hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
文化的遺産である熊本城石垣の耐震性能を備えた修復のための研究

本研究では、石垣の崩れた原因を非破壊検査や物理探査を用いて把握し現状と復旧対策工法の実験及び解析手法により最適な補強方法を提案し、熊本城修復工事に適用することを目的としている。当該年度に実施した研究は、熊本城の復旧対策箇所を優先して、以下のSTEPで同様の調査・実験・解析を行い十分な成果を上げることができた。【STEP1】最先端の非破壊検査や物理探査の技術を用いて、石垣の崩れた原因を明らかにした。1)熊本城石垣全体被害の把握:熊本城の石垣被害箇所の全体について位置、形状(高さ・法面勾配)、被害形態(崩壊・はらみ・クラック・浮き)等について調査した。2)熊本城モデル地区の選定:熊本城の石垣被害全体から特に大きな被害を受けたモデルとなる地区を選定し、石垣修理履歴も考慮した調査を行った。3)被害状況の把握:3Dレーザー沈下・はらみ等の変位量をグラフィックにした。赤外線カメラを用いて石垣の沈下による隙間・はらみ・浮きの状態を把握した。4)地盤状況の把握:微動アレイ探査により地山の固い地盤か盛土等の柔らかい地盤かが明らかとなった。表面波探査により、旧河川があることが明らかとなった。電気探査により、百閒石垣付近に断層があることが明らかとなった。5)石垣被害状況の整理・分析:石垣の被害原因について整理・分析を行った。【STEP2】2016年熊本地震を再現した石垣模型の振動台実験及び解析を行い、崩壊メカニズムを明らかにした。6)モデル諸条件の設定:擁壁の形状、地盤の状況、入力地震動の推定を設定した。7)石垣模型の振動実験:崩壊箇所の石垣及び地盤構造の模型を作成し、振動実験を行い崩壊現象のメカニズムを検証した。8)石垣の解析による検証:先端の数値シミュレーション解析手法により再現できるかの検証を行った。9)崩壊メカニズムの分析:実験と解析を踏まえて、崩壊原因となるメカニズムを明らかにした。当初の計画は、2(20182019)年度に渡り以下のSTEPで同様の調査・実験・解析を行うこととしていた。本研究課題の進捗状況は、この2年度の研究をほぼ完了し、今年度は実験・施工費のコストがかかることから、3年目(2020)年度)の「【STEP3】石垣間に補強土を用いた石垣模型の振動台及び実物大施工・引抜きの実験、解析による修復工法の検証を行う」ことに変更する。【STEP1】最先端の非破壊検査や物理探査の技術を用いて、石垣の崩れた原因を把握する。1)熊本城石垣全体被害の把握:熊本城の石垣被害箇所の全体について位置、形状(高さ・法面勾配)、被害形態(崩壊・はらみ・クラック・浮き)等について調査し把握する。2)熊本城モデル地区の選定:熊本城の石垣被害全体から特に大きな被害を受けたモデルとなる地区を選定し、石垣修理履歴も考慮した調査を行う。3)被害状況の把握:3Dレーザー沈下・はらみ等の変位量をグラフィックにする。赤外線カメラを用いて石垣の沈下による隙間・はらみ・浮きの状態を把握する。4)地盤状況の把握:常時微動計測によりサイト増幅特性及び石垣・建物との固有振動数を把握し想定地震動を決定する。表面波探査及び電気探査により地盤構造を把握する。5)石垣被害状況の整理・分析:石垣の被害原因について整理・分析を行う。【STEP2】2016年熊本地震を再現した石垣模型の振動台実験及び解析を行い、崩壊メカニズムを明らかにする。6)モデル諸条件の設定:擁壁の形状、地盤の状況、入力地震動の推定を設定する。7)石垣模型の振動実験:崩壊箇所の石垣及び地盤構造の模型を作成し、振動実験を行い崩壊現象のメカニズムを検証する。8)石垣の解析による検証:先端の数値シミュレーション解析手法により再現できるかの検証を行う。9)崩壊メカニズムの分析:実験と解析を踏まえて、崩壊原因となるメカニズムを明らかにする。これまで熊本城の崩壊した箇所の復旧は、原状復旧が原則であった。しかし、これまで修復箇所の8割以上が再び崩壊していることから、新たな修復対策工法が求められている。そこで、2019年度は、既存の石垣と新たな補強対策を行った石垣の比較のために石垣模型の振動台実験及び解析を行い、崩壊メカニズム及び耐震性能を明らかにする。ただし、新たな修復対策工法については、まだ確立されていないために施工実験を行い、完成させる必要がある。(1)石垣の施工法についての石垣模型施工実験:熊本城石垣の崩壊部及び孕み部を想定して、具体的な模型を構築して各補強材料を用いた工法を開発または組み合わせながら最適な工法について現場施工引抜き試験等により、補強土の効果を確認する。石塁崩壊部の補強対策は、ジオテキ巻き込みモデル(アンカーあり)で行う。石垣孕み部の補強対策は、筒状固結工法モデル(アンカーあり)で行う。(2)石垣の補強対策の振動台模型実験:石垣模型の振動実験は、崩壊箇所の石垣及び地盤構造の模型を作成し、振動実験を行い崩壊現象のメカニズムを検証する必要がある。モデル諸条件としては、擁壁の形状、地盤の状況、入力地震動の推定を設定する。そこで、石垣モデルの各補強対策の効果確認のために、1手積みモデル、2粒度調整栗石モデル、3ジオテキ巻き込みモデル(アンカーあり)、4介石補強モデル、5はらみモデル、6筒状固結工法モデルについて石垣模型実験による検証を行う。

(3)石垣の挙動について高度な解析:石垣モデルの各補強対策の効果確認のために、上記(2)の石垣模型実験結果を解析で検証する。解析は、石垣の形状・粒径・特質が異なる互層構造を先端の数値シミュレーション解析手法である個別要素法、三次元FEM法を用いて行う。本研究では、石垣の崩れた原因を非破壊検査や物理探査を用いて把握し現状と復旧対策工法の実験及び解析手法により最適な補強方法を提案し、熊本城修復工事に適用することを目的としている。当該年度に実施した研究は、熊本城の復旧対策箇所を優先して、以下のSTEPで同様の調査・実験・解析を行い十分な成果を上げることができた。【STEP1】最先端の非破壊検査や物理探査の技術を用いて、石垣の崩れた原因を明らかにした。1)熊本城石垣全体被害の把握:熊本城の石垣被害箇所の全体について位置、形状(高さ・法面勾配)、被害形態(崩壊・はらみ・クラック・浮き)等について調査した。2)熊本城モデル地区の選定:熊本城の石垣被害全体から特に大きな被害を受けたモデルとなる地区を選定し、石垣修理履歴も考慮した調査を行った。3)被害状況の把握:3Dレーザー沈下・はらみ等の変位量をグラフィックにした。赤外線カメラを用いて石垣の沈下による隙間・はらみ・浮きの状態を把握した。4)地盤状況の把握:微動アレイ探査により地山の固い地盤か盛土等の柔らかい地盤かが明らかとなった。表面波探査により、旧河川があることが明らかとなった。