hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
低温拡散接合法への分析電子顕微鏡によるアプローチ

イオンビームにより試料表面をスパッタし,超高真空中において圧接する方法(表面活性化接合法)を用いて,酸化や汚染のない面から構成される拡散対を作製し,異相界面構造や拡散挙動に及ぼす接合界面の汚染の影響を分析電子顕微鏡により調べることにより低温における拡散接合対の新しい作製法を検討した.表面酸化膜の形成されやすいAl合金の接合においては,表面活性化接合法により200°Cの温度で接合することができ,電子顕微鏡観察により酸化物などの介在物のない比較的清浄な界面で接合していることがわかった.さらにNi(γ相)とLi_2型金属間化合物Ni_3Al(γ'相)の拡散対の作製に表面活性化接合法を適用し,接合界面をスパッタしない接合法の結果と比較することで,相成長挙動に及ぼすスパッタクリーニングの影響について検討した.表面活性化接合法で作製した拡散対では、11231223K拡散熱処理によりγ'相側に成長するγ相の界面は接合界面に対して平滑になった.成長するγ層は1223Kではγ'相と同じ方位,1123Kではγ相と同じ方位をもつことがわかった.1123Kにおいて異相界面が平滑になること,γ相がエピタキシャル成長するという現象は,スパッタを施していない拡散対では確認されておらず,移動するγ/γ'異相界面の形態および結晶方位関係には接合界面の清浄度が強く影響することが明らかとなった.ECAP法により作製した超微細粒アルミニウムとAl-Mg合金の接合拡散対を用い,微細粒組織を有する金属中の拡散挙動を解析し,低温拡散対における結晶粒界拡散の寄与を検討した.微細粒Al合金中におけるMgの相互拡散係数は粗大粒のものに比べて明らかに大きく,その差は特に低温度において顕著になる.また,微細粒材中のMgの拡散に必要な活性化エネルギーは粗大粒材のおよそ3分の2と見積もられ,微細粒材では粒界拡散の寄与が大きいことが明らかとなった.イオンビームにより試料表面をスパッタし,超高真空中において圧接する方法(表面活性化接合法)を用いて,酸化や汚染のない面から構成される拡散対を作製し,異相界面構造や拡散挙動に及ぼす接合界面の汚染の影響を分析電子顕微鏡により調べることにより低温における拡散接合対の新しい作製法を検討した.表面酸化膜の形成されやすいAl合金の接合においては,表面活性化接合法により200°Cの温度で接合することができ,電子顕微鏡観察により酸化物などの介在物のない比較的清浄な界面で接合していることがわかった.さらにNi(γ相)とLi_2型金属間化合物Ni_3Al(γ'相)の拡散対の作製に表面活性化接合法を適用し,接合界面をスパッタしない接合法の結果と比較することで,相成長挙動に及ぼすスパッタクリーニングの影響について検討した.表面活性化接合法で作製した拡散対では、11231223K拡散熱処理によりγ'相側に成長するγ相の界面は接合界面に対して平滑になった.成長するγ層は1223Kではγ'相と同じ方位,1123Kではγ相と同じ方位をもつことがわかった.1123Kにおいて異相界面が平滑になること,γ相がエピタキシャル成長するという現象は,スパッタを施していない拡散対では確認されておらず,移動するγ/γ'異相界面の形態および結晶方位関係には接合界面の清浄度が強く影響することが明らかとなった.ECAP法により作製した超微細粒アルミニウムとAl-Mg合金の接合拡散対を用い,微細粒組織を有する金属中の拡散挙動を解析し,低温拡散対における結晶粒界拡散の寄与を検討した.微細粒Al合金中におけるMgの相互拡散係数は粗大粒のものに比べて明らかに大きく,その差は特に低温度において顕著になる.また,微細粒材中のMgの拡散に必要な活性化エネルギーは粗大粒材のおよそ3分の2と見積もられ,微細粒材では粒界拡散の寄与が大きいことが明らかとなった.異なる結晶を接合させた場合には,各々の結晶間の結合力だけではなく,結晶構造の相互関係,内部組織,接触前の表面構造などにより接合面を通過する原子拡散挙動や接合状態は支配される.低温における拡散接合対の新しい作製法,すなわち平行性に優れ,酸化や汚染のない面を作り,低温での接合と拡散を正確に観察・測定可能な信頼性のある接合方法を確立するため,まず,平行でかつ凹凸のない面の作製法を検討し,つぎにイオン照射による表面活性化とその場接合手法を導入し,まず汚染のない接合対の製作法の確立を試みた.超高真空中でのイオン照射機構がきわめて有効であることを確認し,加熱圧縮機構を試作改良した.また同時に,純NiとB2型金属間化合物NiAlの反応拡散における反応生成相の成長に付随する界面の移動挙動を調べ,純Niが単結晶の場合には単結晶反応相が生成するが,その成長速度は多結晶の場合とほとんど変わらないこと,異相界面の移動方向がNiAlの化学量論組成からのずれに依存することなどを明らかにした.また,粒界拡散挙動を評価のため,高温で安定な超微細粒結晶をEqual Channel Angular Pressing法により作製する条件を見いだした.イオン照射と超高真空中での圧接機能を備えた接合装置を開発し,平行性に優れ,酸化や汚染のない面から構成される拡散対を用いて,接合面を通しての拡散と界面構造に及ぼす接合界面の汚染の影響を分析

