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新しい視点 非線形物性学研究室

非線形科学に関連する研究をしています。

研究課題

非線形科学の専門用語フラクタルやカオス等の簡単な説明はここを見てください。

A. 拡散場が造る散逸構造の研究

温度場、濃度場、静電場、速度場などの拡散場は様々な成長パターンを造ります。塩化アンモニウムの樹枝状結晶を作成しその統計的性質を調べています。

拡散律速条件下では平らな界面が不安定化して、図1のように多くの横枝を持った樹枝状結晶(デンドライト)ができます。結晶の下地をランダムにキズをつけるなどすると図2のようなランダムフラクタルパターンができます。

低粘性流体を高粘性流体に注入してできるヴィスコス・フィンガーを実験的に研 究しています。

内閣支持率などの社会物理学の研究もしています。

       
  

B. 非線形力学系の研究

大自由度の非線形系にはさまざまな空間パターンや複雑なダイナミクスが生じます。
 
リズム運動やラチェット運動などダイナミックな現象のシミュレーション研究を行っています。心臓の拍動や不整脈、粘菌の集合ダイナミクスなど生体系への応用にも興味を持っています。

光ファイバーやボーズ−アインシュタイン凝縮体(BEC)中のソリトンや渦のダイナミクスの研究を行っています。

ばねのおもちゃのスリンキーの自由落下運動やバルーンアートでの風船のくびれ現象など身近な物理現象の考察もしています。 下図のように細長いバルーンの両端をねじるとねじれ角がある値を越えると急にくびれが生じます。ヒステレシスがあり、ねじれ角度を戻してもくびれは残るので、バルーンアートの形が保持されます。

   


C. 最近の院生の研究テーマ例

・ 細胞性粘菌の集合ダイナミクスの数理モデル

・ 地震に対するCarlson-Langerモデルとカオス

・ 3次元樹枝結晶のシミュレーション

・ 粉体層への物体の押し込み実験

・ 電力網におけるカスケード型大規模停電

・ アルミニウム陽極酸化反応におけるパターン形成

・ 心室細動(心臓不整脈)の数理モデル

・ 生物ロコモーションの力学モデル

・ スピン軌道相互作用を持つBEC系の研究

非線形現象は物理、化学、生物、電気など幅広い分野にまたがって見られる現象なのでテーマは一見幅広いが、複雑なパターンやダイナミクスに焦点をあてて研究している。

九州大学総合理工学府
量子プロセス理工学専攻

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