電気探査により、百閒石垣付近に断層があることが明らかとなった。5)石垣被害状況の整理・分析:石垣の被害原因について整理・分析を行った。【STEP2】2016年熊本地震を再現した石垣模型の振動台実験及び解析を行い、崩壊メカニズムを明らかにした。6)モデル諸条件の設定:擁壁の形状、地盤の状況、入力地震動の推定を設定した。7)石垣模型の振動実験:崩壊箇所の石垣及び地盤構造の模型を作成し、振動実験を行い崩壊現象のメカニズムを検証した。8)石垣の解析による検証:先端の数値シミュレーション解析手法により再現できるかの検証を行った。9)崩壊メカニズムの分析:実験と解析を踏まえて、崩壊原因となるメカニズムを明らかにした。当初の計画は、2(20182019)年度に渡り以下のSTEPで同様の調査・実験・解析を行うこととしていた。本研究課題の進捗状況は、この2年度の研究をほぼ完了し、今年度は実験・施工費のコストがかかることから、3年目(2020)年度)の「【STEP3】石垣間に補強土を用いた石垣模型の振動台及び実物大施工・引抜きの実験、解析による修復工法の検証を行う」ことに変更する。【STEP1】最先端の非破壊検査や物理探査の技術を用いて、石垣の崩れた原因を把握する。1)熊本城石垣全体被害の把握:熊本城の石垣被害箇所の全体について位置、形状(高さ・法面勾配)、被害形態(崩壊・はらみ・クラック・浮き)等について調査し把握する。2)熊本城モデル地区の選定:熊本城の石垣被害全体から特に大きな被害を受けたモデルとなる地区を選定し、石垣修理履歴も考慮した調査を行う。3)被害状況の把握:3Dレーザー沈下・はらみ等の変位量をグラフィックにする。赤外線カメラを用いて石垣の沈下による隙間・はらみ・浮きの状態を把握する。4)地盤状況の把握:常時微動計測によりサイト増幅特性及び石垣・建物との固有振動数を把握し想定地震動を決定する。
英米都市計画における合意形成理論の展開と日本都市計画への適用可能性に関する研究

今年度は昨年度の調査結果をふまえ、まず、主要な合意形成理論の英米都市計画への適用事例について収集し、実践の側面をふまえた課題や、有効性について検討を加え、以下の成果を得た。・合意形成理論の展開過程を考察した結果、トランスアクティブプランニングやストラテジックプランニングをさらに包括的に発展させたコミュニケイティブプランニングを取り上げることにした。・こうした方式を採用した事例として、アメリカシアトル市のマスタープランと近隣計画プログラムの策定過程を検討した。その結果、以下の点が判明した。実際の合意形成プロセスは、主要な主体による協議プロセスと、それ以外の主体に対する情報提供・収集過程であるアウトリーチプロセスに2分して考えることができる。また、協議プロセスにおいては、参加主体の有している情報や、能力に応じた協議支援を行うことが必要であり、事例では、言語上の障壁などに十分に留意した協議が行われていた。アウトリーチプロセスにおいては、適切なかたちでの情報提供が必要であることが判明した。意向を収集するには、論点を明示することなどが必要であり、単なる素案の提示では不十分である。また、同時に、アウトリーチプロセスでは、各主体が参加しやすい形態を用意することが必要であることも判明した。また、実践では、合意を段階的に時間をかけて形成しており、また広域の合意→境域の深い合意→広域の合意の深化といった循環的なプロセスが重要であることも判明した。・こうしたことから、日本おいても、情報提供の形態、方式に対処することで、合意形成の作業・コストを相当低減できる可能性がある。欧米で活用されている協議プロセス技法は、日本にもある程度応用可能であろうこと、さらに、都市計画マスタープランなどの構想を、地域別計画や地区まちづくりの実践において深化し、これをマスタープランに再度反映することなど、循環的な合意形成システムの構築が重要であることが示唆された。英米都市計画における合意形成理論は、近年一部のしかし複数の研究者によって新しい理論的展開がなされつつある。各研究者が述べる合意形成理論は、理論の大きな枠組みに共通した部分が多く見られるものの、学術理論的な背景や合意形成に至るための条件設定及び都市計画技術的方法論においては差異がみられ,広がりがある。本研究では、第一年度として、その合意形成理論の広がりを把握し、各理論を相互に比較することにより、体系的整理を行った。・具体的成果は以下の通りである。1.文献収集と主要研究者のピックアップ2.主要研究者へのインタビューを通じた情報収集アメリカシアトル及びサンフランシスコを訪問し、Innes Kasprisinにヒアリングを行った。また、フィンランドで開催された国際都市計画史研究会大会に出席し、Healyにもヒアリングを行った。3.調査結果のまとめと理論の体系化調査の結果、対話を重視するコミュニニケイティブ・プランニング理論を核に、視覚的表現や体験を通じて合意を進めるビジョニング理論、合意の基盤となる主体の理解そのものを高めるキャパシティ・ビルディング理論、合意形成そのものを促進するコンセンサス・ビルディング理論、合意形成が危機的な状況に陥ったときに公的な介入を行うためのコウアース理論などが、英米都市計画における主要合意形成理論としで抽出された。4.日本における参加型まちづくりの実態分析地区レベルを対象とした参加型まちづくりの実態について分析を加え、研究論文としても発表を行った。こうした結果をふまえて、次年度においては、こうした各理論が、日本の都市計画実務において具体的にどのように活用可能であるかを検討する。
有機光電変換デバイスの微視的評価法の確立

有機薄膜太陽電池デバイスでは有機膜で生じた光キャリアを平面電極により収集するため、電極単位面積当たりの電流密度はそれほど大きなものにならないのに対して、STMやAFMにより太陽電池の局所I-V計測を行う際には探針・試料の接触面積に比べて段違いに大きな試料範囲に生じた光キャリアを接触点1点から取り出すこととなるため、探針・試料間接触抵抗および、接触点直下の試料内部抵抗が大きな直列抵抗として働く。SPMによる太陽電池の局所計測の基礎を確立するため、この直列抵抗により局所I-V特性がデバイスI-V特性とどう異なって観測されるか、そのように変形した局所I-V特性からどのようにして試料物性を取り出すべきかを等価回路と実験結果との比較により明らかにした。当初計画した、「STM発光分光により太陽電池中の局所欠陥密度を可視化する方法」は複雑な有機薄膜太陽電池に対してはうまく機能しないことが前年度までに明らかとなったため、その代替として時間分解STMによる局所光キャリア寿命測定を試みた。これまで我々が開発してきた光パルス対を用いた時間分解STMを用いることで、有機薄膜中に存在する粒状構造を単位としてキャリア寿命測定が行えることが分かった。