Makiko Negishi, Takahiro Sakaue, Kingo Takiguchi, and Kenichi Yoshikawa
“Cooperation between Giant DNA Molecules and Actin Filaments in a Microsphere”
Phys. Rev. E, Vol. 81, 051921-1 – 051921-5 (2010)
【概要】DNAもアクチン線維も生命に不可欠な大量に負電荷を持つ鎖状の高分子である。しかし、DNAはヌクレオチドが連なって、アクチン線維は蛋白質が重合して形成されていることから、それらが持つ自由度は随分と異なっている。本研究では、この２つの高分子をリピッドドロップレットに封入した場合、その直径に依存してバルクの溶液中とは全く異なる挙動局在を示すようになることを実験的に明らかにし、その機構を理論解析した。

Yanli Mao, Zhiguo Shang, Yosuke Imai, Tyuji Hoshino, Ryugo Tero, Motohiko Tanaka,Naoki Yamamoto, Katsuhiko Yanagisawa, and Tsuneo Urisu
“Surface-Induced Phase Separation of a Sphingomyelin/Cholesterol/GangliosideGM1-Planar Bilayer on Mica Surfaces and Microdomain Molecular ConformationThat Accelerates Aβ Oligomerization”
Biochim. Biophys. Acta, Vol. 1798, 1090-1099 (2010)
【概要】アルツハイマー病の顕著な症状であるアミロイドベータ(Aβ)の凝集は糖脂質であるガングリオシドGM1を介して進む。支持脂質二重膜(SPB)を用いてAβ-GM1間相互作用を調べた。マイカ上のSPBは基板構造を反映した三角形ドメインを形成してAβ繊維の伸張反応が進行したのに対し、SiO₂上ではAβ繊維構造は形成されなかった。分子動力学計算によりAβ伸張反応に活性なGM1の分子配向を解析した。

Akihiko Matsuyama
“Theory of Binary Mixtures of a Rodlike Polymer and a Liquid Crystal”
J. Chem. Phys., Vol. 132, 214902-1 – 214902-10 (2010)
【概要】長い棒状高分子と低分子液晶の２成分混合系で起こる相分離について理論的に研究をおこなった。棒状分子と液晶分子の配向によって３つのネマチック相が存在することを示し，温度と濃度によってどのような相分離が起こるかを計算した。結果は，今後，カーボンナノチューブと液晶の混合系や，液晶高分子と液晶の混合系において重要である。

Kenji Nakamura, Shuta Takase and Toshiyuki Shikata
“Viscoelastic Behavior of Aqueous Solutions of Charged Hybrid Threadlike Micelles”
Nihon Reoroji Gakkaishi, Vol. 38, 31-39 (2009)
【概要】対イオンとして界面活性剤を含む、セチルトリメチルアンモニウム ポリ（p-ビニル安息香酸）からなるハイブリッドひも状ミセル水溶液の粘弾性挙動を検討した。ミセル水溶液は低pH領域で強い粘弾性を示し、また添加塩を加えるほどその粘弾性は強くなった。また、最長緩和時間の逆数よりも遅いずり速度を印加すると、shear thickening型の非線型粘弾性挙動が確認された。

Kenji Nakamura and Toshiyuki Shikata
“Systematic Dielectric and NMR Study of the Ionic Liquid 1-alkyl-3-Methyl Imidazolium”
ChemPhysChem, Vol. 11, 285-294 (2010)
【概要】様々なカウンターイオン及び、1位に様々なアルキル鎖を有するイオン液体1-alkyl-3-methyl imidazolium halideの誘電緩和測定を行った。NMR緩和時間測定から得られる結果と比較し、この系で観測される誘電緩和の帰属を行った。（四方俊幸：研究助言、論文校閲）

Kazunori Itakura, Jun Ohkubo, and Shin-ichi Sasa
“Two Langevin Equations in the Doi-Peliti Formalism”
J. Phys A: Math.Theor., Vol. 43, 125001-1 – 125001-12 (2010)
【概要】化学反応を記述する拡散反応系に対する経路積分表示から密度ゆらぎの時間発展を導く方法論を整備した。これにより、コヒーレント状態から導かれたランジュバン方程式とシステムサイズ展開によって導かれたランジュバン方程式の関係が明晰に理解された。

