Details of the Researcher

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Nariya Uchida
Section
Graduate School of Science
Job title
Associate Professor
Degree

  • 博士（理学） (Kyoto University)

Committee Memberships 3

  • 教務委員会委員（専攻内委員会）　学内委員

    2017/04 - Present

  • 「物性研究・電子版」編集委員会　各地編集委員

    2016/09 - 2022/03

  • 「物性研究」編集委員会　各地編集委員

    2003/04 - 2006/03

Professional Memberships 1

  • 日本物理学会

Research Interests 3

  • パターン形成

  • 相転移

  • ソフトマター、相転移、パターン形成

Research Areas 1

  • Natural sciences / Mathematical physics and basic theory /

Papers 68

  1. Conditions for metachronal coordination in arrays of model cilia. International-journal

    Fanlong Meng, Rachel R Bennett, Nariya Uchida, Ramin Golestanian

    Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America　118　(32)　2021/08/10

    DOI： 10.1073/pnas.2102828118 　

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    On surfaces with many motile cilia, beats of the individual cilia coordinate to form metachronal waves. We present a theoretical framework that connects the dynamics of an individual cilium to the collective dynamics of a ciliary carpet via systematic coarse graining. We uncover the criteria that control the selection of frequency and wave vector of stable metachronal waves of the cilia and examine how they depend on the geometric and dynamical characteristics of a single cilium, as well as the geometric properties of the array. We perform agent-based numerical simulations of arrays of cilia with hydrodynamic interactions and find quantitative agreement with the predictions of the analytical framework. Our work sheds light on the question of how the collective properties of beating cilia can be determined using information about the individual units and, as such, exemplifies a bottom-up study of a rich active matter system.

  2. Control of synchronization in models of hydrodynamically coupled motile cilia Peer-reviewed

    Armando Maestro, Nicolas Bruot, Jurij Kotar, Nariya Uchida, Ramin Golestanian, Pietro Cicuta

    Communications Physics　1　28-1-28-8　2018/06

    DOI： 10.1038/s42005-018-0031-6 　

  3. Synchronization and Collective Dynamics of Flagella and Cilia as Hydrodynamically Coupled Oscillators Invited Peer-reviewed

    Nariya Uchida, Ramin Golestanian, Rachel R. Bennett

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　86　(10)　101007-1-101007-8　2017/10

    DOI： 10.7566/JPSJ.86.101007 　

    ISSN： 0031-9015

  4. Direct observation of rotation and steps of the archaellum in the swimming halophilic archaeon Halobacterium salinarum Peer-reviewed

    Yoshiaki Kinosita, Nariya Uchida, Daisuke Nakane, Takayuki Nishizaka

    Nature Microbiology　1　(11)　16148-16148　2016/08

    Publisher: Springer Nature

    DOI： 10.1038/nmicrobiol.2016.148 　

  5. Hydrodynamic synchronization between objects with cyclic rigid trajectories Invited Peer-reviewed

    Nariya Uchida, Ramin Golestanian

    EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL E　35　(12)　135-1-135-14　2012/12

    DOI： 10.1140/epje/i2012-12135-5 　

    ISSN： 1292-8941

    eISSN： 1292-895X

  6. Many-Body Theory of Synchronization by Long-Range Interactions Peer-reviewed

    Nariya Uchida

    PHYSICAL REVIEW LETTERS　106　(6)　064101-1-064101-4　2011/02

    DOI： 10.1103/PhysRevLett.106.064101 　

    ISSN： 0031-9007

  7. Generic Conditions for Hydrodynamic Synchronization Peer-reviewed

    Nariya Uchida, Ramin Golestanian

    PHYSICAL REVIEW LETTERS　106　(5)　058104-1-058104-4　2011/02

    DOI： 10.1103/PhysRevLett.106.058104 　

    ISSN： 0031-9007

    eISSN： 1079-7114

  8. Hydrodynamic synchronization at low Reynolds number Invited Peer-reviewed

    Ramin Golestanian, Julia M. Yeomans, Nariya Uchida

    SOFT MATTER　7　(7)　3074-3082　2011

    DOI： 10.1039/c0sm01121e 　

    ISSN： 1744-683X

    eISSN： 1744-6848

  9. Synchronization and Collective Dynamics in a Carpet of Microfluidic Rotors Peer-reviewed

    Nariya Uchida, Ramin Golestanian

    PHYSICAL REVIEW LETTERS　104　(17)　178103-1-178103-4　2010/04

    DOI： 10.1103/PhysRevLett.104.178103 　

    ISSN： 0031-9007

    eISSN： 1079-7114

  10. Dynamical Theory of Elastic Synchronization of Cardiomyocytes Peer-reviewed

    Akinari Tomiie, Nariya Uchida

    Journal of the Physical Society of Japan　2026/07/15

    DOI： 10.7566/JPSJ.95.073001 　

  11. Defect binding-unbinding transition in active nematic membranes Peer-reviewed

    Yuki Hirota, Nariya Uchida

    Physical Review E　2026/05/18

    DOI： 10.1103/jqkw-69d1 　

  12. Topological defects in spiral wave chimera states Peer-reviewed

    Lintao Liu, Nariya Uchida

    Physical Review E　2026/05/08

    DOI： 10.1103/yhbq-ztk8 　

  13. Collective behaviors of self-propelled particles with tunable alignment angles. International-journal Peer-reviewed

    Zichen Qin, Nariya Uchida

    Physical Review E　113　(1-2)　015411-015411　2026/01

    DOI： 10.1103/1dhq-6fb1 　

    More details Close

    We present an aligning active matter model by extending the nematic alignment rule in self-propelled rods to tunable alignment angles, as represented by the collision of cone-shaped particles. Nonvanishing alignment angles introduce frustration in the many-body interactions, and we investigate its effect on the collective behavior of the system. Through numerical simulations of an agent-based microscopic model, we find that the system exhibits distinct phenomenology compared to the original self-propelled rods. In particular, antiparallel bands are observed in an intermediate parameter range. The linear stability analysis of the continuum description derived from the Boltzmann approach demonstrates qualitative consistency with the microscopic model, while frustration due to many-body interactions in the latter destabilizes homogeneous nematic order over a wide range of the alignment angle.

  14. Active nematic liquid crystals under a quenched random field

    Yutaka Kinoshita, Nariya Uchida

    Europhysics Letters　2025/09/01

    DOI： 10.1209/0295-5075/adfee6 　

  15. Nonreciprocal amplification toward chaos in a chain of Duffing oscillators Peer-reviewed

    Luekai Zhao, Bojun Li, Nariya Uchida

    PHYSICAL REVIEW E　112　(1)　2025/07/17

    DOI： 10.1103/gl1t-t2c4 　

    ISSN： 2470-0045

    eISSN： 2470-0053

  16. Boltzmann approach to collective motion via nonlocal visual interaction Peer-reviewed

    Susumu Ito, Nariya Uchida

    PHYSICAL REVIEW E　111　(4)　2025/04/28

    DOI： 10.1103/PhysRevE.111.044411 　

    ISSN： 2470-0045

    eISSN： 2470-0053

  17. Synchronization of Two Bacterial Flagella as a Stochastic Process Peer-reviewed

    Jing Qin, Nariya Uchida

    Journal of the Physical Society of Japan　94　(4)　044803-1-5　2025/03/27

    Publisher: Physical Society of Japan

    DOI： 10.7566/jpsj.94.044803 　

    ISSN： 0031-9015

    eISSN： 1347-4073

  18. Collective excitations in active solids featuring alignment interactions. International-journal Peer-reviewed

    Yutaka Kinoshita, Nariya Uchida, Andreas M Menzel

    The Journal of chemical physics　162　(5)　054906-1-15　2025/02/07

    DOI： 10.1063/5.0244615 　

    More details Close

    With increasing emphasis on the study of active solids, the features of these classes of nonequilibrium systems and materials beyond their mere existence shift into focus. One concept of active solids addresses them as active, self-propelled units that are elastically linked to each other. The emergence of orientationally ordered, collectively moving states in such systems has been demonstrated. We here analyze the excitability of such collectively moving elastic states. To this end, we determine corresponding fluctuation spectra. They indicate that collectively excitable modes exist in the migrating solid. Differences arise when compared to those of corresponding passive solids. We provide evidence that the modes of excitation associated with the intrinsic fluctuations are related to corresponding modes of entropy production. Overall, by our investigation, we hope to stimulate future experimental studies that focus on excitations in active solids.

