hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
モデルポリアルキルスチレン類を利用した分子構造と粘弾性パラメータの相関解析

本研究では、単分散ポリ(4-n-アルキルスチレン)試料(アルキル炭素数=18)を用いて各種物性測定を行った。まず、ガラス転移温度Tgの側鎖長依存性を評価した結果、側鎖長の増加につれてTgは低下することが確認された。これは運動性の高いアルキル基の側鎖への導入により、主鎖の運動性も高まり、Tgが低下するためと考えられる。また、動的粘弾性測定を行い、絡み合い点間分子量Meの側鎖長依存性を調べたところ、側鎖長の増加に伴い、Meは増加することが確認された。側鎖長の増加で分子鎖の嵩高さが増し、実質的に分子鎖が太くなって、絡み合いが生じ難くなっていく(Meが増加する)ことが原因と考えられる。平成28年度は一連のポリ(4-n-アルキルスチレン)を精密合成するため、炭素数n=1、2、3、4、6、8の6種類の4-n-アルキルスチレンモノマーを合成し、さらにそれらのモノマーをリビングアニオン重合法により重合し、広い分子量範囲にわたる分子量分布の狭いモデル高分子試料をそれぞれ4試料以上、合計33試料を調製した。合成された試料の分子量、ならびに分子量分布は、多角度光散乱(MALS)、およびサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)により測定し、いずれのシリーズ試料とも広い分子量範囲(5,000≦Mw≦400,000程度)にわたり、狭い分子量分布(Mw/Mn≦1.1)を有する試料群が調製されたことを確認した。得られた試料群を利用して、まずはガラス転移温度(Tg)測定に着手した。その結果、いずれの試料とも重合度の低い領域ではTgは低く、重合度の増加に伴い、Tgは増加するが、重合度がおよそ300程度になると、一定のTgに達することが分かった。また、n=28の試料群で得られたTgの飽和値は、以前に報告された値に比べて20°C以上も高いことが明らかとなった。以前の研究では屈折率の温度依存性からTgを求めており、そのときの冷却速度は約2K/minである。ガラス転移は緩和現象であることから測定手法の違いにより値に差が見られたと考えられる。また以前の研究ではTgの分子量依存性がみられる分子量領域での試料を使用していた可能性もあると考えている。さらに、全ての試料を用いて、動的粘弾性(周波数分散)測定を行い、貯蔵弾性率G'、および損失弾性率G"の合成曲線を作成した。合成曲線は測定領域内で滑らかに重なっており、温度時間換算側が成立していることが分かり、また、高分子量で十分な絡み合いを持つ高分子試料の測定結果からゴム状平坦領域は約3桁の広い周波数領域で存在していることが示された。炭素数n=1、2、3、4、6、8の6種類の4-n-アルキルスチレンモノマーを合成し、さらにそれらのモノマーをリビングアニオン重合法を用いて重合することにより、本研究で使用される広い分子量範囲にわたる分子量分布の狭い一連のポリ(4-n-アルキルスチレン)試料をそれぞれ4試料以上、合計33試料、ほぼ設計通り調製することができた。また、それらのガラス転移温度(Tg)測定を行うことにより、Tgの分子量(重合度)依存性を明らかにすることができた。今後、粘弾性測定データと合わせ、分子構造と粘弾性パラメータの相関を議論する目途がついた。平成29年度は、昨年度調製した単分散ポリ(4-n-アルキルスチレン)(炭素数n=1、2、3、4、6、8)試料に加えて、さらに7試料を追加合成し、合計40試料として各種物性測定を行った。まず、得られた試料群を利用して、ガラス転移温度Tgのアルキル側鎖長依存性を評価した。アルキル鎖長が長くなるにつれてTgは低下することが確認された。これは運動性の高いアルキル基が側鎖に導入されることで、主鎖の運動性も高まり、Tgが低下するためと考えられる。次いで、動的粘弾性測定を行い、粘弾性特性のアルキル側鎖長依存性について調査した。周波数分散測定から得られたデータを使い、時間温度換算則(TTS)に則って合成曲線の作成を試みたところ、得られた合成曲線の貯蔵弾性率G'、損失弾性率G"および損失正接tanδが測定領域内で滑らかに重なっていることから、TTSが成立していることがわかった。移動因子aTの温度依存性は、いずれもWLF型で記述でき、かつほとんど同じ依存性を示した。これは側鎖長が異なったとしても、温度に伴う分子摩擦の変化がほとんど同じであることを示している。さらに、各試料の絡み合い点間分子量Me (=ρRT/GNo)のアルキル側鎖長依存性を調べたところ(GNoはゴム状平坦部弾性率)、側鎖長が長くなるほどMeは大きくなることが確認された。これは側鎖にアルキル基が導入されていくことで嵩高さが増し、実質的に分子鎖が太くなって、絡み合いが生じ難くなっていく(Meが増加する)からであると考えられる。さらに、ポリ(4-n-アルキルスチレン)類と1,4-ポリイソプレン(1,4-PI)とのポリマーブレンドの混和性に関する検討を行った。

その結果、アルキル基がメチル基とエチル基の場合は相分離したのに対し、プロピル基以上では相溶していることが、DSC、ならびに光学顕微鏡観察により示された。本研究では、単分散ポリ(4-n-アルキルスチレン)試料(アルキル炭素数=18)を用いて各種物性測定を行った。まず、ガラス転移温度Tgの側鎖長依存性を評価した結果、側鎖長の増加につれてTgは低下することが確認された。これは運動性の高いアルキル基の側鎖への導入により、主鎖の運動性も高まり、Tgが低下するためと考えられる。また、動的粘弾性測定を行い、絡み合い点間分子量Meの側鎖長依存性を調べたところ、側鎖長の増加に伴い、Meは増加することが確認された。側鎖長の増加で分子鎖の嵩高さが増し、実質的に分子鎖が太くなって、絡み合いが生じ難くなっていく(Meが増加する)ことが原因と考えられる。現在までに得られたガラス転移温度(Tg)測定結果を参考にしながら、1各試料の動的粘弾性測定を行う、2各試料の粘弾性測定温度範囲の密度測定を行う、3溶液中における非摂動鎖の拡がりを測定することにより、各試料のセグメント長を求める。そして、13の粘弾性データとを用いて、パッキング長と絡み合い分子量の普遍的スケーリング関係の妥当性などを議論する。高分子物性
平安時代文学における唐文化の受容と「国風文化」の生成に関する基礎的研究

平安中期(10世紀後半)に成立した、独自に「国風化」された《句題詩》が、唐代の詩賦の創作指南書類の受容のもとに生成されたことを、和漢比較文学的手法を用いて明らかにする。具体的には、《句題詩》の表現技法が、『賦譜』(遣唐使として派遣された円仁が輸入し、我が国にのみ伝存する唐代の科挙の試験のための作賦の指南書)や「詩格」類の「題詠論」(「破題論」)中にほぼそのままみられることから、《句題詩》が、唐文化との密接な接触のうちに生成されたことを実証し、平安朝文学における『賦譜』や「詩賦格」類など科挙対応の指南書の受容実態を浮き彫りにするとともに、和歌文学など、広く国文学への影響をも明らかにする。
糖質誘導体を素構造とする高次組織体の設計と機能

