hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
イメージングプレート・電子回折による半導体デバイスのゲッタリング機構の定量的解析

集積半導体デバイスプロセスに不可欠な不純物ゲッタリングの機構を解明するために、Siウエハ-の局所構造変化ならびに格子歪みを電子顕微鏡を用いての解析した。拡大像観察のほかに、直径約20nmの微小領域から得た収束電子回折の透過波ディスク中に現れる高次ラウエゾーン反射パターンから局所領域の歪みを評価した。また、試料面上の直径約5μmの領域にディフォーカス大角度収束電子ビームを照射して得られる回折線とシャドウイメージから歪みの二次元分布を求めた。酸化物析出処理(ドライ酸素雰囲気、1000°Cで16時間保持)をしたウエハ-内の析出粒子周辺を調べ、以下の結果を得た。1.酸素析出粒子の形態は、厚さ数nm以下、一辺の長さ500nm以下の板状をしており、板面はSi母相の{100}面に平行、側面は母相の{110}方向に平行である。2.板状析出粒子を含む粒子から得られたマイクロビーム電子回折図形には母相Siの回折斑点以外に余分斑点もハロ-パターンも認められなかった。一方、超高圧電子顕微鏡を使って観察した[411]制限視野回折にはSi以外の弱い余分な回折斑点がみとめられた。しかし、現時点では析出粒子が結晶か、非晶質か断定できない。3.析出粒子の板面に平行な[012]方向から高次ラウエゾーン反射パターンを観察した結果、Si格子は粒子周辺で正方晶に歪んでいることがわかった。(100)板面近傍では-0.4%程度の圧縮歪みが、(110)側面近傍には+0.3%程度の引っ張り歪みが存在し、これらの歪みは界面から約1μmの所でほぼ消失していた。Siウエハ-裏面に化学的蒸着法でつけた多結晶Siとウエハ-の界面近傍を調べ、以下の結果が得られた。1.多結晶はウエハ-の(100)面にほぼ垂直に、直径約0.01μm、長さ約1μmの柱状に成長していた。ウエハ-と多結晶層の間には厚さ約1nmの非晶質相が存在することがわかった。2.界面に平行な[012]晶帯軸に沿って入射した収束電子回折を観察した結果、界面のごく近傍数nmの領域ではウエハ-格子は単斜晶(γ=89.93°)に歪み、界面から約10nmの所ではΔa/a=-0.04の正方晶歪みを有していた。ただし、aはウエハ-の[100]軸に平行に測った格子定数であり、界面に垂直な方向に格子が収縮することを意味する。この正方晶歪みは界面近傍で大きく、界面から離れるにつれて急激に減少し、約2μmの所で消失した。3.界面から約10nmの範囲で、界面およびウエハ-表面に平行な軸のまわりに格子面が最大約1ミリラジアン湾曲していた。界面から同じ距離離れていても界面に沿って場所が変われば湾曲の度合も変化した。この格子の湾曲は、電子顕微鏡用薄膜としたことによる応力緩和のためであると考えられる。集積半導体デバイスプロセスに不可欠な不純物ゲッタリングの機構を解明するために、Siウエハ-の局所構造変化

ならびに格子歪みを電子顕微鏡を用いての解析した。拡大像観察のほかに、直径約20nmの微小領域から得た収束電子回析の透過波ディスク中に現れる高次ラウエゾーン反射パターンから局所領域の歪みを評価した。また、試料面上の直径約5μmの領域にディフォーカス大角度収束電子ビームを照射して得られる回折線とシャドウイメージから歪みの二次元分布を求めた。酸化物析出処理(ドライ酸素雰囲気、1000°Cで16時間保持)をしたウエハ-内の析出粒子周辺を調べ、以下の結果を得た。1.酸素析出粒子の形態は、厚さ数nm以下、一辺の長さ500nm以下の板状をしており、板面はSi母相の{100}面に平行、側面は母相の{110}方向に平行である。2.板状析出粒子を含む領域から得られたマイクロビーム電子回折図形には母相Siの回折斑点以外に余分斑点もハロ-パターンも認められなかった。一方、起高圧電子顕微鏡を使って観察した[411]制限視野回折にはSi以外の弱い余分な回折斑点がみとめられた。しかし、現時点では析出粒子が結晶か、非晶質か断定できない。3.析出粒子の板面に平行な[012]方向から高次ラウエゾーン反射パターンを観察した結果、Si格子は粒子周辺で正方晶に歪んでいることがわかった。(100)板面近傍では-0.4%程度の圧縮歪みが、(110)側面近傍には+0.3%程度の引っ張り歪みが存在し、これらの歪みは界面から約1umの所でほぼ消失していた。
離脱充填制御による消耗ツール式摩擦バット接合への挑戦