電子顕微鏡を用いて調べ,低温における拡散接合対の新しい作製法を検討した.NiとL1_2型金属間化合物Ni_3Alの真空蒸着接合対における界面構造変化と拡散現象を,界面の性格,粒界,転位の役割など組織と関連づけて透過型電子顕微鏡により解析し,界面の清浄度が高く,外部ひずみのない状態で接合拡散させることにより移動するNi/Ni_3Al(L1_2)界面はすべての拡散温度で整合に保たれることを6カ月間の真空中長時間焼鈍実験により明らかにした.また,界面構造が界面方位に強く依存し,界面転位の導入による界面ミスフィットの開放率は,作用するせん断応力の大きさと導入される転位のひずみの解放効率により異なり,後者がより重要な因子として作用していることが知られた.さらに,B2型金属間化合物のNiAlとのNiとの反応拡散対における異相界面の移動方向はNiAl相の組成に依存すること,反応により形成されるL1_2相の結晶格子はNi相と整合であり,この方法を利用することにより,溶解法では不可能な単結晶のL1_2-Ni_3Alを作製できることを示した.ECAP(Equal Channel Angular Pressing)法により作製した超微細粒アルミニウムとAl-Mg合金の接合拡散対を用い,微細粒組織を有する金属中の拡散挙動を解析し,低温拡散における結晶粒界拡散の寄与を検討した.イオンビームにより接合表面をスパッタし,超高真空中において圧接する接合法(表面活性化接合法)を用いて,酸化や汚染のない面から構成させるNi系,A1系合金の拡散対を作製した.まず,表面活性化接合法により作製したNi(γ相)とLi_2型金属間化合物Ni_3Al(γ'相)の拡散対における成長γ相の形態を調べ,接合界面をスパッタしない接合法の結果と比較し,相成長挙動に及ぼす接合表面クリーニングの影響について考察した。表面活性化接合法で作製した拡散対では,拡散熱処理によりγ'相側に成長するγ相の界面は接合界面に対して平滑になった.また,成長するγ相はγ相と同じ方位をもっていること,つまりエピタキシャル成長していることがわかった.これらの結果は表面スパッタ処理を施していない拡散対では確認されていないことから,移動するγ/γ'異相界面の形態および結晶方位関係には接合界面のクリーニングが関係すると考えられる.また,ECAP(Equal-Channel Angular Pressing)法により作製した超微細粒アルミニウムとAl-Mg合金の接合拡散対を用い,微細粒組織を有する金属中の拡散挙動を解析し,低温拡散対における結晶粒界拡散の寄与を検討した.Al合金の接合において表面を覆っている酸化膜が問題となるが,表面活性化接合法により250°C程度の温度で接合ができ,電子顕微鏡により界面観察を行ったところ酸化物や介在物もなく,比較的きれいな界面で接合していることがわかった.微細粒Al合金中におけるMgの相互拡散係数は粗大粒のものに比べて,大きくなっており,その差は特に低温度において顕著になる.また,微細粒材の活性化エネルギーは粗大粒材のおよそ3分の2と見積もられたことから,微細粒材では粒界拡散の寄与が大きいことがわかった.
CD147シグナルを基盤とした関節リウマチの骨破壊分子機構

破骨細胞は、単球/マクロファージ系前駆細胞が細胞融合を繰り返して分化した多核巨細胞である。アクチンリングは、骨との接着面に無数のポドソームをドーナツ状に配置したシーリングリング構造で、リングの内側に酸やプロテアーゼを濃縮する骨吸収に必須な構造である。ポドソームは浸潤突起のひとつで、その1つは小さいが、寄り集まることにより細胞融合やアクチンリングの形成を担っている。破骨細胞に形成されるポドソームは浸潤突起の生理的なカウンターパートであるが、その形成および制御機構についての詳細は不明である。CD147はマトリックスメタロプロテアーゼの発現誘導因子であり、がん細胞の浸潤・転移の大役を担っている。CD147は関節リウマチにおいても発現増加することが報告されているが、関節リウマチにおけるCD147の役割についてその詳細は不明である。本研究では、染色により破骨細胞においてリング状のシーリング構造を確認し、破骨細胞の分化においてCD147の発現増加を確認した。免疫染色により発現増加したCD147は、リング状のシーリング構造上に発現していることが確認された。さらに、破骨細胞においてポドソームのマーカーであるcortactinの発現が著しく増大していることを確認し、免疫染色によりcortactinとCD147は共局在していることが示唆された。次に、MT1-MMPの発現をウェスタンブロッティングにて検討したところ、破骨細胞の分化においてCD147と同様に発現が増大していた。そこで、CD147とMT1-MMPの共免疫沈降を行ったところ、CD147とMT1-MMPは相互作用していないことが示唆された。以上、破骨細胞において発現増加しているCD147はポドソームに局在していることが示唆された。しかしCD147は、同様に発現増加しているMT1-MMPとの相互作用は確認できなかった。関節リウマチにおいて、関節炎症の持続は骨破壊をきたし、ADLに著しい障害をきたすようになる。骨破壊において主役をなす破骨細胞は、単球/マクロファージ系前駆細胞が細胞融合を繰り返して分化した多核巨細胞である。CD147は関節リウマチにおいても発現増加することが報告されており、また健常者と比較して関節リウマチ患者のマクロファージでCD147の発現が高いこと報告がされている。しかし、関節リウマチにおけるCD147の役割についてその詳細は不明である。そこで、関節リウマチにおいて発現増加するCD147が、破骨細胞のポドソームを介した細胞融合ならびにアクチンリング形成を亢進させ、過剰な骨吸収を起こすという仮説を提起した。まず、骨髄細胞をM-CSFならびにRANKLで破骨細胞に分化させ、CD147の発現をウエスタンブロッティングにて検討した結果、破骨細胞で有意に発現増加が見られた。また、siRNAによりCD147の発現を抑制すると、破骨細胞の分化が抑制され、CD147が破骨細胞の分化に関わっている可能性が示唆された。現在、破骨細胞におけるポドソーム形成とCD147の局在について検討を行っている。おおむね順調である。骨髄細胞をM-CSFならびにRANKLで破骨細胞に分化させ、CD147の発現をウエスタンブロッティングにて検討した結果、破骨細胞で有意に発現増加が見られ、分化1日目から3日目にかけて発現が経時的に増加していた。siRNAによりCD147の発現を抑制すると、破骨細胞の分化が抑制された。次年度は免疫染色により、ポドソームにおけるCD147の局在について検討していきたい。また、ウェスタンブロティングでもDC-STANPやATP6V0D2を検討して、細胞融合を確認していきたい。

昨年度は、破骨細胞においてCD147の発現増加、siRNAによりCD147の発現抑制により破骨細胞分化が抑制されたため、今年度は、破骨細胞におけるCD147の局在とポドソーム形成ついて免疫染色により検討を行った。破骨細胞のアクチンをPhalloidinで染色すると、リング状のシーリング構造が確認された。破骨細胞で発現増加しているCD147もシーリング構造上に発現しており、アクチンと共局在していた。また、ポドソームのマーカーであるcortactinとCD147を免疫二重染色すると、破骨細胞において共局在していた。さらにこのcortactinの発現をウエスタンブロットにて確認すると、破骨細胞において発現が上昇していた。おおむね順調である。骨髄細胞においてポドソーム形成の確認をアクチンのファロイジンAlexa-488染色にて確認を行った。破骨細胞では、アクチンのリング状構造の染色像が得られ、ポドソームの形成が確認できた。またCD147とアクチンならびにcortactinとの免疫二重染色により、CD147が破骨細胞のポドソームに局在してることが示された。Cortactinの発現をウェスタンブロッティグにて解析したところ、破骨細胞の分化により発現が上昇していた。破骨細胞の分化における、CD147の発現上昇と、cortactinの発現上昇が伴っていることが示唆された。破骨細胞は、単球/マクロファージ系前駆細胞が細胞融合を繰り返して分化した多核巨細胞である。アクチンリングは、骨との接着面に無数のポドソームをドーナツ状に配置したシーリングリング構造で、リングの内側に酸やプロテアーゼを濃縮する骨吸収に必須な構造である。ポドソームは浸潤突起のひとつで、その1つは小さいが、寄り集まることにより細胞融合やアクチンリングの形成を担っている。破骨細胞に形成されるポドソームは浸潤突起の生理的なカウンターパートであるが、その形成および制御機構についての詳細は不明である。CD147はマトリックスメタロプロテアーゼの発現誘導因子であり、がん細胞の浸潤・転移の大役を担っている。CD147は関節リウマチにおいても発現増加することが報告されているが、関節リウマチにおけるCD147の役割についてその詳細は不明である。本研究では、染色により破骨細胞においてリング状のシーリング構造を確認し、破骨細胞の分化においてCD147の発現増加を確認した。免疫染色により発現増加したCD147は、リング状のシーリング構造上に発現していることが確認された。さらに、破骨細胞においてポドソームのマーカーであるcortactinの発現が著しく増大していることを確認し、免疫染色によりcortactinとCD147は共局在していることが示唆された。次に、MT1-MMPの発現をウェスタンブロッティングにて検討したところ、破骨細胞の分化においてCD147と同様に発現が増大していた。そこで、CD147とMT1-MMPの共免疫沈降を行ったところ、CD147とMT1-MMPは相互作用していないことが示唆された。以上、破骨細胞において発現増加しているCD147はポドソームに局在していることが示唆された。しかしCD147は、同様に発現増加しているMT1-MMPとの相互作用は確認できなかった。
近現代インドにおけるヒンドゥー寺院運営の意義－商業集団マールワーリーを事例として

