hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
可溶性IL-12受容体を用いた半月体形成糸球体腎炎に対する遺伝子治療の検討

半月体形成腎炎(CreGN)は、「臨床的には急速進行性糸球体腎炎を示し、種々の治療法を用いても急速に末期腎不全に至る予後不良の疾患群である。CreGNは細胞性免疫反応の結果生じる腎糸球体特有の活動性病変で、糸球体係蹄壁(GBM)の破綻と糸球体の壊死性変化、これに伴う高度の炎症細胞浸潤を主体とする。半月体形成の過程にT細胞による細胞性免疫、Th1/Th2バランスの異常が指摘されている。抗GBM腎炎モデルではIL-12投与で半月体形成が増悪する。また、IL-12やINF-γのノックアウトマウスに同腎炎を惹起しても半月体形成が誘導されない。よって半月体形成過程ではTh1優位細胞性免疫が重要で、IL-12はTh1誘導に中心的な役割を果たす。可溶性受容体はリガントと結合して本来の受容体への結合を阻止する中和物質として働く.これを生体内で過剰発現させて作用を遮断し病変形成の軽減効果を持つ可能性がある。今回、我々は、ラットIL-12の可溶性受容体遺伝子を組み込んだベクターを作製すること、また,抗GBM腎炎モデルラットに遺伝子導入することを検討した.前年度に引き続き、ラット抗GBM腎炎モデルに遺伝子導入を行い、半月体形成の抑制効果とTh1/TL2バランスに対する影響を検討した。1)遺伝子導入と発現の確認。pCAGGS-IL-12βR-IgGはラット筋肉に注入後、Electroporation法によって筋肉細胞に強制発現させた。発現の確認は計時的に採取した血清に対してIL-12受容体細胞外領域抗体を用いたウェスタンプロット法によって行った。2)抗GBM腎炎モデルへの遺伝子導入とTh1/Tb2バランスや半月体形成抑制への効果の検討を以下の方法で行った。遺伝子導入を行った群と対照群について、上記の免疫組織学的検索や末梢血におけるTh1/Th2バランスの検討を行い、さらに半月体形成を含む組織学的検討や腎機能検査によって、本法の有効性を総合的に検討した。半月体形成腎炎(CreGN)は、臨床的には急速進行性糸球体腎炎を示し、種々の治療法を用いても急速に末期腎不全に至る予後不良の疾患群である。今回、我々は、ラットIL-12の可溶性受容体遺伝子を組み込んだベクターを作製すること、また,抗GBM腎炎モデルラットに遺伝子導入することを検討した.I.ラット肝から得たcDNAライブラリーを用いてIL-12遺伝子配列に基づく可溶性受容体の作製を検討した.II.ラット抗GBM腎炎の作製を行い,遺伝子導入の検討を行った.WKYラットに抗GBM抗体を投与して作製した半月体形成糸球体腎炎におけるTh1/Th2バランスを検討した.WKYラットの筋肉組織へのelectroporation法,または大量の生理食塩水を利用した静注法による肝臓への遺伝子導入実験を行い,このモデルに対する,遺伝子導入の効率を検討した.半月体形成腎炎(CreGN)は、「臨床的には急速進行性糸球体腎炎を示し、種々の治療法を用いても急速に末期腎不全に至る予後不良の疾患群である。

2)抗GBM腎炎モデルへの遺伝子導入とTh1/Tb2バランスや半月体形成抑制への効果の検討を以下の方法で行った。遺伝子導入を行った群と対照群について、上記の免疫組織学的検索や末梢血におけるTh1/Th2バランスの検討を行い、さらに半月体形成を含む組織学的検討や腎機能検査によって、本法の有効性を総合的に検討した。
陽電子凝縮系の基礎実験

陽電子凝縮系の物性研究の結果、以下のような研究結果を得た。1)大量の低速陽電子を生成するため、電子ビームLinacを用い、対創生機構を利用し陽電子を生成した。生成したよう電子は磁場ガイドで閉じ込め領域まで輸送し、希ガス固体により減速し、室温程度に減速したものを閉じ込めた。閉じ込めた陽電子数は10^6個程度であった。2)この時用いた減速材の希ガス固体と陽電子の相互作用についてモンテカルロシュミレーションを行い、エキシトン励起が陽電子のエネルギー緩和にとり重要な効果を持つことが明らかとなった。3)超高磁場(8テスラ)中で陽電子の長時間閉じ込めをおこなった。陽電子源として3.7MBqの^<22>Naを用い、そこから放射される陽電子を50μmの厚さのBe膜を通して蓄積領域に入射した。蓄積された陽電子数は2.7×10^5個となる。陽電子は古典的プラズマの特性を示し、室温以下の温度特性をもつに到らなかった。これはプラズマ内での種々の揺動とともに磁場や電場の非均一性などの影響によると考えられる。4)超高磁場中(陽)電子群の運動を分子動力学法(Molecular Dynamics Method)を用いてシュミレーションをおこなった。その結果、a)軸方向の変位の二乗平均は磁場の強さに依存しなく、時間が十分経過した場合はほぼ直線的に増大すし、液体的であることを示すものである。他方、径方向のそれは、時間経過後、ほぼ一定となる。即ち、固体的様相を示す。b)強磁場中の凝縮系(陽)電子群はウィグナーザイツ半径はγ_s≫10で金属の伝導電子のそれ(γ_s≪1)に比べ十分に低密度(γ_s≫1)であり、Τ1ΚでΓ100となり、ポテンシャルエネルギーが運動エネルギーに比べ十分に大きくなることがわかった。以上の研究結果から陽電子凝縮相の形成には冷却法が決定的に重要であり、極低温の環境体(例えば、超流動ヘリウム)のなかに陽電子を閉じ込めるが必要がある。陽電子凝縮系の物性研究のため、今年度は以下のような基本的必要事項を遂行してきた。1)陽電子のサイクロトロン放射減衰に必要な超伝導コイルシステムの組上げと予備試験。2)陽電子閉じ込め用電極及び真空装置の開発。3)予備的実験。4)超高磁場中の3次元一成分プラズマの凝縮系への形成過程と相形成の巨視的パラメータの解析。各項目の基本的な内容は以下の通りである。1);当初予定していた超伝導磁場コイルよりも空芯径の大きなもの(Oxford社製100mmφ)が設置できることになり、そのための液体ヘリウムの配管等を行い、予備試験等を行った。2);Linacでの陽電子閉じ込め実験や純電子プラズマ実験で実績のあるPenning型閉じ込め電極の設計及び開発を行った。3);Linacを用いた陽電子閉じ込め実験、純電子プラズマを用いた冷却実験や閉じ込めの安定性の実験を行った。前者では、約100ms、10^7個の陽電子を閉じ込めた。4);3次元一成分プラズマの凝縮系の解析のため、新たに分子動力学法に基づくシュミレーションコードを開発した。さらに、モンテカルロ法による結果との比較を行っている。