本年度は、糖質による三次元的な会合形態の制御を目的として両親媒性ポルフィリンを分子設計、合成した。両親媒性ポルフィリンが糖を含むpH10の水溶液中で会合体を形成することを紫外可視吸収スペクトル、示唆走査型熱量計による相転移温度測定および動的光散乱測定により確認した。さらに、糖質存在下における会合体のキラリティーについてCDスペクトルにより検討した。その結果、全ての糖質に関して会合形態のキラリティーは、糖質の2位の水酸基の空間配置を反映した。また透過型電子顕微鏡(TEM)による会合形態を検討したところ、加えた糖質により繊維状あるいはベシクル状の会合形態を形成することが確認され、繊維状の会合体の幅は約10nmであった。CPK分子モデルによる化合物の長軸方向は4.2nmであることから、face-to-face型かつ単分子膜状の会合形態をしているものと思われる。つまり、両親媒性ポルフィリンはnontoxicな糖質の種類を変えるだけで糖質の構造を反映した会合形態および会合体のキラリティーの発現という化学的操作が可能な分子集合体として機能することが示された。さらに、ポリ(L-又はD-リジン)の側鎖にフェニルボロン酸を修飾した糖応答性ポリペプチドを合成し、その機能について検討を行なった。糖応答性ポリペプチドのヘリックス-コイル転位をCDスペクトルによって検討した結果、糖心応答性ポリペプチドの電荷や親水性-疎水性のバランスを糖によりコントロールすることによって、酸性領域でもα-ヘリックス構造の形成が可能であることが示された。また、糖応答性ポリペプチド-糖複合体はポリアニオンとなり、カチオン性シアニン色素と静電的に相互作用し、糖の添加に伴い色素の会合が誘発された。このことを利用して糖の存在を色の変化として読み出すことに成功した。この系は、糖を加えることによって水色から赤紫色へと溶液の色が徐々に変化し、肉眼で糖の濃度変化を検知することができる点が特徴である。
子どもが超低出生体重児であることに対する母親の気持の変化

超低出生体重児を育てている母親9名に対して、子どもが超出生体重児であることに対してどのような思いを持ちながら、またどのように気持ちを変化させながら育児を行ってきたのか面接調査を行った。母親たちは、外出時に出会った同じ月齢の子どもたちと比較して小さく生まれていることを実感した際、子どもの成長発達の遅れを不安に感じ、大きくなってほしい、追いついてほしいという焦りを感じていたが、子どもが成長するにつれて、この子なりに成長しているからいいと感じて、おおらかに見守れるようになっていることが明らかになった。超低出生体重児を育てている母親が、子どもが低出生体重児であることをどのように感じてきたのかを、出生直後から子どもが1歳を過ぎる頃までを中心に振り返り、気持ちが変化する過程と、気持ちの変化に影響を及ぼした要因はなにかを調査することで、子どもが超低出生体重児であることを母親が受け入れるプロセスを明らかにすることを目的としている。平成20年度は修正1歳6か月-修正3歳未満の子どもの母親2例に対し、インタビューを実施。現時点でインタビューを行った2例の母親からは、子どもが超低出生体重児であることにより、"普通の子"ではないという思いを持っており、正期産成熟児として生まれた子どもであっても起こり得る状況であっても、「小さく生まれたから」ではないかと感じ不安を増強させているが、その不安に対して医療者が丁寧に確認し、フィードバックしていくことで不安を解消し、そのことが母親の自信を強めている様子がうかがえる。また、そのような医療者の確認や母親の自信そのものが、育児サークルやスポーツクラブの乳幼児向けのプログラムへの参加につながるなど、子どもとともに外に向かうきっかけとなっていた。また、その結果として、正期産成熟児で生まれた子どもと比較して傷つく体験をすることもあるが、子どもが周囲の影響を受けて成長し、世界を広げている姿を目にして、低出生体重児であることを強く意識せずに、子どもに合わせて育てていこうとしている様子があった。平成21年度には事例数を増やすとともに、分析をすすめていき、母親の思いを構造化していく予定である。平成21年度は母親からの語りを引き出すための技術を向上させるため、Nobody's Perfectのファシリテーター講習会を受講。インタビューそのものの技術向上のためのプログラムではないが、子どもを育てる母親への対応の基本を振り返るとともに、家族の発言の確認方法等のインタビューに活用できる技術の学習の場とすることができた。今年度の計画としては、データ収集およびその分析をあげており、平成20年度に引き続き、修正1歳6か月修正3歳未満の子どもの母親10名(平成20年度2名、平成21年度10名の計12名)に、インタビューを実施。しかし、うち1名は紹介依頼施設との調整過程で、単胎の超低出生体重児で出生しているが脳性麻痺の生じている子どもの母親が紹介されていることがインタビュー時点で発覚したため、インタビューは実施しているが、対象者としてデータ分析からは削除することとなった。2年間でデータ収集した12例のうち、兄または姉がいる家族は3例あり、その場合は上の子を育てる過程で、他児と比較して、正期産成熟児として生まれていても子どもによって成長速度が異なることを感じており、超体出生体重児の子どもの成長発達がゆっくりであることも、自然に受け入れられている様子がうかがえる。しかし、きょうだいのいない子どもを比較した場合も、居住地の環境等により、同年代の子どもとの接点が少ない場合は、子どもの発育が遅いことを受け入れにくい様子が感じられた。
腫瘍拒断におけるCD226(DNAM-1)の役割

DNAM-1(CD226)はCTLやNK細胞に発現する接着分子である。我々は最近DNAM-1のリガンドとしてPVRとPRR-2の2つの分子を同定した。DNAM-1リガンドの発現していないRMA細胞株とDNAM-1リガンドであるPVRまたはPRR-2を遺伝子導入し安定的に発現させたRMA細胞株をそれぞれマウスに接種すると、RMA細胞株は生着するのに対し、DNAM-1リガンドを発現したRMA細胞株は完全に拒絶された。この腫瘍拒絶は抗体投与によりCD8+細胞を除去すると阻害された。これらのことからCD8+キラーTリンパ球に発現するDNAM-1が腫瘍細胞に発現するリガンドを認識して拒絶に働いていると考えられた。一方で、DNAM-1はTリンパ球やNK細胞のみならずCD8+樹状細胞にも発現していることが判明した。本研究では、DNAM-1リガンドを発現する腫瘍細胞に対するキラーリンパ球による拒絶の分子機構を明らかにすることを目的とした。とりわけ、樹状細胞に発現するDNAM-1のキラーTリンパ球の感作と誘導における役割に関して焦点を絞り、樹状細胞の成熟、活性化、抗原のクロスプレゼンテーション、およびヘルパーT細胞の分化、活性化におけるDNAM-1の役割について明らかにする。その結果、以下の結果が得られた。1)CD8+樹状細胞に発現するDNAM-1を抗体で架橋すると、MHCクラスII,CD80,CD86,CD40などの発現が増加した。2)1)において、樹状細胞からIL-12の分泌が亢進した。
非動脈炎性虚血性視神経症の治療とステロイドの毛様動脈への弛緩作用の検討