インド経済のみならずグローバル経済でも躍進を続ける商業集団マールワーリーは、故郷ラージャスターン州でヒンドゥー寺院運営に関与してきた。平成27年度、私はインドにおける寺院政策の特徴を明らかにし、この政策の影響下でマールワーリーによる寺院運営がいかに変容したのかを明らかにした。『南アジア研究』に掲載される調査結果の概要は以下の通りである。本研究の調査対象はラージャスターン州でマールワーリーにより運営されるラーニー・サティー寺院(以下R寺院)である。私は19世紀後半から整備された英領インド期の寺院規制を明らかにした。端的には「公益慈善目的」として宗教的・慈善的な活動が規定され、寺院は「公共財」として政府に管理されるようになったのだ。一方マールワーリーはこの新制度から経済的なうまみを見つけ出し、例えばR寺院建立のため1912年に設立された義捐基金に多くのマールワーリーが参加した。なぜなら彼らは基金参加で得る所得税控除、そして基金の受益者が委託者と同じ親族でも認可される点に気づき、委託者/受託者になることで限られた縁者の経済的利益のための基金運用を実現した。しかし信託基金への参加で彼らもまた「公共への責務」を背負わざるを得なくなった。特に1947年インドが独立すると、新政府は寺院はより社会一般に開かれた運営にシフトしなければ所得税控除を得ることができないと改正した。これに従いR寺院の運営者たちは、1957年カルカッタに運営団体を設立し、より公共のための寺院運営に方向転換した。まず寺院の財を適切に使用するために、宗教的職能者を雇用し、儀礼環境を整備した。また寺院名義での慈善活動も必須となったために、教育・医療にかかわる公共的な施設を運営し、市民のための文化イベントを定期的に実施した。このようにしてR寺院は「宗教的・慈善的な公益活動」の拠点になっていったのである。27年度が最終年度であるため、記入しない。インド経済のみならずグローバル経済でも躍進を続ける商業集団マールワーリーは、コミュニティの「ふるさと」であるラージャスターン州各地にヒンドゥー寺院を建立してきた。1912年に同州ジュンジュヌーで運営が開始されたラーニー・サティー寺院の100年に及ぶ運営史の調査を通じて、マールワーリーの社会史を解明することが本研究課題の主たる目的である。平成25年度に実施した調査・研究の主眼は、マールワーリーによるヒンドゥー寺院運営を理解するうえでの基礎理論の構築にあった。ヒンドゥー寺院運営に関してこれまで支配的であった「王権論」的解釈に再考を促すために、平成25年度は先行研究・文献資料の整理と、それに対する批判的考察に従事してきた。従来、ヒンドゥー寺院運営の担い手は王族とされ、商業集団は副次的な存在とされてきた。しかし調査の結果、20世紀以降、王族にとってかわり彼らが寺院運営の主要な存在となることが明らかとなった。特にマールワーリーは植民地政府による寺院基金にかかわる法整備に乗じて多くが寺院運営に参入し始めた。しかし先行研究のように彼らの寺院運営を自らの世俗的な支配力を宗教的権威によって正当化すると解釈するのは適切ではない。マールワーリーは「王」ではなく「寺院運営者」として植民地政府から信任された存在である。彼らは、寺院を適切に運営する「信頼に値するビジネスマン」としての評判と、そして地域社会に多大な貢献を施す「コミュニティの大物」としての名声を追及するために寺院運営に乗り出したのである。従って「王権論」はマールワーリーによるヒンドゥー寺院運営を解釈するうえでの分析概念としては適切ではない。今後マールワーリーの寺院運営の具体例を分析することによって、とりわけ20世紀におけるヒンドゥー寺院運営の新たな解釈枠組みの構築を試みる所存である。彼らの寺院経営において、私は彼らが「王」ではなく「寺院経営者」として自認している点に注目した。寺院経営の担い手が王から商人へと変質したことは、イギリスによるインド植民地経営という支配構造の転換と軌を一にしている。端的に言えば植民地政府がイギリス式信託制度を導入したことで、寺院経営におけるかつての担い手が没落し、他方でマールワーリーがそれに適応し寺院経営に乗り出していったのである。寺院を経営するにあたり公益信託の組織化を義務づけた植民地政府の目論みとは、財政的・政治的に寺院を管理することにあった。公益信託制度は独立後も継承されたのだが、それを統括・管理する行政部門と関連法が制定されたことによって、国家による寺院の管理はむしろ強化されたと言える。しかし公共空間における活動が管理下におかれながらも、寺院経営者のマールワーリーは「公益に資する限り」宗教・世俗両分野に渡って積極的に活動することで、自らの地位・名誉を維持してきたのである。このように英領インド期に導入された公益信託制度に着目して、マールワーリーによる寺院経営、ひいては近現代インド社会における寺院経営の特質を読み解くことができた。それは、すなわち国家によって管理された状況下においてもなお「公益性」を基礎として生み出される名誉のポリティクスと解釈できる。