これらの研究成果については現在公表の準備中である。陽電子凝縮系の物性研究のため、今年度は以下のような研究成果を得た。1)超高磁場(8テスラ)中での電子または陽電子の長時間閉じ込めをおこない、電子に対しては2000秒を越える閉じ込めを実現した。陽電子は、電子に比べ閉じ込めが悪くなる。これは真空中の残留ガスとの相互作用により、対消滅するものと考えられる。2)超高磁場中(\$gt\10tesla)の一成分(電子または陽電子)プラズマの凝縮系の形成過程とその巨視的条件を明らかにするため、分子動力学法(Molecular Dynamics Method)を用いてシュミレーションをおこなった。その結果、強磁場中の(陽)電子群はウィグナーザイツ半径はr_s>>10で金属の伝導電子のそれに比べ十分に低密度で、相関パラメータが約500以上となるとポテンシャルエネルギーが運動エネルギーに比べ十分に大きくなり、凝縮系が形成されることがわかった。3)実験及びシュミレーション結果から、凝縮系形成に必要な知見を得ることが出来、現在その実験を遂行中である。
社会的企業によるソーシャルキャピタルとキャリア形成に関する実証的研究

21世紀初頭の社会政策は、「自立支援」をキーワードにホームレス・若者・障害者等の自立にむけた諸制度の基盤整備を進めてきた。しかし、長らく社会的に排除されてきた人々の経済的・社会的自立は容易なものではなく、自助努力を軸とした個人主義的支援アプローチの限界も指摘されるようになってきた。本研究では、社会的企業実践に焦点を当て、就職に限定されない包括的なキャリア形成の可能性と展開条件について検討を試みた。社会的に排除された人々に対する自立支援を展開する社会手的企業の実践分析を通して、市民社会組織によるソーシャルキャピタルの構築およびキャリア形成の可能性と課題を検討することが本研究の目的である。平成19年度は、スウェーデンにおける社会的企業の現地調査(9月14-22日、調査対象:イェムトランド地域の社会的協同組合、EU機関、行政機関、中間支援組織など)を実施した。調査の目的は、平成18年9月政権交代以降の動向を、福祉国家再編とNPO(の位置)という観点から考察することにある。地方農村地域のひとつであるイェムトランドでは、歴史的に行政が提供できないサービスの一部を社会的協同組合が担っており、その典型が親保育協同組合であることはよく知られている。また、地域住民が自発的に設立した社会的起業により地域づくりの展開もみられる。反面、本科研が対象とする、失業者などの社会的に排除された人々に対する経済的・社会的支援は、依然として行政の領域とみなされ、社会的企業の役割は限定的に理解されてきた。本調査では、いまだ少数ではあるが、障害者やけ刑余者への自立支援を展開する社会的協同組合の登場を確認し、それらにかかわる支援活動の積極性と課題について考察している。また、本科研調査のもうひとつの柱であるイギリス調査に関しても引き続き情報収集等を行っており、その成果を社会的企業論およびキャリア形成論にかかわる理論検討とともに関連学会にて報告している。自立支援が、ともすると「個人(孤人)」の育成に焦点化しがちである現状において、地域を基盤として人々をつなぐ役目を果たしている社会的企業が提起する自立支援の内実と可能性/問題点の検討は、21世紀協働型福祉社会の担い手形成を考える上でも重要な意義を有しているものと考えられる。平成20年度は、イギリス北アイルランド(ベルファウスト市、デリー市)およびアイルランド共和国国境地域(ドネゴール地域)の現地調査を実施した(平成20年11月29日-12月7日)。調査の焦点は次の2点にある。第1に、漸次的なEU資金の削減によって組織基盤の脆弱化に直面するボランタリー・コミュニティ組織が「社会的企業」へと脱皮しようとした時、どのような課題が浮上してくるのかを検討することである。第2に、社会的企業の機能および可能性について、とりわけ社会的に排除されている人々の自立支援という観点から分析することである。前年度に調査を実施したスウェーデンや日本と比較したイギリスの特徴は、福祉国家から福祉社会への移行過程において、単なる公共サービス供給のみならず、社会的排除問題解決のツールとして社会的企業を位置づけている点に求められるが、3国間の比較の視点を持ちつつ、その実態と課題の解明を試みている。これらの成果として『日本社会教育学会紀要』(No.44)論文がある。NPOの下請け化と自立という現代的論点にかかわる論稿(近刊、ミネルヴァ書房)および若者問題を軸とした社会的排除と回復プロセスに関する試論(『犯罪社会学研究』)も発行予定である。また、イギリス調査と並行して、前年度に実施したスウェーデン調査の成果報告(日本協同組合学会)および統計的なデータ収集・集計なども継続して行っている。近年、雇用の不安定化に代表されるように、わが国においても社会的排除と自立の問題は重要なテーマとなっている。単なる経済的な自立だけでなく、社会的自立支援の担い手ともなりうる日本型社会的企業モデルの確立を、とりわけ個の成長と協同実践の相互発展的アプローチという観点から目指すことの意義は大きいと考えられる。平成21年度の主な研究活動は、(1)イギリスの社会的企業調査(ロンドン、北アイルランド・ベルファウスト市/デリー市:平成21年7月27日-8月5日)、(2)日本の自立支援に取り組む社会的企業調査である。研究調査活動の焦点は、社会的排除層の自立支援に関わる労働統合的社会的企業の実態と機能を、職業的自立に限定されない包括的なキャリア形成という観点から考察することにある。前年度に引き続き実施されたイギリス調査では、おもに長期失業者(障害者を含む)を対象とした社会的企業の実践が、就労や社会復帰にむけてどのような支援を展開しているのか、職員および当事者のヒアリングをもとに検討した。若者自立支援事業に焦点化した国内調査に関しては、日本における社会的企業の典型である労働者協同組合が取り組んでいる若者自立塾のスタッフおよび当事者のヒアリング調査にも着手している。これらの調査活動を基礎に論点提示を試みてきたのは、多様なロジックが混在する社会的企業の中核的な実践的・理論的課題を「社会性」理解との関わりにおいて明らかにすることであった。その成果は『協同の発見』