これと平行して、ナノ秒レーザーを用いた低価格、省スペースな時間分解STM光学系の開発、1マイクロ秒程度の長いキャリア寿命を測定する際に現れた疑似信号を除去するための手法の開発、を行った。一方、明確な粒状構造を持たない試料では生成した光キャリアは測定中に広い範囲に拡散してしまうため、光パルス対を用いる時間分解STM測定には高い空間分解能が期待できない。そこで、プローブに用いるパルスを光パルスではなくTHzモノサイクルパルスに置き換えた遅延時間変調時間分解STM測定系を開発し、有機薄膜太陽電池への応用を試みた。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。バルクへテロP3HT/PCBM薄膜太陽電池に対して5段階光変調トンネル分光法を適用した結果、極端な高光強度励起条件下であるにも関わらず、ほぼ光強度に比例した光電流値を示す領域が観測されると同時に、光強度に対して強い飽和特性を示す領域も観測された。発生光電流値との相関を調べたところ、光電流の大きな部分においてより強い飽和が見られる傾向にあったが、一部には光電流が大きくても飽和しない部位も観測された。これは、構造や組成の最適化により高励起下での光電流の飽和を抑制する手がかりとなると期待される。同試料に対する暗状態におけるIV特性には、表面全体で強い整流特性が観られた。これまでP3HT/PCBM太陽電池と金属電極との界面ではP3HTリッチなドメインとPCBMマトリクスとがどちらも電極に接していると考えられてきたが、モデルの再考を迫る結果と言える。現在、これらの内容をまとめた論文を執筆中である。一方、同じP3HT/PCBM試料に対して走査トンネル発光測定を行った結果、光電流値分布と同程度の空間スケール(50100 nm)で発光強度に分布が観られた。一方、得られた光を直線偏光に分解し、偏光度の分布を測定したところ、試料の熱処理温度が高いほど高い偏光度が得られ、偏光分解発光測定によって結晶状態の善し悪しを変別可能なことが確かめられた。変強度分布には光電流や光強度に観られるよりもずっと大きな空間スケール(300400 nm)で変化が見られた。比較的広い範囲で分子の配向がおおよそ揃っているという可能性と、注入した電子が薄膜内を移動するために空間分解能が低下してしまっているという可能性の2つを検討している。前者であれば、薄膜構造に対する新たな知見となる。後者であれば、本試料に対して当初期待したような高分解測定が望めないことになる。予算が要求額に比べて減額して配分されたため、本年度導入予定であった装置について、現状ではその一部しか導入できていない。一方、その分の時間を他の実験に割り当てたため、以下の進捗が得られた。光照射実験では、多段階光変調トンネル分光法の装置およびソフトウェアがほぼ完成した。通常の走査トンネル顕微鏡測定でしばしば用いられるタングステン探針は仕事関数が大きいため、有機薄膜太陽電池に対する光照射実験で光電流を多く取り出そうとすると探針・試料間距離を極端に近づける必要があり、偶発的に試料と探針とが接触して試料を破壊してしまうことがあった。これを解決するため、走査トンネル顕微鏡装置内で探針に金属マグネシウムを蒸着し、そのまま大気中に取り出すことなく測定が行えるよう装置を改良した。これによりアルミニウムを電極として用いたモデル試料と比べても200 mV程度も高い解放電圧が得られるようになり、観測される光電流量も増大し、より再現性の高い実験を行えるようになった。ただ、未だに探針が試料に与えるダメージを完全にゼロにできずさらなる改善が必要である。今後は非接触モード・接触モードの原子間力顕微鏡などによる計測と合わせて、試料へのダメージを極力抑えた実験条件を得ることを目指す。発光測定では試料の真裏のごく近傍に集光レンズを配置し、非常に高い効率で微弱光を計測可能な走査トンネル発光分光測定装置を準備し、また、集光した光を直線偏光に分解して計測可能な光学系を準備し、P3HT/PCBM試料に適用した。基本的な動作を確認することができ、高い集光効率も実現したが、現状では光学系の調整手順が確立できておらず、調整に時間が掛かったり、常に最高性能を引き出せるわけではないといった問題を抱えている。

1年目に導入したSTM/AFM測定系と合わせて使うための真空排気システムを導入し、さらに既存の光学系を組み合わせることにより、有機薄膜半導体の光電変換過程(発電過程)および光電変換逆過程(発光過程)をSTM/AFMを用いてナノスケールの分解能で観測可能な測定装置を完成した。この装置は超高真空中においてSTM/AFM測定中の試料に対してレーザー光を照射することにより光電変換を誘起し、生成した光キャリアをSTM/AFM探針により集めることで局所的な発電効率を測定可能な他、STM/AFM計測中に試料に探針から注入されたキャリアが試料裏面から注入されたカウンターキャリアと再結合して発する微弱光を収集し、波長毎あるいは偏光毎に強度を計測することで、局所的な逆光電変換効率も計測可能であり、試料の局所構造がその光電変換・逆光電変換過程に及ぼす影響を調べる上で非常に強力な手段となる。同装置を用いてP3HT:PCBM系バルクへテロ型誘起薄膜太陽電池に対して計測を行ったところ、特に発光計測において測定効率が低く、探針の状態によって、あるいは光学系のアラインメントによって、検出光量が十分に得られないことがあった。そのため、探針作成条件を最適化し、また光学系の調整を容易にするため、高分解能なCCDカメラと、新たな微調整機構を導入した。その結果、同試料に対して正・逆光電変換過程の同時観察を行うことに初めて成功した。当初、誘起薄膜太陽電池において局所的に発光効率(逆光電変換効率)が低い箇所には非発光再結合中心が存在するため、キャリア寿命が短く、そのような箇所では発電効率(光電変換効率)も低いことを予想していたが、今回得られた結果ではむしろ両者は正の相関関係を持ち、予想と反していた。今後はこの理由を確かめつつ、有機光電変換素子の局所構造と局所効率との関係を明らかにしていく。1年目に導入予定だった有機薄膜半導体の光電変換過程(発電過程)および光電変換逆過程(発光過程)をSTM/AFMを用いてナノスケールの分解能で観測可能な測定装置を、予算の都合から12年目に分けて導入し完成することとなった。装置自体は設計通りに動作し、発電過程・発光過程とも測定に支障がないことが確認でき、ここまでは順調であった。しかし、両手法を同一試料に適用しようとした場合に、特に発光過程の測定に再現性が乏しいことが問題となった。得られる光強度が非常に小さい場合が多く、安定した強度を得られなかったのである。そこで集光光学系の調整方法を見直し、調整用の高解像度CCDカメラを導入し、また、調整機構を更新するためXYステージを導入し、調整機構を改良した。導入したCCDカメラはまだ解像度が十分ではなく、レンズ系の更新も視野に入れているが、改良前に比べると測定の再現性は大幅に向上した。この改良に時間がかかったのが計画の遅れの一因となった。そのようにして改良した装置によりP3HT:PCBM太陽電池に対して発光過程と発電過程の両過程に対する測定を同一箇所に対して行った結果、測定前の予想に反して局所的に発光効率(逆光電変換効率)が低い箇所でむしろ発電効率(光電変換効率)が高くなる結果が得られたため、測定結果から局所物性を解明するためのモデル構築にやり直しが必要となった。