『南アジア研究』に掲載される調査結果の概要は以下の通りである。本研究の調査対象はラージャスターン州でマールワーリーにより運営されるラーニー・サティー寺院(以下R寺院)である。私は19世紀後半から整備された英領インド期の寺院規制を明らかにした。端的には「公益慈善目的」として宗教的・慈善的な活動が規定され、寺院は「公共財」として政府に管理されるようになったのだ。一方マールワーリーはこの新制度から経済的なうまみを見つけ出し、例えばR寺院建立のため1912年に設立された義捐基金に多くのマールワーリーが参加した。なぜなら彼らは基金参加で得る所得税控除、そして基金の受益者が委託者と同じ親族でも認可される点に気づき、委託者/受託者になることで限られた縁者の経済的利益のための基金運用を実現した。しかし信託基金への参加で彼らもまた「公共への責務」を背負わざるを得なくなった。特に1947年インドが独立すると、新政府は寺院はより社会一般に開かれた運営にシフトしなければ所得税控除を得ることができないと改正した。これに従いR寺院の運営者たちは、1957年カルカッタに運営団体を設立し、より公共のための寺院運営に方向転換した。まず寺院の財を適切に使用するために、宗教的職能者を雇用し、儀礼環境を整備した。また寺院名義での慈善活動も必須となったために、教育・医療にかかわる公共的な施設を運営し、市民のための文化イベントを定期的に実施した。このようにしてR寺院は「宗教的・慈善的な公益活動」の拠点になっていったのである。26年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。当初の研究目標はマールワーリーによる寺院運営を分析するための基礎理論・基礎的資料の構築にあった。膨大な先行研究・文献資料の整理に多くの時間を割かざるを得なかったために、残念ながら当初予定していたほど国外調査を実施できなかった。しかし関係資料は予想以上に効率的に入手できたため、基礎理論を十分構築することができた。当該年度に構築した基礎理論を踏まえた上で、今後はマールワーリーの寺院運営の具体例であるラーニー・サティー寺院への集中的な参与観察を実施する。具体的には以下の三つの課題に取り組んでいく。(1)インド独立(1947年)以降、各ヒンドゥー寺院はそれぞれ法人登記された州に管轄されるため、これら各州の寺院基金・公益信託に関する法整備を整理する。(2)1980年代からこの寺院はジュンジュヌーのみならず、インド国内外にその分祀を建立してきた。この分祀の現状と拡散の歴史的過程を把握する。(3)マールワーリー・アイデンティティの歴史的な構築過程を1920年代から60年代にかけて発刊された雑誌・新聞から分析する。
On-Body Area超広帯域電波伝搬モデルと伝送方式に関する研究

ユビキタス社会の実現に向けて,人体上で医療・ヘルスケアの応用を想定した無線ボディエリアネットワークの構築が期待されている.本研究では,人体表面における超広帯域通信の伝送路モデルを数値解析と実験的検証により開発し,それを用いて人体表面における超広帯域通信に適する変復調方式を検討・提案した.これにより,人体表面における超広帯域通信の特性が明らかにでき,医療・ヘルスケア分野に十分適用できることを示した.ユビキタス社会の実現に向けて,人体上で医療・ヘルスケアの応用を想定した無線ボディエリアネットワークの構築が期待されている.本研究では,人体表面における超広帯域通信の伝送路モデルを数値解析と実験的検証により開発し,それを用いて人体表面における超広帯域通信に適する変復調方式を検討・提案した.これにより,人体表面における超広帯域通信の特性が明らかにでき,医療・ヘルスケア分野に十分適用できることを示した.ユビキタス社会の実現に向けて,ウェアラブル情報機器とネットワークの統合が図られ,複数のウェアラブル情報機器を人体上に分散配置して,人体上で構成するBAN(Body Area Network)の構想が注目されている。一方,広帯域,小電力,耐マルチパス性の特徴を有する超広帯域(UWB:UltraWide Band)信号はBANの要求する人体周辺数m範囲での高速・近距離通信の要件に合致し,その適用が有力と思われる。本研究では,On-Body Areaにおける超広帯域電波伝搬モデルの確立及び通信方式の最適化を目的として,多様な人体利用形態を考慮したOn-Body Area超広帯域伝送路モデルを開発した。まず,任意人体姿勢が生成可能な計算機ツールを用いて,電磁界シミュレーション用人体数値モデルを生成し,人体姿勢,人体表面での送信位置,受信位置を多数組み合わせ,人体表面における伝送特性を計算した。各送信点において点波源で励振し,受信点では無指向性アンテナの受信を仮定することにより,人体表面での超広帯域距離減衰特性を明らかにしたとともに,On-Body Areaにおける超広帯域伝送損特性の近似式を導出した。次に,時間領域において電力遅延プロファイルを統計解析し,On-Body Area通信における多様な利用姿勢を考慮した伝送路モデルを提案したうえに,そのインパルス応答の統計的発生法も開発した。なお,開発した伝送路モデルの妥当性は実測との対照により検証できた。今後は,これを用いてOn-Body Area超広帯域通信に適した変復調方式,伝送方式の最適化の検討を行う予定である。ユビキタス社会の実現に向けて,ウェアラブル情報機器とネットワークの統合が図られ,複数のウェアラブル情報機器を人体上に分散配置して,人体上で構成するBAN(Body Area Network)の構想が注目されている.一方,広帯域,小電力,耐マルチパス性の特徴を有する超広帯域(UWB:Ultra Wide Band)信号はBANの要求する人体周辺数m範囲での高速・近距離通信の要件に合致し,その適用が有力と思われる.本研究では,On-Body Areaにおける超広帯域電波伝搬モデルの確立及び通信方式の最適化を目的として,多様な人体利用形態を考慮したOn-Body Area超広帯域伝送路モデルを開発した.特に,ヘルスケア,エンタティメントを想定した5種類の代表的利用形態について,人体の姿勢,動きなどによるマルチパス変動を時間領域で数値解析し,電力遅延プロファイルの統計処理により,On-Body Area通信における動的伝送路モデルを提案した.さらに,そのインパルス応答の発生法を開発し,その妥当性を実験的に検証した.また,これらの伝送路モデルを用いて,On-Body Area超広帯域通信に有力とされるパルス位置変調-タイムホッピング(PPM-TH)方式のビット誤り率特性を計算機シミュレーションにより検討し,RAKE受信の採用によりビット誤り率特性が大幅に改善できることを明らかにした.これらの検討により,On-Body Area通信に適するPPM-TH変調,2フィンガーRAKE受信の送受信方式の構成を提案した.
小学校理科における論理的思考と「対話」の関係を探るリフレクション研究

本研究は、授業ビデオを使用したリフレクション(授業後の省察)の中から、小学校理科授業における論理的思考力の育成と子ども同士の「対話」との関係を明らかにすることを目的としており、理科授業中の児童の様子(発話・行動)を多く記録してデータ化するとともに、そのデータを質的に分析して、指導法の開発やカリキュラム開発に活かすことをねらいとしていることが特色である。そこで、(1)理科授業における児童の発話のデータ化と分析、(2)認知心理学的アプローチによるデータ分析及び資料収集、(3)研究成果を活かした指導法開発及びカリキュラム開発などを中心にして研究を進めた。特に、本年度は、小学校第6学年「生物と環境」及び第3学年「昆虫」「重さ」における児童の追究に伴う児童同士の対話と論理的思考に着目した。研究の成果として、授業中にグループや学級全体での対話を充実させることは、友達からの指摘により根拠となる事実(観察・実験の結果)を見直させたり、事実と事実の関係を明らかさせたりするとともに、生活経験を掘り起こし比喩的な表現で分かりやすく説明する豊かな理由づけを表出させるなど、論理的思考を促すことに有効であることが明らかになった。例えば、バランスドアクアリウム(閉鎖系の水槽)の中の生物の関係について、「長期間水が汚れず水替えが必要ない」や「水槽内の水草が成長している」という事実を関係付けながら、「陸上で『土に返る』というのと同じで、小魚の糞は水中の微生物に分解されて水草の栄養になっている」と説明する子どもの発言が見られた。また、このような子どもの事実を、ビデオを使った授業リフレクションによって複数の教師で共有することは、授業中に子どもを見取る目とともに、瞬時に対応し授業をリ・デザインする教師の力量形成につながると考える。このようなことを丹念に繰り返すことにより、一人一人の子どもに寄り添い無理なく論理的思考力を育成する授業をデザインすることにつながっていくことも着目すべき事実である。
無重複表現とリー群の分解に関する研究