誌論文や学会報告等の機会において発表してきた。また、実証的研究に裏付けられた労働統合的社会的企業論を社会教育学的観点から構築する試みとして、若者問題を軸とした社会的排除と回復プロセスに関する試論『犯罪社会学研究』論文等がある。社会的企業の振興は、民主党新政権による「緊急雇用対策」(2009年10月23日)等でも明言されるように、諸施策において重要な政策課題として浮上している。これらの新たな展開をも踏まえつつ、雇用に限定されない包括的・協同的エンパワーメントアプローチに基づいた実践的装置として機能するためにも、その実態・機能・役割に関わる検討は、これまで以上に重要な課題となってくるものと考えられる。
単分子反応遷移状態の精密時空間イメージング

本研究は、解離や異性化のような単分子反応に関して、遷移状態近傍の振動量子状態を実空間で可視化することを目的とした。特に、分子運動を実空間イメージとして捉える実験手法の確立、ならびに、高励起振動状態に存在する分子を選択的かつ高効率で生成する手法の開拓に重点的に取り組んだ。研究最終年度の平成30年度は、以下の成果があった。1)これまでに、単一量子固有状態の実空間イメージングへの取り組みとして、電子励起したNO分子について研究を進めてきた。ここでは、波長可変レーザーによってNOを第一電子励起状態(A状態)へ遷移させ、その後、円偏光フェムト秒パルスによりクーロン爆発させる手法を用いた。解離生成物であるN+の2次元画像観測により、A状態の特定の回転準位に対応する実空間イメージの取得が行える。本年度は、励起パルスとクーロン爆発パルスとの遅延時間を掃引することにより、窒素核スピンに関する超微細相互作用によってナノ秒の時間スケールで空間配向分布が変化する効果を、実空間で初めて観測することに成功した。2)高振動励起状態の選択的な生成法として、高強度フェムト秒パルスによるインパルシブラマン(IRS)過程を利用することに取り組んだ。低振動数で大振幅な分子内運動の典型であるねじれ振動を有する分子としてビフェニルの誘導体を対象として取り上げた。IRS励起の後に、共鳴2光子イオン化を用いてスペクトルを測定することにより、ねじれ振動が励起した状態からの遷移(ホットバンド)を観測することができた。さらに、適切な遅延時間を付けたフェムト秒パルスのペアによってIRS励起を行うことにより、振動励起の程度を制御可能であることを見出した。遅延時間に対するホットバンド強度の変動から、ねじれ振動の振動数を決定することができ、特に、第2励起状態まで段階的な励起が実現できていることが確認された。本研究は、基本的な多原子分子における解離や異性化のような単分子反応に関して、遷移状態近傍の振動量子状態を実空間で可視化することを目的とする。本目的の実現のために、分子振動状態を実空間イメージとして明確に捉える実験手法の確立、ならびに、振動基底状態からの直接アクセスが困難な遷移状態近傍の高励起振動状態に存在する分子を選択的かつ高効率で生成する手法の開拓に取り組む。研究初年度である平成27年度は、分子運動の実空間における明確な可視化法の確立の一環として、分子回転運動の高分解能イメージングを実施した。右もしくは左回りの古典力学的な回転に対応する量子波束を生成し、当研究室で新規に開発したクーロン爆発イメージング観測装置により、波束の時空間発展を追跡した。分子配向分布がピコ秒の時間スケールで刻々と変化する様子を、1度以下の角度分解能で高いS/N比のもとで測定するができ、特に、量子力学的効果である波束の干渉現象を明確に観測することに成功した。さらに、適切に遅延時間をつけたもう1つの励起パルスによって回転運動の加速・減速を行い、対応する量子波束の変化を詳細に追跡することにも成功した。また、より高強度の光パルスを用いることによって、より高励起な回転状態を生成させ、古典力学に特徴的なGlory散乱やRainbow散乱の兆候が表れることも確認した。研究初年度である平成27年度において、分子回転運動の高分解能イメージングを実施し、右もしくは左回りの古典力学的な回転に対応する量子波束における波動性の明確な観測、回転の加速・減速の実現と対応する量子波束の時空間発展の追跡、高励起回転状態における古典力学系特有の兆候の発現の検証、等々を達成することができた。以上の一連の研究を通じて、分子運動の実空間における明確な可視化法の確立へ大きく前進できたと評価できるため。本目的の実現のために、分子振動状態を実空間イメージとして明確に捉える実験手法の確立、ならびに、振動基底状態からの直接アクセスが困難な遷移状態近傍の高励起振動状態に存在する分子を選択的かつ高効率で生成する手法の開拓を目指している。研究2年目の平成28年度は、以下に列挙する成果があった。1)単一量子固有状態の実空間イメージングへの取り組みとして、電子励起したNO分子について研究を進めた。ここでは、波長可変紫外レーザーによってNOを第一電子励起状態(A状態)の単一振動回転準位へ遷移させて、引き続いて円偏光フェムト秒パルスによりクーロン爆発させた。解離生成物であるN+の2次元画像観測により、A状態の特定の回転準位に対応する実空間イメージの取得に初めて成功した。回転量子数によって解離生成物の角度分布が明確に異なること、ならびに、角度分布が回転の波動関数より計算される存在確率分布と良く対応していることを確認した。2)分子の運動状態、特に、時間とともに変化する量子状態である回転量波束を実験的にに特定する方法論の開発を行った。イメージングにより測定された時間依存する角度分布を実験情報として、2次元フーリエ変換や直接最小2乗解析を併用することにより、波束を構成する固有状態の振幅と位相を決定するアルゴリズムを完成した。3)振動状態に対するアプローチとして、断熱冷却により生成した(N2)2クラスターについてもクーロン爆発イメージングによる観測を行い、回転ならびに振動運動の時空間イメージングを実現した。時間依存角度分布の情報から、クラスターの回転定数を決定し、N2分子間距離を実験的に確定することができた。