ラット非動脈炎性虚血性視神経症モデルを発症させた後、生理食塩水投与群、アルギニン投与群、ステロイド投与群に無作為割り付けを行い、3日間の投与を行った。ステロイド投与群が56日で最も有意に網膜神経節細胞(RGC)の維持効果が認められた。また角膜電気刺激のみではRGC機能維持に有意差は得られなかったが、アルギニンを同時投与させると、相乗効果で有意なRGC機能維持作用が得られた。メチルプレドニゾロンは濃度依存に短後毛様動脈を弛緩させることがわかった。また、内因性のNOを介さず、外因性のNOを放出することなしにNO非依存性に弛緩させていることがわかった。[結果]生理食塩水投与群では、RGC数は発症28日後より有意に減少した。L-アルギニン投与群では、発症28,56日におけるRGC数は生理食塩水投与群と比較し、維持される傾向を認めたが有意差はみられなかった。ステロイド投与群では56日において有意にRGCの維持効果が認められた。[結論]NAIONラットモデルにおけるRGC障害に対し、ステロイド投与がRGC数維持効果を持つ可能性が示唆された。また、L-アルギニン投与も有意差はみられなかったもののRGCが維持される傾向を認めた。白色家兎の短後毛様動脈を単離採取し、ミオグラフシステムに二本のワイヤーを用いて固定した。高カリウム溶液を注入し、短後毛様動脈の収縮を確認後、カルバコールを注入し、濃度依存性の弛緩を確認した。血管内皮をそぎ落とした短後毛様動脈では弛緩が確認できなかった。カルバコールによる短後毛様動脈の弛緩は、carboxy-PTIO、L-NAMEで阻害された。このことから、カルバコールは短後毛様動脈の内皮に存在する内因性のNOを用いて弛緩させることが判明した。続いて、高カリウム溶液を注入し、短後毛様動脈の収縮を確認後、L-アルギニンを注入し、濃度依存性の弛緩を確認した。L-アルギニンによる短後毛様動脈の弛緩は、carboxy-PTIO、L-NAMEで阻害された。このことから、L-アルギニンも短後毛様動脈の内皮に存在する内因性のNOを用いて弛緩させることが判明した。有意な研究成果が得られているため。1.副腎皮質ステロイド、L-アルギニン、プラセボのランダム化試験:ラットモデルNAIONを発症させた後、生理食塩水投与群、アルギニン投与(500mg/kg)群、ステロイド投与(20mg/kg)群に無作為割り付けを行い、3日間の投与を行った。フルオロゴールドを用いて逆行性染色を行い、発症3,7,14,28,56日後のRGC数をカウントし、比較を行った。その結果、アルギニン投与群では、発症28,56日において維持する傾向を認めたが有意差はみられなかった。ステロイド投与群では56日で有意にRGCの維持効果が認められた。2.L-アルギニンと角膜電気刺激(TES)の組み合わせによる相乗効果の確認:コンタクトレンズ電極を角膜側に陽性極、陰性極は口腔内に置いた。刺激機械のパルス幅は1ms,電流強度は100μA、20Hz,60分間の刺激とした。その結果、TESのみではRGCの機能維持に有意差は得られなかった。しかしこれにアルギニンを同時投与させると、相乗効果で有意な神経節細胞機能維持作用が得られた。3.副腎皮質ステロイドの単離短後毛様動脈弛緩作用のメカニズムの解明メチルプレドニゾロン濃度を、0.1mg/ml、0.2mg/ml、0.4mg/ml、0.8mg/mとしたときの血管弛緩作用は、それぞれ76.92±4.16、61.44±5.18、39.17±5.59、23.45±2.59(平均±標準誤差%)で、濃度依存に血管を弛緩させることがわかった(n= 7)。また、メチルプレドニゾロンの血管内皮の障害の有無による血管弛緩作用には有意差がなかった。また、メチルプレドニゾロンを投与したのちcarboxy-PTIO(n=5 )、L-NAME(n=5 )をそれぞれ投与したが弛緩作用は抑制されなかった。したがって、メチルプレドニゾロンは、内因性のNOを介さず、外因性のNOを放出することなしにNO非依存性に弛緩させていることがわかった。

白色家兎単離短後毛様動脈に対するステロイドの薬理学的作用を検討する。非動脈炎性虚血性視神経症のラットモデルに対するL-アルギニンとステロイドの治療効果について無作為割り付けを行い、得られた結果を論文発表する。白色家兎単離短後毛様動脈に対するL-アルギニンの薬理学的作用の結果を論文発表する。眼科学非動脈炎性虚血性視神経症のラットモデルに対するL-アルギニンとステロイド治療の治療効果について、無作為割り付けを行い、機能的評価も加え、検討していく。また、白色家兎単離短後毛様動脈にたいするL-アルギニンとステロイドの薬理学的作用も検討していく。試薬を使用する際に購入したいたいため、次年度購入とする。試薬を使用する際に購入したいため、次年度購入とする。次年度の試薬購入に充てる次年度の試薬購入に充てる。
表現型可塑性に伴う遺伝的分化機構の解明

