相転移・相分離の動力学、パターン形成の動力学などを中心的なテーマとして、理論解析や数値シミュレーションを用いて研究を行っている。また、非平衡・非線形物理の対象として、高分子・液晶・コロイドといったソフトマターや、液体金属などの不規則な電子系の物性研究も行っている。研究対象として境界領域にあるもの、未開拓なものに重点を置きたい。また、実験グループとの共同研究も積極的に進めていきたい。

相転移ダイナミクス

相転移に伴う不均一構造のダイナミクスは、多くの対象と研究があるが未だ分かっていないことが多い分野である。身近な例として、流体の液体・気体間の相転移はよく知られているが、温度の不均一性、濡れ現象や電場などの外場が関与した場合に、どのような流動現象が引き起こされるか未知の側面が大きい。せん断流動場、液晶の欠陥の関与する非平衡・非線形流動現象も魅力的分野である。このような問題に対し、不均一構造、時空間階層構造をキーワードとして問題に取り組んでいる。図は、重力場下における二成分流体の相分離の様子で、流体力学相互作用による長距離相関のため、複雑なドメインパターン成長を見せている。

ソフトマターのモデリング

ソフトマターは、高分子、液晶、両親媒性分子、コロイド、蛋白質などのソフトな力学的性質を持つ物質群の総称で、物理学・化学・生物学・材料科学の分野にまたがる学際的な性格をもつ重要な物質群である。ソフトマターは文字通り柔らかく、流動・電場などの外場に対し敏感であり、大変形の結果、容易に非平衡相転移が誘起される。このためソフトマターは非線形・非平衡物理の研究の宝庫となっている。図は、液晶・コロイド分散系で見られるパターン発展の様子である。液晶のトポロジカル欠陥とコロイド粒子が絡み合い、非平衡・非線形な振る舞いを見せている

電子の自由度が関与する相転移とダイナミクス