Akihiko Matsuyama and Yoshinari Kushibe
“Three Stage-Volume Phase Transitions of a Side-Chain Liquid Crystalline Elastomer Immersed in Nematic Solvents”
J. Chem. Phys., Vol. 132, 104903-1 – 104903-10 (2010)
【概要】液晶溶媒中に溶けた側鎖型液晶ゲルの体積相転移について理論的に研究した。側鎖の配向，バックボーン鎖の配向，溶媒の配向を考慮することで，６つの異なる構造を持ったネマチック相について議論した。構造変化をともなった３段階の体積相転移が起こることを予測した。（浦山健治：実験についての議論）

Akihiko Matsuyama
“Phase Separations in Mixtures of a Liquid Crystal and a Nanocolloidal Particle”
J. Chem. Phys., Vol. 131, 204904-1 – 204904-12 (2009)
【概要】液晶分子とナノコロイド粒子の混合系の相分離について理論的に研究を行った。液晶分子のネマチック相，スメクチックA相への相転移とコロイド粒子の結晶化の競合の結果現れる相図について理論的に計算した。液晶とナノコロイド粒子のアンカリング強度に依存して様々な相分離が起こることを示した。

Akihiko Matsuyama, Masato Yano, and Akiyoshi Matsuda
“Packaging-ejection Phase Transitions of a Polymer Chain: Theory and Monte Carlo Simulation”
J. Chem. Phys., Vol. 131, 105104-1 – 105104-8 (2009)
【概要】柔らかい高分子が球状の空洞内へパッキングされる過程と，空洞外へ排出（イジェクション）される現象についての平均場理論の構築をおこなった。空洞と高分子の相互作用によってpacking-ejection相転移が起こることをみつけた。さらにモンテカルロ・シミュレーションによって動的側面や，構築した理論の結果について確かめた。

Akihiko Matsuyama
“Volume Phase Transitions of Smectic Gels”
Phys. Rev. E, Vol. 79, 051704-1 – 051704-11 (2009)
【概要】側鎖型液晶高分子ゲルの体積相転移を記述する平均場理論を構築した。側鎖の液晶分子の配向秩序パラメーターと，主鎖の液晶高分子の配向秩序パラメーターを用いて定義することで，異なる３つのネマチック相(N1,N2,N3)とスメクチック相(S1,S2,S3)を理論的に予測した。等方相ーネマチック相転移や等方相ースメクチック相転移，ネマチック相ースメクチック相転移によってゲルの体積が不連続に変化することを見つけた。（浦山健治：実験についての議論）

S. Tatsumi, Y. Murayama, H. Hayakawa, and M. Sano
“Experimental Study on the Kinetics of Granular Gases under Microgravity”
J. Fluid Mech., Vol. 641, 521-539 (2009)
【概要】微小重力環境下での粉体ガスの加振実験によって理論的な対象であった粉体ガスを実際に観測した。

Chihiro Nakajima and Hisao Hayakawa
“Molecular Transport through a Bottleneck Driven by External Force”
Prog. Theor. Phys., Vol. 122, 1377-1390 (2009)
【概要】ボトルネックによる輸送効率の変化を駆動Lennard-Jones分子系のシミュレーションによって調べ、外力と流量の間のスケーリング則を発見した、

Kuniyasu Saitoh and Hisao Hayakawa
“Simulation of Depositions of a Lennard-Jones Cluster on a Crystalline Surface ”
Prog. Theor. Phys., Vol. 122, 1081-1094 (2009)
【概要】アモルファス状のレナード＝ジョーンズクラスターの個体基盤への衝突を数値的に調べた。MDの結果、臨界衝突速度で液滴状の蒸着から単分子膜への転移が起こることが明らかになった。それらの転移現象はエネルギー保存則を考慮することで理解できることが分かった。また濡れ転移や蒸着表面形状の安定性についても論じている。