カドブシアリは、同種内で生殖雌の形態の異なる2タイプのコロニー(無翅女王のコロニーと有翅女王のコロニー)が存在する。これらのコロニー間において雄を介した遺伝子交流の有無を調べるため、下記の調査、実験を行った。1、マイクロサテライトマーカーの開発従来のフィルターハイブリダイズや、磁気ビーズなどを用いた一般的な方法ではなく、制限PCR法を用いたCompound S SRに注目した開発を行った。前年度開発したプライマーに不足があったため、新たに90あまりのプライマーを組みなおしたが、いずれも十分な多型が検出できないものであった。2、フィールド調査昨年度に引き続き、野外でのGPSを用いたサンプリングを行った。GPSを用いて、フィールド調査にて見つけたコロニーの位置情報を取得し、その後室内にてコロニー解剖を行い、コロニーの社会構造と位置情報を一致させるデータを取った。3、交尾実験昨年度に引き続き、交尾行動に関する実験を行った。本種の交尾行動として、先行研究によるとメスがフェロモンでオスを呼ぶ、コーリング行動を行ってオスを呼び、交尾を行うとされている。しかし、昨年度までの実験では、メスのコーリング行動らしきものが確認されないまま交尾が成立していた。また、それは、有翅女王コロニー、無翅女王コロニー両タイプの雌雄で交尾が成立する事が分かった。今年度は、野外でもこれらの交尾が成立しているのか、メスによるコーリング行動、フェロモンをオスが感知しているのかを調べるため、Y字管を用いたオスの行動を調べた。繁殖期のメスをY字管の片一方に配置し、もう片方には配置しないでオスに管の中を歩かせ、メスのいる方、いない方どちらの方へ行くのかを調べた。結果、オスはメスのいる、いないに関わらず、分かれ道でどちらの方を選ぶのかはランダムな結果となり、メスがフェロモンを出しているのか、オスが感知しているのかについて分からない結果となった。カドフシアリは、同種内で生殖雌の形態の異なる2タイプのコロニー(無翅女王のコロニーと有翅女王のコロニー)が存在し、この表現型の2型は可塑的なものであるとされている。これらのコロニー間において雄を介した遺伝子交流に制限があり、遺伝的に分化が生じているのではないかと考え、遺伝的差異の有無を調べることを目的としている。今年度は北海道の千歳個体群を主にサンプリングし、計100コロニーについて飼育を行う中、集団遺伝解析のためのDNA抽出、生殖虫の交尾行動の観察、雄の生殖器の解剖、およびマイクロサテライトマーカーの開発準備を行った。交尾実験に関しては、飼育ケージ環境下においての交尾は、有翅女王、無翅女王、有翅女王巣雄、無翅女王巣雄の各4タイプのペアーにおいて、すべての組み合わせで交尾が成立し、それは飛翔を伴わずに行うこと、複数回の交尾が可能であることが分かった。また、交尾時期のサンプリングにより、有翅コロニー、無翅コロニーともに、同時期に生殖虫を巣外に放出していることが確認された。これらの結果から、両タイプのコロニー間で時間的差異による遺伝的隔離は生じておらず交尾時期は一致していること、ケージ内では飛翔を伴わず地上で交尾を行うために、飼育環境下では両タイプ間での交尾が可能であることが分かった。今後は実際野外環境下においての遺伝子交流について調べることを第一とし、遺伝子交流に制限があった場合に進化するであろう雄の生殖器の形態について比較する。また、遺伝子交流に偏りがなかった場合に、母親の表現型と娘の表現型とを一致させる要因について、母系遺伝、および環境の要因について考察する。カドフシアリは、同種内で生殖雌の形態の異なる2タイプのコロニー(無翅女王のコロニーと有翅女王のコロニー)が存在する。1、マイクロサテライトマーカーの開発従来のフィルターハイブリダイズや、磁気ビーズなどを用いた一般的な方法ではなく、制限PCR法を用いたCompound SSRに注目した開発を行った。多数のSSR遺伝子のシークエンスを取得し、そのうち43遺伝子座で増幅が可能、さらに多型が見つかったのはそのうちの6遺伝子座であった。2、フラグメント解析変異のあった遺伝子座を用い、有羽女王コロニー24、無羽女王コロニー23巣を対象としてフラグメント解析を行い、結果からFst値を導いた。Fst値は2.06E-05と、ランダム交配に限りなく近い結果となった。この成果は、3月に行われた生態学会と合同の国際学会にて発表した。今後、さらに多数の遺伝子型を検出できる遺伝子座を増やし、データの精度を上げる必要がある。3、交尾実験各コロニーを有翅女王、無翅女王をそれぞれ組み合わせた4つの系での交配実験を行った。各系ともに交配実験後に女王を一部解剖し、貯精嚢に精子が確認できるかについて調べた。結果はいずれの系でも女王の貯精嚢において活性を持つ精子が確認でき、交尾が成功していることが分かった。

前年度開発したプライマーに不足があったため、新たに90あまりのプライマーを組みなおしたが、いずれも十分な多型が検出できないものであった。2、フィールド調査昨年度に引き続き、野外でのGPSを用いたサンプリングを行った。GPSを用いて、フィールド調査にて見つけたコロニーの位置情報を取得し、その後室内にてコロニー解剖を行い、コロニーの社会構造と位置情報を一致させるデータを取った。3、交尾実験昨年度に引き続き、交尾行動に関する実験を行った。本種の交尾行動として、先行研究によるとメスがフェロモンでオスを呼ぶ、コーリング行動を行ってオスを呼び、交尾を行うとされている。しかし、昨年度までの実験では、メスのコーリング行動らしきものが確認されないまま交尾が成立していた。また、それは、有翅女王コロニー、無翅女王コロニー両タイプの雌雄で交尾が成立する事が分かった。今年度は、野外でもこれらの交尾が成立しているのか、メスによるコーリング行動、フェロモンをオスが感知しているのかを調べるため、Y字管を用いたオスの行動を調べた。繁殖期のメスをY字管の片一方に配置し、もう片方には配置しないでオスに管の中を歩かせ、メスのいる方、いない方どちらの方へ行くのかを調べた。結果、オスはメスのいる、いないに関わらず、分かれ道でどちらの方を選ぶのかはランダムな結果となり、メスがフェロモンを出しているのか、オスが感知しているのかについて分からない結果となった。本研究の目的達成の要となるマイクロサテライトマーカーの開発が達成できた事。また、アリ類では難しい、飼育環境かでの交尾実験に成功し、交尾観察ができたため。サンプリングによって、比較的容易に一定量の個体群の確保が可能であり、野外調査、実験などは比較的順調である。基本的にはデータの追加を行う。ことに開発したマイクロサテライトマーカーでは、観察される変異が非常に少数であった。今後マーカーを追加し、より検出力の高いマーカーを追加する必要がある。また、対象とする個体群を増やすこと、および当初から予定していた系統解析も今後行う必要がある。これらのデータをまとめ、投稿に向けた準備を行う。
5～13世紀ユーラシア東方における都城と仏塔の比較史的研究と3Dアーカイブ作成