研究2年目の平成28年度において、単一量子固有状態の実空間イメージングへの取り組みを開始し、NO分子を対象としてA状態の特定の回転準位に対応する実空間イメージの取得に初めて成功した。さらに、(N2)2クラスターを対象としたクーロン爆発イメージングによる観測を行い、回転ならびに振動運動の時空間イメージングを実現することもできた。以上の一連の研究を通じて、分子運動の実空間における明確な可視化法の確立へ大きく前進できたと評価できるため。本研究は、基本的な多原子分子における解離や異性化のような単分子反応に関して、遷移状態近傍の振動量子状態を実空間で可視化することを目的とする。本目的の実現のために、分子振動状態を実空間イメージとして明確に捉える実験手法の確立、ならびに、振動基底状態からの直接アクセスが困難な遷移状態近傍の高励起振動状態に存在する分子を選択的かつ高効率で生成する手法の開拓を行う。研究3年目である平成29年度では、以下の成果があった。1)これまでに、単一量子固有状態の実空間イメージングへの取り組みとして、電子励起したNO分子について研究を進めている。ここでは、波長可変レーザーによってNOを第一電子励起状態(A状態)へ遷移させ、その後、円偏光フェムト秒パルスによりクーロン爆発させる手法を用いている。解離生成物であるN+の2次元画像観測により、A状態の特定の回転準位に対応する実空間イメージの取得が行える。これまでは、紫外光による1光子励起によってA状態の生成を行ってきたが、本年度は、可視光による2光子励起の適用について検討を行った。2)回転ならびに振動運動の時空間イメージングの研究の一環として、断熱冷却により生成した(N2)2クラスターについてクーロン爆発イメージングによる観測を行ってきている。解離イオンの空間配向分布が周期的に変動する現象を見出しているが、フーリエ変換解析によって回転準位のエネルギー差に相当するビート信号を抽出することができた。その結果、クラスター全体の回転定数を精度よく決定し、N2分子間距離を確定することができた。さらに、内部回転励起状態に対する信号を帰属することができ、クラスター内でN2分子がほぼ自由に内部回転していることが明らかになった。これまで実験的にほとんど研究例のなかった(N2)2クラスターについて、クーロン爆発イメージングを適用して回転ならびに振動運動の時空間イメージングを実現できたことは、当該研究グループの独自性がいかんなく発揮された成果であると評価できる。特に、空間配向分布の時間変化を長時間にわたって追跡することにより、回転準位エネルギーについて詳細な情報が得られることをデモンストレートすることができ、時間領域における高分解能分子分光として新規な方法論を提示できた。本研究は、解離や異性化のような単分子反応に関して、遷移状態近傍の振動量子状態を実空間で可視化することを目的とした。特に、分子運動を実空間イメージとして捉える実験手法の確立、ならびに、高励起振動状態に存在する分子を選択的かつ高効率で生成する手法の開拓に重点的に取り組んだ。研究最終年度の平成30年度は、以下の成果があった。
ナノ構造酸化亜鉛を用いたポリマー太陽電池の高効率化

本研究では、酸化亜鉛ナノ構造を有機薄膜中に導入し電荷輸送効率を向上させる事と、吸収波長の異なるポリマーを組み合わせる事により光吸収域を拡大し、電荷分離効率を向上させる事を目的として研究を行った。現在最も高い効率を出しているバルクヘテロジャンクション構造においては、アクセプター/ドナーの界面の面積が広くなり効率的に電荷分離が行えるようになった。しかし、ランダムな混合形態をとるため、電荷輸送には適した構造とは言えない。そのため、光吸収量を増やす為にアクティブレイヤーの膜厚を厚くすると、電荷分離後の電荷の再結合を誘発してしまい、電荷輸送効率が低下する。そこで、アクティブレイヤー中に酸化亜鉛ナノ構造を導入し、電荷輸送効率を向上させた。その結果、アクティプレイヤーの膜厚が500nm以上と非常に厚いにもかかわらず、エネルギー変換効率は疑似太陽光下において3.9%という値をしめし、電子輸送効率の良さを示すフィルファクターは65%と高い値を示した。膜厚が厚いデバイスにおいても、無機ナノ構造を導入する事により電子輸送を効率的に行える事を実験的に証明した。変換効率3.9%という値は、有機薄膜太陽電池の電子が透明電極側に流れるデバイス構造としては最も高い値である。PCBMとP3HTを光電変換層として用いる場合、光吸収波長が350nm-650nmの範囲でしか行えないため、太陽光に豊富に含まれる近赤外域や赤外域の長波長側の光を使う事が出来なかった。そこで、PCPDTBTと呼ばれる吸収端が900nm程度にも及ぶブルーポリマーとP3HTを両方使う事により、光電変換できる光域を増やし、電流を向上させようと研究を行った。ナノ構造を導入しないフィルムでデバイスを作成し、デバイスの分光感度スペクトルを測定したところ、P3HTとPCPDTBT両方の光電変換を確認する事が出来た。疑似太陽光(100mW/cm2)においては短絡電流が12mA/cm2を超え、効率的に電荷分離を起こす事に成功した。
モード結合理論に基づく弾性表面波デバイスの高精度等価回路に関する研究

弾性表面波デバイス(SAWデバイス)は通信機器の重要な電子部品となっておりその簡単な解析法が求められている。簡単な解析手法として、従来からモード結合理論に基づく等価回路が用いられているが、通過帯域周辺の挿入損失が一致しないという点が問題があった。そこで、本提案者は、モード結合理論に基づいてSAWデバイスを解析する際に、自由表面に比べ伝播速度の遅い電極部を導波路と見倣して導波モード毎に解析することにより、解析精度の向上を図った。本研究の結果、以下の実績が得られた。1.導波モードを考慮したモード結合理論に基づくSAWデバイスの解析法の開発SAWデバイスに所望の周波数特性を与えるために、交差長重み付けIDTが用いられるが、SAWの回折、電極反射の効果により単純な解析をすることはできない。IDT部は周辺に比べSAWの伝搬速度が遅いため、一種の導波路とみなすことができ、導波路とみなすことで、SAWの回折効果を考慮することができる。また、モード結合理論に基づく等価回路により電極反射の効果を含めることができる。本研究によって、モード結合理論と導波路理論を含めたSAWフィルタの等価回路が示され、従来なかった回折と電極反射の二つの効果を含めた解析が可能となった。2.設計本方法を用いることにより、任意に電極の材料、膜厚、重み関数を与えて、計算機上で簡単に解析を行うことができる。本研究によってSAWフィルタを設計する際に様々な電極形状についてリアルタイムでその特性を評価することができるようになった。3.実験による本解析法の評価本解析法で得られた解析結果と実験結果は一致し、本解析法の妥当性を確認することができた。
エネルギ-利用の効率化(連絡班)