Michio Otsuki and Hisao Hayakawa
“Long-time Tails for Sheared Fluids”
J. Stat. Mech.: Theory and Exp., (2009) L08003
【概要】せん断流体系の速度自己時間相関関数を理論的、数値的に調べた。散逸がない発熱によってエネルギーが増加する系では空間次元dに対して、相関関数のロングタイムテールがt^{-d/2}からt^{-d}にクロスオーバーするのに比して、熱浴系や粉体系ではt^{-(d+2)/2}にクロスオーバーすることを予言した。その結果の妥当性は数値的に確認された。

Michio Otsuki and Hisao Hayakawa
“Critical Behaviors of Sheared Frictionless Granular Materials near the Jamming Transition”
Phys. Rev. E, Vol. 80, 011308-1 – 011308-12 (2009)
【概要】摩擦のないせん断粉体粒子のジャミング点近傍の臨界的振る舞いを数値的に調べた。徹底的なMDの結果Otsuki and Hayakawa [Prog. Theor. Phys. 121, 647 (2009)]で提唱されたスケーリング則が極めて広範にかつ正確であることを確認した。更に動径分布関数と粘性率の発散についてもスケーリング則を提唱し、その正当性を確認した。

Hiroto Kuninaka and Hisao Hayakawa
“Simulation of Cohesive Head-on Collisions of Thermally Activated Nanoclusters”
Phys. Rev. E, Vol. 79, 31309-1 – 31309-9 (2009)
【概要】熱揺らぎの影響を受けたナノクラスターの衝突を数値的に調べた。２つの同じクラスターの正面衝突のMDから反発係数がある衝突速度でピークを持つことが確かめられた。また反発係数が１を超える場合が多数現れることも明らかにした。数値計算の結果のいくつかは現象論で説明がついた。（東京新聞、中日新聞(4/28）、Physical Review Focus (4/3), Sciencs News Magazine, vol.175, May 9th (2009), Nature Nanotechnology, Vol. 4, Apr. 17th (2009)等で紹介された。 ）

Masataka Fukuoka, Hideyuki Nakanishi, Tomohisa Norisuye, and Qui Tran-Cong-Miyata
“Light Scattering Study on the Mode-Selection Process in Reversible Phase Separation of a Photoreactive Polymer Mixture”
J. Phys. Chem. B, Vol. 113, 14950-14956 (2009)
【概要】紫外光と熱で駆動したアゾベンゼンの 光異性化反応を、ポリスチレン／ポリ（ビニルメチルエーテル）(PS/ PVME) の相分離とカップリングさせることによって、相分離を可逆的に駆動した。その可逆的変化を光散乱測定装置でin situ 観測した。結果として、熱で相分離を誘起した場合は相分離構造の周期(モード)選択性が見られなかったが、光反応を用いた場合では、モード選択過程が観測された。これらの結果は、以前報告した可逆の光架橋で駆動した相分離の動力学の結果[Macromolecules 40, 5566 (2007)]と一致したことがわかった。

Dan-Thuy Van-Pham, Kazuhiro Sorioka, Tomohisa Norisuye, and Qui Tran-Cong-Miyata
“Physical Aging of Photo-Crosslinked Poly(ethyl acrylate) Observed in the Nanometer Scales by Mach-Zehnder Interferometry”
Polymer Journal, Vol. 41, 260-265 (2009)
【概要】光架橋されたポリエチルアクリレート（PEA）のナノメータスケール域における変形をMach-Zehnder 干渉計によって in situ 計測した。365 nm 紫外光の照射下で、PEA 鎖上のアントラセンは二量化され、PEA ネットワークが形成される。この反応を紫外可視分光光度計で追跡し、その動力学を Kolrausch-Williams-Watts の経験式より解析した。一方、Mach-Zehnder 干渉計を用い、この架橋反応に誘起された PEA の変形とその緩和過程を直接かつin situ 測定・解析した。結果として、緩和過程は試料の放置する時間（Aging Time）の指数関数に従って、進行することがわかった。最後に、様々な光架橋の条件下で引き起こしたひずみは、無次元化した換算時間に対して一つの曲線（マスターカーブ）で表すことができ、Aging 過程におけるひずみの緩和がある普遍な法則に従っていることを示唆していることことを見出した。