本研究は、日本や中国を含むユーラシア東方にて、主に513世紀の時期を中心として各地に造営された都城と、仏教のシンボル的モニュメントである仏塔に焦点を当て、双方の果たした役割や位置関係、モニュメントとしての特質等の分析を通じ、その背景にある当該時期の政治・経済および社会における仏教の在り方と、その歴史的変遷について、歴史学・考古学・仏教学等各分野の立場から多角的視点の比較研究を行う。2018年度は、採択後に研究班全員が参加して発足会議を行い、本研究の主旨と目標の再確認、および交付予算を踏まえての活動内容の検討、2018年度の計画策定を行った。その結果、海外調査は中国と韓国で実施することとし、また日本国内で木造塔・石塔の調査を行うこととした。上記方針を踏まえて、夏期には中国内蒙古自治区内において遼・金時代の仏塔を中心に調査と撮影を行い、3Dモデル製作を試行した結果、ある程度良好な感触を得た。さらには、この調査所見をもとにモンゴル国内に所在する契丹時代のものと考えられている仏塔(バルス・ホト1城所在仏塔)との形状比較を行った。その結果、このバルス・ホト1城所在の仏塔は、16世紀以降、少なくとも二度にわたり修築されていることがわかり、近年に行われた修築の範囲は、下層部分まで及んでいて、恐らく、営造当初の原型をとどめていないこと等の見解に至った。このほか、国内でも夏期・秋期に奈良県内・京都府内・滋賀県内に所在する木造塔の調査と撮影作業、および3Dモデル製作を行って、問題点の洗い出し作業を行った。以上の経過により、いくつかの技術的問題点を把握するに至ったので、当初の研究目標を達成するために必要な技術的課題点の克服や方策等の検討を行った。また、日本国内および中国国内の当該時代の仏塔のリストを作成し、今後適宜必要な学術所見や情報を付加しつつ、データベース化していくことにしている。内蒙古自治区での調査成果や、モンゴル国内の仏塔との比較分析において、修築や営造にかかわる所見を得られるに至ったことは、本研究が目指すアーカイブ化の資料的価値と意義を再確認できた点でひとつの進展であったと思量する。他方、日本国内の仏塔に関しては、日本の寺院の特有の形状(庇や瓦葺きが長く張り出す)や、樹木や塔頭等建物に近接しているという環境・ロケーション等の影響もあって、対象物の撮影が困難な事例が散見される。さらには、文化財保護法の観点から、ドローン等を使用した撮影が規制されている事例も多々あるので、3Dデータ化に関する手法の確立にはさらに時間を要している。今後は、建造物報告書等の活用も視野に入れつつ、研究班全体で議論をしながら課題点を解決して行く方向である。2019年度は、引き続き中国国内での調査を行い、特に仏塔と都城との関連性についても検討・分析を行う予定にしている。また、課題点となっている国内寺院の仏塔の3Dモデル製作に関しては、新たな手法の開発を目指すこととしたい。このほか、国内外を問わず、本研究が対象としている仏塔は何らかの修築の手が加えられているので、こうした点も反映したアーカイブ製作を目指すこととしたい。具体的には古写真などを探索して、修築以前の様相や状態を把握して、今後の3Dアーカイブ成果物に加味していきたいと考えている。さらに、従来研究ではあまりなされていない石塔についても対象に含めることとし、日本史・東洋史の専門研究者と情報処理の専門家との学融合的な研究を推進していく予定である。

内蒙古自治区での調査成果や、モンゴル国内の仏塔との比較分析において、修築や営造にかかわる所見を得られるに至ったことは、本研究が目指すアーカイブ化の資料的価値と意義を再確認できた点でひとつの進展であったと思量する。他方、日本国内の仏塔に関しては、日本の寺院の特有の形状(庇や瓦葺きが長く張り出す)や、樹木や塔頭等建物に近接しているという環境・ロケーション等の影響もあって、対象物の撮影が困難な事例が散見される。さらには、文化財保護法の観点から、ドローン等を使用した撮影が規制されている事例も多々あるので、3Dデータ化に関する手法の確立にはさらに時間を要している。今後は、建造物報告書等の活用も視野に入れつつ、研究班全体で議論をしながら課題点を解決して行く方向である。2019年度は、引き続き中国国内での調査を行い、特に仏塔と都城との関連性についても検討・分析を行う予定にしている。また、課題点となっている国内寺院の仏塔の3Dモデル製作に関しては、新たな手法の開発を目指すこととしたい。このほか、国内外を問わず、本研究が対象としている仏塔は何らかの修築の手が加えられているので、こうした点も反映したアーカイブ製作を目指すこととしたい。具体的には古写真などを探索して、修築以前の様相や状態を把握して、今後の3Dアーカイブ成果物に加味していきたいと考えている。さらに、従来研究ではあまりなされていない石塔についても対象に含めることとし、日本史・東洋史の専門研究者と情報処理の専門家との学融合的な研究を推進していく予定である。2018年度に国内調査をさらに数件実施する予定であったが、前述のように技術的課題点が認識されたため、いったん調査の実施を見合わせ、問題点の洗い出しと解決に向けた作業を優先させることとしたため、次年度使用額が生じる結果となっている。
ヘム結合プロテイン

オートトランスポーターは病原性細菌が分泌するタンパク質である。オートトランスポーターには色々な役割がある。SPATEというオートトランスポーターは、宿主のタンパク質を消化するためにセリンプロテアーゼドメインを持っている。腹膜炎の原因菌として、病原性大腸菌が知られている。この大腸菌は、HbpというSPATEを分泌する。Hbp(ヘモグロビンプロテアーゼ)の病態生理学的特徴を明らかにするため、我々の研究室ではHbpを結晶化した。X線構造解析を行うことによって、Hbpには三つのドメインがあることがわかった。N末端ドメインはセリンプロテアーゼドメインである。C末端ドメインはオートシャペロンである。この二つのドメインの間には、長いbetaヘリックス構造がある。Kingston博士は、オートトランスポーター分泌メカニズムを解明するために色々な変異体を作っている。オートシャペロン部分の表面に、結晶構造解析の電子密度が見えないalanine残基に富むループ構造がある。保存されたlysine残基もある。このlysineを変えるとオートトランスポーター分泌が停止される。現在、このlysineの役割を調べている。鉄元素は生物にとって欠くことのできない成分であるが、鉄(III)イオンは生理的pH条件ではほとんど水に溶解できないことが知られている。そこでバクテリアでは、周囲の環境から鉄を吸収するための精巧なシステムを細胞内に発達させている。一方、大腸菌の内部では、鉄イオンの取り込み調節タンパク質(Ferric Iron Uptake Regulator, Fur)が、数多くの(30以上)遺伝子発現を制御している。鉄イオン存在条件下で、このタンパク質は特定のDNA配列に結合し、その下流の遺伝子発現を抑制することが知られている。Fur相同タンパク質は、結核菌や淋菌をはじめとした多くのグラム陽性菌、陰性菌も持っていることがわかっている。すべてのFur相同タンパク質は、分子量約17kDaの単量体である。本研究の目的は、大腸菌由来のオートトランポーター関連タンパク質の構造解明と金属イオンによるDNA遺伝子発現メカニズムを解明することである。平成16年度では、大腸菌由来のオートトランポーター関連タンパク質の発現系の構築に成功しており、タンパク質精製も成功している。また、機能測定のため、野生型のタンパク質の調整も成功いた。これから、これらのタンパク質を用いて機能測定を行う予定である。
最も少体節化した節足動物としての介形類-発生生物学的アプローチ