本年度は複素球多様体への可視的な作用の抽象的な扱いについて研究した。可視的作用の分類理論については、以下のような結果が知られている。・エルミート型対称空間に対する、対称部分群による強可視的作用の存在(小林俊行氏、2007年)。・A型一般旗多様体に対する、レビ部分群による強可視的作用の分類(小林氏、2007年)。・線型空間に対する、コンパクトリー群による強可視的作用の分類(笹木集夢氏、2009年, 2011年)。・非チューブ型エルミート対称空間上の1次元複素球面束、4-対称球多様体、8元数の幾何に関係する球多様体等に対する、コンパクト実形による強可視的作用の存在(笹木氏、2010年, 2011年)。対称空間の場合を除き、作用の可視性の証明は各論を用いて行われていたが、本年度の研究で抽象的な手法を見つけることができた。前年度までに私が扱った旗多様体へのレビ部分群による可視的作用についても、やはり各論を用いた証明を行っていたが、今回抽象的な扱いができるようになったことで、可視的な作用のスライスと表現の分岐則との間の関係についての理解が深まることが期待される。このことはまた、C型群とD型群の無重複表現の間の関係を明らかにする上でも有用となることが期待される。しかし、ここで問題となるのが、抽象的な方法を具体例に適用する際に、開軌道の固定化部分群の情報が必要となることである。作用が線型である場合には概均質ベクトル空間の研究結果を利用することができるが、一般には、固定化部分群の計算は簡単でないと思われる。この辺りは更なる研究の必要がある。一方、簡約型等質球多様体の場合にはスライスの計算が可能であり、球等質空間上の調和解析への応用が期待される。平成26年度が最終年度であるため記入しない。今年度は、「無限次元的な対象」であるアファイングラスマン多様体や主G束のモジュライ空間等を扱う、幾何学的ラングランズ対応の勉強を行った。とりわけGaitsgory氏とNadler氏による、幾何学的ラングランズ対応と球多様体とに関する仕事に注目したが、この球多様体というのは関数空間が「簡約型リー群の無重複表現」となるような代数多様体であり、特別な場合には可視的作用を動機付けとした「一般化カルタン分解」も与えられている。ここに現れるのはB型群とC型群との間の双対性であるが、球多様体(簡約リー群の無重複表現)を伴った幾何学的ラングランズ対応においては、その議論の中でPOPOv氏によるコントラクションの概念が用いられ、さらにこのコントラクションの背景には古典的な「積分幾何」の理論がある。これらのことには、無重複表現とリー群の幾何(分解)という私の研究課題への寄与が期待される。また、上記とは別に、古典型の群の有限次元の「無重複テンソル積表現」に関する計算を、小池・寺田の普遍指標の公式と計算機とを用いて行った。特に、具体的な計算を通し、互いの無重複テンソル積表現に現れる一つ一つの既約成分が対応するというよりも、「転置」を通して「無重複表現になるという性質」が対応しているような感触を得ることができた。このことは、安易に積分核をとって二つの関数空間の間の作用素を構成するというやり方は適切でないことを示唆しており、むしろ不変絡作用素の環に注目すべきものと思われる。今年度は、とりわけ直交群の無重複表現の幾何学に注目して研究し、全ての無重複テンソル積表現に対して、小林俊行氏による複素多様体への可視的な作用の理論の観点からの解釈を与えた。まず一般的な設定において、小林氏によって証明された無重複性の伝播定理をもちいることにより、リー群の複雑で大きな(一般には無限次元で有りうる)表現の無重複性を、そのリー群の複素多様体への作用の強可視性及び、より小さなリー群の小さく単純な表現の無重複性へと帰着することができる。私は突際に、直交群の全ての無重複テンソル積表現に対して、それを実現するような一般旗多様体への強可視的作用と「小さな」無重複表現との組を見つけ、表現の無重複性の複素幾何学的な説明を得た。ここで、一般旗多様体への作用の強可視性は、コンパクトリー群に対する一般化カルタン分解の存在から従っている。これで特に、D型の単純コンパクトリー群に対しては可視的な作用の理論によるテンソル積表現の無重複性の幾何学的解釈を得たので、これに引き続き、私が(無重複テンソル積表現を考えるうえで)D型群と双対的な関係にあると考えているC型群に対しても同様な幾何学的解釈を与えることで、研究の目的である双対性の解明へと近づくことができるものと期待される。また,無限次元の空間については昨年度と同様、アファイングラスマン多様体や主G束のモジュライ空間等を扱う、幾何学的ラングランズ対応の勉強を行った。

・線型空間に対する、コンパクトリー群による強可視的作用の分類(笹木集夢氏、2009年, 2011年)。・非チューブ型エルミート対称空間上の1次元複素球面束、4-対称球多様体、8元数の幾何に関係する球多様体等に対する、コンパクト実形による強可視的作用の存在(笹木氏、2010年, 2011年)。対称空間の場合を除き、作用の可視性の証明は各論を用いて行われていたが、本年度の研究で抽象的な手法を見つけることができた。前年度までに私が扱った旗多様体へのレビ部分群による可視的作用についても、やはり各論を用いた証明を行っていたが、今回抽象的な扱いができるようになったことで、可視的な作用のスライスと表現の分岐則との間の関係についての理解が深まることが期待される。このことはまた、C型群とD型群の無重複表現の間の関係を明らかにする上でも有用となることが期待される。しかし、ここで問題となるのが、抽象的な方法を具体例に適用する際に、開軌道の固定化部分群の情報が必要となることである。作用が線型である場合には概均質ベクトル空間の研究結果を利用することができるが、一般には、固定化部分群の計算は簡単でないと思われる。この辺りは更なる研究の必要がある。一方、簡約型等質球多様体の場合にはスライスの計算が可能であり、球等質空間上の調和解析への応用が期待される。平成26年度が最終年度であるため記入しない。無限次元多様体と無重複表現の関わりについては勉強をしているが、転置については、無重複テンソル積表現の具体的計算をいくつか行いはしたものの、未だその具体的な姿が見えてこないため。今年度の研究によってD型群の無重複テンソル積表現の幾何学は捉えることができたが、転置という操作の幾何学的意味は未だ分からないため。また無限次元の空間も,現状では上手く扱うことができていない。バナッハ多様体や積分作用素等に対象を絞らずに、視野を広く、無重複表現とリー群の分解に関わる新しい理論を取り入れながら、研究を推進する。組み合わせ的手法や解析的手法を取り入れながら、引き続きリー群の無重複表現の幾何学をカルタン分解の一般化を用いて研究する。
MRリンパ管イメージングが先導するリンパ浮腫の診断・治療イノベーション