本連絡班は,エネルギ-利用限界の拡張あるいは超効率化につながる新しいプロセス・新しい技術の開発に直接結びつく基礎的研究の目標を明確にし,組織的かつ機動的に推進することを目的とする.そこで,(1)熱エネルギ-の超高効率利用のための基礎技術,(2)超伝導技術による電気エネルギ-システムの高効率化,(3)新分離操作開発による化学プロセスの高効率化,の3つの研究班と協力し,各研究課題の研究計画の立案・見直し,研究課題相互の連絡・調整を行い,これらを推進した.このため,本年度は3回の連絡班打ち合せ会と小領域D合同成果報告会を開催するとともに,平成2年度研究成果報告書を刊行した.また12月に開催された前期3年総合成果報告会では英文報告書を刊行した.連絡班打ち合せ会については,第1回を10月に開催し,研究代表者から前期3年総合成果報告会のスケジュ-ルと英文報告書の準備状況について報告するとともに,各研究班の代表者からは本年度の進捗状況および今後の予定につき報告された.第2回は12月に開催し,合同成果報告会のプログラム・運営方法について決定した.第3回は平成3年2月に開催し,次年度以降の研究計画について意見交換した.合同成果報告会は1月に開催され,班別の研究成果に対する意見交換と,総合討論『基幹産業の復権はあるか』を二本の柱として,活発な討論を行った.成果報告書は,合同成果報告会での検討を踏まえて改訂した原稿を2月下旬に取りまとめ刊行した.なお,予算の使途のほとんどは,上記に関する会議費,印刷費,旅費,謝金,連絡費,消耗品費である.本連絡班は,エネルギ-利用限界の拡張あるいは超効率化につながる新しいプロセス・新しい技術の開発に直接結びつく基礎的研究の目標を明確にし,組織的かつ機動的に推進することを目的とする.そこで,(1)熱エネルギ-の超高効率利用のための基礎技術,(2)超伝導技術による電気エネルギ-システムの高効率化,(3)新分離操作開発による化学プロセスの高効率化,の3つの研究班と協力し,各研究課題の研究計画の立案・見直し,研究課題相互の連絡・調整を行い,これらを推進した.このため,本年度は3回の連絡班打ち合せ会と小領域D合同成果報告会を開催するとともに,平成2年度研究成果報告書を刊行した.また12月に開催された前期3年総合成果報告会では英文報告書を刊行した.連絡班打ち合せ会については,第1回を10月に開催し,研究代表者から前期3年総合成果報告会のスケジュ-ルと英文報告書の準備状況について報告するとともに,各研究班の代表者からは本年度の進捗状況および今後の予定につき報告された.第2回は12月に開催し,合同成果報告会のプログラム・運営方法について決定した.第3回は平成3年2月に開催し,次年度以降の研究計画について意見交換した.合同成果報告会は1月に開催され,班別の研究成果に対する意見交換と,総合討論『基幹産業の復権はあるか』を二本の柱として,活発な討論を行った.成果報告書は,合同成果報告会での検討を踏まえて改訂した原稿を2月下旬に取りまとめ刊行した.なお,予算の使途のほとんどは,上記に関する会議費,印刷費,旅費,謝金,連絡費,消耗品費である.
被覆型分子ワイヤを用いたナノサイズの化学物質センサーの開発

本研究員は、前年度までに開発したナノサイズの化学物質センサの研究を応用発展させ、ガスセンサデバイスとしての実用化を行うべく、(1)「センサチャネルとなる金属酸化物半導体表面チャネルにおける分子の吸着脱離挙動の詳細な機構解明」を行いその中で偶然(2)「単結晶金属酸化物表面におけるケトンの炭素ー炭素結合切断反応の発見」に成功した。(1)の課題は、本特別研究における重要課題である化学物質センサの実デバイス作製における動作原理に関わる中心課題である。本特別研究員は、この金属酸化物表面における有機分子の分子変換挙動を、質量分析および分光学的測定を駆使することで詳細に明らかとし、チャネル材料の前処理方法がその表面化学反応の進行度に極めて大きな影響を与えることを見出した。上記の研究内容に関しては論文として発表し、アメリカ化学会が発行するNanoLettersに掲載されている。さらにこの研究を進める中で発見した(2)の課題は、従来の有機化学的常識から外れる極めて興味深い反応である。その理由は第一に、極めて強固とされる炭素ー炭素結合が、室温、大気化という温和な条件でごく短時間で切断可能という点であり、第二に、カルボニル基の位置の些細な違いによってこの反応の進行度が大きく変化する点である。後者の特性は、精密に設計された有機触媒を用いた系でも例がないほどの基質認識能であり、それを無機固体表面と有機分子との相互作用において達成したという点で重要な結果である。この結果は、本特別研究課題である分子認識を行う上で、極めて有望であると考えられる。(2)の成果に関しても、3件の学会発表にて発表しており、うち一件で優れた研究成果に与えられる発表賞を受賞した。このように、本特別研究員は期待以上に研究を発展させ、国内外で高い評価を受けている。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の核となるセンサー分子の開発にあたって、固体物性制御の困難さと化学的不安定性を克服するべく、「被覆」戦略を用いた機能性分子開発を行った。重要となるのが被覆構造の種類および構築手法であり、これまでの合成手法では被覆構造内に導入可能な金属錯体・配位子構造が著しく限られていることを明らかとしたうえで、それらの問題の解決に取り組んだ。第1に、鉄(II)ビス(ターピリジン)錯体構造によって伸長した被覆型π共役メタロポリマーの合成に成功した。この際、あらかじめ目的の配位子部位を金属イオンに配位させた親水性カチオン性錯体を反応に用い、反応後に配位金属を除去するという新戦略を用いたことで、既存のものよりも極めて高い被覆率を有する架橋モノマーを得ることに成功した。この被覆率の改善を反映して、このメタロポリマーは高い分子内電荷移動度を示した。この鉄(II)メタロポリマーは、化学的な酸化還元刺激に応じて主鎖結合の切断・形成の切り替えが可能であり、レドックスセンサーとしてはたらくことが明らかとなった。また、異なる設計として、π共役鎖中にビピリジン配位部位を有する被覆型配位子ポリマーの合成を行った。この被覆型配位子ポリマーは、様々な典型金属元素に対して配位性を示し、配位金属種に応じた発光色の変化を示した。より価数の高い金属種において、発光波長のより大きな変化幅が観測されており、この違いはLUMO準位の低下幅の違いに起因することが量子化学計算の結果から示唆されている。さらにこれらのポリマーは、非被覆型の参照分子とは異なり、固体中でも高い発光量子効率と溶液中と同等の発光色を示した。さらに、固体状態でも金属イオンに対する応答性を保持していることが明らかとなり、固体ポリマーの成型後の発光色変化という新たなセンシング特性が見出された。本研究課題における初年度の計画は、被覆型π共役分子を用いたセンシング分子の開発とそのセンシング特性について調査を行うことであった。本研究においては、超分子的合成技術を駆使して様々な被覆型π共役メタロワイヤを合成することに成功し、それらが(1)酸化還元刺激、および(2)重金属イオンに対してセンシング特性を発現することを見出した。これらの分子は、センシング材料としてのみならず、高い電荷移動度を生かした導電性材料や、反応の可逆性を利用した再生可能材料、あるいは、成型後の発光色変化が可能な固体ポリマー材料としての展開が期待される。さらに、この研究の遂行にあたって開発された完全メチル化シクロデキストリンのフリッピング現象を利用することで、不安定性錯体化学種の速度論的安定化手法への応用にも成功している。この手法によって得られたニッケルビス(ジチオベンゾエート)錯体は、その効率的な合成および溶液中での安定性に対して顕著な環状被覆効果が表れており、その可逆な還元挙動を観測することに世界で初めて成功している。それに加えて、固体表面への接着点としてジチオベンゾエート部位を導入した新規被覆型アンカー分子を設計・合成することにも成功している。本分子の被覆率を適切に制御することで、電極表面に対して効率的な接合可能であることが示され、被覆による分子接合の密度および安定性の向上効果が明らかとなった。この被覆を用いた固体界面への効率的な分子接合は、ナノサイズの分子センサーデバイスの創出という本研究課題における鍵となる要素技術のひとつであり、この部分について重要な知見が得られた意義は大きい。以上のように本研究課題は、被覆型π共役

