ミクロ粒子の远隔制御 自己駆动粒子は电気バクテリアの梦を见るか？
粒子の动きを远隔から操作した実例
（左）”UT”の文字列。（右） 桜の花びらのモチーフ。粒子はフィードバック制御により、次々と提示される目標の位置に向かって運動する。中心が赤で白い円が提示した位置、青い線が粒子がたどった経路。
© 2017 东京大学
东京大学大学院理学系研究科の佐野雅己教授らの研究グループは、ミクロの大きさの粒子を远隔から制御することで目的の场所へと移动させる方法を新しく开発しました。これらの粒子は、一度に大量に製作可能で、外から加えた电気エネルギー（电场のエネルギー）を利用して、水中で自ら动き（自己駆动粒子）、直进と回転の2种类の动きが可能です。
水中で自由に动き回ることのできる自己駆动粒子は、これまで各々が独自に向きを持って运动するため、粒子の行き先を制御することは困难でした。また、粒子の大きさが小さくなればなるほど、周りの原子?分子との衝突によって运动が徐々に乱雑になるため、小さな物体の运动制御における课题として立ちはだかっていました。
研究グループは、大肠菌などの微生物に见られる游泳戦略にヒントを得て、远隔操作で2种类の游泳状态を切り替えることで、粒子を目的の场所に输送したり、任意の経路に沿って动かしたりすることに成功しました。さらに、微生物のような小さな物体が、目标に向かって泳ぐための最适な戦略を理论的に明らかにしました。この最适な戦略は物体の大きさによって异なり、ある程度大きな物体は、运动の向きを常に制御して目标に向かうことが最适であるのに対して、大肠菌程度に小さい场合（1ミクロン）では直観に反して、向きが目标とずれ过ぎた场合だけ方向を転换する戦略が最适であることが分かりました。
本成果は微小な物体を制御するための基本原理だけでなく、将来的に、人工细胞に向けた技术开発や细胞への新しい刺激方法、ドラッグデリバリーなどに役立つ可能性があります。
「当初、まっすぐに进む自己駆动粒子を作製することを目指していました大量の回転する粒子ができてしまいました」と佐野教授は説明します。「これを失败として捨てることなく、回転と直进の2つの状态を切り替えながら进む粒子の作製に向けて输送するアルゴリズムを考案したため、失败を成功に変えることができました」と続けます。
また、今回の研究成果に初めから取り组んだ真野智之さん（当时理学部大学生）とジャン?バプティステ?デルファウ博士は、「研究を始めた当初は、ここまで到达できるとは想像もしていませんでした」と话しています。
论文情报
, "Optimal run-and-tumble based transportation of a Janus particle with active steering", Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America Online Edition: 2017/03/15 (Japan time), doi:10.1073/pnas.1616013114.
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