新たなリンパ管イメージング法である高分解能MRリンパ管造影(MRL)を用いた画像解析により、リンパ浮腫の進行に伴う病的MRL所見の変化パターンが見出され、また重症度を反映したMRLの新たな分類を作成した。MRL所見に基づきリンパ管静脈吻合などの超微小外科手術を行い、術前画像診断としての有用性を評価し、新しい治療戦略を提唱した。また新たなイメージングプロトコールを作成し、知見の乏しい上肢リンパ管や従来の手法で描出困難な末梢リンパ管を良好に描出し得た。各種のMRL手法と、その他現代のリンパ管イメージング法としてインドシアニングリーンによる蛍光造影、シンチ、リンパ節からの直接造影等を比較した。本研究が対象とするリンパ浮腫などのリンパ管疾患には確立された診断法がないため、診断に難渋し病期が進行する例も多く、治療の進歩も妨げられている。我々は新たなリンパ管イメージング法である高分解能MRリンパ管造影(MRL)によるリンパ管疾患の客観的で低侵襲な新規診断手法の確立を目指している。2015年度はガドリニウム造影剤を用いた下肢高分解能3D MRLイメージングによる描出能向上と検査時間の短縮のための検査手法、撮影プロトコールのブラッシュアップを行った。現在もデータを集積中であるが、これまでの検討では、下肢MRLにて従来の手法に比し大幅な(20分程度)検査時間短縮を見込めることが示唆された。またインドシアニングリーンによる近赤外線蛍光造影や臨床所見と画像所見の視覚評価による対比を行い、リンパ管の荒廃に伴った、リンパ管形態や分布などMRL所見のパターンとその変化を検討した。一方で下肢MRLでは、小伏在リンパ管郡で描出能が低い傾向がみられたが、この点については造影剤投与方法、撮像方法を変化させ比較検討を行う事で、描出能の向上方法を見出した。また適切な症例が登録できたために、研究計画を前倒しして、新たに上肢リンパ管のMRイメージングおよび、鼠径リンパ節アプローチによる乳び槽、胸管の造影MRイメージングを施行し、造影剤投与部位、方法や撮像タイミング、撮像シーケンスなどの検査プロトコールの確立を目指し検討を行った。またリンパ管静脈吻合術による画像所見の変化についても視覚評価に加え、リンパ管の計測による定量的な評価を行った。本年度は研究体制、環境の整備に想定外の長期間を要したため、当初の予定数よりやや登録数が少ない。このため解析する症例数が現時点では十分でなく、まだpreliminaryな結果に留まっているが、次年度は検査症例数の増加が見込まれることや、一部の研究計画を前倒しにして進めている項目もあることから、研究成果を結実させることが期待できる。本研究では、新しいリンパ管イメージング方法である高分解能3D MRリンパ管造影(以下MRL)によるリンパ管疾患の新規診断手法の確立を目指しているが、本年度は稀な原発性リンパ浮腫にも多くMRLを施行することができ、praecox、tardaの症例を主体に通算で15例の原発性リンパ浮腫の症例を蓄積し、希少なデータを得ることができた。続発性リンパ浮腫についても上肢、下肢ともに順調に症例数が増加したが、新たに末梢の高分解能MRLプロトコール(第74回日本医学放射線学会にて報告)に加え、Magnetic resonance-thoracic ductography (MRTD)を過去の組み合わせることで、リンパ管疾患患者に対するtotal lymphatic imagingとして、新たな撮影プロトコールを構築、実践し新たなデータを蓄積した。またMRLが治療のdecision makingに与える影響や、MRLによる治療適応決定や治療反応性予測、治療効果判定の可能性などの臨床的なインパクトにつき検討し、これを2017年4月の第76回日本医学放射線学会総会でも報告する事となった。一方で、preliminaryな結果ではあるが、これまでのMRLによるリンパ管形態、分布の解析からは、リンパ浮腫の病期の進行に伴って、下肢リンパ管描出の部位に一定のパターンを持って移行が見られる傾向や、また原発性リンパ浮腫においてリンパ管描出のパターンが大きく3つに分類される傾向が見出されたため、次年度に引き続き検討を行っていく。また、まだ少数例ではあるが赤外線バスキュラービューワーによる静脈マッピングの有用性についての検討、鼠径リンパ節の直接穿刺によるMRリンパ管造影とMRTD、鼠径リンパ節アクセスでのリピオドールによるリンパ管造影との比較検討も行った。昨年度に研究体制、環境の整備に想定外の長時間を要したために計画の遅延が生じたが、今年度は症例数を順調に増加させることができた。しかし学会発表などアウトプットについてはまだ当初の予定よりやや遅れているため、次年度はこれまで得られたデータから積極的に学会報告や論文投稿を行い研究成果を結実させたい。

各種のMRL手法と、その他現代のリンパ管イメージング法としてインドシアニングリーンによる蛍光造影、シンチ、リンパ節からの直接造影等を比較した。当初の研究計画に従って、本年度は引き続き患者を登録し、2015年度までに開発した撮影プロトコールを用いてMRIリンパ管イメージングの画像解析を継続し、リンパ管形態や特徴的画像所見、ドレナージパターンと臨床所見との対比や臨床における有用性を検討していく。また、リンパ管形態を半自動的に定量化するための画像処理アルゴリズムの開発も計画している。引き続き症例数を増加させ、統計学的なパワーを高めて解析を行う事で、これまでに見られた、病期とMRL所見のパターンの変化の傾向、原発性リンパ浮腫のMRL所見のパターン分類の検証、またMRL所見と臨床所見、治療に与えるインパクトについて更に解析を進めていく。放射線医学画像診断血管内治療画像ガイド下治療次年度使用額が生じた理由は、膨大な画像データを圧縮、削減する試みにより、画像解析、処理用のワークステーションとアプリケーションへの支出が予想よりも安価に抑えられた事と、旅費、英文校正費を節約できた事による。次年度使用額が生じた理由は、高分解能MR lymphangiographyのパターン分類、病期による所見の変化について国際学会等での成果報告を行う予定であったが、時間内には研究成果が十分に成熟しなかった部分があったため、今年度の旅費および英文校正費などの人件費、謝金が予想より少なくなった事による。次年度は研究が本格化し、検査症例数の増加が見込まれるため、未使用額については次年度研究費と併せて使用する計画である。未使用額と助成金を併せた使用計画として以下の項目での支出を計画している。1.検査に必要な薬品,消耗品等の購入費用、2.データ解析と画像処理に必要なソフトウェア、消耗品等の購入費用、3.研究成果公表、情報収集のための旅費(国際学会、国内学会)、4.論文投稿および別刷り、英文校正費用次年度は、引き続き検査症例数の蓄積を行うが、成果報告のための多くの学会発表がすでに予定されており、また論文報告も予定しているため、未使用額を次年度研究費とあわせて使用する計画である。使用計画としては、未使用額と助成金を併せて以下の項目での支出を計画している。1.研究成果公表、情報収集のための国際学会、国内学会の旅費、2.論文投稿、英文構成費用、別刷り費用、3.統計解析と画像処理のためのソフトウェア、消耗品等の購入費用。
粘性解の理論と応用の新展開