摩擦肉盛法を応用した新しい消耗ツール型突合せ接合技術「摩擦バット接合」の開発に挑戦した。5052Al合金に対して種々のプロセス条件下で摩擦バット接合を行い、消耗ツールのせん断離脱・充填挙動に及ぼすプロセス条件の影響と継手の界面組織・引張特性を系統的に評価して、本接合技術の実現可能性を検証した。摩擦バット接合を用いて母材と同等の継手強度を得るには更なるプロセス最適化が必要であるが、摩擦バット接合は新たな突合せ接合技術として高い可能性を有していることが示唆された。本研究では、摩擦攪拌接合と摩擦肉盛を組み合わせた全く新しい消耗ツール式突合せ摩擦接合技術「摩擦バット接合」の開発に挑戦している。具体的には、回転する消耗ツールを被接合材の開先部に押し付けて、開先部に消耗ツール材をせん断離脱・充填させ、2枚の板材を突合せ(バット)接合する技術の実現を目指している。この新しい接合技術において、消耗ツールのせん断離脱・充填過程を高度に制御するプロセス原理を学術的に明らかにするとともに、得られた界面組織・継手特性を系統的に評価して、接合メカニズムを解明し、本接合技術の実現可能性を検証することを目的としている。平成27年度は、5052アルミニウム合金板材に対して、同種材からなる棒材を用いて種々の肉盛因子で摩擦肉盛法を実施し、棒材の離脱量(厚さや幅)に及ぼすプロセス条件の影響を系統的に調べ、以下の成果を得た。棒材の回転速度を増加させた結果、肉盛り層の厚さと幅は減少する傾向を示した。走行速度は肉盛り層の厚さにはほとんど影響しなかったが、幅は走行速度が速いほど減少する傾向が見られた。また、棒材の押付け力の増加とともに肉盛厚さは若干減少する傾向を示した。最大の肉盛厚さは6mm程度であったことから、板厚6mm程度の被接合材の摩擦バット接合の可能性が示唆された。基材と肉盛り層の界面は非常に強固に接合されており、摩擦熱と塑性流動に起因する微細な再結晶組織が観察された。以上の結果より、摩擦バット接合が可能な板厚範囲およびプロセス条件に関する知見を得た。計画書に記載した研究経費から減額された影響で、購入予定していた摩擦肉盛アタッチメントを購入することができなかったため、既存の摩擦攪拌接合装置を用いた摩擦肉盛試験における条件選定が予想以上に手間取った。現在は周辺機器や治具等を工夫して接合試験が可能な状態にあるため、今年度の遅れを取り戻すべく研究を進める。平成28年度は、板厚5mmの5052アルミニウム合金板材に対して、同種材からなる棒材を用いて種々の接合因子で摩擦バット接合を実施し、接合達成度、継手強度に及ぼす接合条件の影響を系統的に調べ、以下の成果を得た。摩擦バット接合を実施した結果、棒材は突合せ部に充填された。棒材の回転速度ならびに押付け力を増加させることで、棒材と開先面の間で発生する摩擦熱が増加するため、軟化した棒材の充填量が増加し、さらには棒材と開先面の接触面積が広くなることで接合達成率が増加した。その一方、回転速度と押付け力の増加は、軟化した棒材の外部への排出を促進し、摩擦面を押し下げるため、接合部ののど厚は減少する傾向を示した。H27年度の成果から、板厚6mm程度の被接合材の摩擦バット接合の可能性が示唆されたが、棒材の押込みによって開先面にかかる面圧が下部で相対的に弱くなることから、被接合材下部に未接合欠陥が残存し、高い継手効率を得ることはできなかった。突合せ接合を達成するには、開先面下部における面圧を増加させる必要があることが分かり、そのためには走行速度の減少や被接合材よりも高温強度が高い棒材の利用など、更なる接合プロセスの最適化の必要性が示唆された。基本的には、研究調書に記載した項目どおりに実施予定である。すなわち、棒材のせん断離脱・充填挙動の解析、消耗ツールを用いた突合せ摩擦接合法の実施、継手の評価を行う。若干遅れ気味だが、他所の設備借用や学生の実験補助等を効率的に利用して計画どおりに進め、目標達成に向けて努力する。工学既存の摩擦攪拌接合装置を用いた摩擦肉盛試験における条件選定が予想以上に手間取った影響により、研究の進捗がやや遅れていることによる。

研究の進捗がやや遅れ気味であるが、その主因となった摩擦肉盛試験の条件選定は現状可能な状態になったため、当初研究調書に記載した項目を急ピッチで進める予定である。従って、平成27年度に計上した使用額を含め、平成28年度中に使用する予定である。
地球のマントル遷移層物質の高温高圧下における弾性特性の決定

マントル遷移層鉱物のP波、S波速度を地球深部マントルに対応する温度・圧力条件下でその場観察と組み合わせた超音波法を用いて調べた。実験結果と観測結果を比較することにより、地球深部構造に対して新しい見地を与えた。実験の結果によると、ガーネットの化学組成のバリエーションによって低速度層を説明することは困難であることがわかった。このことは、ガーネットの複数の遷移が深さ660km付近の地震波のスプリッティングを引き起こしていると考えられる。2012年、私たちは超音波法を用いて、MgSiO3メージャライトガーネット(Zhou et al., in preparation)、Fe3Al2Si3O12アルマンディンガーネット(Arimoto et al., in preparation)、CaSiO3ペロブスカイト(Greaux et al., in preparation)の弾性波速度測定をその場X線観察と組み合わせたマルチアンビル装置を用いることによって測定を行った。私たちが行ったアルマンディンガーネットの結果は過去の2011年の結果と比較検討出来るものであった。一方、六方晶メージャライトガーネットは立方晶ガーネットよりも弾性波速度が遅いことが分かった。マントルガーネットで観測される低速度は、Ca、Mg、Fe成分に関係なく、圧力の上昇に伴いメージャライトのSi成分の増加のために起こる六方晶歪が原因だと示唆される。しかし、最近のCaSiO3ペロブスカイトの結果は六方晶よりも弾性波速度が速いものであった。そのため、マントル遷移層最下部でのメージャライトガーネットからのCaの離脱はマントル遷移層で観測可能な地震波変動を引き起こす可能性がある。この問題を解決するためには、メージャライトーパイロープ、メージャライトーグロッシュラー、メージャライトーアルマンディン系の試料が必要である。この研究は現在進行中であり、これらの組成のガーネットは2013年に測定予定である。pyropeの状態方程式・弾性波速度測定を,放射光施設(SPring-8:兵庫,APS:シカゴ)において超音波弾性波速度測定装置を備えたマルチアンビル超高圧発生装置(MA)を用いて行った.測定試料の出発物質は,愛媛大学地球深部ダイナミクス研究センター(GRC)設置の高温炉で合成したガーネット主要端成分の混合ガラスである.出発物質をGRC設置のMAで高温焼結させ,andradite, pyropeの多結晶体の合成に成功した.この方法では高融点のクロム含有ガーネットは合成出来なかったため,酸化物混合体を用いた方法でuvarovite, knorringiteを合成した.ただし,得られた試料は多結晶体ではないため超音波測定に適せず,筑波のPhoton Factoryでその場X線回折を用いた状態方程式決定を行った.多結晶体高温合成・超音波測定用の試料作成のためのセル構成改良は順調であった.現在のセル構成は,温度勾配を抑制するための断熱材で囲った金属ヒーターを用いる所に特長がある.この構成により円筒形・均質な多結晶体を安定に再現性良く合成できるようになった.超音波測定用の試料合成には高温安定性を高めた高圧セルを開発した.超音波測定実験範囲を24万気圧・1700 Kまで広げることに成功し,マントル遷移層最下部条件下での実験が可能になった.これらの手法を用い,Al含有stishoviteやK-hollanditeの高温高圧下弾性波速度測定も行った.これらは沈み込むスラブの大陸地殻の主要鉱物であり結果を現在解析中である.pyropeの物性測定結果は先行研究と良く一致し,低圧・高温のMA実験と高圧・常温のダイヤモンドアンビル実験の両者の結果を調和的につなぐものであった.今回得られた沈み込みスラブの地殻物質の弾性特性は,マントル遷移層で観測されている地震波速度の変化の解釈に有用である.