  19. Boundaries and cross-linking densities modulate domain sizes of polydomain nematic elastomers Invited Peer-reviewed

    Takuya Ohzono, Kaoru Katoh, Nariya Uchida

    Soft Matter　21　1233-1240　2025/01/13

    DOI： 10.1039/d4sm01419g 　

    ISSN： 1744-683X

    eISSN： 1744-6848

  20. Metastability of multi-population Kuramoto-Sakaguchi oscillators Peer-reviewed

    Bojun Li, Nariya Uchida

    Chaos　35　(1)　013105-1-9　2025/01/03

    DOI： 10.1063/5.0220321 　

    ISSN： 1054-1500

    eISSN： 1089-7682

  21. Selective decision-making and collective behavior of fish by the motion of visual attention Peer-reviewed

    Susumu Ito, Nariya Uchida

    PNAS Nexus　3　(7)　pgae264-1-11　2024/07/01

    DOI： 10.1093/pnasnexus/pgae264 　

    eISSN： 2752-6542

  22. Vortex phase matching of a self-propelled model of fish with autonomous fin motion Invited Peer-reviewed

    Susumu Ito, Nariya Uchida

    Physics of Fluids　35　(11)　111902-1-18　2023/11/01

    DOI： 10.1063/5.0173672 　

    ISSN： 1070-6631

    eISSN： 1089-7666

  23. Flow patterns and defect dynamics of active nematic liquid crystals under an electric field Peer-reviewed

    Yutaka Kinoshita, Nariya Uchida

    Physical Review E　108　(1)　014605-1-9　2023/07/19

    DOI： 10.1103/PhysRevE.108.014605 　

    ISSN： 2470-0045

    eISSN： 2470-0053

  24. Effect of mobility on collective phase dynamics of nonlocally coupled oscillators with a phase lag

    Bojun Li, Nariya Uchida

    Physical Review E　106　(5)　054210-1-054210-7　2022/11

    DOI： 10.1103/PhysRevE.106.054210 　

    ISSN： 2470-0045

    eISSN： 2470-0053

  25. Emergence of a Giant Rotating Cluster of Fish in Three Dimensions by Local Interactions

    Susumu Ito, Nariya Uchida

    JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN　91　(6)　064806-1-064806-6　2022/06

    DOI： 10.7566/JPSJ.91.064806 　

    ISSN： 0031-9015

  26. Effect of gravitational field on collective motion of fish

    S. Ito, N. Uchida

    EPL　138　(1)　17001-p1-17001-p7　2022/04

    DOI： 10.1209/0295-5075/ac6621 　

    ISSN： 0295-5075

    eISSN： 1286-4854

  27. Gait switching with phase reversal of locomotory waves in the centipede Scolopocryptops rubiginosus International-journal Peer-reviewed

    Shigeru Kuroda, Nariya Uchida, Toshiyuki Nakagaki

    Bioinspiration & Biomimetics　17　(2)　026005-026005　2022/03/07

    Publisher: IOP Publishing

    DOI： 10.1088/1748-3190/ac482d 　

    ISSN： 1748-3182

    eISSN： 1748-3190

    More details Close

    <title>Abstract</title> Crawling using locomotory waves is a common method of locomotion for limbless and many-legged invertebrates and stimulates the biomimetic engineering of flexible locomotion. It is generally believed that the direction of locomotory waves is fixed for a given species. However, we found that a centipede, <italic>Scolopocryptops rubiginosus</italic>, flexibly generated its gait to allow for locomotory waves that varied in direction, depending on (i) locomotion speed and (ii) the physical conditions of terrain. We also found a new type of centipede’s swimming gait unlike eel-like way known so far which is using posteriorly traveling waves of horizontal body undulation. The gait patterns of the centipede were examined in various conditions and analyzed how the waves switched in detailed. We showed that gait patterns were associated with control of stride length rather than stride frequency. Discussion was made on a possible scenario of the gait transition in the centipede compatible with our observations. This finding may give a hint at bio-inspired control of flexible gait switching in response to irregular terrain.

  28. Large-scale spatiotemporal patterns in a ring of nonlocally coupled oscillators with a repulsive coupling Peer-reviewed

    Bojun Li, Nariya Uchida

    Physical Review E　104　(5)　054210-1-054210-6　2021/11/22

    Publisher: American Physical Society (APS)

    DOI： 10.1103/physreve.104.054210 　

    ISSN： 2470-0045

    eISSN： 2470-0053

  29. Motor torque measurement of Halobacterium salinarum archaellar suggests a general model for ATP-driven rotary motors Peer-reviewed

    Seiji Iwata, Yoshiaki Kinosita, Nariya Uchida, Daisuke Nakane, Takayuki Nishizaka

    Communications Biology　2019/12

    DOI： 10.1038/s42003-019-0422-6 　

  30. Hydrodynamic synchronization and collective dynamics of colloidal particles driven along a circular path

    Takumi Miyamoto, Masayuki Imai, Nariya Uchida

    PHYSICAL REVIEW E　100　(3)　2019/09

    DOI： 10.1103/PhysRevE.100.032607 　

    ISSN： 2470-0045

    eISSN： 2470-0053

  31. Three-dimensional tracking of microbeads attached to the tip of single isolated tracheal cilia beating under external load Peer-reviewed

    Takanobu A. Katoh, Koji Ikegami, Nariya Uchida, Toshihito Iwase, Daisuke Nakane, Tomoko Masaike, Mitsutoshi Setou, Takayuki Nishizaka

    Scientific Reports　8　(1)　15562-1-15562-9　2018/10

    Publisher: Springer Nature

    DOI： 10.1038/s41598-018-33846-5 　

    ISSN： 2045-2322

  32. Dynamic gait transition in theScolopendromorpha scolopocryptops rubiginosus L. Kochcentipede

    Shigeru Kuroda, Nariya Uchida, Toshiyuki Nakagaki

    2018/05

    Publisher: Cold Spring Harbor Laboratory

    DOI： 10.1101/312280 　

  33. How Do Nanorobots Swim in Slime? Invited Peer-reviewed

    Nariya Uchida

    JPSJ News and Comments　14　05　2017/04/24

    DOI： 10.7566/JPSJNC.14.05 　

  34. Impurity-tuned non-equilibrium phase transition in a bacterial carpet Peer-reviewed

    Yi-Teng Hsiao, Kuan-Ting Wu, Nariya Uchida, Wei-Yen Woon

    APPLIED PHYSICS LETTERS　108　(18)　183701-1-183701-5　2016/05

    DOI： 10.1063/1.4948766 　

    ISSN： 0003-6951

    eISSN： 1077-3118

  35. 流体力学相互作用による鞭毛と繊毛の集団ダイナミクス Peer-reviewed

    内田就也, ラミンゴレスタニアン

    数理解析研究所講究録　1994　12-16　2016/04

    Publisher:

    ISSN： 1880-2818

  36. Separating Ciliary Beating Force into Dynein-Driven Force and Axoneme-Intrinsic Bending Force By 3-D Tracking Microscopy Peer-reviewed