センサー分子に対する新規合成法の開発とその機能性の開拓にとどまらず、錯体化学への応用や固体表面への接合制御にも成功するなど、当初の計画以上の進展をみせている。本研究員は、前年度までに開発したナノサイズの化学物質センサの研究を応用発展させ、ガスセンサデバイスとしての実用化を行うべく、(1)「センサチャネルとなる金属酸化物半導体表面チャネルにおける分子の吸着脱離挙動の詳細な機構解明」を行いその中で偶然(2)「単結晶金属酸化物表面におけるケトンの炭素ー炭素結合切断反応の発見」に成功した。(1)の課題は、本特別研究における重要課題である化学物質センサの実デバイス作製における動作原理に関わる中心課題である。本特別研究員は、この金属酸化物表面における有機分子の分子変換挙動を、質量分析および分光学的測定を駆使することで詳細に明らかとし、チャネル材料の前処理方法がその表面化学反応の進行度に極めて大きな影響を与えることを見出した。上記の研究内容に関しては論文として発表し、アメリカ化学会が発行するNanoLettersに掲載されている。さらにこの研究を進める中で発見した(2)の課題は、従来の有機化学的常識から外れる極めて興味深い反応である。その理由は第一に、極めて強固とされる炭素ー炭素結合が、室温、大気化という温和な条件でごく短時間で切断可能という点であり、第二に、カルボニル基の位置の些細な違いによってこの反応の進行度が大きく変化する点である。後者の特性は、精密に設計された有機触媒を用いた系でも例がないほどの基質認識能であり、それを無機固体表面と有機分子との相互作用において達成したという点で重要な結果である。この結果は、本特別研究課題である分子認識を行う上で、極めて有望であると考えられる。(2)の成果に関しても、3件の学会発表にて発表しており、うち一件で優れた研究成果に与えられる発表賞を受賞した。このように、本特別研究員は期待以上に研究を発展させ、国内外で高い評価を受けている。これまでに開発をすすめたセンサー分子を用いて、分子センサーデバイスの構築を行う。合成したセンサー分子を固体半導体表面に修飾することでデバイス化し、そのセンシング特性の評価に取り組む。このデバイスに対して、各種標的分子を含む溶液を流通させ,電流値変化をモニタリングする。この測定を、センシング分子の構造的・電子的特性を変更して行い、それぞれのセンサーが各標的物質に対してどのように反応するかをマッピングすることで、センサーの選択性を生み出す化学的な要因を特定する。液相中だけでなく、気相中の化合物センシングについても、作成したデバイスに標的化合物を含む窒素ガスを流通させることで同様に行う。標的化合物としては、種々の疾病のマーカー分子として知られる各種アミン・アルコール・アルデヒドを選択する。炭素鎖の長さや分岐部位,およびキラリティーが異なる有機化合物について比較することでセンシング分子のまわりの立体環境の効果を確かめる。また、酸素や二酸化炭素、水を含むガスについても測定を行い,外乱耐性を評価する。以上で得られた結果をフィードバックすることでセンシング部位の再設計と合成を行い,高い感度・選択性・応答性を備えた分子センサーデバイスを実現する。
フェロおよびフェリ分子磁性体の混合による傾斜的磁性制御

目的分子磁性体は、スピン間の相互作用を考慮してスピン源および配位子を設計することができるため、従来には無い多様な磁気特性を工学できることが期待されている。その中で、フルシアンブルー類似体は、安定な分子磁性体として最も高い磁気相転移温度を示す。また、二種類の金属がシアノ基で交互に架橋された三次元構造をしており、金属の選び方によりフェロ磁性を示したりフェリ磁性を示したりする。本研究では、フェロ磁性とフェリ磁性を組み合わせるという新規概念(フェロ-フェリ混合磁性)で三元金属系錯体を合成し、その傾斜的磁気特性について検討した。研究成果本研究では、このようなプルシアンブルー類似体を用いて以下のような研究を行った。まず、磁気物性の傾斜的特性という観点からプルシアンブルー類似体をモデルに用いて、金属間の電子スピンが平行になる強磁性相互作用(J>O)と反平行になる反強磁性的相互作用(J<O)を組み合わせた三元金属系錯体を合成し、その磁気特性と検討したところ、飽和磁化などを混合比で制御できることがわかった。次ぎに、このフェロ-フェリ混合磁性を応用して光により磁性体の磁極を反転させる試みを行い、成功した(光誘起磁極反転)。さらに、材料の組成を傾斜させた傾斜的フェロ-フェリ混合磁性薄膜を電気化学的に合成し、その構造および磁気特性について研究を行った。吸収スペクトル、IRスペクトル、粉末X線回折の測定結果から、この膜はFe^<II>_<1.5>Cr^<III>(CN)_6とCr^<II>_<1.5>Cr^<III>(CN)_6の間の物性を示しており、Fe^<II>とCr^<II>が原子レベルで混合した(Fe^<II>_XCr^<II>_<1-X>)_<1.5>[Cr(CN)_6]膜であることがわかった。また、この混合膜には、電気量依存性などが認めら、膜厚方向で組成が傾斜していることがわかった。その磁気特性は、10GにおけるFCM測定の結果から、電気量を大きくするに従って、70K付近に極大値をもつような温度依存性を示すことがわかった。
神経筋疾患モデルマウスを用いた嚥下障害に関する研究