電子顕微鏡によるゴムの配向結晶化過程のその場観察

ゴムの結晶化機構はこれまで、種々の結晶化段階で固定・染色した薄膜試料を透過型電子顕微鏡(TEM)観察するという「間接的方法」で議論されてきた。本研究の目的は、配向薄膜の結晶化をTEM内で行い、制限視野電子線回析、明視野defocus contrast法、暗視野法などの「直接的方法」によって、さらには、結晶化過程を実時間その場観察することによって、その機構を解明しようとするものである。得られた成果の概要を以下に示す:1.伸長歪み(ε)を与えた薄膜をTEM内で、天然ゴム(NR)については-25°Cで、クロロプレンゴム(CR)については-5°Cで等温結晶化させた。NRでは一面一軸配向が示された。NRとCRについて、「α-フィラメント」がedge-onラメラ晶であると確認した。ε=500%まで素早く伸長したCRでは、パラクリスタル的な構造が示唆された。2.自作の「延伸薄膜試料作製装置」を用いて、強い歪み(ε≧500%)を与えたNR薄膜を作製した。例えば800%の場合、-25°Cで結晶化後は積層ラメラ構造が認められたが、等温結晶化以前では、伸長方向に並ぶフィブリル(約25nm幅)が観察されたものの、ラメラ構造は認められなかった。このフィプリルは「シシ結晶(すなわちγ-フィラメント)」またはその集合体であると考察した。3.ε=200%を与えたNRについて、-80°CでのTEM像撮影と-25°Cでの結晶化とを繰り返すことにより、結晶化過程を追跡し得ることを示した。既設の試料加熱ホルダーと自作の「精密温度制御装置」とを用いてi-ポリスチレン配向非晶薄膜をTEM内で150°Cで結晶化させ、edge-onラメラ晶の成長をTVシステムで追跡し得ることを示した。これらから、時間分解その場TEM法が、高分子の結晶化過程を追跡する有効な手段であると確認した。4.以上の結果を基に、ゴムの配向結晶化機構を提案した。1)室温以下への冷却により結晶化しうる天然ゴム(NR)とクロロブレンゴム(CR)の薄膜を試料とし、分子配向下での結晶化機構を、透過型電顕(TEM)による実時間その場観察によって解明することを目指している。本年度は、所定量の伸長を正確に、かつ一定速度で行うための「延伸薄膜試料作製装置」の試作、ならびに、既設の高感度TVシステムの性能検討を行った。2)溶液を水面キャストしてNR(RSS####l)とCR(ネオブレン-W)の薄膜を作製し、「延伸薄膜試料作製装置」を用いて伸長歪み(ε)を与えた後、カーボン支持膜を貼ったTEM用グリッドに載せ、クライオトランスファーホルダーを用いてTEM内で結晶化させた。3)歪みε=200%を与えた後に-25°Cで結晶化させたNR薄膜の制限視野電子回路(ED)から、分子鎖(c軸)が伸長方向に配向し、かつ、(010)格子面が試料膜面に平行であることが示された。赤道上の200反射を用いた暗視野像では、明るく輝く筋状領域(過去の報告での「α-フィラメント」に対応)が伸長方向に垂直に配向し、また、それらがシシカパブ構造のように伸長方向に積み重なっている箇所も観察された。

その結果、これら筋状領域の各々が、[100]方向(a軸方向)に成長したedge-onラメラ晶であると確認された。ε=200%を与え、-5°Cで結晶化させたCRについても、配向性はNRよりも悪かったが、同様の結果が得られた。ε=500800%についてもTEM観察を進めており、「γ-フィラメント」の観察も試みている。4)視野探しに高感度TVシステムを使用することよって、試料が受ける電子線損傷を軽減できたので、両ゴム試料での暗視野像が初めて、しかもかなり高コントラストで得られ、α-フィラメントがedge onラメラ晶であると実証できた。次年度は、EDパターンや暗視野像の経時変化を追跡しVTRに録画するなど、分子配向下で結晶化挙動の実時間その場TEM観察に挑戦する。1.前年度に試作した「延伸薄膜試料作製装置」用いて、予め強い伸長歪み(ε=500800%)を与えた天然ゴム(NR)薄膜を作製し、それを透過型電子顕微鏡(TEM)内で-25°Cで結晶化させ、モルフォロジー観察を行った。明視野defocus contrast法によって、例えばε=800%の場合、-25°Cで等温結晶化させると積層ラメラ構造が認められた。しかし等温結晶化以前では、伸長方向にほぼ平行に並んだ細いフィブリル(太さ約25nm)が認められたものの、ラメラ構造は観察されなかった。このフィブリルは、伸長操作によって引き伸ばされた分子鎖から成る「シシ結晶」またはその集合体、すなわち、Andrewsの命名した「γ-フィラメント」またはその集合体であると考察した。2.NR結晶について、電子線照射によって非晶化に至る電子線量(total end-point dose;TEPD)を測定した。200kVで加速された電子線に対しては、-25°CでのTEPDは約80 electrons/nm^2,-80°Cでは約200 electrons/nm^2であり、室温でのポリエチレン結晶(約600 electrons/nm^2)よりも、かなり電子線損傷を受けやすいことが分かった。3.「延伸薄膜試料作製装置」を用いて、ε=200%を与えたNR薄膜を作製し、それをTEM内でー25°Cで結晶化させ、その結晶化過程の時間分解その場観察を試みた。-80°CでのTEM観察と-25°Cでの結晶化とを繰り返すことにより、結晶化過程を追跡し得ることを示した。4.前年度に試作した「精密温度制御装置」を用いることにより、既設の試料加熱ホルダーの温度制御をかなり精密に行うことができるようになった(例えば150°Cには2分で到達し、150±2°Cの安定度で制御可能)。これらを用いて、イソタクチックポリスチレン(i-PS)の配向非晶薄膜をTEM内で150°Cで結晶化させ、edge-onラメラ晶の成長を時間分解その場観察で追跡し得ることを示した。
プラズマ化学気相蒸着法によるダイヤモンドライクカーボン分子ふるい膜の創成