    Takanobu A. Katoh, Koji Ikegami, Nariya Uchida, Toshihito Iwase, Tomoko Masaike, Mitsutoshi Setou, Takayuki Nishizaka

    BIOPHYSICAL JOURNAL　110　(3)　132A-132A　2016/02

    DOI： 10.1016/j.bpj.2015.11.756 　

    ISSN： 0006-3495

    eISSN： 1542-0086

  37. Collective motion of bacteria suspension near interfaces

    Uchida Nariya

    Meeting Abstracts of the Physical Society of Japan　71　3126-3126　2016

    Publisher: The Physical Society of Japan

    DOI： 10.11316/jpsgaiyo.71.2.0_3126 　

  38. Reinforced shape-tunable microwrinkles formed on a porous-film-embedded elastomer surface Peer-reviewed

    T. Ohzono, Y. Hirai, K. Suzuki, M. Shimomura, N. Uchida

    SOFT MATTER　10　(37)　7165-7169　2014

    DOI： 10.1039/c4sm00942h 　

    ISSN： 1744-683X

    eISSN： 1744-6848

  39. 流体力学的同期現象：鞭毛や繊毛の集団運動の理解に向けて Peer-reviewed

    内田就也

    日本物理学会誌　67　(11)　754-757　2012/11/05

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 0029-0181

    More details Close

    Many of the unicellular organisms living in water utilize collective motion of flagella and cilia to control their swimming. Although it is conceived that long-range hydrodynamic interactions play crucial roles in their dynamics, the precise mechanism is not yet well understood. We have proposed simple rotor models representing the center-of-mass motion of flagella and cilia, and found generic conditions for synchronization as well as various patterns of collective dynamics.

  40. 低レイノルズ数における流体力学的同期現象：ミニマルアプローチ

    内田就也

    数理解析研究所講究録　1808　78-87　2012/09

    Publisher:

    ISSN： 1880-2818

  41. 1SF-03 Synchronization of flagella and cilia by hydrodynamic interactions : minimal approach(1SF Theoretical Approaches to Biological Motion and Deformation,Symposium,The 50th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan)

    Uchida Nariya, Golestanian Ramin

    Seibutsu Butsuri　52　S6　2012

    Publisher: The Biophysical Society of Japan General Incorporated Association

    DOI： 10.2142/biophys.52.S6_3 　

  42. マイクロ流動回転子系の流体力学的同期現象

    内田就也

    数理解析研究所講究録　1742　42-48　2011/05

    Publisher: Kyoto University

    ISSN： 1880-2818

  43. Orientational ordering of buckling-induced microwrinkles on soft substrates (vol 6, pg 5729, 2010) Peer-reviewed

    Nariya Uchida, Takuya Ohzono

    SOFT MATTER　7　(24)　11551-11551　2011

    ISSN： 1744-683X

  44. Synchronization in a carpet of hydrodynamically coupled rotors with random intrinsic frequency Peer-reviewed

    N. Uchida, R. Golestanian

    EPL　89　(5)　50011　2010/03

    DOI： 10.1209/0295-5075/89/50011 　

    ISSN： 0295-5075

    eISSN： 1286-4854

  45. Orientational ordering of buckling-induced microwrinkles on soft substrates Invited Peer-reviewed

    Nariya Uchida, Takuya Ohzono

    SOFT MATTER　6　(22)　5729-5735　2010

    DOI： 10.1039/c0sm00357c 　

    ISSN： 1744-683X

  46. Viscoelasticity of entangled semiflexible polymers via primitive path analysis Peer-reviewed

    N. Uchida, Gary S. Grest, Ralf Everaers

    COMPLEX SYSTEMS-BOOK 1　982　536-+　2008

    DOI： 10.1063/1.2897854 　

    ISSN： 0094-243X

  47. Viscoelasticity and primitive path analysis of entangled polymer liquids: From F-actin to polyethylene Peer-reviewed

    Nariya Uchidaa, Gary S. Grest, Ralf Everaers

    JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS　128　(4)　044902-1-044902-6　2008/01

    DOI： 10.1063/1.2825597 　

    ISSN： 0021-9606

    eISSN： 1089-7690

  48. Numerical simulation of the TGB phase of chiral liquid crystals Invited Peer-reviewed

    Hiroto Ogawa, Nariya Uchida

    MOLECULAR CRYSTALS AND LIQUID CRYSTALS　477　(1)　511-515　2007

    DOI： 10.1080/15421400701.734031 　

    ISSN： 1542-1406

  49. "Structure of Large-angle Twist-Grain-Boundary of Chiral Liquid Crystals

    Hiroto Ogawa, Nariya Uchida

    物性研究　87　(1)　93-94　2006/10

    Publisher:

    ISSN： 0525-2997

  50. Numerical simulation of the twist-grain-boundary phase of chiral liquid crystals Peer-reviewed

    Hiroto Ogawa, Nariya Uchida

    PHYSICAL REVIEW E　73　(6)　060701(R)-1-060701(R)-4　2006/06

    DOI： 10.1103/PhysRevE.73.060701 　

    ISSN： 1539-3755

  51. Simulation of complex fluids with multiple intrinsic lengths Peer-reviewed

    H. Ogawa, N. Uchida

    FLOW DYNAMICS　832　324-+　2006

    DOI： 10.1063/1.2204517 　

    ISSN： 0094-243X

  52. Boundary conditions for equilibrating incommensurate periodic patterns Peer-reviewed

    Hiroto Ogawa, Nariya Uchida

    Physical Review E - Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics　72　(5)　2005/11

    DOI： 10.1103/PhysRevE.72.056707 　

    ISSN： 1539-3755 1550-2376

  53. Boundary conditions for equilibrating incommensurate periodic patterns Peer-reviewed

    H Ogawa, N Uchida

    PHYSICAL REVIEW E　72　(5)　056707-1-056707-7　2005/11

    DOI： 10.1103/PhysRevE.72.056707 　

    ISSN： 2470-0045

    eISSN： 2470-0053

  54. Orientational order in buckling elastic membranes Invited Peer-reviewed

    N Uchida

    PHYSICA D-NONLINEAR PHENOMENA　205　(1-4)　267-274　2005/06

    DOI： 10.1016/j.physd.2005.01.009 　

    ISSN： 0167-2789

  55. Wrinkled Patterns on Buckled Membranes

    Nariya Uchida

    RIMS Kokyuroku　1413　130-138　2005/02

    Publisher: Kyoto University

    ISSN： 1880-2818

  56. Numerical study of microphase separation in gels and random media Peer-reviewed

    N Uchida

    PHYSICS LETTERS A　328　(2-3)　201-206　2004/07

    DOI： 10.1016/j.physleta.2004.05.059 　

    ISSN： 0375-9601

    eISSN： 1873-2429

  57. Pattern formation in microphase-separating copolymer gels Peer-reviewed

    N Uchida

    JOURNAL OF PHYSICS-CONDENSED MATTER　16　(4)　L21-L27　2004/02

    DOI： 10.1088/0953-8984/16/4/L01 　

    ISSN： 0953-8984

    eISSN： 1361-648X

  58. Dynamics of orientational phase ordering coupled to elastic degrees of freedom Peer-reviewed

    N Uchida

    SLOW DYNAMICS IN COMPLEX SYSTEMS　708　160-161　2004

    ISSN： 0094-243X

  59. Soft Elastic Structures in Nematic Liquid-Crystalline Gels Invited

    Nariya Uchida

    物性研究　80　(4)　554-592　2003/07

    Publisher:

    ISSN： 0525-2997

  60. Dynamics of orientational ordering in fluid membranes Peer-reviewed

    N Uchida

    PHYSICAL REVIEW E　66　(4)　040902-1-040902-4　2002/10

    DOI： 10.1103/PhysRevE.66.040902 　

    ISSN： 1539-3755

  61. Pattern formation in phase-separating gels with spontaneous shear Peer-reviewed

    N Uchida

    PHYSICAL REVIEW LETTERS　89　(2)　025702-1-025702-4　2002/07

    DOI： 10.1103/PhysRevLett.89.025702 　

    ISSN： 0031-9007

    eISSN： 1079-7114

  62. Casimir effect in fluids above the isotropic-lamellar transition Peer-reviewed

    N Uchida

    PHYSICAL REVIEW LETTERS　87　(21)　216101-1-216101-4　2001/11

    DOI： 10.1103/PhysRevLett.87.216101 　

    ISSN： 0031-9007

  63. Phase separation in liquid crystal/gel composites: Role of network elasticity Peer-reviewed

    N Uchida

    MOLECULAR CRYSTALS AND LIQUID CRYSTALS　366　2709-2716　2001

    ISSN： 1542-1406

    eISSN： 1563-5287

  64. Soft and nonsoft structural transitions in disordered nematic networks Peer-reviewed

    N Uchida

    PHYSICAL REVIEW E　62　(4)　5119-5136　2000/10

    DOI： 10.1103/PhysRevE.62.5119 　

    ISSN： 2470-0045

    eISSN： 2470-0053

  65. Anomalous elasticity of disordered nematic gels Peer-reviewed

    N Uchida

    STATISTICAL PHYSICS　519　214-216　2000

    ISSN： 0094-243X

  66. Elastic effects in disordered nematic networks Peer-reviewed

    N Uchida

    PHYSICAL REVIEW E　60　(1)　R13-R16　1999/07

    DOI： 10.1103/PhysRevE.60.R13 　

    ISSN： 2470-0045

    eISSN： 2470-0053

  67. Elastic interaction in liquid crystal/polymer network composites

    N. Uchida

    京都大学数理解析研究所講究録　1081　30-47　1999/02

  68. Elastic interactions in nematic elastomers and gels Peer-reviewed

    N Uchida, A Onuki

    EUROPHYSICS LETTERS　45　(3)　341-347　1999/02

    DOI： 10.1209/epl/i1999-00169-0 　

    ISSN： 0295-5075

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Misc. 50

  1. 微生物流体力学；生き物の動き・形・流れを探る

    内田 就也

    日本物理学会誌　79　(4)　202-202　2024/04/05

    Publisher: 一般社団法人 日本物理学会

    DOI： 10.11316/butsuri.79.4_202_1 　

    ISSN： 0029-0181

    eISSN： 2423-8872

    More details Close

    新著紹介 微生物流体力学；生き物の動き・形・流れを探る

  2. Boltzmann-Ginzburg-Landau theory for active particles with chemotaxis and orientational interaction

    櫻井駿, 内田就也

    日本物理学会講演概要集(CD-ROM)　79　(1)　2024

    ISSN： 2189-079X

  3. A model of collective motion of fish using local visual information on the line of sight

    伊藤将, 内田就也

    日本物理学会講演概要集(CD-ROM)　79　(1)　2024

    ISSN： 2189-079X

  4. Frozen patterns of active nematic liquid crystals under a quenched random field

    木下豊, 内田就也

    日本物理学会講演概要集(CD-ROM)　79　(2)　2024

    DOI： 10.1209/0295-5075/adfee6 　

    ISSN： 2189-079X

  5. Boltzmann equation for collective motion via non-local visual interaction

    伊藤将, 内田就也

    日本物理学会講演概要集(CD-ROM)　79　(2)　2024

    ISSN： 2189-079X

  6. Formation of Giant Vortices of Fish by Topological Interactions

    伊藤将, 内田就也

    日本物理学会誌　78　(4)　2023

    ISSN： 0029-0181

  7. Effect of gravitational field on collective motion of fish

    伊藤将, 内田就也

    日本物理学会講演概要集(CD-ROM)　78　(1)　2023

    ISSN： 2189-079X

  8. Collective phase dynamics of non-locally coupled mobile oscillators with a phase lag

    LI Bojun, 内田就也

    日本物理学会講演概要集(CD-ROM)　78　(1)　2023

    ISSN： 2189-079X

  9. Self-propelled model with a flat plate airfoil for hydrodynamic interaction of fish via reverse Karman vortex street

    伊藤将, 内田就也

    日本物理学会講演概要集(CD-ROM)　78　(2)　2023

    ISSN： 2189-079X

  10. Dynamics of self-propelled droplets on a solid surface

    小谷野由紀, 内田就也

    日本物理学会講演概要集(CD-ROM)　77　(1)　2022

    ISSN： 2189-079X

  11. A model of giant rotating clusters of fish with local interactions

    伊藤将, 内田就也

    日本物理学会講演概要集(CD-ROM)　77　(1)　2022

    ISSN： 2189-079X

  12. Phase Dynamics of Colloidal Particles Driven by an Optical Vortex

    Miyamoto Takumi, Imai Masayuki, Uchida Nariya

    Meeting Abstracts of the Physical Society of Japan　74.2　2672-2672　2019

    Publisher: The Physical Society of Japan

    DOI： 10.11316/jpsgaiyo.74.2.0_2672 　

    eISSN： 2189-0803

  13. Spatio-temporal correlation structure in multi-chimera states in a one-dimensional system of non-locally coupled oscillators II

    Kawase Katsuya, Uchida Nariya

    Meeting Abstracts of the Physical Society of Japan　74.2　2296-2296　2019

    Publisher: The Physical Society of Japan

    DOI： 10.11316/jpsgaiyo.74.2.0_2296 　

    eISSN： 2189-0803

  14. アーキアべん毛作動機構解明のための精密顕微測定技術

    Yoshiaki Kinoshita, Nariya Uchida, Daisuke Nakane, Takayuki Nishizaka

    BIO INSUDTRY　34　(3)　61-69　2017/03/12

    Publisher: CMC Books

  15. Colloidal flocculation induced by active turbulence

    Uchida Nariya, Loewen Hartmut

    Meeting Abstracts of the Physical Society of Japan　72.2　2760-2760　2017

    Publisher: The Physical Society of Japan

    DOI： 10.11316/jpsgaiyo.72.2.0_2760 　

    eISSN： 2189-0803

  16. Hydrodynamic model of the swimming and precession of the archaea H. Salinarum

    Uchida Nariya, Kinosita Yoshiaki, Nakane Daisuke, Nishizaka Takayuki

    Meeting Abstracts of the Physical Society of Japan　72　(0)　3155-3155　2017

    Publisher: The Physical Society of Japan

    More details Close

    &lt;p&gt;古細菌 Halobacterium salinarum はラセン状のべん毛を回転させて歳差運動をしながら遊泳することが最近の顕微鏡観察によって定量的に示された（Kinosita et al., Nature Microbiology 1, 16148, 2016）。われわれは、 流体力学モデル（抵抗力理論） を用いて遊泳速度や遊泳パターンの再現を試みると共に、モーターのエネルギー効率を評価した。その結果について報告する。&lt;/p&gt;

  17. 三次元位置検出顕微鏡を用いた曲り力測定と運動中の形状測定から明らかになった繊毛内部におけるダイニンの力発生

    加藤孝信, 池上浩司, 内田就也, 岩瀬寿仁, 政池知子, 政池知子, 瀬藤光利, 西坂崇之

    日本細胞生物学会大会(Web)　68th　ROMBUNNO.T1‐8 (WEB ONLY)-50　2016/05

    Publisher: (一社)日本細胞生物学会

  18. Unitary Steps of Supermolecular Motility Machineries in Gliding Bacteria and Swimming Arcaea Peer-reviewed

    Yoshiaki Kinosita, Nakane Daisuke, Nariya Uchida, Makoto Miyata, Takayuki Nishizaka