本研究の若干の進捗遅れの理由は,高温高圧下での弾性波速度測定に適した様々な組成を持つ多結晶体ガーネット試料(10ミクロン程度の均質細粒結晶集合体かつ低空隙率)の安定合成の困難さによる.しかし,実験技術の開発は順調であり,almandine, andradite, majoriteに対する物性測定実験は本年度中に達成可能である.また,より高圧領域(27万気圧)下で実験可能な高圧セルの開発も進んでおり,majoriteのマントル遷移層最下部条件下での物性測定も行える状況にある.almandine, andraditeに対する,24万気圧・1700Kの高温高圧下での弾性波速度測定実験を本年5, 6月にSPring-8において行う.また,高純度のmajoriteの多結晶体合成も推進する.SPring-8の本年度後期のビームタイム申請も行い本研究課題の完遂を目指す.より高温高圧下での超音波弾性波速度測定に適したセル開発も行い,アメリカシカゴの放射光施設(APS)で実験する予定である.この実験では,27万気圧・2000Kでのその場観察が可能と見込んでいる.これらの成果は,本年5月の日本地球惑星科学連合大会(千葉),8月のAOGS meeting(シンガポール),12月のAGU meeting(サンフランシスコ)などで発表するとともに,国際誌に投稿する予定である.23年度に購入・使用予定の白金るつぼが,より安価な白金カプセルで代用出来た.また,SPring-8とAPSの実験準備のためAGU meetingへ参加できなかった.それら持越し分を合算した24年度の使用計画は以下の通りである.1)実験試料合成に必要なアンビル・器具,弾性波測定セル用のパーツなどの消耗品,2)放射光施設(SPring-8,APSなど)での実験旅費・使用料,3)成果報告のための学会参加費・旅費(千葉,シンガポール,サンフランシスコ),国際誌への論文投稿・別刷りなど.
Nitric Oxide(NO)を介する神経膠腫組織血流量の調節機構の解明

神経膠腫は未だ治療成績が極めて不良な悪性新生物であるが、この原因としては神経膠腫組織の局所血流が低く薬剤到達性が悪いこと、神経膠腫細胞が低酸素状態で放射線感受性が低いことが挙げられる。本研究の課題はNitric Oxide(NO)の神経膠腫組織血流量の調節機構を解明することであるが、このことを研究する前段階として、まず培養神経膠腫細胞の増殖と放射線感受性におよぼすNitric Oxide(NO)の作用を検討し、ついで神経膠腫組織血流に与えるNOの作用を検討した。培養神経膠腫細胞株であるT98G,、U87、C6細胞の培地中にNO発生剤を投与すると濃度依存性に培地上清液中のNO濃度は増加し、細胞増殖は抑制された。この細胞増殖抑制作用は、NO消去作用のある還元型牛ヘモグロビンの前投与によって著しく減弱した。すなわちNO発生剤によるグリオーマ細胞の増殖抑制作用は、NOそのものの作用であることが示唆された。次にC6細胞のコロニー形成法を用いてNO発生剤の放射線感受性におよぼす影響を検討したところ、NO発生剤は濃度依存性にC6細胞の放射性感受性を増強した。ついで、ラットC6神経膠腫細胞株をラット大脳基底核に半定位的に移植し1週間後に水素クリアランス法にて腫瘍組織の血流量を測定した。NO発生剤の静脈内投与によって、直後から腫瘍内組織血流量は増加し、この変化は反対側正常大脳皮質に比べ有意であった。すなわちNO発生剤には、神経膠腫組織の血流を増加させる作用が認められた。今後、神経腫瘍移植ラットモデルを用いて放射線・化学療法を行い、生存曲線におよぼすNO発生剤の影響を検討し、NOが補助治療の成績を向上させうるか否かについて検討する予定である。
SCM環境下の動的不確実性に即応する階層的生産計画・スケジューリングシステム