本研究はダイヤモンドライクカーボン(DLC)薄膜を分離活性層とする新規な分子ふるい膜の創出を目指すものである.ナノ細孔を有するチタニア及びシリカジルコニア多孔質支持体上にプラズマ化学気相蒸着法(PECVD)でDLCの蒸着を行い,その気体透過性の評価を行った.得られた膜は,He/N2,He/CF4およびHe/SF6選択性がそれぞれ28.8,619,1030倍を示す分子ふるい的な特性を示した.本研究は,PECVDによるDLCふるい膜の可能性を初めて明らかにしたものである.本研究はダイヤモンドライクカーボン(DLC)薄膜を分離活性層とする新規な分子ふるい膜の創出を目指すものである.ナノ細孔を有するチタニア及びシリカジルコニア多孔質支持体上にプラズマ化学気相蒸着法(PECVD)でDLCの蒸着を行い,その気体透過性の評価を行った.得られた膜は,He/N2,He/CF4およびHe/SF6選択性がそれぞれ28.8,619,1030倍を示す分子ふるい的な特性を示した.本研究は,PECVDによるDLCふるい膜の可能性を初めて明らかにしたものである.本研究は,ダイヤモンドライクカーボン(DLC)薄膜を分離活性層とする新規な分子ふるい膜の創出を目的とするものである.本研究では,種々の構造を有する多孔質支持体をゾルゲル法で製膜し,それらの多孔質支持体上にプラズマ化学気相蒸着(PECVD)法を用いてDLC薄膜の製膜を行う.平成25年度は多孔質支持体の構造制御として,アルミナ多孔質支持体上にチタニアおよびシリカ-ジルコニアを用いたゾルゲル法によりナノ細孔を有するゾルゲル中間層の作製を行った.チタニアゾルでは細孔径5 nm,シリカ-ジルコニアゾルでは細孔径1 nmのゾルゲル中間層を得ることができた.上記により得られたゾルゲル中間層を有する多孔質支持体上にPECVD法によりDLC薄膜の製膜を行った.炭素前駆体としてヘキサンを用い,プラズマ出力を15-60 Wの間で変化させて製膜を行った.シリカ-ジルコニア中間層上に製膜を行った結果,分子ふるい性を有するDLC膜が得られた.気体分離特性は,製膜時のプラズマ出力の増加とともに向上し,最大で100倍のHe/N2選択性を有するDLC膜の製膜に成功した.FTIR分析より,プラズマ出力の増加とともにDLC膜の架橋密度が増加することが確認され,このことが気体分離特性の向上につながったと考えられる.一方,チタニア中間層を用いた場合,シリカ-ジルコニア中間層を用いた場合に比べて選択性の低いDLC膜が得られ,中間層の細孔径がPECVDにより得られえるDLC膜の特性に影響を及ぼすことが明らかとなった.さらに,高温での安定性を評価した結果,得られたDLC膜は室温で製膜下にも関わらず300度においても安定した分離性能を有することが明らかとなった.本研究は,ダイヤモンドライクカーボン(DLC)薄膜を分離活性層とする新規な分子ふるい膜の創出を目指すものである.本研究では,様々な構造を有する多孔質支持体をゾルゲル法で作製し,それらの多孔質支持体上にプラズマ化学気相蒸着(PECVD)法を用いてDLC薄膜の製膜を行うとともに,得られた膜の透過特性を評価し分子ふるい性を明らかにした.平成25年度までに,ヘキサンを前駆体として用い,多孔質支持体のゾルゲル中間層の細孔径の影響,及び,PECVDを行う際のプラズマ出力の影響を検討し,平均細孔径が1 nm程度のシリカ-ジルコニア中間層を用い,高プラズマ出力条件で製膜を行うことにより,高い分子ふるい性を有するDLC膜の製膜が可能であることを明らかにした.平成26年度は,新たな前駆体として,分子内に二重結合を有するプロピレンを前駆体として製膜を行った.分子内に二重結合を有するプロピレンを前駆体として用いた場合,プラズマ中での二重結合の開裂,及び,開裂部を起点として架橋反応が促進されることから,単結合のみからなる前駆体であるヘキサンを用いた場合に比べて,より緻密で強い分子ふるい性を示すDLC膜が得られることが確認された.また,PECVDで作製したDLC膜の透過性の更なる向上を目指して熱処理プロセスの有効性を検討した.不活性雰囲気下で熱処理を行った結果,Heなど分子径の小さいガスの透過率が分子性を保ったまま1-2桁程度向上可能であることが明らかとなった.これは,DLC薄膜に含まれるメチル基等の末端基が熱分解し,透過に有効な細孔が新たに生成したことによるものと考えられる.様々な温度で熱処理を行った結果,分離性を維持できるのは400度が上限で,それ以上の温度では熱分解が過剰に進行して分離性が急激に失われることが明らかとなった.本研究により,PECVDによるDLC分子ふるい膜の製膜法が確立された.膜工学平成25年度は,当初の計画通り,チタニアおよびシリカ-ジルコニアから成る中間層上にPECVD法によりDLC薄膜を作製し,その気体透過特性を明らかにした.反応条件としてプラズマ出力の影響を検討し,本研究が目指す分子ふるい性を有するDLC膜を得るための製膜条件を見出すことが出来ており,順調に研究が進展していると考えている.

また,得られたDLC膜は,当初想定した以上の高温においても優れた安定性を示しており,過酷な条件においても分離操作が可能な新規な分子ふるい膜として大いに期待できる結果が得られている.平成26年度は,平成25年度に引き続き,DLC膜の製膜条件最適化及び気体透過特性評価を継続する.特に,膜構造の多様化,高機能化を目的として以下の施策を試みる.まず,有機無機ハイブリット材料による中間層の製膜を行う.原料としてメチル基などの疎水気を有するアルコキシドを用いてハイブリッドゾルを調製し,それらをアルミナ多孔質支持体にコーティングすることで,疎水性多孔質支持体を作製する.それらをPECVD製膜に供することにより,支持体の親疎水性が製膜性や気体透過特性に及ぼす影響を明らかにする.次に,窒素含有炭化水素化合物とうを前駆体とした他元素ドープ型DLC膜の製膜を行う.バルクの炭素材料においては炭素骨格中に他の元素をドープすることにより,構造や吸着性が変化することが知られている.本研究では,DLC薄膜に他元素をドープすることで,細孔構造,細孔サイズ,及び,各種気体成分との親和性の制御を行い,それらが気体透過特性に及ぼす影響を明らかにする.プラズマ反応器内に炭素前駆体を導入するための,ライン加熱機能付きプラズマ装置用原料ガス蒸発装置を設置予定であったが,実験操作の簡便化の観点から本年度はライン加熱が不要な低沸点化合物を炭素前駆体として用いて製膜を行うこととし,高沸点化合物を用いた製膜は次年度に実施することとした.このため,上記ライン加熱機能つきプラズマ装置用原料ガス蒸発装置の設置も次年度に行うこととなり,次年度使用額が生じた.次年度使用額分については当初計画どおり,ライン加熱機能つきプラズマ装置用原料ガス蒸発装置の設置に使用する.次年度分の予算については当初計画の通り使用する予定である.
