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2017000001-20170076  
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本文公開日
 
タイトル
タイトル 平面流体膜において任意の膜粘性を持つ円形液体領域の抵抗係数の算出  
カナ ヘイメン リュウタイマク ニ オイテ ニンイ ノ マク ネンセイ オ モツ エンケイ エキタイ リョウイキ ノ テイコウ ケイスウ ノ サンシュツ  
ローマ字 Heimen ryūtaimaku ni oite nin'i no maku nensei o motsu enkei ekitai ryōiki no teikō keisū no sanshutsu  
別タイトル
名前 Calculation of the drag coefficient of a circular liquid domain with arbitrary viscosity in a flat fluid membrane  
カナ  
ローマ字  
著者
名前 藤谷, 洋平  
カナ フジタニ, ヨウヘイ  
ローマ字 Fujitani, Yohei  
所属 慶應義塾大学理工学部教授  
所属(翻訳)  
役割 Research team head  
外部リンク  
 
出版地
 
出版者
名前 慶應義塾大学  
カナ ケイオウ ギジュク ダイガク  
ローマ字 Keiō gijuku daigaku  
日付
出版年(from:yyyy) 2018  
出版年(to:yyyy)  
作成日(yyyy-mm-dd)  
更新日(yyyy-mm-dd)  
記録日(yyyy-mm-dd)  
形態
1 pdf  
上位タイトル
名前 学事振興資金研究成果実績報告書  
翻訳  
 
 
2017  
 
開始ページ  
終了ページ  
ISSN
 
ISBN
 
DOI
URI
JaLCDOI
NII論文ID
 
医中誌ID
 
その他ID
 
博士論文情報
学位授与番号  
学位授与年月日  
学位名  
学位授与機関  
抄録
流体膜の典型例は生体膜における脂質二重膜である。膜におけるタンパク質やラフト様の液体領域の拡散係数は, 生体化学反応の重要な因子として, 実験的理論的に研究されてきた。物体が流体中を小さな速さで並進運動するときに流体から受ける力の大きさは速さに比例し, その比例係数を抵抗係数という。抵抗係数と拡散係数は関連がつく。
本研究では, 両側を三次元流体に囲まれた平面流体膜にある円形液体領域の抵抗係数を計算した。剛体円板や, 内外の膜粘性が等しい円形液体領域の抵抗係数は, 他の研究者により, 既に計算されている。内外の膜粘性がわずかに異なる円形液体領域の抵抗係数は, 報告者自身が過去に計算したが, そこで指摘されたように, 内外の膜粘性が異なる場合, 応力の連続のために, 膜における二次元流速場は領域境界で滑らかでない。ところが, まわりの三次元流体の流速場は滑らかであって, この流速場と二次元流速場は粘着境界条件で結びついている。報告者は既にこのような解を構成する方法を開発していたが, 本研究では, 抵抗係数を内外の膜粘性差に関して展開し, その係数の漸化式を導出し, それに含まれる無限積分を数値的に評価して, 級数の和を求めることで, 実際に抵抗係数を計算した。内部の膜粘性が無限の極限では, 級数の和が剛体円板に対する結果に一致することも確認された。まわりの三次元流体が, 壁によって囲われている場合についても, 抵抗係数を計算し, 内部の膜粘性が無限の極限では, 従来の剛体円板の結果に一致することを確認している。
三次元流体中のブラウン運動の計測の分解能は, 近年飛躍的に向上している。流体膜において同様の分解能で, 円形液体領域の拡散係数が計測できれば, 本研究の結果を使って, 円形液体領域や流体膜の物質定数を正確に決定できるようになると期待される。
A typical example of the fluid membrane is a lipid-bilayer membrane contained in the biomembrane. The self-diffusion of a membrane protein and that of a raft-like region have been studied experimentally and theoretically because they are considered to be important in the biochemical reaction. The force which the ambient fluid exerts on an object in its stationary translational motion has the magnitude proportional to the speed if the motion is sufficiently slow. The constant of the proportion is referred to as drag coefficient, which can be related with the diffusion coefficient.
In this study, the drag coefficient of a circular liquid domain is calculated on the assumption that it lies in a flat fluid membrane surrounded by three-dimensional fluids on both sides. The coefficient of a rigid disk is well known, while that of a circular liquid domain is also well known when the membrane viscosity inside the domain equals the one outside the domain. I previously calculated the drag coefficient by assuming that the ratio of the membrane viscosity of the domain interior to that of the domain exterior is slightly different from unity. When the ratio is not unity, the continuity of the stress makes the velocity gradient discontinuous across the domain perimeter in the membrane. On the other hand, the velocity gradient is continuous in the ambient fluids, whose velocity field should agree with that of the membrane as the spatial point approaches the membrane. I previously devised a calculation procedure leading to fields satisfying the conditions. The procedure is extended in the present study ; the recurrence relations for the coefficients of the series expansion of the drag coefficient with respect to the dimensionless difference between the membrane viscosities are derived, the numerical integrations involved in the coefficients are performed, and the drag coefficient of a circular liquid region with a distinct membrane viscosity is calculated. As the ratio increases to infinity, the sum of the series is numerically shown to approach the drag coefficient of the disk calculated previously. The approach is also found when the three dimensional fluid on each side is confined by a flat wall.
Recently, the resolutions in measuring the Brownian motion in the three-dimensional fluid are much improved. The results of the present study, together with future measurement of the self-diffusion of a circular liquid domain with high resolutions, should help in determining the material constants involved in a fluid membrane having a circular liquid domain.
 
目次

 
キーワード
 
NDC
 
注記

 
言語
日本語  

英語  
資源タイプ
text  
ジャンル
Research Paper  
著者版フラグ
publisher  
関連DOI
アクセス条件

 
最終更新日
Jul 26, 2019 16:58:04  
作成日
Feb 21, 2019 13:10:04  
所有者
mediacenter
 
更新履歴
Feb 21, 2019    インデックス を変更
Jul 26, 2019    著者,上位タイトル 名前,抄録 内容 を変更
 
インデックス
/ Public / 塾内助成報告書 / 学事振興資金研究成果実績報告書 / 2017年度
 
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