サプライチェーンマネジメント(SCM)における生産・流通環境の不確実さを構造的・運用的・突発的不確実性の3階層に分類し,各階層で異なる不確実さに対処する観点から頑健な生産計画・スケジュールを決定するための階層的意思決定システムを開発した.考慮すべき不確実さをシナリオで表し,シナリオが計画の実行途中で変化する動的な環境変化を想定し,想定されるどの環境変化においても最適解に近い解として「動的に頑健な最適解」を定義し,その生成法を提案し,数値例で提案法の有効性を示した.サプライチェーンマネジメント(SCM)における生産・流通環境の不確実さを構造的・運用的・突発的不確実性の3階層に分類し,各階層で異なる不確実さに対処する観点から頑健な生産計画・スケジュールを決定するための階層的意思決定システムを開発した.考慮すべき不確実さをシナリオで表し,シナリオが計画の実行途中で変化する動的な環境変化を想定し,想定されるどの環境変化においても最適解に近い解として「動的に頑健な最適解」を定義し,その生成法を提案し,数値例で提案法の有効性を示した.「SCM環境下の動的不確実性に即応する階層的生産計画スケジューリングシステム」の開発を3階層で進めた。第1層の構造的な不確実性については、シナリオを想定した静的および動的な頑健性に関する概念を提案し、理論的枠組みの基本を構築した。確率論的順序関係に基づく頑健な最適解および頑健な非劣解の概念を提案し、平均滞留時間最小化および最大納期遅れ時間最小化の2目的スケジューリング問題に適用し、静的に頑健な非劣解集合を生成するためのアルゴリズムを開発した。また、静的頑健性の考え方に基づき、動的頑健性へ理論的枠組みを発展させ、同様に2目的スケジューリング問題に対する解法を開発した。第2層の運用的不確実性については、第1層の構造的不確実性に対する対応ができていることを前提とした生産計画・スケジューリング法の開発を行った。不確実性対応型の加工・組立セル・スケジューリングなどに有効なスクィーズィング分岐限界法を改良し、効率的なスケジューリング法を開発した。これは分岐限界法の利点を利用しながら計算時間の短縮を図るもので、汎用性が高く、他のスケジューリング問題へも応用が可能である。第3層の突発的不確実性については、第2層の運用的不確実性が確保されていることを前提として、リアルタイムの自律分散型スケジューリングシステムの開発を進めた。自律分散型スケジューリングシステムをベースとして、多目的スケジューリング手法による非劣スケジュール集合を規範スケジュールとして組み込んだリアルタイムスケジューリングシステムを開発した。現場での作業遅れや機械の故障に柔軟に対応できるシステムの基礎を作りあげた。「SCM環境下の動的不確実性に即応する階層的生産計画スケジューリングシステム」の開発を3階層で進めた。第1層の構造的な不確実性については、昨年度に提案した「確率論的順序関係に基づく頑健な最適解の生成法」および「頑健な非劣解集合の生成法」のそれぞれに対し、MOCRSS(多目的複合ランダムサンプルスケジューリング)法をベースとして、大規模問題にも適用可能な近似解法を提案した。また、頑健な最適解は確率論的順序関係を定めるための基準分布関数のパラメータによって変わるため、これらのパラメータに関する感度分析を行い、コンピュータ画面上で対話方式により頑健な最適解を探索する対話型意思決定支援システムを開発した。これらを平均滞留時間最小化・最大納期遅れ時間最小化の2目的スケジューリング問題に適用した。近似解法については、完全列挙法と同じ最適解または高精度の非劣解集合が得られることを示した。意思決定支援システムについては、近接度の分布を画面上で見ながら容易に頑健な解を選択できることを具体的に明らかにした。さらに、農産物の劣化という不確実さを扱うサプライチェーンについても、市場の需要を満たすための農場の協同効果を解析的に明らかにした。第2層の運用的不確実性については、不確実性対応型の加工・組立セル・スケジューリングなどに有効なスクィーズィング分岐限界法におけるジョブリストの更新法や分岐探索法を改良し、より高精度なスケジューリング法を開発した。第3層の突発的不確実性については、昨年度の成果の上に、自律分散型スケジューリグシステムをベースとしたリアルタイムスケジューリングシステムを改良した。ジョブによる意思決定、機械による意思決定、規範スケジュールによる意思決定の間の加重係数を新たに設定し、これを状況に応じて設定し直すことにより、現場での作業遅れや機械の故障により柔軟に対応できるようになった。「SCM環境下の動的不確実性に即応する階層的生産計画スケジューリングシステム」の開発を3つの階層で進めた。第1層の構造的不確実性については、「シナリオ生起確率を考慮した確率論的順序関係に基づく頑健な最適解」の概念を静的頑健性から動的頑健性へ拡張し、完全列挙法による「動的に頑健な最適解」の生成法と大規模問題にも適用可能なMOCRSS(多目的複合ランダムサンプルスケジューリング)を用いた「動的に頑健な最適解」の近似生成法を提案した。さらにこの動的頑健性の概念をシナリオ変化後のリスケジューリングを想定した頑健性へと発展させ、平均滞留時間最小化と平均納期遅れ最小化の単一機械スケジューリング問題に対してリスケジューリングを前提とした頑健な最適解の生成法を提案した。

また、確率論的順序関係を定める基準分布関数の形状決定パラメータに関する感度分析結果を意思決定者にわかりやすく提示し、候補解集合の中から頑健な解を容易に選択できる対話型意思決定支援システムをより実用的なものに改良した。第2層の運用的不確実性については、シナリオを想定した生産計画・スケジューリングシステムの効率的な運用のために、不確実性対応型の加工-組立セルに関して、昨年度までの成果を踏まえ、より現実的なスケジューリングモデルを対象に分岐ルールを改良した分岐限界法やジョブリストと探索法の工夫により効率的な解探索を行える高精度近似解法を提案した。第3層の突発的不確実性については、昨年度までに開発してきた自律分散型スケジューリングシステムをベースとしたリアルタイムスケジューリングシステムにおいて、ジョブによる意思決定と機械による意思決定の矛盾を状況に即してより柔軟に調整する手法を提案し、さらに規範スケジュールの選定法についても改良することで、現場での作業遅れや機械の故障に一層柔軟に対応可能なシステムを構築した。
戦前日本における大都市流入者のライフコースの実証的研究

