公立大学法人 兵庫県立大学大学院シミュレーション学研究科

安田研究室
Yasuda Laboratory

生物やソフトマターの流体モデリングとシミュレーションに関する研究

生物系やソフトマターに見られる複雑な現象についての流体モデルの構築や新しいシミュレーション技術の開発に取り組んでいます。主に次の二つのテーマについて研究を行っています。

1.微生物集団の新しい数理モデルの構築とそのシミュレーション
細胞や微生物は自律的に活動し周囲の環境を変えて行きます。その結果、個体の大きさをはるかにこえる大規模スケールでの協調的な運動やパターン形成が生じることが知られています。例えば、バクテリアのバイオフィルム形成や魚や昆虫や鳥などの群れ行動などがよく知られています。これらの環境と相互作用しながら自律的に運動する個体の集団的な振舞いを記述する新しい数理モデル(ボルツマン型方程式)とそのシミュレーション技術の開発に取り組んでいます。

走化性バクテリアのパターン形成。ボルツマン方程式型モデルの確率的数値解法によるシミュレーション結果。

 

2.複雑流体のマルチスケールシミュレーション
複雑流体とはコロイド、高分子、液晶、界面活性剤などの複雑な挙動を示す液体を表します。複雑流体が示す特異な(力学的・熱的・電気的)性質は、上手く利用することで工学や医療・健康の分野で有用な機能性材料として利用することができます。シミュレーションによって複雑流体の機能・性能をあらかじめ予測することができれば、新奇の機能性材料の開発において重要な役割を担うことができます。この研究では、複雑流体のマクロな挙動を適切な原子・分子モデルを用いて予測・解析するための新しいマルチスケールシミュレーション技術の開発を進めています。

独自開発したSynchronized Molecular Dynamics法による高分子液体の熱流動解析。左はSMD法のイメージ図。右は解析結果を示す。高分子の構造が空間的に不均一になることを明らかにした。

 


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