神経筋疾患は筋肉や神経の機能不全や変性により運動がコントロールできなくなる疾患である。これらの疾患では不随意的に四肢の筋肉が緊張し、痙攣することにより手足の運動が障害されるものもある。一方、嚥下障害には様々な原因が知られているが、その一つに神経筋疾患などにおける運動障害があげられる。そこで、本研究では嚥下反射に関わる咽頭やその周囲における感覚神経の分布や由来について調べた。また、神経筋疾患モデルマウスにおいても、神経の変性について調べた。神経筋疾患において、摂食・嚥下障害は大きな問題であり、突然の窒息や誤嚥性肺炎により命を落とすこともある。本研究では神経筋疾患モデルマウスを用いて、嚥下に関わるニューロペプチド等の分布を評価することで嚥下に関わる神経学的な役割を明らかにする。さらに、温度感覚などの各種感覚刺激により良い嚥下機能回復の方法を確立することを目的としている。本年度は、まず神経筋疾患モデルマウスにおける運動性及び知覚性ニューロンの細胞死を調べた。ワイルドタイプマウスと神経筋疾患モデルマウスに過剰麻酔でと殺し、4%ホルムアルデヒドにて固定し、脊髄、脊髄神経節、迷走舌咽神経節を採取し、凍結切片法にて薄切した。これらの切片にて運動性及び知覚性ニューロンの細胞死を調べるために、TUNEL染色やcaspaseによる免疫染色を行った。ワイルドタイプマウスと神経筋疾患モデルマウスとを比較したところ大きな変化が見られそうな部位と変化があまり見られない部分があった。今後、脊髄をの切片にてニューロン周囲のグリア細胞への影響を調べる予定である。さらに、末梢の組織を詳しく解析する予定である。摂食・嚥下機能の障害は大きな問題であり、突然の窒息や誤嚥性肺炎の発症により命を落とすこともある。本研究では実験動物、特に神経筋疾患モデルマウスを用いて、嚥下に関わるニューロペプチド等の分布を評価することで嚥下に関わる神経学的な役割を明らかにする。薄切した脊髄神経節、迷走舌咽神経節の切片にて、caspaseによる免疫染色を行った。ワイルドタイプマウスと神経筋疾患モデルマウスとの比較を詳細に行ったところ、脊髄神経節においてはcaspaseの発現が微増していた。さらに、薄切した脊髄の切片にてグリア細胞への影響を調べるため、アストロサイトのマーカーであるGlial fibrillary acidic protein (GFAP)やマイクログリアのマーカーであるIba1による免疫染色を行った。ワイルドタイプマウスと神経筋疾患モデルマウスとを比較したところ、運動ニューロンが存在する脊髄の前角においてGFAPの発現に変化が認められた。しかしながら、摂食に関わる三叉神経系や末梢の組織については明らかにすることができなかったため、さらなる検討をしていく。本年は研究目的を達成すべく研究計画にそって行われた。具体的には、まず神経筋疾患モデルマウスにおける運動性及び知覚性ニューロンの細胞死を調べた。25年度が最終年度であるため、記入しない。本年度の結果を受け、来年度は脊髄並びに末梢組織を中心に採取し、凍結切片法で薄切する。これらの切片にてニューロン周囲のグリア細胞への影響を調べるために、astrocyteに特異的なマーカーであるGFAP染色やmicrogliaに特異的なマーカーであるIBa-1染色を行う。また幼少期のマウスのグリア細胞は時に判別が困難である場合が想定されるため、GFAP或いはIBa-1染色と核染色に用いられるDAPIとの蛍光二重染色も行う。これらの結果により神経筋疾患モデルマウスの嚥下障害にかかわる筋、神経細胞、神経細胞周囲のグリア細胞との関わりを調べ明らかにすることで、神経学的な役割を明らかにすることを考えている。
生体組織および食品中の水分子のキャラクタリゼーション

生体組織あるいは食品中の水分子は自由水、結合水、不凍水など種々の概念で記述され、NMR、誘電緩和、比熱容量、不凍水量の定量などの手段で研究されてきた。本研究においては、水プロトンNMRの緩和時間と緩和機構およびスピンプローブの回転拡散運動の相関時間から生体組織中の水分子の存在状態を動的にとらえ解析することを目的とし、モデル化合物を用いた実験を行った。近年、臨床医学の分野で発展しつつあるMRIや食品・血液・臓器などの冷凍・低温保存において組織内の水分子の状態解明が重要な課題のひとつであり、本研究はこれに対し基礎的なデータを提供できた。1.水プロトン緩和時間による解析:水の環境を制御するために架橋高分子ゲルを用い、ポアサイズおよび水分含量一定の条件下でNMRの緩和時間を解析した。共存する水の種類をmultiexponential解析により区別し、緩和機構を検討し、ゲルー水間および水ー水間の相互作用の強さの相違にポアサイズの大きさが影響することを明かにした(Mag.Reson.Med.,9__ー(1)1ー7(1989))。ポアサイズの直径約20〓、水クラスターとして300500水分子の状態で特殊な挙動を示す。この状態は凍結・昇温過程における異常現象の発生と同じ条件下であることは興味深い。2.ピンプローブESR法による分子運動の速さの解析:ポアサイズおよび水分含量の異なるゲル、30種類について熱運動の速さをスピンプローブをモニターし解析した。G25ゲル(1におけるポアサイズ20〓と同)において回転相関時間が短かく、水分子の熱運動が活発であること、ポア内のみかけの粘性が低いことが示唆された。NMRの結果と合せて存在状態の詳細を検討中である。3.解析法の開発と応用:マルチ解析法を確立し、不均一生体組織系に応用した(心筋梗塞組織)。研究実施計画に従がい次の実績をあげることができた.すなわち, 1.生体組織のモデルとしてセファデックスゲルを用い,ブルカー社製PCー120型NMRによる緩和時間の測定により存在する水分子の状態を解析した.緩和時間T_1およびT_2のポアサイズ依存性,含水率依存性から水の存在状態に対する周囲マトリックスの密度と運動状態の影響を明かにできた(Magn.Reson,Med.に投稿中).またG25ゲルにおいて特異点があることも明かとなり,DSCの結果との関連を検討している.2.同上モデル系の緩和時間の温度依存性の実験において,compartmentalzed waterの磁気的挙動に影響する2種類の要因を区別することができた.すなわち,水分子のかたまりの大きさおよびゲルー水相互作用の大きさに依存してどちらかの挙動を示す.このことは生体あるいは食品中の水分子のキャラクタリゼーションをNMRで行う場合,重要なキーとなる事実である.この結果は日本化学会年会(昭和63年4月)で発表すると共に,投稿準備中である.3.T_1およびT_2の解析ソフトの開発と測定システムの設計:マルチexponentialなT_2解析のソフトが開発され,T_2に10%の差がある場合でも数%の誤差で解析できるようになった.モデル関数系およびセファデックスゲル,デキストラン水溶液系においてデータ解析中である. NMR装置pcー120をパソコンに直結してデータ取得および解析をするシステムを設計し開発中である.以上,計画の2/3は実行できたが,応用面への展開に多少遅れがみられる.生体組織への応用として予備的に心筋梗塞状態の組織の解析を始めた.