戦前日本の農業就業者数はほぼ一定に保たれていたから、農家の高い出生率を基盤として急増した人口は、農業外に就業機会を見いださざるを得なかった。農家二三男の非農業での就業は、徴兵検査前初戦タイプと、微兵検査後初職タイプ(学卒→自家農業従事→徴兵検査→初職従事)に二分されるが、日露戦後以降1930年代においては、職工・職人は前者から、日雇的下層労働者は後者から供給された。このほかに、中学校その他の各種の中等教育機会を得て都市中間層への条件をつかむ者もあった。また、自動車運転手・船夫等、都市への人口集積に関連した緒専門職も増加し、中等教育を受けられなかった者の中からもここでの就業を経て安定的な就業条件をつかむものが形成されていた。農家子弟は職業を確定してから都市に異動したのではないので、景気の変動によっては一時的に失業者となった。失業者の中には、滞留的な層とは区別される、通過的な若年求職者層が分厚く存在しており、1930年代における景気好転の際にはこれが成長的企業にとっての手近な労働力として機能しえた。農村から大都市に流入した者には、新世代を扶養する必要がなかったから、その賃金は若年時には単身賃金で足りた。成長産業の労働者は若年者に集中していたから、低賃金を基盤にした国際競争力はそうした労働者が供給される限りで持続しえた。こうした低賃金ゆえに、住宅の取得は一般労働者層には不可能であり、これが都市資産家層の貸家・貸間供給に対する需要を形成していた。家賃をはじめとする一般生活費の必要性ゆえに、都市労働者の老後生活には、恩給、共済年金制度を有する公務労働者等を除けば、子弟との同居が不可欠であった。かくて都市流入階層は、若年時=核家族、老年時=二世代家族を形成した。本年度は計画にしたがって、戦前期における都市流入者の職業選択事情(初職選択、転職)についての検討を進め、これまでに以下のような知見を得た。(1)大都市流入年齢については、女子は10才代に集中しているのに対して、男子は小学校卒業直後と微兵検査(ないし兵役除隊)直後とに分かれており、それぞれに出身府県別・選択される職業の別が対応している。(2)少年職業紹介関係の資料等によると、10才代の流入者の場合には縁故関係を頼って定着する者が多く、引受人の職業との一定の相関関係が読み取れる。これに対して、成人後流入者には縁故関係のある者とない者が区分され、その就職分野が異なる傾向がある。(3)収集した個人別の転職事例による限り、都市流入者が職業移動を頻繁にしているのに対して、都市出身者は転職回数が少ない。これは初職選択時の情報量の差と、安定的企業が確実な身元保証人等を得やすい都市出身者を優先的に採用した結果であると考えられる。(4)戦間期の官庁・企業の雇用において、公的な専門資格の持つ意味は相当大きい。地方からの都市流入者の場合、上昇型の転職を達成した者はこのルートに乗った者に限られる。(5)官公庁雇用の一般現場作業員の場合、一般労働市場とは異なって、労働者の民族的属性の相違による賃金格差はなく、特に昭和恐慌期には民間作業員の労働条件との格差が拡大している。このことは、都市流入者の中の一大部分を占めた植民地出身者にとって、官公庁の臨時作業員から常雇作業員へと移行するルートの魅力を大きなものにした。

戦前日本の農業就業者数はほぼ一定に保たれていたから、農家の高い出生率を基盤として急増した人口は、農業外に就業機会を見いださざるを得なかった。農家二三男との非農業での就業は、徴兵検査前初職タイプと、徴兵検査後初職タイプ(学卒→自家農業従事→徴兵検査→初職従事)に二分されるが、日露戦後以降1930年代においては、職工・職人は前者から、日雇的下層労働者は後者から供給された。このほかに、中学校その他の各種の中等教育機会を得て都市中間層への条件をつかむ者もあった。また、自動車運転手・船夫等、都市への人口集積に関連した諸専門職も増加し、中等教育を受けられなかった者の中からもここでの就業を経て安定的な就業条件をつかむものが形成されていた。農家子弟は職業を確定してから都市に異動したのではないので、景気の変動によっては一時的に失業者となった。失業者の中には、滞留的な層とは区別される、通過的な若年求職者層が分厚く存在しており、1930年代における景気好転の際にはこれが成長的企業にとっての手近な労働力として機能しえた。農村から大都市に流入した者には、親世代を扶養する必要がなかったから、その賃金は若年時には単身賃金で足りた。成長産業の労働者は若年者に集中していたから、低賃金を基盤にした国政競争力はそうした労働者に供給される限りで持続しえた。こうした低賃金ゆえに、住宅の取得は一般労働者層には不可能であり、これが都市資産家層の貸家・貸間供給に対する需要を形成していた。家賃をはじめとする一般生活費の必要性ゆえに、都市労働者の老後生活には、恩給・共済年金制度を有する公務労働者等を除けば、子弟との同居が不可欠であった。かくて都市流入階層は、若年時=核家族、老年時=二世代家族を形成した。
ヒト癌細胞より単離されたルイスaタンデムリピート構造を持つ糖鎖の構造と機能