1階非線形偏微分方程式、2階非線形楕円型及び放物型偏微分方程式に対する粘性解理論とその応用の研究を進めた。G. D. Gesu氏,T. Lelievre氏, D. L. Peutrec氏, B. Nectoux氏の最近の研究成果に触発され、原点に漸近安定な特異点を持つような移流項を含む楕円型作用素の固有値問題と同じ楕円型作用素を持つ放物型方程式に対する準安定性との関係についてP. E. Souganidis氏と共同研究を行った。I. Birindelli氏、G. Galise氏との共同研究において、完全非線形退化楕円型方程式(短縮ラプラス方程式)に対する固有値問題を考察し、Faber-Krahn型の固有値の領域に関する依存性を調べ、領域としては体積を一定に保った直方体の族を考えて対応した主固有値に注目すると立方体の時に最大となり、ラプラス方程式の場合とは全く逆になるという研究を完成させた。さらに、固有関数の存在と、主固有値を閾値とするような解の存在と一意性に関する研究を、これまでの一様凸領域という仮定を弱めて狭義凸領域上で行い、肯定的な結果を得た。狭義凸領域から凸領域に条件を弱めると否定的な結論に導かれ、従って、狭義凸領域という条件が肯定的結論を得るための必要十分条件であることが分かった。南京大学に於いてQ. Chen氏、W.Cheng氏、K. Zhao氏と共にハミルトン・ヤコビ方程式に対する割引消去問題の一般化について研究を行った。割引消去問題に関して領域が有界でない場合の研究をA. Siconolfi氏と共同研究を進め、得られた成果を論文に纏めている。割引消去問題をハミルトン・ヤコビ方程式の連立系に対して研究し、Minimax定理を応用した方法を使えば、連立系が互いに非線形な結合をする場合に対しても肯定的な結果を得られることが分かった。非線形偏微分方程式に対する幾つかの漸近問題(割引消去、準安定性、Langevin方程式に対する摩擦減衰)についてのこれまでの成果と非線形固有値問題、ハミルトン・ヤコビ方程式の連立系に対する割引消去等に関する新たな成果から順調に進展しているものと判断する。割引消去、準安定性に関するこれまでの研究をより広い視点から問題を探り、これ等の研究を一層発展させる。非線形固有値問題の研究を完成度の高いものにする。特に、Harvey、Lawson両氏による関連した研究を参考にして研究を進める。初期値問題、境界値問題に対する一意可解性の研究は最重要課題として研究を一層進める。本年度は次のような研究を行った.1.原点を漸近安定な特異点とするベクトル場を移流項に持つ準線形放物型方程式の解の準安定性の研究をP. E. Souganidis氏と共同で論文に纏め上げ完成させた.2.A. Biswas氏,S. Saha氏,L. Wang氏との共同研究により,角のある領域におけるハミルトン・ヤコビ・ベルマン方程式に対するに非線形ノイマン問題の粘性解に対する比較定理を証明し,粘性解の存在と一意性の理論を確立した.この研究で扱った非線形ノイマン条件は特別な場合であるが,これにより待ち行列の問題で現れた境界値問題をある程度は取り扱えるようになった.3.H. V. Tran氏との共同研究により,2階楕円型方程式に対する割引消去問題に対する非常に一般的な状況での肯定的な結果を得ることが出来た.トーラス上の2階退化楕円型方程式,有界領域上で状態拘束条件,ディリクレ条件,あるいはノイマン条件の下での2階退化楕円型方程式を扱えるようになった.2階退化楕円型方程式に対する境界値問題に対応したMather測度の一般化を導入できたことは大きな成果と言える.また,その導入方法も新しい簡便なものである.4.P. E. Souganidis氏, H. V. Tran氏との共同研究で,Freidlin-Hu,Freidlin-Hu-Wentzellの研究を粘性解手法により一般化し,抵抗係数(あるいは減衰係数)が空間変数に依存する場合にLangevin方程式からSmoluchowski-Kramers近似を導き,さらに,抵抗係数が領域の一部で0になるときの漸近挙動に関する一般的な結果を確立した.退化楕円型方程式に対する境界値問題に関する割引消去問題に対しては,非常に一般的な結果が得られた.Smoluchowski-Kramers近似の研究もこれまでの研究を大幅に一般化している.これらの研究は今後の発展も大いに期待できる.1階非線形偏微分方程式、2階非線形楕円型及び放物型偏微分方程式に対する粘性解理論とその応用の研究を進めた。弱KAM理論との関連ではハミルトン・ヤコビ方程式の周期的均質化について収束率の評価の研究を進めた。P. E. Souganidis氏とH. V. Tran氏との共同研究として、粘性係数が空間変数に依存する場合に、Langevin方程式に対するSmoluchowski-Kramers近似の収束を考察し、抵抗係数が領域の一部で0に収束する漸近問題を研究し、前年度の研究を進展させた。抵抗係数が0に領域の一部で収束する漸近問題の部分領域に対する条件を精密化する研究課題を更に進めた。I. Birindelli氏とG. Galise氏との共同研究により、完全非線形退化楕円型方程式(短縮ラプラス方程式)に対する固有値問題を考察し、Faber-Krahn型の固有値の領域に関する依存性を調べた。領域としては体積を一定に保った直方体の族を考え、対応した主固有値に注目すると立方体の時に最大となりラプラス方程式の場合とは逆になるという結論を得た。固有関数の存在に関する一般的な結論を求めて現在共同研究を進めている。