    BIOPHYSICAL JOURNAL　110　(3)　198A-198A　2016/02

    DOI： 10.1016/j.bpj.2015.11.1107 　

    ISSN： 0006-3495

    eISSN： 1542-0086

  19. 同期現象の数理 蔵本モデルとその周辺

    内田就也

    数理科学　54　(1)　32-38　2016/01/01

    Publisher: サイエンス社

    ISSN： 0386-2240

  20. 24pAR-10 A Minimal Model of Ciliary Metachronal Waves III

    Golestanian Ramin

    Meeting Abstracts of the Physical Society of Japan　70.1　3454　2015

    Publisher: The Physical Society of Japan

    DOI： 10.11316/jpsgaiyo.70.1.0_3454 　

    eISSN： 2189-0803

  21. 8pPSA-56 A Minimal Model of Ciliary Metachronal Waves II

    Golestanian Ramin

    Meeting Abstracts of the Physical Society of Japan　69.2.2　145　2014

    Publisher: The Physical Society of Japan

    DOI： 10.11316/jpsgaiyo.69.2.2.0_145_1 　

    eISSN： 2189-0803

  22. 27pPSB-37 Hydrodynamic Simulation of Active Particles with Smoothed Particle Method

    Uchida Nariya

    Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　68　(1)　383-383　2013/03/26

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

  23. A Minimal Model of Ciliary Metachronal Waves

    Golestanian Ramin

    Meeting Abstracts of the Physical Society of Japan　68.2.2　240　2013

    Publisher: The Physical Society of Japan

    DOI： 10.11316/jpsgaiyo.68.2.2.0_240_1 　

    eISSN： 2189-0803

  24. 7G11 Minimal models of hydrodynamic synchronization : toward understanding of the cooperative motion of cilia and flagella

    Uchida Nariya, Golestanian Ramin

    2012　(24)　"7G11-1"-"7G11-2"　2012/01/06

    Publisher: The Japan Society of Mechanical Engineers

  25. 23pGU-8 A Minimal Model of Hydrodynamic Synchronization

    Golestanian Ramin

    Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　66　(2)　287-287　2011/08/24

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

  26. アクティブ流動カーペットと長距離結合振動子系の同期現象

    Uchida, Nariya

    96　(1)　55-58　2011/04/05

    Publisher: 物性研究刊行会

    ISSN： 0525-2997

  27. 25pTF-10 Synchronization of active hydrodynamic rotors : toward understanding of the collective dynamics of flagella and cilia

    Uchida Nariya, Golestanian Ramin

    Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　66　(1)　298-298　2011/03/03

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

  28. 23pTD-2 Theory of Synchronization Transition of Long-Range Coupled Oscillators

    Uchida Nariya

    Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　65　(2)　215-215　2010/08/18

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

  29. 22pEJ-14 Hydrodynamic Synchronization and Collective Dynamics of Microfluidic Rotors Arrayed on a Substrate

    Uchida Nariya, Golestanian Ramin

    Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　65　(1)　340-340　2010/03/01

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

  30. Fractal city structure in different culture

    WATANABE Ashina, KIKUCHI Norio, UCHIDA Nariya

    22　(1)　76-77　2007/05/01

    ISSN： 0915-6089

  31. 20pPSA-28 Mechanical Response of Layered Liquid Crystal Elastomers and Gels

    Uchida Nariya

    Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　62　(1)　362-362　2007/02/28

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

  32. 24pPSB-14 Effective layer-bending rigidity of smectic A liquid crystals

    Ogawa Hiroto, Uchida Nariya

    Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　61　(2)　263-263　2006/08/18

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

  33. 30pRH-9 Simulation on structure of defect core of TGB phase

    Ogawa Hiroto, Uchida Nariya

    Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　61　(1)　391-391　2006/03/04

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

  34. 22pPSA-10 Elastic Interaction in Cell Culture on Soft Substrates

    Uchida Nariya

    Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　60　(2)　253-253　2005/08/19

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

  35. Buckling Dynamics and Wrinkle Patterns of Elastic Membranes

    UCHIDA Nariya

    20　(1)　91-92　2005/06/01

    ISSN： 0915-6089

  36. 26pYB-12 Buckling patterns of elastic membranes on soft substrates

    Uchida Nariya

    Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　60　(1)　303-303　2005/03/04

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

  37. 14aTC-11 Wrinkle Patterns on Buckling Elastic Membranes

    Uchida Nariya

    Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　59　(2)　233-233　2004/08/25

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

  38. 17. 膜のEuler座屈によるパターン形成(ポスターセッション,ソフトマターの物理学2004-変形と流動-,研究会報告)

    内田 就也

    物性研究　83　(3)　395-395　2004

    Publisher: 物性研究刊行会

    ISSN： 0525-2997

  39. Microphase separation in block copolymer gels

    Uchida Nariya

    Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　58　(2)　320-320　2003/08/15

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

  40. Effective nonlinear elasticity and soft modes of nematic gels

    Uchida Nariya

    Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　58　(1)　344-344　2003/03/06

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

  41. ブロックコポリマーゲルのミクロ相分離(ソフトマターの物理学2003-普遍性と多様性-,研究会報告)

    内田 就也

    物性研究　81　(2)　285-285　2003

    Publisher: 物性研究刊行会

    ISSN： 0525-2997

  42. 24pYB-6 Pseudo-Casimir force above the isotropic-lamellar transition

    Uchida Nariya

    Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　57　(1)　308-308　2002/03/01

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

  43. 24aYB-11 Phase separation in nematic gels II

    Uchida Nariya

    Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　57　(1)　303-303　2002/03/01

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

  44. 相転移ダイナミクスにおける方向秩序と弾性の結合(基研研究会「ソフトマターの物理学」,研究会報告)

    内田 就也

    物性研究　79　(2)　193-193　2002

    Publisher: 物性研究刊行会

    ISSN： 0525-2997

  45. Orientational fluctuation in nematic gels

    Uchida Nariya

    Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　55　(1)　300-300　2000/03/10

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

  46. Soft and nonsoft structural transitions in disordered nematic networks

    Physical review. E　62　(4)　5119-5136　2000

    Publisher: American Physical Society

    ISSN： 1539-3755

  47. 24aN-9 Phase separation in gels swollen by nematic solvents

    UCHIDA Nariya

    Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　54　(2)　288-288　1999/09/03

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

  48. 28a-XG-6 Elastic interactions in nematic polymer networks

    Uchida Nariya

    Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　54　(1)　720-720　1999/03/15

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

  49. Elastic effects in disordered nematic networks

    UCHIDA N.