先天性免疫に関与する生体防御因子である動物レクチン血清MBP(マンナン結合タンパク質)と、最近、癌細胞より単離されたMBPに対する高親和性リガンド糖鎖との結合の機作を解析し、レクチンによる糖鎖シグナル解読機構を解明するとともに、MBP糖鎖リガンドが新たな腫瘍マーカーとして癌診断・治療に結びつく可能性を明らかにした。代表者らは、すでにヒト結腸癌由来のSW1116細胞よりMBPリガンド糖鎖の単離に成功し、これらが、血液型関連エピトープLewis a (Le^a)のタンデムリピート構造を持つ新規な高分子癌関連糖鎖(HFPL-ML:highly fucosylated polylactosarm ine-type MBP-ligands)であることを示している(M. Terada et al., J. Biol. Chem, 280, 10897-10913 (2005))。MBPは従来、高マンース型糖鎖と結合するといわれているが、実際には、溶液中での結合親和性は弱く、何本かの糖鎖がクラスターを形成して初めて結合する。これに対して、HFPL-MLは一本の糖鎖でMBPに強く結合することから、HFPL-MLの糖鎖配列にはMBPが認識する特殊なエピトープ構造が存在することが予想された。本年度の研究において、SW1116細胞表面のHFPL-MLのキャリアータンパク質がDPPIV(dipeptidylpeptidase-IV)あるいはCD26と呼ばれる膜結合型セリンプロテアーゼであることを明らかにした。次に、SW1116細胞より精製したCD26を、ペプシン消化し、得られた(糖)ペプチド混合物をMBP固定化カラムにかけ、カラムに結合する画分と非結合画分に分け、それぞれの画分に回収される糖ペプチド糖鎖の性質を質量分析により解析した結果、Man6,Man7,Man8の高マンノース型糖鎖、およびLe^aエピトープ構造を1回-3回持つ糖鎖が、素通り画分に回収され、Le^aエピトープを4回以上有する糖鎖が結合画分に回収された。以上の結果は、MBPによるリガンド認識にはLe^aエピトープの4回以上の繰り返し構造を必要とする可能性を示している。MBPに対する高親和性を示すリガンド糖鎖(HFPL-ML)の単離に成功し、MBPによる糖鎖認識機構解明の糸口が得られている。本年度はHFPL-MとMBP複合体のコンピュータモデリングを行い、興味深い知見を得た。Le^aの4量体構造がMBPに対して特に高い親和性を示す理由の一つとして、Le^aは4量体以上の長さになると何らかの規則的な高次構造(おそらくヘリックス)を形成し、Le^aに含まれるフコース残基が特有のジオメトリーをもつMBPの糖鎖結合部位(CRD)と空間的に相補的な場所に位置していることが考えられる。そこで、石黒正路博士(サントリー生物有機化学研究所)の協力によりMBP-CRD 3量体とLe^b-(Le^a)_4-Le^xとの複合体についてコンピュータモデリングを行った。その結果、Le^b単位の2個のフコースのうちLe^a単位部分のフコースがカルシウムイオンを介してCRDに結合する他、隣のLe^a単位のフコースがCRDのLysl83とAspl84と相互作用することが示された。つまり第二の結合部位の存在によりCRD-糖鎖の結合が強化されることが示唆された。さらに興味あることには、3個のCRDにそれぞれLe^b-(Le^a)_4-Le^xが結合すると、これら3個の糖鎖が反対側で束ねられ、花束状構造を形成する可能性が示された。この花束状構造形成には非還元末端Le^xの隣のLe^aの部分にふくまれるフコースおよびガラクトースが関与し、それぞれ、糖鎖間でフコース-フコースおよびガラクトース-ガラクトース結合を生成することによると考えられる。この花束状構造形成にはLe^b-(Le^a)_4-Le^xの5個のLe^aユニットがタンデムに並んでいることが重要であり、4個のLe^aユニットでは成立しない。今後、実験的に検証すべき興味ある仮説の提唱である。研究代表者らは以前、血清レクチンMBPはヒト結腸がん細胞の増殖抑制作用を持つことを動物における遺伝子治療実験により示している。そこで、本年度は細胞表面のMBPリガンドが新規な腫瘍マーカーとなる可能性を調べた。すなわち、30株のヒト腸がん由来の株化がん細胞(SW1116, SW480, LS180, COLO205, SUN503, WiDr, NCL-H498など)および、ヒト大腸がん組織切片(134例)についてMBPリガンドの発現を免疫組織化学的方法により検討した。方法はまず、スライドを1%BSAでブロッキング後、ヒト血清より精製したMBPを加え30分インキュベートした。洗浄後、抗ヒトMBP mAbと30分インキュベートし、Alexa488 anti-mouse IgG1とTO-PRO3を加え、さらに30分インキュベートしたのち、共焦点レーザー顕微鏡にて観察した。

その結果、ヒト腸がん由来の株化がん細胞では、株により程度の差はみられたものの全ての細胞株においてMBPリガンドの発現が示された。また、市販品として購入したヒト大腸がん組織切片(99例)および、滋賀医科大学消化器内科および外科の協力のもとにヒトがん患者より得られたがん組織および周辺非がん部のパラフィン固定化組織切片について、同様の方法によりMBPリガンドの発現を検索した。その結果、非がん部の組織および正常組織においてはMBPリガンド糖鎖の発現は見られず、MBPリガンド糖鎖は腫瘍組織にのみ発現が観察された。以上の結果は、MBP糖鎖リガンドが新たな腫瘍マーカーとしてがん診断・治療に結びつく可能性を示している。
光導波路分光法を用いたオンサイト・リアルタイム網羅的環境中重金属分析技術の開発