・ウミホタルにおける2つのengrailed遺伝子の発現解析前年度,各体節の後方で発現し体節性を示す分子マーカーとしてよく知られるengrailed遺伝子の単離を,ウミホタルVargula hilgendorfii胚において試みたところ,遺伝子重複により生じたと考えられる2つのホモログ(Vh-en-aおよびVh-en-b)が得られた.そこでin situ hybridization法によって付属肢形成期の胚(4050%胚期)においてそれぞれの発現パターンを調べた結果,胚期に同調的に形成される5対の付属肢原基に加え,将来形成される付属肢に相当する計7本の縞状の発現パターンが見られた.またVh-en-bでは,さらにその後方にも2本の縞状の発現パターンが見られ,この胴部末端領域には付属肢はなく体節性を示す構造も見られないため,この発現パターンは「痕跡的な」腹部体節を示すものと考えられる.以上の結果の一部を日本節足動物発生学会第41回大会,Sixth International Crustacean Congress,および日本動物学会第76回大会で報告した.・ウミホタルにおけるHox遺伝子群の単離および発現解析Hox遺伝子群のホメオドメインに対するuniversalなdegenerateプライマーを用いたRT-PCR法を行ったところ,数種類の異なる塩基配列をもつcDNA断片が得られたため,RACE法によるクローニングを試みた.その結果,いまのところいずれも約1kb長のlabial遺伝子およびcaudal遺伝子のホモログが得られ(Vh-labおよびVh-cad),それぞれについてin situ hybridization法による発現パターンの解析を行った.50%胚期においてVh-labについては他の甲殻類と同様に第二触角で発現が見られ,Vh-cadについては上述の「痕跡的な」腹部体節で発現が見られた.・胚発生過程,特に体節形成に着目した観察介形類ミオドコーパ目ウミホタルVargulahilgendorfiiの胚発生過程について,光学顕微鏡および蛍光顕微鏡(DAPI染色)によるホールマウント観察を行った.その結果,表割ののち胚帯が形成され,少なくとも5対の付属肢原基が同調的に生じることが明らかとなった.これは3対の付属肢を持つノープリウス幼生として艀化する場合,もしくは卵ノープリウスとして胚期に3対の付属肢原基が見られる他の甲殻類の場合とは異なる発生様式であった.ウミホタルにおいて,segment polarity遺伝子のひとつとしてよく知られているengrailed遺伝子を単離するため,degenerateプライマーを用いたRT-PCR法によりホメオドメインの一部領域を増幅した.この塩基配列を基に5'RACE PCR法を行ったところ,5'UTRを含めて約1kb長のengrailed遺伝子のホモログを2つ得ることが出来た.このことからウミホタルではワラジムシやアメリカザリガニといった他の甲殻類と同様に,engrailed遺伝子の重複が生じていることが明らかとなった.現在,この2つのengrailed遺伝子に対するRNAプローブをそれぞれ作成し,ホールマウントin situ hybridization法による発現解析を進めている.一方,Hox遺伝子群のホメオドメインに対するuniversalなdegenerateプライマーを用いてRT-PCR法を行ったところ,数種類のHox遺伝子断片が得られた.以上の成果の一部を日本動物学会第75回大会,およびThe 12^<th> CDB Meeting, Diversity of Developmental Mechanisms in Invertebratesで報告した.・ウミホタルにおける2つのengrailed遺伝子の発現解析前年度,各体節の後方で発現し体節性を示す分子マーカーとしてよく知られるengrailed遺伝子の単離を,ウミホタルVargula hilgendorfii胚において試みたところ,遺伝子重複により生じたと考えられる2つのホモログ(Vh-en-aおよびVh-en-b)が得られた.そこでin situ hybridization法によって付属肢形成期の胚(4050%胚期)においてそれぞれの発現パターンを調べた結果,胚期に同調的に形成される5対の付属肢原基に加え,将来形成される付属肢に相当する計7本の縞状の発現パターンが見られた.またVh-en-bでは,さらにその後方にも2本の縞状の発現パターンが見られ,この胴部末端領域には付属肢はなく体節性を示す構造も見られないため,この発現パターンは「痕跡的な」腹部体節を示すものと考えられる.以上の結果の一部を日本節足動物発生学会第41回大会,Sixth International Crustacean Congress,および日本動物学会第76回大会で報告した.・ウミホタルにおけるHox遺伝子群の単離および発現解析Hox遺伝子群のホメオドメインに対するuniversalなdegenerateプライマーを用いたRT-PCR法を行ったところ,数種類の異なる塩基配列をもつcDNA断片が得られたため,RACE法によるクローニングを試みた.その結果,いまのところいずれも約1kb長のlabial遺伝子およびcaudal遺伝子のホモログが得られ(Vh-labおよびVh-cad),それぞれについてin situ hybridization法による発現パターンの解析を行った.50%胚期においてVh-labについては他の甲殻類と同様に第二触角で発現が見られ,Vh-cadについては上述の「痕跡的な」腹部体節で発現が見られた.
Fc 受容体への親和性改変を指向した生体内抗体修飾反応の開発

本研究では生体内においても利用可能な抗体修飾反応を開発し、抗体の化学修飾によりFc受容体への親和性を改変することをめざす。ペプチドと遷移金属を組み合わせることで、生体内抗体修飾反応の基盤を確立する。生体内における化学反応は、生体内安定性と標的分子に対する反応性をコントロールする必要があるため、種々の条件を最適化することで、生体内での抗体の化学修飾を実現する。最終的に、細胞系や動物系で本反応の有用性を証明し、疾患治療や分子イメージングへとつながる基盤技術としての開発をめざす。
脳のパターン形成と細胞死抑制の課程における哺乳類ポリコーム群の機能発現機序