    Physical review. E　60　(1)　R13-R16　1999

    Publisher: American Physical Society

    ISSN： 1539-3755

  50. Dynamics of Emulsiflcation

    UCHIDA Nariya, ONUKI Akira

    Meeting abstracts of the Physical Society of Japan　53　(1)　724-724　1998/03/10

    Publisher: The Physical Society of Japan (JPS)

    ISSN： 1342-8349

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Books and Other Publications 2

  1. 高校で物理を履修しなかった人のための力学

    内田, 就也

    共立出版　2021/01

    ISBN: 9784320035034

  2. Handbook of Self-Organization

    Nariya Uchida

    NTS　2009/11

Presentations 75

  1. Selective decision-making and collective motion induced by the visual attention of fish

    Susumu Ito, Nariya Uchida

    Engineering of Chemical Complexity 11　2025/07/31

  2. 非局所的視覚相互作用を介した集団運動のボルツマン方程式による転移現象

    伊藤将, 内田就也

    日本物理学会 2025年春季大会　2025/03/20

  3. Hydrodynamic effects in the collective motion of bacteria Invited

    Nariya Uchida

    Active Matter Workshop 2018　2018/01/20

  4. 整列を伴うラン・アンド・タンブル走化性の格子モデル

    内田就也, 金吉漢

    第27回日本数理生物学会年会　2017/10/06

  5. アクティブ乱流が誘起するコロイド粒子の偏析

    内田就也, Hartmut Loewen

    日本物理学会2017年秋季大会　2017/09/21

  6. Boundary effects on the collective motion of swimming bacteria

    Nariya Uchida

    新学術領域研究「ゆらぎと構造の協奏」第４回領域研究会　2017/06/23

  7. 高度好塩菌ハロバクテリウムサリナラムのアーキアべん毛の回転 とステップの検出

    木下 佳昭, 内田 就也, 中根 大介, 西坂 崇之

    第90回日本細菌学会　2017/03/19

  8. アーキア H. salinarum の歳差運動を伴う遊泳の流体力学モデル

    木下佳昭, 中根大介, 西坂崇之

    日本物理学会第72回年次大会　2017/03/17

  9. 滑走バクテリアと遊泳アーキアの運動超分子マシナリーの単位ステップ観察

    木下 佳昭, 中根 大介, 宮田 真人, 西坂 崇之

    第54回日本生物物理学会　2016/11/25

  10. 高度高塩菌ハロバクテリウムサリナラムのべん毛の回転とステップ運動の直接観察

    木下 佳昭, 中根 大介, 西坂 崇之

    第54回日本生物物理学会　2016/11/25

  11. Some applications of Smoothed Profile Method for active flow in and out of cells International-presentation

    Nariya Uchida

    International Workshop on Hydrodynamic Flows in/of Cells　2016/11/24

  12. 固液界面上でのバクテリアの集団運動

    Nariya Uchida

    第13回「生物数学の理論とその応用」　2016/11/14

  13. Collective dynamics of flagella, cilia and active filaments near surfaces International-presentation

    Nariya Uchida

    Current and Future Perspectives in Active Matter　2016/10/28

  14. Hydrodynamic model of Halobacterium Salinarum as an example of helical swimmers

    木下 佳昭, 中根 大介, 西坂 崇之

    生物流体現象におけるミクロ運動とマクロ運動　2016/10/24

  15. 繊毛、べん毛の流体力学的同期現象と集団運動

    第35回エアロ・アクアバイオメカニズム学会定例講演会　2016/09/20

  16. バクテリア懸濁液の界面近傍における集団運動

    日本物理学会2016年秋季大会　2016/09/13

  17. Collective Dynamics of Bacteria at Interfaces

    Nariya Uchida

    The 26th Annual Meeting of the Japanese Society for Mathematical Biology　2016/09/07

  18. Non‐equilibrium transition in self‐propelled particle array mediated through hydrodynamic interactions International-presentation

    Wei Yen Woon, Yi‐Teng Hsiao, Kuan‐Ting Wu

    The 13th Taiwan International Symposium on Statistical Physics and Complex Systems　2016/09/06

    More details Close

    presented by Wei Yen Woon

  19. Collective Dynamics of Bacteria at Interfaces

    Nariya Uchida

    新学術領域研究「ゆらぎと構造の協奏」第3回領域研究会　2016/06/17

  20. べん毛と繊毛の流体相互作用による同期と集団運動

    Nariya Uchida

    研究会「第二回 非線形現象の捉え方」　2016/05/13

  21. アクティブ乱流中のコロイド粒子の輸送特性

    Nariya Uchida, Hartmut Lowen

    日本物理学会第71回年次大会　2016/03/19

  22. べん毛と繊毛の流体力学モデル

    新学術領域研究「ゆらぎと構造の協奏」若手勉強会　2016/03/10

  23. Real-time imaging of a helical handedness, pitch and rotation rate of archaeal flagella

    木下佳昭, 中根大介, 西坂崇之

    木下佳昭, 内田就也, 中根大介, 西坂崇之　2016/03/06

  24. べん毛と繊毛の流体力学モデル: 個と多を結ぶ

    新学術領域研究「ゆらぎと構造」A03班会議　2016/01/25

  25. 繊毛メタクロナル波の流体力学モデル

    アクティブマター研究会2016　2016/01/22

  26. 繊毛メタクロナル波の流体力学モデル

    第5回ソフトマター研究会　2015/12/17

  27. 流体力学相互作用による 鞭毛と繊毛の集団ダイナミクス

    RIMS 研究集会 「生物数学の理論とその応用」　2015/11/24

  28. Collective Motion of Flagella and Cilia by Hydrodynamic Interaction International-presentation

    Nariya Uchida, Ramin Golestanian

    The First International Symposium on Swarm Behavior and Bio­Inspired Robotics　2015/10/28

  29. 繊毛メタクロナル波の流体力学モデル

    ラミン ゴレスタニアン

    2015 年度 RIMS 研究集会『生物流体力学における運動の諸相』　2015/10/26

  30. 繊毛メタクロナル波による流体輸送の効率

    Ramin Golestanian

    日本物理学会2015年秋季大会　2015/09/16

  31. アクティブ乱流中のコロイド粒子のダイナミクス

    Hartmut Lowen

    日本物理学会2015年秋季大会　2015/09/16

  32. Hydrodynamic Model of Ciliary Metachronal Waves International-presentation

    2015 Joint Meeting of The 5th China-Japan-Korea Colloquium on Mathematical Biology and The Japanese Society for Mathematical Biology　2015/08/26

  33. Collective Dynamics of Cilia and Flagella by Hydrodynamic Interaction International-presentation

    International Symposium on Fluctuation and Structure out of Equilibrium 2015　2015/08/20

  34. Dynamics of Particles Suspended in Active Turbulent Fluids International-presentation

    Yukawa International Seminar 2015: New Frontiers in Non­equilibrium Statistical Physics　2015/08/17

  35. 繊毛メタクロナル波のミニマルモデル

    ゆらぎと構造の協奏第２回公開シンポジウム　2015/05/01

  36. 繊毛メタクロナル波のミニマルモデルIII

    Ramin Golestanian

    日本物理学会第70回年次大会　2015/03/21

  37. 流体効果によるアクティブ振動子の同期現象と集団運動

    Ramin Golestanian

    新学術領域研究「ゆらぎと構造」研究会「アクティブ・マター研究の過去・現在・未来」　2015/03/14

  38. 繊毛の流体相互作用による 同期とメタクロナル波

    Ramin Golestanian

    2015年生体運動合同班会議　2015/01/08

  39. 繊毛メタクロナル波のミニマルモデルII

    Ramin Golestanian

    日本物理学会2014年秋季大会　2014/09/07

  40. 流体相互作用によるアクティブ回転子の同期現象

    新学術領域研究「ゆらぎと構造の協奏」第2回領域研究会　2014/08/29

  41. Hydrodynamic Synchronization and Collective Dynamics of Cilia and Flagella International-presentation

    Ramin Golestanian

    Joint Annual Meeting of the Japanese Society for Mathematical Biology and the Society for Mathematical Biology　2014/07/28

  42. 低レイノルズ数における自己駆動素子の流体効果による集団運動

    新学術領域研究「ゆらぎと構造の協奏」公募班キックオフ研究会　2014/04/26

  43. 繊毛メタクロナル波のミニマルモデル

    Ramin Golestanian

    日本物理学会2013年秋季大会　2013/09/25

  44. Hydrodynamic synchronization and collective dynamics of rigid-body rotors International-presentation

    Ramin Golestanian

    Dynamics of Suspensions, Gels, Cells and Tissues　2013/06/24

  45. Topological Defects in Nematic Elastomers, Gels and Membranes International-presentation

    Liquid Crystal Defects and their Geometry, Active and Solid Liquid Crystals, and Related Systems　2013/06/24