近年、重金属リスクを今まで以上に低減するための効率的な分析技術が求められている。現在、重金属は大型の分析装置によって測定されている。これらの装置はオンサイトで分析ができない、分析精度は高いが分析に時間がかかる、分析に膨大なコストがかかる、などの問題がある。本研究では、重金属を簡便な前処理のみで、低コストで、オンサイトでスクリーニングできるセンサを開発した。ナノマテリアルを玄米溶出液と混合し、蛍光スペクトルを測定することで玄米中Cd濃度を算出した。これらの値は公定法により求めた玄米中Cd濃度とおおむね一致した。本年度はカドミウム分析システムの開発に着手した。本研究グループではこれまでにZn、Cd、Hgを選択的に検出する変色型蛍光色素(BDP-TPY)を開発した。この色素を用いてCdを分析するために、水中のCdを精製する技術を開発することとした。Kallmannらは、Zn、Hg、Cdの塩化物(Cl)イオン錯体(陰イオン)の安定度定数が異なることを利用して、陰イオン交換樹脂を用いてCdを精製する方法を報告している.この方法を参考に、以下の方法でCdを精製することを試みた.陰イオン交換樹脂(1×8 200-400、DOWEX)をカラム(Disposable Polypropylene Column、1-5 mL、Thermo)に0.5 mL充填した.Cl濃度を調整したCdと他の金属の混合液をこのカラムに通すと、Cdはカラムに保持され、他の金属はカラムから排出される.0.1 M HClを用いて玄米からCdを抽出した。抽出液を上述のカラムに通しCd精製効率を求めた。玄米抽出液中のCd濃度は0.043 mg/L(量は0.86 ug)であった.流出液および洗浄液中にはCdは検出されず、溶出液中のCd量±標準偏差は0.90±0.04 ug (n=6)であり、回収率は105±4%であった.玄米抽出液中のZn、Cu、Fe量はそれぞれ83、9.0、24 ugであり、そのほとんどが流出液とともにカラムから排出された.回収液中のZn、Cu、Fe量はそれぞれ検出限界以下、0.01 ug、検出限界以下であった.この結果から、本精製法で玄米抽出液中のCdを極めて高純度に精製できることが明らかになった.この精製液をナノマテリアルと混合し、玄米中のCdを分析することに成功した。このように、Cd特異的ナノマテリアルを開発することに成功し、当初の研究目的を達成した。さらには、玄米中のCdを分析することに成功した。本年度は工場排水中の重金属分析を行った。M社より6種類の工場廃水試料、またI鉱山より廃水試料6種類、計12種類のサンプルを入手した。工場廃水は500 mLのポリプロピレン容器に入れ4度で保存した。試料のpHをpH試験紙により測定した。ICP発光分析前に前処理として硝酸分解を行った。硝酸分解は工場廃水試料9 mLと濃硝酸1 mLを試験管に加え、時計皿を乗せてアルミブロック恒温槽を用い95度で2時間半加熱することで行った。硝酸分解後、試料を孔径0.45 μmのセルロースエステル膜でろ過し、Zn、Al、Cd、Cr、Cu、Fe、Mn、NiおよびPbの全濃度をICP発光分析装置により測定した。今回6種類の工場廃水試料に蛍光分光法を適用したが、そのうち、サンプルNo.2およびNo.5について測定誤差20%以内で亜鉛濃度を定量することができた。No.2は810 mg/L、ならびにNo.5は0.57 mg/Lであった。No.2についてはNiに対するZnの存在比が2.1であったが試料中のZnを定量できた。また、No.5についてはCrに対するZnの存在比が0.0037と極低濃度であったにもかかわらずZnを定量できた。ナノマテリアルへのpHの影響も検討した。ナノマテリアルの蛍光極大波長はpHに依らず539 nmであった。pH5.0から9.0では蛍光強度はほぼ一定であったが、pH5.0以下では蛍光強度が低下した。これはナノマテリアルのイオン配位子部位のN原子の非共有電子対にプロトンが配位結合したためと考えられる。交付申請書に記載した「平成27年度以降の研究実施計画」では、環境サンプル中の重金属網羅的分析を目的としていたが、これまでにコメ、路面排水、工場排水といった多くの環境サンプルに既に本技術を適用できたので。本年度はカドミウム分析システムを開発した.平成26年度にはナノマテリアルを用いたカドミウム分析システムを開発したが,ナノマテリアルの合成には多大な労力を要するため,本年度はDNAアプタマーを用いることとした.DNAアプタマーとは,医学生理学分野で癌マーカー分子の早期発見などに使われている,抗体のように特定の物質に高い親和性と選択性で結合する一本鎖DNA分子のことである.本研究ではWuらが2014年に開発したCdイオン特異的DNAアプタマー(Cd-4)を用いた.本研究では2本鎖DNAにインターカレートし蛍光を示すSYBR Green I(SG)を用いてCdを測定した.10 mMMOPS

バッファーにCd-4とSGを加えた.Cd標準溶液を加え,10分静置した.Cd-4と相補的なDNA(c-Cd-4)を加え,30分静置した.499 nmの励起光を照射し,波長510-800 nmの範囲で蛍光スペクトルを測定した.サンプルにCdが含まれていない場合はCd-4とc-Cd-4はハイブリダイゼーションし,SGが蛍光を示す.一方,サンプルにCdが含まれている場合,CdとCd-4が複合体を形成し,Cd-4とc-Cd-4は2本鎖を形成しないためSGは蛍光を示さない.この蛍光強度の差を利用して,Cd濃度による検量線を作成した.Cd濃度が0μMの場合,波長524 nmにおいて蛍光強度は最大となった.Cd濃度が1μMの場合,この蛍光強度ピーク値は低下した.Cd濃度が高まるにつれてさらに蛍光強度ピーク値は低下した.波長524nmでの蛍光強度ピーク値を使って検量線を作成した.Cd濃度が0から1μMの間では検量線の傾きは急であり,1μM以上では緩やかであった.このことから,Cd濃度1μMで測定溶液中のCdはほぼ飽和状態になっていたと考えられた.近年、重金属リスクを今まで以上に低減するための効率的な分析技術が求められている。現在、重金属は大型の分析装置によって測定されている。これらの装置はオンサイトで分析ができない、分析精度は高いが分析に時間がかかる、分析に膨大なコストがかかる、などの問題がある。本研究では、重金属を簡便な前処理のみで、低コストで、オンサイトでスクリーニングできるセンサを開発した。ナノマテリアルを玄米溶出液と混合し、蛍光スペクトルを測定することで玄米中Cd濃度を算出した。これらの値は公定法により求めた玄米中Cd濃度とおおむね一致した。交付申請書に記載した「平成26年度の研究実施計画」では、Cd特異的ナノマテリアルを開発することが目的であったが、実際には、Cd特異的ナノマテリアルの開発に加えて、玄米中のCdを分析することに成功したため。今後は、ナノマテリアルよりも作製が簡単な「DNAアプタマー」を用いた重金属分析を試みる。まず、As(V)を特異的に認識するDNAアプタマーをセレクションする。これは、SELEX(systematic evolution of ligand by exponential enrichment)法にて行う。SELEX法では、配列が一部異なっている1本鎖DNAの混合物を初期ライブラリとし、As(V)と特異的に結合する1本鎖DNAをスクリーニングしてゆく。具体的な手法は、固相にAs(V)を固定化し、初期ライブラリとインキュベーションし、As(V)との結合親和性が高いDNAをトラップする。次に、結合親和性の低いDNAを洗浄し、トラップされた有望なDNAのみを回収する。この配列をPCRにより増幅させて2次ライブラリとし、これを同様の方法でAs(V)との結合親和性の高いDNAを回収する。一連のスクリーニング操作を10回繰り返し、より結合親和性の高い1本鎖DNAをスクリーニングし、As(V)特異的DNAアプタマーとする。28年度が最終年度であるため、記入しない。水環境工学本年度はナノマテリアル(NM)をセンサチップに固定化する。NM-7への固定化部位の導入:メトキシカルボニル末端を有するアリールボロン酸エステルを鈴木-宮浦クロスカップリング反応を用いてジクロロBODIPYの一方の塩素に導入する。その後、もう一方の塩素に第2級アミンであるジピコリルアミンを芳香族求核置換反応させることでキレートを導入する。最後にメトキシカルボニルのメチル基を脱保護することで固定化部位としてカルボキシ末端を持つNM-7が完成する。
高温超伝導体の電子構造やキャリアダイナミクスに対する酸素同位体効果

