解消されて、代わりに秩序変数Sが不純物濃度fと直接結合する。我々はこの結合に着目し、高分子などを集める分子マニピュレータの原理を考案した。アゾ液晶化合物を含むネマティック液晶を用いて、限られた領域のみにUV光当てると、アゾ化合物にトランス－シス転移が誘起されて照射領域のSが低下する。混合された高分子は、秩序変数の低い領域に溶解した方が、一般にエントロピー的に有利なため集まり、濃度差によって生じた浸透圧は秩序変数Sの差に起因した自由エネルギー差とバランスする。さらに可視光を照射すると、秩序変数差が急激に解消され、蛍光高分子は拡散により一様な濃度を回復する。この現象を利用してネマティック中の高分子の異方的な拡散係数も測定した。

K. Yamada, H. Kajioka, K. Nozaki, and A. Toda
“Morphology and Growth of Single Crystals of Isotactic Polypropylene from the Melt”
J. Macromo. Sci. Part B, Vol. 50, 236-247 (2011)
【概要】ポリプロピレン溶融体からの結晶化について，光学顕微鏡に加え，結晶化－急冷後の溶媒による抽出により，原子間力顕微鏡法での単結晶モルフォロジーの直接観察を行った。従来，成長キネティクスのクロスオーバー型転移が見られていた温度領域で，単結晶の晶相が短冊状から菱形へと系統的に変化し，転移に伴い想定された成長界面のラフニングは生じなかった。すなわち，従来からの解釈の再考を要する結果が得られた。

Y. Ren, A. Ma, J. Li, X. Jiang, Y. Ma, A. Toda, and W. Hu
“Melting of Polymer Single Crystals Studied by Dynamic Monte Carlo Simulations”
Euro. Phys. J. E, Vol. 33, 189-202 (2010)
【概要】高分子の結晶化・融解過程では，テーパー形状の成長先端が多くの計算機実験により報告されており，高分子結晶化特有のキネティクスが議論されている。本報告では，動的モンテカルロシミュレーションにより，融解キネティクスの律速過程を検討した。その結果，通常の融解過程では想定できない活性化障壁の存在が計算機実験によって初めて確認された。結晶化・融解両過程に共通する活性化障壁の存在が強く示唆された。

M. Maruyama, Y. Sakamoto, K. Nozaki, T. Yamamoto, H. Kajioka, A. Toda, and K. Yamada
“Kinetic Study of the II-I Phase Transition of Isotactic Polybutene-1”
Polymer, Vol. 51, 5532-5538 (2010)
【概要】ポリブテン１相転移時のＸ線回折強度その場測定を行った。Avramiモデルによりキネティクスを解析し，１程度の指数を得，核形成による１次のキネティクスと結論した。温度の低下に伴い，１以下の指数（引き延ばされた指数関数型）となり，特性時間の温度依存性がVogel-Fulcher型となった。ガラス転移点近傍における相転移キネティクスは非晶部の不均質性と動的性質に強く影響されると結論した。

Hiroshi Kajioka, Shigeru Yoshimoto, Ken Taguchi, and Akihiko Toda
“Morphology and Crystallization Kinetics of it-Polystyrene Spherulites ”
Macromolecules, Vol. 43, 3837-3843 (2010)
【概要】非バンド球晶をつくるitポリスチレンの結晶化について，ガラス転移温度(Tg)近傍までに渡る広い温度範囲において，球晶内部構造，球晶構成要素であるラメラ晶サイズ，結晶成長速度の間の相関を実験的に検討した。低分子系のTg近傍では，回転拡散と並進拡散のデカップルにより成長速度が粘度の温度依存性によりスケールされなくなることが知られている。本研究により，球晶内部構造，ラメラ晶サイズはTg近傍においても粘度の温度依存性によりスケールされていることが明らかになった。（田中晋平，山崎義弘，谷口貴志，田中肇：議論，助言）

Hiroshi Kajioka, Shigeru Yoshimoto, Ratan C. Gosh, Ken Taguchi, Shinpei Tanaka, and Akihiko Toda
“Microbeam X-ray diffraction of Non-Banded Polymer Spherulites of it-Polystyrene and it-Poly(butene-1) ”
Polymer, Vol. 51, 1837-1844 (2010)
【概要】サブミクロンサイズに絞られたマイクロビームＸ線による広角回折像のパターン変化により，itポリブテン１およびポリスチレン非バンド球晶内の微結晶の局所配向相関を明らかにした。得られた結果は我々がこれまで偏光顕微鏡像の解釈から想定していた非バンド球晶における微結晶配向の相関を支持している。

T. Hiraiwa, M. Y. Matsuo, T. Ohkuma, T. Ohta, and M. Sano
“Dynamics of a Deformable Self-propelled Domain”
Europhys. Lett., Vol. 91, 20001-1 – 20001-6 (2010)
【概要】変形可能な自己推進粒子の2次元運動を二つのモデルで調べた。一つは重心と変形を表現するテンソルの連立常微分方程式である。もう一つは粒子の表面の変形を表す偏微分方程式である。どちらの場合もパラメータを変化させることによって多彩なダイナミクスを得た。

Tatsuya Hiraiwa and Takao Ohta
“Linear Viscoelasticity of a Single Semiflexible Polymer Chain with Internal Friction”
J. Chem. Phys., Vol. 133, 44907-1 – 44907-6 (2010)
【概要】内部摩擦がある場合の半剛直高分子鎖の両端に振動力をかけたときの線形粘弾性応答の理論を展開した。