Koji Fukao and Daisuke Tahara
“Aging Dynamics in the Polymer Glass of Poly(2-chlorostyrene): Dielectric Susceptibility and Volume”
Phys. Rev. E, Vol. 80, 051802-1 – 051802-11 (2009)
【概要】ポリ２クロロスチレンのガラス状態でのエイジングダイナミクスを電気容量測定により調べた。実部からは体積がエイジング過程で時間とともに減少し、虚部からは誘電的感受率が時間とともに減少することがわかった。また、記憶効果は共通であるが、若返り効果は体積に関してはほとんど見られないことが明らかになった。これらの振る舞いを定性的に理解するモデルを提案した。

Nadja Nijenhuis, Daisuke Mizuno, Jos A. E. Spaan, and Christoph F. Schmidt
“Viscoelastic Response of a Model Endothelial Glycocalyx”
PHYSICAL BIOLOGY , Vol. 6, 25014-25014 (2009)
【概要】Many cells cover themselves with a multifunctional polymer coat, the pericellular matrix (PCM), to mediate mechanical interactions with the environment. A particular PCM, the endothelial glycocalyx (EG), is formed by vascular endothelial cells at their luminal side, forming a mechanical interface between the flowing blood and the endothelial cell layer. The glycosaminoglycan (GAG) hyaluronan (HA) is involved in the main functions of the EG, mechanotransduction of fluid shear stress and molecular sieving. HA, due to its length, is the only GAG in the EG or any other PCM able to form an entangled network. The mechanical functions of the EG are, however, impaired when any one of its components is removed. We here used microrheology to measure the effect of the EG constituents heparan sulfate, chondroitin sulfate, whole blood plasma and albumin on the high-bandwidth mechanical properties of a HA solution. Furthermore, we probed the effect of the hyaldherin aggrecan, a constituent of the PCM of chondrocytes, and very similar to versican (present in the PCM of various cells, and possibly in the EG). We show that components directly interacting with HA (chondroitin sulfate and aggrecan) can increase the viscoelastic shear modulus of the polymer composite.

Daisuke Mizuno, Rommel Bacabac, Catherine Tardin, david Head, and Christoph Schmidt
“High-Resolution Probing of Cellular Force Transmission”
Phys. Rev. Lett., Vol. 102, 168102-1 – 168102-4 (2009)
【概要】細胞は自ら生み出した力を外部環境に印加することでその力学物性を検出している。我々は光トラップを利用して細胞が生み出す全ての力とそのうち細胞外物質に伝播した成分の両方を計測した。細胞外物質の力学強度に相当する光トラップ強度を系統的に変化させて実験を行うことで、力の伝達は外部環境の力学応答に強く依存することを見出した。この結果に基づき我々は細胞の力学知覚の物理メカニズムを提案する。

Masae Ohno, Tsutomu Hamada, Kingo Takiguchi, and Michio Homma
“Dynamic Behavior of Giant Liposomes at Desired Osmotic Pressures”
Langmuir, Vol. 25, 11680-11685 (2009)
【概要】これまでにもリポソームを用いた膜の浸透圧耐性についての研究は多い。しかし従来のリポソーム調製法を利用した実験手法では、リポソームに任意の浸透圧をかけることは困難で、浸透圧とリポソームの挙動を正確に対応させることが不可能であった。本論文では油中水滴法を用い、内部に水を持つリポソームをショ糖または塩溶液中に作製することで任意の浸透圧をかけることに成功し、リポソームの浸透圧に対する応答を直接観察した。（濱田勉：加えた浸透圧の強さと人工膜小胞の形成から浸透圧に対して応答を示すまでのラグタイムの長さとの関係の理論解析）