中間圏および下部熱圏の中性大気の運動量収支と電離大気の影響

前年度から引き続き全大気シミュレーションモデルGAIAを用いて、ロスビー波と重力波の発生要因の研究を行なった。この研究については、ロスビー波、重力波と潮汐波を含めた大気波動の運動量収支とロスビー波の順圧傾圧不安定からの発生とその発生要因について扱った論文と中間圏および下部熱圏における重力波のシア不安定からの発生とそのシア不安定の発生要因を調べた論文にまとめた。2編とも国際論文誌Journal of the Atmospheric Sciencesに掲載された。以上の内容について、学会発表を3件行なった。平成30年度は、北極成層圏突然昇温(SSW)に関連する研究を行なった。SSWイベントに伴い、しばしば赤道を越えて南半球亜熱帯域まで低温偏差が見られる。一方、南半球中間圏下部熱圏では、SSW後に高温偏差が現れることが数値モデルによって示され、この結果に基づいて中間圏重力波強制による北半球成層圏から北半球中間圏、南半球中間圏を通した気候値からの気温偏差の南北間半球結合のシナリオが提唱された。本研究では、SSWに伴う赤道成層圏低温偏差の発生とその要因、および成層圏赤道低温偏差イベントに注目した南半球中間圏下部熱圏のSSWに伴う大気応答の発生とその要因について解析を行なった。結果は、赤道低温偏差は、ほとんどの事例でSSWと対応しており、特に大きな赤道低温偏差の発生は、角運動量の緯度勾配が小さい低緯度において、ロスビー波の砕波が発生した場合に起こることが分かった。また赤道低温偏差イベントに対する南半球中間圏下部熱圏の応答については、南半球下部熱圏極域で、その後上部中間圏で高温偏差が発生することが分かった。これらは、それぞれ重力波、準二日波の波強制が変化して生じることが分かった。以上の内容について、投稿論文としてまとめる予定である。また、以上の内容について学会発表を2件行なった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成29年度は、全大気シミュレーションモデルGAIAを用いて、ロスビー波と重力波の発生要因の研究を行なった。その成果は、ロスビー波、重力波と潮汐波を含めた大気波動の運動量収支とロスビー波の順圧・傾圧不安定からの発生とその順圧・傾圧不安定の発生要因に関する論文と中間圏および下部熱圏における重力波のシア不安定からの発生とそのシア不安定の発生要因に関する論文の2編にまとめ、国際論文誌Journal of the Atmospheric Sciencesに投稿した。査読結果は条件付き受理であった。現在、改訂稿の投稿を済ませ査読者のコメント待ちの段階である。また、日本気象学会春季大会と極域科学シンポジウムにおいて口頭発表を行なった。さらに、中間圏および下部熱圏における大気微量成分の大気波動や気候場への影響を調べるため、二酸化炭素と一酸化炭素に関わる光化学反応コードを開発し、GAIAモデルに導入した。計算で得られた二酸化炭素の解離反応速度の鉛直分布は、他の全大気モデルの結果と調和的であること、また、光化学反応・輸送を考慮しない時に比べて、二酸化炭素濃度が夏極で低く、冬極で高いことを確認した。今後、このモデルを用いて、二酸化炭素濃度変化が及ぼす下部熱圏の潮汐波の振幅への影響など、これまであまり注目されてこなかったが重要だと考えられる新たな視点に基づく研究を進める計画である。また、二酸化炭素に次いで大きな放射冷却の効果を持つオゾンや水分子もモデルに組み込み、その影響を定量的に評価する予定である。平成29年度は、その前年度から引き続き全大気シミュレーションモデルGAIAを用いて、ロスビー波と重力波の発生要因の研究を行なった。特に潮汐波の位相に合わせてシア不安定の発生頻度が変調されることをわかりやすく示した。この研究については、ロスビー波、重力波と潮汐波を含めた大気波動の運動量収支とロスビー波の順圧・傾圧不安定からの発生とその順圧・傾圧不安定の発生要因について扱った論文と中間圏および下部熱圏における重力波のシア不安定からの発生とそのシア不安定の発生要因を調べた論文にまとめた。2つの論文とも国際論文誌Journal of the Atmospheric Sciencesに投稿し、条件付き受理であった。現在、改訂した論文を投稿した段階である。これらの内容について、平成29年度に、日本気象学会春季大会で潮汐波に伴うシア不安定の発生を、極域科学シンポジウムにおいて重力波の発生についてまとめた発表を行なった。平成29年度には、もう一つ研究を行なった。中間圏および下部熱圏における大気微量成分の大気波動や気候場への影響を調べることである。前述の研究同様、電離大気の影響も含めて解析を行なうため、全大気モデルのGAIAを用いた。まず、二酸化炭素の光化学反応と輸送をGAIAモデルに導入した。二酸化炭素濃度の初期値はSABERで観測された全球平均のものを、一酸化炭素濃度の初期値はACE-FTSで観測された全球平均のものを用いた。初期値の二酸化炭素濃度の分布で得られた二酸化炭素の解離反応速度は、他の全大気モデルでシミュレーションされたものと同様の結果になることを確認した。さらに10日間の計算を行ない、日の当たる夏極中間圏界面付近で二酸化炭素濃度が二酸化炭素の輸送のみをシミュレーションした結果に比べて増加、一方日の当たらない冬極中間圏界面付近で減少していることを確認した。

この研究については、ロスビー波、重力波と潮汐波を含めた大気波動の運動量収支とロスビー波の順圧傾圧不安定からの発生とその発生要因について扱った論文と中間圏および下部熱圏における重力波のシア不安定からの発生とそのシア不安定の発生要因を調べた論文にまとめた。2編とも国際論文誌Journal of the Atmospheric Sciencesに掲載された。以上の内容について、学会発表を3件行なった。平成30年度は、北極成層圏突然昇温(SSW)に関連する研究を行なった。SSWイベントに伴い、しばしば赤道を越えて南半球亜熱帯域まで低温偏差が見られる。一方、南半球中間圏下部熱圏では、SSW後に高温偏差が現れることが数値モデルによって示され、この結果に基づいて中間圏重力波強制による北半球成層圏から北半球中間圏、南半球中間圏を通した気候値からの気温偏差の南北間半球結合のシナリオが提唱された。本研究では、SSWに伴う赤道成層圏低温偏差の発生とその要因、および成層圏赤道低温偏差イベントに注目した南半球中間圏下部熱圏のSSWに伴う大気応答の発生とその要因について解析を行なった。