T. Ohkuma and T. Ohta
“Deformable Self-propelled Particles with a Global Coupling”
Chaos, Vol. 20, 23101-1 – 23101-13 (2010)
【概要】グローバルな配向相互作用をもつ回転する自己推進粒子系の位相方程式による解析と数値計算を行った。理論と数値結果とはよく一致した。

Kazuyoshi Seki, Ken Ueda, Yu-ichi Okumura, and Yuka Tabe
“Non-Equilibrium Dynamics of 2D Liquid Crystals Driven by Transmembrane Gas Flow”
J. Phys.: Condens. Matter, Vol. 22, in press
【概要】キラル液晶自己保持膜に気体を透過させた際に生じる分子集団歳差運動の、透過気体依存性について報告した。大きな双極子モーメントを持つ気体を自発分極の大きな液晶膜に透過させると、集団歳差の方向が膜厚に依存して反転する。その解析と、液晶膜に微粒子を置いた際の力についても報告した。

Go Watanabe, Jun-ichi Saito, Nobuyuki Kato, and Yuka Tabe
“Orientational Correlations in Two-dimensional Liquid Crystals Studied by Molecular Dynamics Simulation”
J. Chem. Phys., Vol. 134, 54513-1 – 54513-6 (2011)
【概要】気液界面の二次元液晶の配向相関を分子動力学計算で調べた。二次元ネマチック、スメクチックC相のいずれにおいても相関関数は距離のべき乗で表され、その指数の違いによって光学異方性の有無が決定されていることを明らかにした。

Takao Ohta, Takahiro Ohkuma and Kyohei Shitara
“Deformation of a Self-propelled Domain in an Excitable Reaction-diffusion System”
Phys. Rev. E, Vol. 80, 056203-1 – 056203-12 (2009)
【概要】興奮性反応拡散方程式からドメインの変形と推進を表す発展方程式を導出した。また、自己推進するドメインの形を決定した。（佐野グループの生体細胞の運動と形態の研究と関連）

Tetsuya Hiraiwa and Takao Ohta
“Viscoelasticity of a Single Semiflexible Polymer Chain”
Macromolecules, Vol. 42, 7553-7562 (2009)
【概要】半剛直な高分子一本鎖の線形粘弾性を理論的に調べた。（影島賢巳、佐野雅己：関係する実験）

Takao Ohta and Takahiro Ohkuma
“Deformable Self-Propelled Particles”
Phys. Rev. Lett., Vol. 102, 154101-1-154101-4 (2009)
【概要】重心速度とともに円形から変形する自己推進粒子の運動方程式を導入した。直線運動が不安定化し円運動が起こる分岐を発見した。粒子の配向に関してグルーバルな相互作用を導入すると、相互作用の大きさによって、局在運動、カオス的拡散運動、直線的運動が現れることを示した。

A. Noji, N. Uehara, Y. Takanishi, J. Yamamoto, and A. Yoshizawa
“Ferrielectric Smectic-C Phases Stabilized Using Chiral Liquid Crystal Oligomer”
J. Phys. Chem., Vol. 113, 16124-16130 (2009)
【概要】液晶性キラルオリゴマーを新規に合成して、その特性を調べた。結果強誘電相と反強誘電相の間に広い温度範囲で２つのフェリ誘電相が出現した。ラセミ混合物でもフェリ誘電相は存在し、オリゴマー効果がラセミ系においてもキラリティ分子認識に働いていることを示唆していると考えられる。

Nagashima, F. Ogasawara, J. Yamamoto, Y. Takanishi, and A. Yoshizawa
“Molecular Organization of Preorganized S-shaped Oligomers in the Liquid Crystalline Phases ”
Mol. Cryst. Liq. Cryst., Vol. 509, 233-244 (2009)
【概要】S字型液晶オリゴマーを系列的に合成し、その相転移挙動を調べた。全ての化合物はネマチック相を示すことがわかり、4種類がスメクチックA相を示し、S字分子がた。また、各相転移の融解挙動に関してスペーサーの偶奇効果を観測した。

T. Narumi, A. Yoshizawa, J. Yamamoto, and Y. Takanishi
“Synthesis and Phase Transition behavior of Novel Liquid Crystal Tetramer.”
Mol. Cryst. Liq. Cryst., Vol. 509, 263-273 (2009)
【概要】我々はシアノビフェニルとフェニルピリミジン骨格からなる液晶4量体を合成した。これらはネマチック相とスメクチックA相を示し、X線回折からスメクチックA相はインターカレート構造を示すことが示唆された。

A. Yoshizawa, Y. Kogawa, K. Kobayashi, Y. Takanishi, and J. Yamamoto
“A Binaphtyl Derivative with a Wide Temperature Range of Blue Phase”
J. Mater. Chem., Vol. 19, 5759-5764 (2009)
【概要】ビナフチル誘導体液晶化合物を合成し、相転移挙動を研究した。ブルー相が発現し、その温度範囲は降温過程で30°Cと単一化合物では非常に広く出現することがわかった。一方昇温過程では異常な相分離を示すことも確認された。

S. Samitsu, Y. Takanishi and J. Yamamoto
“Self-Assembly and One-Dimensional Alignment of a Conducting Polymer Nanofiber in a Nematic Liquid Crystal”
Macromolecules, Vol. 42, 4366-4368 (2009)
【概要】我々はネマチック液晶を使ったウィスカー法を開発し、結果導電性ポリマーを巨視的なスケールで一次元配向させることに成功した。ポリマーの主鎖は、ネマチックダイレクター方向に配向する。そこからの結晶化によって高さ10nm導電性ポリマーナノファイバーが100nm程の厚みでバンドルした状態で配向すること、また発光の偏光比が２～３であることがわかった。