またESRによる水分子の運動性の検討は,一種類のゲルについてデータを得たが,全体像を把握するに至っていない.次年度の中心課題としたい.研究実施計画に従がい次の実績をあげた。すなわち1.セファデックスゲル内のNMR緩和時間のマルチエクスポーネンシャル解析により、水の緩和機構が双極子相互作用による場合とゲルマトリックスのHと水のHとの交換相互作用による場合があることを明かにした。G25ゲル中の場合、後者が主な緩和機構であり、他のゲルと異なる。G25ゲル中の水の熱的特異反応との関連で興味深い。緩和時間のポアサイズ依存性についてはMagn.Reson,Med.に掲載された。緩和機構に関しては投稿準備中である。2.ESR-スピンプローブ法による水の運動状態の検出:ポア内に水分子と共在するニトロキシ・ドラジカル(D化TEMPONE)の回転拡散運動の速さをモニターすることにより、ブラウン運動による水分子の衝突回数を見積り、間接的に水分子の熱運動の度合を知ることができる。G10からG100までポアサイズの異なるセファデックスゲル6種に対し、水分含量3070%の試料30種について、5°50°Cの範囲でESRを測定した。G50G100までの大きなポアサイズをもつゲル中の水はゲルの大きさにかわりなく、全水分含量でほぼ同一の運動状態を示した。これに対しG25ゲル中の水は明かに相異しており、ポアサイズが小さいにもかかわらず見かけの回転の相関時間は短かく、活性化エネルギーも低い。この結果の解釈には粘性のデータが必要であり現在のデータからは詳細は不明であるが、G25ポア内の水分子の特殊性がESRの結果からも証明された。3.T_2解析法の精度向上とT_2分布のある系への応用:T_2既知として合成FIDパターンを作製し、解析ソフトの精度向上をはかった。生体系のように不均一でT_2に分布のある系への応用をめざして、適当な半値幅をもったガウス分布を仮定してFIDを合成し解析した。分布幅の広い場合には計算値に50%の不確定さが見込まれ、新方法の開発の必要性を示した。
ハーフメタルフルホイスラー合金薄膜の構造と微小強磁性トンネル接合の磁気抵抗効果

Co基フルホイスラー合金には、一方のスピンバンドにエネルギーギャップを有する特殊なバンド構造のハーフメタル(HM)が数多く理論計算で報告されている。HMはスピン注入やトンネル磁気抵抗比(TMR)のさらなる高品位化において不可欠な材料であり、精力的に研究されている。後者のTMR増大のためには、二つの異なるプロセスが取られできた。一つが前に述べたHMであり、もう一つがFe/MgO/Feのような単結晶(高配向)強磁性トンネル接合(MTJ)におけるコヒーレントトンネリングを用いた方法である。そこで本研究では、Feのアップスピンのバンド構造と似たバンドを有するCo基フルホイスラー合金(Co_2FeAl(CFA)、Co_2FeSi(CFS))とMgOバリアを同時に用いて、コヒーレントトンネリングに基づくTMR発現と、バイアス電圧依存からそのトンネル伝導について明らかにすることを目指した。フルホイスラー合金はどちらも熱酸化膜付Si基板上にMgOバッファーを用いることで001高配向が、単結晶Si基板上にCoFeバッファーを用いることで110の高配向が得られることが明らかになった。またこれらの薄膜はアズデポでもB2構造かL2_1構造を有していた。これらの下部磁性電極を有するMTJでは、MgOバリアの作製条件を探索することで、室温でCFAは最大45%、CFSでは80%を得ることに成功した。また、TMRのバイアス電圧依存性が-2V2Vの範囲で常に正であった。同装置で作製したAl-O_xバリアを有するMTJ(CFS)では、室温で30%程度と小さいことと、TMRがある電圧から負になることから、全く異なる挙動を示していることがわかる。通常拡散的な伝導の場合、電極の方位によらずTMRのバイアス依存は似た挙動を示すことから、今回のホイスラー/MgOのMTJはコヒーレントトンネルに基づくTMR発現と考えられる。Co基フルホイスラー合金はCo_2YZ組成からなり、L2_1構造を有するハーフメタルの一種である。ハーフメタルはスピン分極率が1の磁性体であり、スピントロニクスのキーマテリアルである。Co基フルホイスラー合金薄膜は高いキュリー温度を有することからハーフメタルの候補として期待されるが、その作製の困難さから2000年当初までほとんど研究が行われていなかった。本研究ではバンド構造でハーフメタルになることが知られているCo_2CrAlに着目し、その低いキュリー温度を高めるためCrをFeで置換したCo_2(Cr_<1-X>Fe_x)Al系について構造と磁性の関係を系統的に調べ、さらにはそれを用いたトンネル接合(MTJ)素子を作製し、トンネル磁気抵抗(TMR)を詳細に調べた。Co_2(Cr_<0.6>Fe_<0.4>)Al薄膜は構造解析の結果、この材料がB2構造を有しており、このような不規則な結晶構造であるにも関わらず、室温でTMR特性を観測できることを初めて見出した。また、CrとFeの組成を変化させたCo_2(Cr_<1-x>Fe_x)Alにおいて、結晶構造とTMRの相間を系統的に調べた結果、特にCo-CrのスワップがTMRを大きく減少させる原因となることを実験的に明らかにした。これらの結果から、この系において巨大TMRを発現させるためには規則度の高いB2構造か、あるいはL2_1構造が必要であることが明らかになり、この実現のためにより高品位な薄膜の作製に取り組み、理論値に近いスピン分極率を達成することに成功した。このように、フルホイスラー合金を用いた強磁性トンネル接合において、TMRを観測することに初めて成功し、また、従来フルホイスラー合金が完全なL2_1構造でのみ高いスピン分極率が得られるという概念を覆し、B2構造という不規則な状態においてもL2_1構造とほぼ同程度のスピン分極率が得られることを明らかにした。

同装置で作製したAl-O_xバリアを有するMTJ(CFS)では、室温で30%程度と小さいことと、TMRがある電圧から負になることから、全く異なる挙動を示していることがわかる。通常拡散的な伝導の場合、電極の方位によらずTMRのバイアス依存は似た挙動を示すことから、今回のホイスラー/MgOのMTJはコヒーレントトンネルに基づくTMR発現と考えられる。