結果は、赤道低温偏差は、ほとんどの事例でSSWと対応しており、特に大きな赤道低温偏差の発生は、角運動量の緯度勾配が小さい低緯度において、ロスビー波の砕波が発生した場合に起こることが分かった。また赤道低温偏差イベントに対する南半球中間圏下部熱圏の応答については、南半球下部熱圏極域で、その後上部中間圏で高温偏差が発生することが分かった。これらは、それぞれ重力波、準二日波の波強制が変化して生じることが分かった。以上の内容について、投稿論文としてまとめる予定である。また、以上の内容について学会発表を2件行なった。現在は、高度120km以上で二酸化炭素の解離反応で卓越すると考えられている酸素原子イオンと二酸化炭素の反応は、GAIAの電離圏モデル部分から導入しようと改良しているところである。また、二酸化炭素濃度の変化による下部熱圏における潮汐波の振幅の変化等を解析しようとしている。さらに、中間圏および下部熱圏でのオゾン反応をGAIAモデルでシミュレーションするために、過去研究の調査を行なっているところである。今後は、中間圏および下部熱圏のオゾン反応を含めたシミュレーションを行ない、大気微量成分による大気波動の振幅の変化などの影響を調べる予定である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
細胞膜のダイナミクスを制御するエンドサイトーシスの分子機構

細胞膜のダイナミズムにおけるエンドサイトーシス関連タンパクの働きを調べるために、ファゴサイトーシスにおけるダイナミン、アンフィファイジンの局在と動態を調べた。この目的のために、精巣セルトリ細胞にフォスファチジルセリンを含むリポゾーム添加してファゴサイトーシス惹起させて、スチレンビーズを貪食させ、その際のダイナミン、アンフィファイジンの局在と動態を蛍光免疫染色、ライブイメージングにより観察した。ファゴサイトーシスの初期に形成される葉状仮足やラッフルには、ダイナミン2とアンフィファイジン1の集積が認められた。RNAiによりセルトリ細胞のアンフィファイジン1の発現を低下させると、ラッフル形成、アクチン重合、食作用活性がともに減少したことから、アンフィファイジンがこれらの過程に必要であることが示された。さらに、アンフィファイジン1ノックダウン細胞に恒常活性型Raclを強制発現させると、ラッフル形成やアクチン重合が回復したことから、アンフィファイジン1の下流では、Raclが関与することが示唆された。次に、アンフィファイジン1によるアクチン重合活性への影響をin vitroで調べた。この目的のために、マウス精巣から精製した細胞質にピレン修飾したアクチンを添加し、蛍光強度を指標にアクチン重合を定量的に測定した。また、ローダミン修飾したアクチンを添加した細胞質を用いてin vitroにおけるアクチン重合の様子を蛍光顕微鏡により形態的に観察した。アンフィファイジン1ノックアウトマウスの細胞質では、アクチン重合活性が著明に減少しており、ノックアウトマウス細胞質にリコンビナントにアンフィファイジン1を添加することにより野生型と同じ程度まで回復した。以上より、エンドサイトーシス機能タンパクであるアンフィファイジンが、ファゴサイトーシスにおいてはアクチン重合に促進的に働き、それによる細胞膜のダイナミクスや、貪食作用を促進する役割を果たすことが示された。1.細胞分裂におけるダイナミン2の解析分裂期におけるダイナミン2の局在を調べた。蛍光免疫染色により中心体、紡錘体付近、mid bodyにダイナミイ2の濃縮がみられた。ライブイメージングによりGFP-ダイナミンの紡錘体への集積が観察された。細胞質抽出、微小管の重合促進剤、重合阻害剤処理の後、蛍光免疫染色、免疫電顕を行うことにより、ダイナミン2と紡錘体微小管の結合を明らかにした。さらに、欠失変異体を用いた解析により、ダイナミン2のプロリンに富むドメインが紡錘体との結合に、middleドメインが中心体との結合に関与することを明らかにした。分裂期特異的にダイナミン2に相互作用するタンパク群質量分析法により網羅的に同定した。2.ファゴサイトーシスにおける細胞膜動態の解析フォスファチジルセリン(PS)依存性ファゴサイトーシスにおける細胞膜動態を調べるために、セルトリ細胞にPS含有リポゾームある,いはPSで被覆したスチレンビーズを貪食させ、蛍光免疫染色、ライブイメージングにより観察した。ファゴサイトーシスの初期段階で糸状突起やラッフルの形成など、F-アクチンの再編成による細胞膜の形態変化が著明に認められた。ラッフルにはダイナミン2およびアンフィファイジン1の集積が認められた。PS刺激からラッフル形成にいたるシグナル経路にPI3キナーゼ、Rac、cdc42が関与していた。アンフィファイジン1のRNAiによりラッフル形成が抑制されたことから、アンフィファイジン1もこの経路に関与することが示唆された。1.ファゴサイトーシスにおけるアンフィファイジン1のアクチン重合活性精巣セルトリ細胞のファゴサイトーシスにおいてアンフィファイジン1はファゴサイトーシス初期に起こるラッフル形成に関与する。

アンフィファイジン1によるアクチン重合の活性を調べるために、マウスの精巣から精製した細胞質に蛍光ラベルしたアクチンを添加し、in vitroでアクチン重合を蛍光顕微鏡により経時的に観察した。またピレン修飾したアクチンを添加し、蛍光強度を測定することによりアクチン重合を定量的に測定した。この結果、アンフィファイジン1ノックアウトマウスの精巣細胞質では、野生型に比べてアクチン重合活性がが大幅に減少していた。また、ノックアウトマウス細胞質にリコンビナントにアンフィファイジン1を添加することにより、アクチン重合活性の回復が見られた。RNAiによりアンフィファイジン1をノックダウンしたセルトリ細胞ではラッフル形成が阻害されるが、活性型Rac1を発現によりアクチン重合の促進によりラッフル形成が回復した。以上より、アンフィファイジン1はアクチン重合に促進的に働き、Rac1を介するアクチン重合の経路で、Rac1より上流で働くことが明らかになった。2.細胞走化におけるエンドサイトーシス分子の動態細胞走化の際に起こる葉状仮足の形成において、エンドサイトーシスが果たす役割を明らかにするために、ヒト骨肉腫由来細胞株U20Sを用いてダイナミンの動態と機能を解析した。ダイナミンは葉状仮足が形成される過程ではアクチン重合部に一致して集積し、充分伸長した葉状仮足では、その局在は消失していた。