ショウジョウバエ・ポリコーム遺伝子群であるMel-18とBmi-1遺伝子産物の機能を分子レベルで明確にしていくことが,本研究の目的であり、それらの作用機序について以下のように解析を行った。(1)HoxクラスターにおけるMel-18結合領域同定の試み。染色体上のMel-18結合領域を明らかにするために、クロマチンDNAとMel-18の複合体の免疫共沈を試みた。パラフォルムアルデヒドを用いて、マウス11.5日胚を固定し、超音波処理によりクロマチンDNA/Mel-18複合体を可溶化した。約1kBの断片として可溶化する条件を明らかにした。セシウム濃度勾配を用いて、フリーのタンパク、クロマチンDNA/タンパク複合体、フリーのクロマチンDNAを分画したところ、Mel-18とBmi-1とBmi-1遺伝子産物は、クロマチンDNA/タンパク複合体の分画にのみ存在することが明らかになった。これとは対照的に、Mel-18とBmi-1のインターラクターであるRing1Bは、クロマチンに結合している分画だけではなく、結合していない分画にも含まれることが明らかになった。Ring1Bも、Hoxクラスターの転写制御に寄与することを明らかにしているので、クロマチン結合型のRing1Bが、Mel-18とBmi-1と複合体を構成してポリコーム複合体として機能することが示唆された。Mel-18と免疫共沈されてくるクロマチンDNAに含まれるHoxクラスターの頻度をHoxb7/b8/b9に焦点を絞って系統的に検索している。(2)155kDaスプライセオソーム結合タンパク(SAP155)によるポリコーム複合体機能の調節Mel-18とRing1Bのインターラクターとして同定したSAP155は、マウス胚においても構成的にMel-18とRing1Bに結合していることが明らかになった。SAP155を欠損したマウスは、8細胞期におこるコンパクションを維持できず、それ以上に発生は進まない。SAP155とMel-18やMph1二重ヘテロ接合体では、それぞれのヘテロ接合体では観察されないホメオチック変異が中軸骨格系で観察された。また、クロマチン結合分画にもSAP155が見られたことから、一部のSAP155はポリコーム複合体のコンポーネントとしても作用する可能性が示された。(3)Mel-18結合タンパクであるMph2に結合する因子の検索Mph2結合タンパクとして、ホメオプロテインキナーゼ1,2,3(HPK1,2,3)を同定した。ほ乳類ポリコーム群のひとつであるMel-18とBmi1を欠損したマウスを用いた解析から、Mel-18とBmi1は初期リンパ球や胎児期の細胞増殖に必須であることとそれが細胞死の抑制を介する機序であることとHox遺伝子群の発現ドメインの維持に必須であることを明らかにした。このようなポリコーム群タンパクは、セントロメア領域に隣接して巨大なタンパク複合体を形成して機能することを示唆し、この複合体は細胞周期依存的にクロマチンから解離することを明らかにした。一方、Mel-18結合タンパクのスクリーニングを行なうことにより、ポリコーム群と細胞死制御のメカニズムの間を媒介する候補分子として、Ring1B、YAF2、Mph2、p53結合タンパクなどを同定した。Ring1Bの過剰発現または逆に発現量の低下は、Hox遺伝子群の発現ドメインの変化をもたらすことを明らかにし,Ring1Bは哺乳類ポリコームの一部を構成することを示した。また、Mel-18、Ring1B、YAF2とMph2は、タンパク複合体として核内に共局在していることを強く示唆した。このようなポリコーム群タンパクは、嗅脳へのグリア細胞の移動にも重要な役割を果たすことを示した。

(2)155kDaスプライセオソーム結合タンパク(SAP155)によるポリコーム複合体機能の調節Mel-18とRing1Bのインターラクターとして同定したSAP155は、マウス胚においても構成的にMel-18とRing1Bに結合していることが明らかになった。SAP155を欠損したマウスは、8細胞期におこるコンパクションを維持できず、それ以上に発生は進まない。SAP155とMel-18やMph1二重ヘテロ接合体では、それぞれのヘテロ接合体では観察されないホメオチック変異が中軸骨格系で観察された。また、クロマチン結合分画にもSAP155が見られたことから、一部のSAP155はポリコーム複合体のコンポーネントとしても作用する可能性が示された。(3)Mel-18結合タンパクであるMph2に結合する因子の検索Mph2結合タンパクとして、ホメオプロテインキナーゼ1,2,3(HPK1,2,3)を同定した。
医療面接におけるコミュニケーション技法の客観的評価指針の開発

医療面接における問診では、開放型質問・閉鎖型質問の選択と共感が関連づけられることも多い。共感の客観的把握を目指して、平成30年度は総合診療科診療場面のビデオ記録における、問診の冒頭部分での医師による開始時質問の種類とその前後での医師ー患者の相互行為を、会話分析を用いて質的に検討した。開放型質問の使用において、医師は多くの場面でその直前に問診票の記載を確認済みであることを言及し、それ以外では、開放型質問の直後に問診票を確認済みであることを補足することもあった。また患者は、この開放型質問への聞き返しや、質問内容をすでに問診票に記入済みであることの主張、問診票への記載内容と異なる表現での症状説明を行っていた。一方、閉鎖型質問の使用場面では、医師は問診票に視線を向けたり、これを患者と共有したりしながら問診を進めていた。そして患者が、質問に沿ってYes/Noで答えるのみでなく、自発的な問題提示を始めることも多く認めた。これらより問診の開始場面では、診察開始前に患者が記入した問診票の存在を医師・患者ともに強く意識していることが明らかであり、これを適切に扱うことが共感の構築に重要となることが確認された。開放型質問や患者の心理的負担への理解を示す言葉などの定型句の使用が、共感の方法として教育現場で指導されることがあるが、実際には複数の要因が関与して構築されるものであり、その客観的評価には医師ー患者の特徴的な相互行為パターンの抽出が有用となることが示唆された。医学生を対象とした医療面接における共感的態度の客観的評価指針の作成に向けて、平成28年度は医師による総合診療科での初診42場面と再診80場面(2-58分間)、医学生による各4分間の医療面接実習252場面のビデオ記録を収集した。医療分野での会話分析を用いた研究は増加傾向にあるが、我が国においては実際の診療場面の研究はまだ少なく、これは貴重なデータである。医学生の実践を評価するために、その比較対象となる医師の実臨床場面における共感的態度の具体的な把握を優先させることとして、まず総合診療科での初診33場面のトランスクリプトを、外部機関と大学院生アルバイトに委託して作成した。会話分析を用いて医師による共感的応答の検討を進めているが、「それは大変ですね。」のような感情的アプローチは認められず、代わりに多くの場面で、「ということですね。」のように身体症状を正確に把握するための確認応答を行っていた。特に総合診療科では、症状理解による診断の確定を期待する患者が多く、医師による情動面への追体験ではなくて身体症状への理解を示す認知的アプローチが、患者のニーズに沿った共感的態度となっている可能性が示唆された。また、医師は共感を示すために、患者がすべて説明する前に予想されることを言語的に先取りして伝えることや、視線や頷きなどの非言語的コミュニケーションを組み込むことなど、多彩な応答を展開していた。総合診療科では症状や疾患の種類、病悩期間も多様であり、計画段階での目標の40症例ではコミュニケーションパターンの分析には不十分であることが判明したため、これを初診100症例に上方修正して継続している。診療場面のビデオ録画が予想以上にスムースに進行しており、またトランスクリプト作成のための大学院生アルバイトの人員確保も順調なため。平成29年度は引き続き総合診療科での診察場面のビデオ記録を行い、データ収集数は初診計69場面、再診計72場面となった。医療面接の開始部分での医師の質問の仕方は、その後の患者からの症状に関する自発的な語りの量や患者の満足度などに影響することが報告されているため、初診場面でこれを検討した。医学教育では開放型質問による医療面接の開始が推奨されているが、当データの65%では閉鎖型質問が用いられていた。またこの開始時質問に先立って、患者が診察前に記入した問診票の存在を医師と患者の間で共有する過程が全症例の92%で示されていた。さらに開放型質問使用例の76%において、医師が質問することへの過剰な補足説明や質問自体の言い換えを行い、患者が質問の聞き直しや既に問診票に記載済みであることの言及を行う例を認めた。開放型質問には患者の自由な発言を促す特長がある半面、質問者の無知の状態を示すという側面も存在している。本分析は、問診票が存在する状況での開放型質問の使用を、医師と患者の双方が不自然であると感じている可能性を示すものである。一方で、閉鎖型質問使用時に患者から自発的な病状の語りが生じる場面も認められた。これらは、医療者が患者からの情報収集の質を高めるとともに共感的態度を示すコミュニケーション技法として、問診票が存在する場面では開放型質問のみならず閉鎖型質問も、医療面接の開始時質問として有用となる可能性を示している。データ収集、共同研究者との連携が予定通りに進んでいるため。