復旦大学を訪問し。Jun Yan氏のグループとの共同研究として、ハミルトン・ヤコビ方程式の弱連立系について、初期値問題の一意可解性に関する研究を進め、非常に一般的な結果を得ることに成功した。Trudinger氏との共同研究では、退化楕円型方程式に対するノイマン型境界問題の問題点を調べ、この境界条件の下での粘性解に対する比較定理について考察した。割引消去問題に関して昨年度の研究を進めて、領域が有界でない場合の研究を進めある程度の進展を見た。偏微分方程式に対する幾つかの漸近問題(割引消去、Smoluchwski-Kramers近似、準安定性)に関するこれまでの成果と非線形固有値問題、初期値問題に対する一意可解性等に関する成果から順調に進展しているものと判断する。1階非線形偏微分方程式、2階非線形楕円型及び放物型偏微分方程式に対する粘性解理論とその応用の研究を進めた。G. D. Gesu氏,T. Lelievre氏, D. L. Peutrec氏, B. Nectoux氏の最近の研究成果に触発され、原点に漸近安定な特異点を持つような移流項を含む楕円型作用素の固有値問題と同じ楕円型作用素を持つ放物型方程式に対する準安定性との関係についてP. E. Souganidis氏と共同研究を行った。I. Birindelli氏、G. Galise氏との共同研究において、完全非線形退化楕円型方程式(短縮ラプラス方程式)に対する固有値問題を考察し、Faber-Krahn型の固有値の領域に関する依存性を調べ、領域としては体積を一定に保った直方体の族を考えて対応した主固有値に注目すると立方体の時に最大となり、ラプラス方程式の場合とは全く逆になるという研究を完成させた。さらに、固有関数の存在と、主固有値を閾値とするような解の存在と一意性に関する研究を、これまでの一様凸領域という仮定を弱めて狭義凸領域上で行い、肯定的な結果を得た。狭義凸領域から凸領域に条件を弱めると否定的な結論に導かれ、従って、狭義凸領域という条件が肯定的結論を得るための必要十分条件であることが分かった。南京大学に於いてQ. Chen氏、W.Cheng氏、K. Zhao氏と共にハミルトン・ヤコビ方程式に対する割引消去問題の一般化について研究を行った。割引消去問題に関して領域が有界でない場合の研究をA. Siconolfi氏と共同研究を進め、得られた成果を論文に纏めている。割引消去問題をハミルトン・ヤコビ方程式の連立系に対して研究し、Minimax定理を応用した方法を使えば、連立系が互いに非線形な結合をする場合に対しても肯定的な結果を得られることが分かった。非線形偏微分方程式に対する幾つかの漸近問題(割引消去、準安定性、Langevin方程式に対する摩擦減衰)についてのこれまでの成果と非線形固有値問題、ハミルトン・ヤコビ方程式の連立系に対する割引消去等に関する新たな成果から順調に進展しているものと判断する。割引消去問題に関しては,一般化されたMather測度などの新しい測度が登場してきたのでこれらの測度の性質を詳しく調べ,新しい応用を探る.割引消去問題に関するより詳細な漸近問題の研究も重要である.
酸化物のドメイン壁および粒界を利用した新奇磁歪材料の研究

本研究は、単結晶LaSrCoO3の奇異な応力歪み特性および磁歪を明らかにした。応力および磁場のどちらに対しても[110]cと[111]c方向の歪みは、10-3程度のヒステリシスを生じ、形状記憶効果を示した。微分干渉顕微鏡像の観察から、双晶構造の変化を確認した。また、[110]c方向の磁歪は超弾性を示した。一方、[100]c方向では、ヒステリシスのない歪み特性が得られた。元素置換したLaCoO3の強磁場磁化から、CoをRhまたはIrで置換した場合には高スピン状態が安定することが分かった。格子体積が増加したため、高スピン状態が安定したと考えられる。双晶構造を有する磁性体や誘電体は,磁気形状記憶効果やドメイン壁による巨大圧電定数といった特性を示す.磁気形状記憶効果は,金属間化合物だけで報告されており,ドメイン壁による歪み応答の向上は強誘電体だけで行われている.本研究では,酸化物の磁性体La1-xSrxCoO3で強磁性を示す組成x = 0.2の単結晶およびナノサイズ多結晶を作製し,応力ー歪みにおいて,双晶変形の有無を確認した.単結晶の結果から,[111]c方向に応力を印加した場合には,双晶変形に伴う大きな残留歪みが見られた.一方,[100]c方向に応力を印加すると,ヒステリシスの少ない応力ー歪み特性が得られ,残留歪みが生じないことを確認した.応力印加方向によって,双晶変形の有無を制御できることがわかった.粒径を変えた多結晶では,単結晶の[111]c方向と同じように応力で双晶変形が生じることを確認した.しかし,先行研究の多結晶体で報告された双晶変形が生じる応力(約150MPa)よりも,かなり弱い応力(10MPa以下)で生じる結果が得られた.予測していた応力よりもだいぶ小さいため,既存の測定系では応力の測定分解能が粗く,粒径を変えたときの測定が十分にできていない.測定系の再構築を行っている最中である.磁歪測定は,既設の1T電磁石で行う予定であったが,本年度,9Tの超電導磁石を導入した.この超電導磁石を用いた磁歪測定システムを立ち上げた.本研究では,La1-xSrxCoO3だけでなく,元素置換を行いCoのスピン状態を変化させたときの磁気弾性の研究も行う.強磁場磁化の結果から,CoをAlとRhで置換した場合には,それぞれ非磁性の低スピン状態と磁性のスピン状態が安定することがわかった.これらの組成の磁気弾性を明らかにするために,両者の単結晶の育成に挑戦し,今までにAlは置換量10%まで,Rhは2%まで成功した.双晶構造を有する磁性体や誘電体は,磁気形状記憶効果やドメイン壁による巨大圧電定数といった魅力的な特性を示す.申請者らは,酸化物の磁性体La1-xSrxCoO3で磁気形状記憶効果を示すことを報告し,スピン状態とドメイン壁を利用した新たな磁歪材料の可能性を指摘した.本研究では,(A)強磁性を示す組成x = 0.2の単結晶の磁歪と弾性の結晶方位依存性から,双晶構造が歪み特性に及ぼす影響と,(B)粒度を小さくした多結晶を作製し,多結晶においても磁気形状記憶効果を示すかどうかを明らかにする.さらに,(C)LaCoO3に種々の元素置換を行い, La1-xSrxCoO3の中間スピン状態とは異なるスピン状態が実現している組成を,強磁場磁化から明らかにする.本年度は,x = 0.2単結晶の磁歪の結晶方位依存性の測定を行った.その結果,磁場印加方向によって,磁歪特性に大きな相違が見られた.[111]cでは双晶変形が生じ,[110]cでは超弾性,[100]cでは弾性特性が得られた.また,磁場印加前後の表面凹凸を微分干渉顕微鏡で観察し,磁場による双晶変形の変化を表面の凹凸の変化でも確認した.上記の特性は,菱面体の双晶構造を考慮すればほぼ理解できるが,[110]cで超弾性を示した理由が判明していない.また,粒度を小さくした多結晶において,磁場により双晶変形が生じることを確認した.これにより,多結晶の状態で組成探索を行うことができるようになった.一方,70Tまでの強磁場中の磁化の詳細な解析からは,CoをRhやIrで置換したときに,La1-xSrxCoO3の中間スピン状態とは異なり,高スピン状態が安定することが解った.これらの組成の磁気弾性は,次年度以降の課題である.電気通信大学大学院博士学位論文佐藤桂輔