  46. Smoothed Profile Method によるアクティブ粒子系の流体シミュレーション

    日本物理学会第68回年次大会　2013/03/26

  47. Smoothed profile method for simulating active suspensions International-presentation

    Nariya Uchida

    Self-organization and Emergent Dynamics in Active Soft Matter　2013/02/18

  48. Synchronization of flagella and cilia by hydrodynamic interactions: minimal approaches International-presentation

    Nariya Uchida, Ramin Golestanian

    Active Soft and Biological Matter: A Conference in honour of Jacques Prost　2012/09/30

  49. Hydrodynamic Synchronization and Collective Dynamics of Microfluidic Rotors International-presentation

    Nariya Uchida, Ramin Golestanian

    Japanese-German-French Workshop “Physics of Active Soft Matter”　2012/09/24

  50. 鞭毛や繊毛の流体力学相互作用による同期：ミニマルアプローチ

    第50回日本生物物理学会　2012/09/22

  51. マイクロ流動回転子の同期現象と集団動力学

    The 2nd Workshop on "Fracture, Cracking, Dislocation"　2012/08/31

  52. 繊毛メタクロナル波のミニマルモデル

    非平衡系の物理－その普遍的理解を目指して　2012/08/01

  53. Hydrodynamic synchronization at low Reynolds number: minimal approaches International-presentation

    Ramin Golestanian

    Topical Research Meetings on Physics: Swimming and Complexity at Low Reynolds Number　2012/06/07

  54. 低レイノルズ数における流体力学的同期現象:ミニマルアプローチ

    生物流体力学における同期および関連する現象　2012/05/21

  55. 長距離結合振動子系の集団同期転移

    日本物理学会第67回年次大会　2012/03/24

  56. Minimal models of hydrodynamic synchronization and the collective dynamics of flagella and cilia International-presentation

    Phase Transition Dynamics in Soft Matter : Bridging Microscale and Mesoscale　2012/02/20

  57. 流体力学的同期現象のミニマルモデル－繊毛や鞭毛の協同運動の理解に向けて－

    Ramin Golestanian

    日本機械学会 第24回バイオエンジニアリング講演会　2012/01/07

  58. Minimal Models of Hydrodynamic Synchronization at Low Reynolds Number International-presentation

    Ramin Golestanian

    International Symposium on Complex Systems 2011　2011/12/01

  59. 流体力学的同期現象のミニマルモデル

    Ramin Golestanian, iv. of Oxf

    日本物理学会 2011年秋季大会　2011/09/21

  60. 流体力学的同期現象のミニマルモデル

    Ramin Golestanian, iv. of Oxf

    非平衡系の物理 -ミクロとマクロの架け橋-　2011/08/18

  61. 流体力学的同期現象のミニマルモデル - 鞭毛や繊毛の集団運動の理解に向けて-

    Ramin Golestanian, iv. of Oxf

    生物ロコモーションと同期現象　2011/08/16

  62. 流体力学的同期現象のミニマルモデル

    Ramin Golestanian, iv. of Oxf

    第1回ソフトマター研究会　2011/08/03

  63. Soft and non-soft elasticity of polydomain nematic elastomers: a numerical study International-presentation

    Physics of Poly-Domain Liquid Crystalline Elastomers　2011/06/09

  64. Hydrodynamic Synchronization of Active Microfluidic Rotors International-presentation

    Ramin Golestanian, iv. of Oxf

    Far-From-Equilibrium Dynamics　2011/01/04

  65. アクティブ流動カーペットと長距離結合振動子系の同期現象

    Ramin Golestanian, iv. of Oxf

    非平衡系の物理 -非平衡ゆらぎと集団挙動-　2010/11/18

  66. マイクロ流動回転子系の流体力学的同期現象

    Ramin Golestanian, iv. of Oxf

    力学系研究集会 ---理論から応用へ、応用から理論へ---　2010/09/27

  67. 長距離結合振動子系の同期現象の理論

    日本物理学会 2010年秋季大会　2010/09/23

  68. 基盤上に配列したマイクロ流動回転子系の流体力学的同期と集団ダイナミクス

    Ramin Golestanian, iv. of Sheffiel

    日本物理学会第65回年次大会　2010/03/20

  69. Collective Dynamics of Microfluidic Rotors International-presentation

    Ramin Golestanian, iv. of Sheffiel

    Frontiers in Non-Equilibrium Physics　2009/07/31

  70. Polydomain-Monodomain Transition in Smectic Liquid Crystal Elastomers International-presentation

    The 10th Pacific Polymer Conference　2007/12/04

  71. 乱れた層状液晶エラストマー・ゲルの力学応答

    日本物理学会 2007年春季大会　2007/03/18

  72. スメクティックＡ液晶の有効層曲げ弾性

    小川洋人

    日本物理学会 2006年秋季大会　2006/09/23

  73. Structure of Large-angle Twist-Grain-Boundary of Chiral Liquid Crystals International-presentation

    Hiroto Ogawa

    YITP Workshop "Structures and Dynamics in Soft Matter -Beyond Self-Organization and Hierarchical Structures-"　2006/07/14

  74. Numerical simulation of the TGB phase of chiral liquid crystals International-presentation

    Hiroto Ogawa

    21st International Liquid Crystal Conference　2006/07/02

  75. TGB相の欠陥コアの数値シミュレーション

    小川洋人

    日本物理学会第61回年次大会　2006/03/27

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Research Projects 9

  1. Unraveling hydrodynamic synchronization phenomena arising from the hierarchical freedom of living organisms

    Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

    System: Grants-in-Aid for Scientific Research

    Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    Institution: Tohoku University

    2024/04/01 - 2028/03/31

  2. Many-body synchronization and non-equilibrium phase transition in frustrated coupled-oscillators

    Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

    System: Grants-in-Aid for Scientific Research

    Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    Institution: Tohoku University

    2021/04/01 - 2024/03/31

  3. Construction of particle-continuum hybrid models of bacterial collective motion

    Uchida Nariya

    Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

    System: Grants-in-Aid for Scientific Research

    Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    Institution: Tohoku University

    2018/04/01 - 2022/03/31

    More details Close

    Collective motion of bacteria is studied by modeling bacteria as self-propelling rod-like particles and introducing interactions mediated by the concentration field of a chemical substance and velocity field of the surrounding fluid. For chemotactic clusters formed by secretion of chemoattractants, we found that the rod-like shape and cell division induce formation of slender clusters. Hydrodynamic interactions are shown to induce an oriented laning phase while suppressing density fluctuations. By attachment of the cells to a wall, we found that domain formation of bacteria induces convective flow patterns and that elastic deformation of the filaments induces collective waving.