また患者は、この開放型質問への聞き返しや、質問内容をすでに問診票に記入済みであることの主張、問診票への記載内容と異なる表現での症状説明を行っていた。一方、閉鎖型質問の使用場面では、医師は問診票に視線を向けたり、これを患者と共有したりしながら問診を進めていた。そして患者が、質問に沿ってYes/Noで答えるのみでなく、自発的な問題提示を始めることも多く認めた。これらより問診の開始場面では、診察開始前に患者が記入した問診票の存在を医師・患者ともに強く意識していることが明らかであり、これを適切に扱うことが共感の構築に重要となることが確認された。開放型質問や患者の心理的負担への理解を示す言葉などの定型句の使用が、共感の方法として教育現場で指導されることがあるが、実際には複数の要因が関与して構築されるものであり、その客観的評価には医師ー患者の特徴的な相互行為パターンの抽出が有用となることが示唆された。当初はOSCEの医療面接場面のビデオ録画も平成28年度実施計画に組み込んでいたが、上述の理由から実臨床場面の検討を先行させており、平成29年度もこの方針を継続予定である。総合診療科での医師と患者のコミュニケーションのバリエーションの豊富さから、分析対象とする総合診療科診察場面を40例から100例に増やして継続していく。ほぼ計画通りに予算執行が進んでいると考える。平成29年度も計画通りに遂行していく。
原子分解能で見る酸化物薄膜のバックゲート誘起による強相関・トポロジカル量子相転移

走査トンネル顕微鏡を用いたトンネル分光(STM/STS)とバックゲートによる電子状態制御を融合することで、相転移に伴う多様な物理現象をミクロとマクロから統一的に理解できる。このようなアプローチを電子同士が強く相関した遷移金属酸化物へ適用することには大きな意義があるが、そのためには高度な薄膜表面の作製技術が要求される。本研究では、波として振舞う電子を反映した“干渉パターン"を示す高品質な遷移金属酸化物薄膜SrVO3(001)の表面を作製することに成功した。今後、バックゲート誘起の相転移を、STM/STS計測で捉えるための高品質な薄膜表面を作製する基盤を着実に構築することが出来た。走査トンネル顕微鏡(STM)による極めて高度な観測に耐えうる結晶表面には厳しい要求があり、原子レベルで平坦かつwell definedな表面を有することが強く要求される。本研究構想の成功は、如何にしてこのような表面を酸化物薄膜で実現するかに懸かっている。今まで、原子配列を可視化するに留まらず、波として振舞う電子を酸化物薄膜表面でのSTM計測した報告は皆無に近かった。本研究を進めるにあたり、このような酸化物薄膜の作成が予想を超えて困難であることは徐々に明らかになってきた。しかし、この壁の打破こそが新しい学術領域を切り開く上で大きな価値があり、腰を据えた地道な研究が必要であることを再認識するに至った。本研究ではまず、SrVO3薄膜を(001)方向に成長させることから始めた。成膜条件の最適化を緻密に行うことで、表面で明確な原子像を捕らえることが出来た。さらに、電子の量子力学的な干渉パターンを観測することに成功した。まさに、波として振舞う電子の性質を捕らえたものであり、干渉パターンの可視化は単純ペロブスカイト酸化物(ABO3)表面では始めての成果である。現在、この成果で論文を執筆中である。次に、(111)方向に成長させたペロブスカイト構造、もしくはスピネル構造を有する酸化物薄膜に着眼した。これによって、擬ハニカム構造や幾何学的フラストレーションの強い三角格子やカゴメ格子上で発現する特異な電子状態をSTMで観測することを研究の次なるステップとした。まず手始めに、この基板上にスピネル酸化物の一つであるLiTi2O4を(111)方向に成長させ、その表面をSTMでプローブした。様々に成膜条件を変えることで、明確な原子像を得ることに最近成功した。この物質は、スピネル構造を有する物質群では最高のTcを有する超伝導体であり、LiTi2O4における初めてのSTMでの原子像の観測結果である。26年度の研究では、SrVO3薄膜を(001)方向に成長させ、原子像を捕らえると共に、電子の量子力学的な干渉パターンを観測することに成功した。干渉パターンの可視化は単純ペロブスカイト酸化物(ABO3)表面では始めての成果であった。27年度はさらに高品質な薄膜表面を得るための成膜条件を探ると共に、膜厚を変えた試料の作成も行った。さらに、cubicであるSrVO3の表面で、干渉効果が発現するメカニズムを理論的に考察した。バルクでは縮退していたt2g軌導の縮退が表面では解け、dxy軌導が安定化することが電子の干渉パターンを実現させている理由であることを明らかにした。26年度の研究の終盤では、LiTi2O4(111)薄膜表面で原子像の観測に成功した。さらに、27年度は、STMを用いた高分解能トンネル分光を行うことで、この表面で超伝導ギャップならびに磁束量子の観測に成功した。理論的な考察も進めることで、表面の超伝導はギャップが開きかけた電子状態(擬ギャップ)で発現しており、バルクの超伝導から変調されたものであることがわかった。本研究初期の段階では、高度な電子状態イメージングSTM計測に耐えうる薄膜作りの点で若干遅れをとった。しかし、今では(001)方向に成長させたSrVO3薄膜表面の干渉パターンの観測、ならびに(111)方向に成長させたスピネル酸化物LiTi2O4表面の明確な原子像を見るに至っている。よって、全体としては研究は順調に進展しており、今後の展開に期待が持てる。物性物理今後は、(111)方向に様々なスピネル酸化物やペロブスカイト酸化物を成長させ表面を高効率で評価することが先決であると考えている。その中から、高分解能な電子状態イメージングSTM計測に耐えうるwell definedな表面を持つ系を抽出する必要がある。

これによって、ペロブスカイト酸化物やスピネル酸化物の(111)表面で実現される擬ハニカム構造や、幾何学的フラストレーションの強い三角格子やカゴメ格子上での新奇電子状態を様々なバイアス電圧下でSTMによる高分解能電子状態イメージングを行うことを目指す。本年度は、研究計画を迅速に進めるにあたり、高度な走査トンネル顕微鏡測定に耐えうる薄膜作に当初の計画より時間がかかった。その結果、特に薄膜成用の物品費に当初の計画よりも多くの費用を初期の段階で費やさざるおえなかった。このことが、当初計画していた研究費使用計画との違いを生み、次年度使用額が生じた理由である。しかし、結果的にこの変更が平成26年度の研究を加速することになった。今後は、走査トンネル顕微鏡によるトンネル分光実験に必要な液体ヘリウムの購入など、主に研究計画を遂行するに当たっての消耗品費へ経費を当てる予定である。