また、ダイナミンを機能的に阻害することにより、葉状仮足形成はぼ完全に消失した。以上より、ダイナミンが葉状仮足形成に必須であり、機能的にはアクチン重合に関わることが明らかにされた。アンフィファイジン1は、ダイナミンと共に、神経細胞におけるクラスリン依存性エンドサイトーシスに働くタンパクである。このタンパクは、精巣にも高発現しているが、その生理作用は不明であった。我々は、アンフィファイジン1がセルトリ細胞の食作用に必須であること及びアクチン重合反応に極めて重要であることを示した。精巣セルトリ細胞の食作用は、フォスファチジルセリン受容体(PS受容体)を刺激することにより惹起でき、この刺激はアクチン線維に富んだ構造体であるruffle, phagocytic cup, phagosomeの形成を誘導した。アンフィファイジン1は、この構造体に集積していた。RNAi法によりセルトリ細胞のアンフィファイジン1の発現を低下させると、ruffleの形成、アクチン重合、食作用活性がともに減少した。さらに、アンフィファイジン1を欠失したセルトリ細胞は、食作用が顕著に低下していた。また、phosphatidylinositol-4,5-bis phosphateに誘導されるアクチン重合活性がアンフィファイジン1の欠失した精巣細胞質では野生型の25%までに低下していた。この細胞質にアンフィファイジン1のタンパクを添加するとアクチン重合活性が野生型と同じ程度まで回復した。RNAi法により、アンフィファイジン1の発現を低下させたセルトリ細胞は、PS刺激によるruffle形成が顕著に低下するが、恒常活性型Raclを強制発現させると、ruffleの形成が回復した。
磁気岩石学的手法による磁性鉱物の結晶化と火山噴火プロセスの研究

雲仙火山,伊豆大島火山の火山噴出物を対象に,磁性を示すFeTi酸化物を岩石磁気学的手法と岩石学的手法を併用して詳細に解析することで,磁性鉱物の結晶化プロセスを明らかにし,そこから火山噴火プロセスを読み解く研究を行った。マグマが噴火によって地表へもたらされる過程において,磁性鉱物の化学組成や結晶サイズや形状が多様に変化し,その変化から噴火プロセスを復元できることが明らかとなった。磁気岩石学的手法を用いて火山噴出物を精密に解析することで、マグマの誕生から噴火までの詳細なプロセスを明らかにするため、本年度は諏訪之瀬島火山1884年噴火溶岩と伊豆大島火山1986年噴火溶岩を対象に、磁性鉱物の分離と分離した鉱物の磁気分析方法の確立を目的とした研究を行った。すでに試料を採取済みの諏訪之瀬島溶岩から鉱物を分離し、構成鉱物単の位での磁気分析を行った結果、ホスト鉱物の結晶化プロセスの違いに基づいて包有される磁性鉱物の化学組成、粒子サイズが異なることが明らかとなった。鉱物単位での磁気岩石学的情報の取得が火山噴火プロセスの詳細な解明に有効であることが実証された。この成果は日本地球惑星科学連合2009年大会で報告済みであり、現在論文化に向けて研究をまとめている。また伊豆大島1986年噴火溶岩の現地調査と試料採取を行い、溶岩噴出後の冷却過程に起因して樹枝状の磁性鉱物が成長し、その結果として磁性鉱物のサイズ分布が極端にバイモーダルになること、磁性鉱物の微結晶の組成が変化することが明らかとなった。火口から放出された後の火山噴出物の運搬・堆積過程を解明する上で、微小な磁性鉱物の解析が有用であることが強く示唆される。この成果は日本地球惑星科学連合2010年大会で報告する予定である。また以上の研究を遂行する上で必要な種々の岩石磁気測定装置、実体顕微鏡装置などの導入と整備を行い、微小な磁性鉱物を観祭、解析するためのシステムを構築した。磁気岩石学的手法を用いて火山噴出物を精密に解析することで、マグマの誕生から噴火までの詳細なプロセスを明らかにするための研究手法の開発を行い、また具体的な火山噴出物での解析を行った。試行錯誤の結果、微小試料を定方位で試料ホルダーに装填する簡便な方法を確立した。これにより、試料整形が困難な試料や、微小な試料、微小な領域の磁性を、既設の機器で測定することが可能になった。整形が困難な黒曜石試料や著しく発泡したスコリアの測定を行い、重要なデータを得ることができるようになった。また本年度は、伊豆諸島神津島を対象に、流紋岩マグマの冷却・結晶化プロセスを解明する研究をスタートさせた。微小な黒曜石試料の磁気測定を行った結果、流紋岩質部分とは全く異なるシグナルを示すことが分かった。しかし内部から表面部分への単純な冷却過程では説明できず、流理の発達や脱ガスに伴う発泡作用によって結晶化が大きく規制されていることが示唆された。さらに伊豆半島のカワゴ平流紋岩や、長野県和田峠流紋岩との比較を行うべく、現地調査・試料採取も行った。今後解析を行うことで、流紋岩噴火の一般性と地域性に関して検討を加えていきたい。また昨年度から取り組んでいる伊豆大島火砕成溶岩の研究発表を国内、国際学会で行い、様々の研究者との意見交換を行った。その結果、FeTi酸化物の噴火条件下での再平衡反応実験の重要性を認識し、現在その準備を進めている。さらに2011年1月末に始まった九州霧島火山新燃岳噴火の視察と噴火試料の採取を急遽行い、マグマ温度を推定する研究にも着手した。本研究は,磁気岩石学的手法を用いて火山噴出物を精密に解析することで,マグマの誕生から噴火までの詳細なプロセスを明らかにすることを目的としている。本年度は最終年度であり,これまでの研究成果をまとめることに集中して研究を行った。雲仙火山の中・長期的なマグマ供給系の変遷を考察するため,歴史時代の3回の噴火による溶岩試料に関して研究を進めてきたが,本年度はFeTi酸化鉱物の微小な結晶や,skeletal rimを伴う結晶の化学組成を詳細に分析し,議論に必要十分なデータを収集した。得られたデータに関して,新しい地質温度圧力計を適用し,これまでの分析データと合わせて,3噴火のマグマ温度,酸素雰囲気の復元を行った。その結果,3溶岩試料が異なる磁気岩石学的特徴を有しており,3回の噴火活動のマグマ混合プロセスの違いによる,マグマの温度・酸化還元状態・噴出速度(冷却速度)の違いを反映していることが明らかとなった。この成果はすでにJournal of Volcanology and Geothermal Research誌に投稿済みである。また伊豆大島火山1986年噴火溶岩に関して,溶岩噴出後の冷却過程を反映してFeTi酸化物の樹枝状結晶が成長することをすでに報告(学会発表)しているが,本年度は論文化に向けてデータの補充を行った。近日中に論文の投稿を予定している。