  4. Multiscale modeling of the dynamics of active filaments

    Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

    System: Grants-in-Aid for Scientific Research

    Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

    Institution: Tohoku University

    2016/04/01 - 2018/03/31

  5. 低レイノルズ数における自己駆動素子の流体効果による集団運動

    内田 就也

    Offer Organization: 日本学術振興会

    System: 科学研究費助成事業

    Category: 新学術領域研究(研究領域提案型)

    Institution: 東北大学

    2014/04/01 - 2016/03/31

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    べん毛、繊毛および関連する非平衡コロイド系の流体効果によるダイナミクスについて、以下の研究結果を得た。 （１）アーキアべん毛のモデル：らせん状べん毛の回転によるアーキア(古細菌)の遊泳の流体力学モデルを構築し、重心速度およびべん毛の傾きに起因する歳差運動の角速度を解析した結果、実験データとのよい一致を得た。（学習院大学の木下佳明氏らとの共同研究。論文投稿中） （２）バクテリアカーペットにおけるアクティブ相転移：２種類のべん毛バクテリアを混合したカーペットについて、塩濃度の変化によって誘起される相転移挙動を解析した。混合比の大小によって２種類の挙動が存在することを見出し、理論的説明を与えた。（国立中央大学の温偉源氏らとの共同研究。論文投稿中） （３）バクテリア乱流中におけるコロイド粒子の集団運動：バクテリア乱流の連続体モデルをコロイドの流体シミュレーション手法と組み合わせ、コロイド粒子が乱流を加速することを見出した。（デュッセルドルフ大学のハルトムート・レーヴェン氏との共同研究） （４）繊毛ビーティング運動を模したコロイドの同期現象：繊毛の有効打と回復打を模した周期変動外力によって駆動される２個のコロイド粒子の同期現象を解析し、同期パターンの動的相図および緩和過程のダイナミクスについて実験データとのよい一致を得た。（ケンブリッジ大学のアルマンド・マエストロ氏、オックスフォード大学のラミン・ゴレスタニアン氏らとの共同研究） （５）マウス気管繊毛の弾性復元力および流体抵抗力の解析：単離したマウス気管繊毛のビーティング運動の観察データを弾性フィラメントモデルにより解析し、繊毛の基部および中間部の曲げ弾性定数を評価した。また流体抵抗力を計算してその寄与が小さいことを見出した。（学習院大学の加藤孝信氏らとの共同研究）

  6. アクティブ流動系における同期現象と協同的ダイナミクスの理論 Competitive

    UCHIDA Nariya

    Offer Organization: Japan Society for the Promotion of Science

    System: Grant-in-Aid for Scientific Research

    Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

    Institution: Tohoku University

    2011/04 - 2014/03

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    In this project we constructed mathematical models of collective motion of cilia and flagella due to hydrodynamic interactions, and obtained the following results. We constructed a rigid-body rotor model of ciia and analyzed their dynamics in a pair and in one- and two-dimensional arrays. We showed that various synchronized states and traveling wave patterns arise depending on the pattern of the driving force, distance from the substrate, orbital shape and inclination, and flexibility of the cilia. We also numerically analyzed the collective transport phenomena due to many flagella in a bacterial carpet, and clarified the properties of collective synchronization transition due to a general class of long-range interactions by a field-theoretic method.

  7. ソフトマター複合系としての細胞力学の数理モデル Competitive

    System: Grant-in-Aid for Scientific Research

    2006/04 - 2008/03

  8. ソフトマターにおける方向自由度と粘弾性の協同効果 Competitive

    System: Grant-in-Aid for Scientific Research

    2003/04 - 2005/03

  9. 液晶・高分子ネットワーク複合系の統計物理

    内田 就也

    Offer Organization: 日本学術振興会

    System: 科学研究費助成事業

    Category: 特別研究員奨励費

    2001 - 2002

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    1.液晶膜の相転移における流体力学効果 2次元液晶膜の等方・ネマティック相転移に伴う方向秩序化ダイナミクスについて、溶媒の流れが媒介する長距離流体力学相互作用の効果を、高速Fourier変換を用いた数値シミュレーションにより調べた。その結果、方向相関距離は時間の0.17乗に漸近的に比例することが分かった。これは流れがダイナミクスを加速するという予測を裏付ける一方、次元解析から期待される成長法則(時間の1/3乗に比例)に比べて遅い。その可能な理由として、位相的欠陥に伴う膜の曲げ変形のエネルギーが、欠陥間の距離に対して対数的に依存することを示した。 2.方向秩序と弾性の結合した系のソフトモード 液晶ゲルが持つソフトな変形モードを、方向秩序と弾性を合わせ持つ連続媒質という観点から一般的に定式化した。すなわちd次元空間内に埋め込まれたD次元多様体の上に、液晶性を表すベクトル場と多様体の変形を表すスカラーまたはベクトル場がある系を考えた。これら2つの場の相互作用による自発的な対称性の破れにより、自由エネルギー最小状態は異方的な変形を持つ。この状態の周りの微小変形モードは必ずソフト化することが分かった。この特別な例として液晶膜では、曲率一定の平衡状態の周りでの曲げ揺らぎがソフト化する。 3.層状ゲルの弾性の現象論的モデルの構成 ブロック共重合ポリマーを架橋して作られる層状ゲルのモデルを、従来型ゲルのアフィン変形モデルの現象論的拡張により構成した。すなわち共重合ポリマーを構成する2成分の相分離に伴うポリマーの変形が、濃度場の勾配に平行かつアフィン的に起こるものと仮定し、弾性自由エネルギーを濃度場の汎関数として導出した。このモデルに基づく予備的な数値シミュレーションからは、溶媒に対する2成分の親和性が異なる場合、ミクロ相分離により生じる層状の構造が不安定化することが示された。 なお以上の研究は特別研究員辞退後、異動先において補助金の再交付を受けて継続されたものである。

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Other 3

  1. メタクロナル波を用いた生物移動の制御メカニズムと環境 応答特性の解明

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    ムカデなどの多足動物が地を這う運動(這行運動)において、多数の足 の協調運動は体軸に沿って一方向に伝搬する進行波(メタクロナル波) を形成することが知られている。従来、この足波の伝搬方向は動物種に よって固定していると考えられていたが、黒田らはある種のムカデにおいては環境条件によって足波の伝搬方向が逆転することを見出した。す なわちムカデに与えた刺激や這行表面の材質に応じて、足波はムカデの 運動方向と平行または反平行に伝播する。一方ゾウリムシなどの繊毛虫 も、体表にある多数の繊毛の水かき運動が同期してメタクロナル波を形 成するが、その伝播方向は周囲の流体の粘性などの環境条件に応じてや はり変化することが知られている。本申請者はこのような繊毛の協調運 動に関して、繊毛間の流体相互作用を考慮した物理モデルを提案し、 個々の繊毛の運動パターンによってメタクロナル波の伝播方向が制御さ れることを示した。本申請研究ではこの知見をムカデに応用して、力学 的相互作用を介したメタクロナル波の制御メカニズムおよびその環境条 件に対する応答特性を、実験データを反映した数理モデルによって解明 し、生物種を超えた物理的な描像を構築する。

  2. 実験と理論の共同による生物移動におけるメタクロ ナル波の発生メカニズムの解明

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    多足動物の足波と繊毛虫の繊毛波の機能的・力学的類似性に注目し繊毛打のモデルを拡張することによって、ムカデのメタクロナル波へ応用する。具体的には、様々な環境条件における足波を高速カメラによって撮影し、得られた動画像をコンピュータを用いて解析することにより、体軸に並んだ各足の軌道および位相データ等を抽出する(実験および動画像解析)。このデータから直接的にモデルの肝である位相ダイナミクスの推定を試みる。これは、繊毛軌道の定量的測定が困難である繊毛虫に対してムカデが有する優位な特徴である。さらに得られた位相ダイナミクスの理論解析を行い、異なる環境条件におけるムカデの歩行パターンを比較、分析することで、メタクロナル波発生の物理メカニズムを明らかにする(実験データ駆動型数理モデリング)。この間、必要に応じて追加実験を提案し、得られたデータをモデル作成に還元する。このような実験と理論との間の相互フィードバックを行い、モデルの信頼性を向上させていく。得られた多足モデルと繊毛打モデルを比較し、ゾウリムシからムカデまでメタクロナル波を用いた生物移動の理解に向けたより包括的な物理モデルの枠組を探る。

  3. 生物移動におけるメタクロナル波の力学モデル:ゾウリムシ からムカデまで

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    生物において複数の運動器官が協調して進行波状の集団運動を示しこれを用いて移動する現象は、メタクロナル波として知られている。本共同研究では、ゾウリムシからムカデまで、生物種を超えたメタクロナル波の普遍的特徴の抽出と数理モデルの構築を行う。