2021-02-02

迷路を通過する経路にゴルディロックスの原理を発見

沖縄科学技術大学院大学(OIST)の新たな研究によると、流体が障害物を避けて通過する際、その経路は障害物同士の間隔によって変化するという意外な無作為性があることが判明しました。この発見は、原油採収や地下水の浄化から、生体システムを通過する流体の動きの理解まで、さまざまな場面で重要な意味を持ちます。本研究は、Physical Review Letters誌に掲載されました。

OISTのマイクロ・バイオ・ナノ流体ユニットの科学者たちは、人間の髪の毛の太さほどのミクロサイズの円柱を流体の通過経路に2つ並べて配置した小さな仕掛けを作成しました。これにより、流体が一対の障害物の周りを通過する経路として3つの選択肢が用意されました。科学者たちは、一般的なシャンプーやコンディショナーに含まれているような粘弾性流体を一定の速度でこの仕掛けに流し込み、円柱を避けて通過した流体の経路をマッピングしました。

本論文筆頭著者のキャメロン・ホプキンス博士は次のように述べています。「童話『三匹のクマ』に由来するゴルディロックスの原理の良い例となる結果が出ました。円柱間の間隔が小さすぎると、流体はこの隙間を避け、両側の脇道のうちの片方を無作為に選択して円柱を避けます。円柱間の隙間が大きすぎると、流体は中央の経路を通過し、両側の脇道を避けます。シリンダー間の距離がちょうど良い時のみ、流体は3つの選択肢の中から無作為に経路を通過したのです。」

つまり、この研究が明らかにした手がかりは、流体の経路選択が複雑であるということです。そして、この知見を展開すると、より大きな実世界のシステムにおける流体輸送を理解するための助けとなります。

研究論文

  • 表題: Tristability in viscoelastic flow past side-by-side microcylinders
  • 雑誌: Physical Review Letters
  • 著者:キャメロン・C・ホプキンス、サイモン・J・ハワード、エイミー・Q・シェン
  • DOI:10.1103/PhysRevLett.126.054501
  • URL:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.126.054501
(ディッキー・ルシー)

広報や取材に関して:media@oist.jp