高温超伝導体の電子構造やキャリアダイナミクスに対する格子振動の効果を観測するために、酸素同位体効果に着目した研究を行っている。これにより、遷移金属酸化物に特有な強い電子同士の相互作用に埋没してしまって見逃されがちであった電子と格子の相互作用の詳細な解明を目指している。新奇格子効果の探求とその機構解明を通じて、高温超伝導メカニズムの関連性についての検討を行うことが本研究の最終目的である。これまでに実施した研究により、高温超伝導体試料を精密かつ系統的に酸素同位体置換する技術を確立することができた。特に本申請により、この目的に適した専用の特殊な炉を設計し製作できたことの寄与が大きい。角度分解光電子分光測定を、同位体置換前後の試料を対象として行うことで、酸素が関与する格子振動が電子構造やダイナミクスにどのように影響を与えるのかを、運動量空間で直接観察することに成功した。観測された準粒子バンドの同位体置換による変化は、運動量空間と温度に特異な依存性を示すことを見出した。この結果は、単純な金属電子論の予測と一致しないことから、理論にとっても大きなインパクトとなった。更に、電荷とスピンの自己組織化現象に対する格子振動の効果の検討も、非弾性X線散乱実験を用いて開始した。これにより、相競合などが関与した強相関電子系に特有な格子効果や現象の観察が進行しつつある。高温超伝導体を対象に、電子構造やキャリアダイナミクスに対する酸素同位体効果の観測を行っている。強い電子-電子相互作用に埋没してしまって見出されることの少なかった電子-格子相互作用の発掘を目指し、新奇効果の探求とその機構解明を通じて、高温超伝導メカニズムとの関連性についての検討を行うことが本研究の目的である。本年度は、精密かつ系統的に酸素同位体置換を行った高温超伝導体試料を準備するための技術を確立することに、特に重点をおいた。高温超伝導体の単結晶を溶媒移動浮遊帯域(TSFZ)法により育成し、キャリアドープ量を系統的に変化させた一連の試料の用意を行った。等価な2つの試料スペースを持ち、酸素同位体ガス雰囲気だけを高度に調整できる酸素同位体置換用のアニール炉の立ち上げを並行して行った。装置は、高価な^<18>O_2ガスを有効利用するための回収・圧縮機構を備えると共に、アニール時の平衡ガス組成をリアルタイムでモニタできる四重極質量分析計を組み込んだ仕様とした。Bi_2Sr_2CaCu_2O_yの同位体置換した単結晶試料を準備し、その評価も一通り完了した。そこで、同試料を対象に角度分解光電子分光測定法により電子の運動状態への格子振動効果の検討を開始したところ、初めて準粒子バンドにおける同位体シフトの観測に成功した。シフトの様子は単純な金属電子論の予測とは一致しないことがわかったことから、相競合などの強相関電子系に特有の効果を念頭におきながら解析を進めている。なお、この成果は、科学系の学術誌で最も権威の高いとされるNature誌に掲載された。
波形偏波器を用いたマイクロ波入射条件の最適化

従来、ヘリカル系トーラスプラズマ閉じ込め装置では、電子サイクロトロン共鳴加熱(ECH)のためのマイクロ波入射偏波面は共鳴磁場方向に合わせて決定されてきた。また、プラズマ中のEC波の伝搬・吸収を調べるためのレイトレーシング計算ではWKB近似を用い、X波とO波は独立に伝搬すると仮定してきた。しかしながら、ヘリオトロン/トルサトロン配位のヘリカル系では強い磁気シア-が存在するため、入射ミリ波がプラズマと結合してEC波となるプラズマ境界面での磁場方向は共鳴磁場と比較して40度程度の傾きをもち、また、プラズマ中での磁気シアのためにX波とO波が独立して伝搬できずに伝搬経路に沿ってその比率を変えてゆくため、入射条件は磁気シア-に依存することが予想される。今回、ヘリオトロンEにおいて、本研究で開発した波形偏波器を106GHzECH伝送系に取り付け、磁気シア-の効果について実験的に調べた。その結果、電子温度分布は入射偏波面に強く依存し、そのピ-キング度η=Te(0)/Te(a/2)は1.5から2.4まで変化することがわかった。これは、加熱分布がX波による局所加熱からO波による一様加熱まで変化していることを示唆している。また、パワー吸収分布が局在化しTe分布が最もピークする入射条件は、アンテナからの入射波電波方向が共鳴磁場方向と垂直ではなく、垂直から約30度傾いたときであった。この実験結果は、磁気シア-の効果を入れた伝搬方程式の数値計算結果と一致した。したがって、ヘリカル系でのECH入射では磁気シア-を考慮に入れて入射条件を決定する必要がある。この物理機構はヘリオトロン/トルサトロン配位に共通なので、ヘリオトロンE以外のCHSやLHDにも当てはまる。なお、第3回プラズマ中の大電力マイクロ波に関するワークショップ(ロシア、8月)に出席し、本研究結果を招待講演として発表した。
分散マネージャシステムをもつ複数移動ロボットの力協調に基づく作業システムの構築

本年度の研究は,研究代表者以前に提案した異機能の複数ロボット協調作業システムの設計理論に基づき,分散マネージャシステムに構築のための組織化の基本要素を検討し、基本戦略を構築した。さらに新たに画像処理能力を有し、無線LANコネクタを搭載する小形自律移動リーダロボットおよびノーホロノミックによる作業制限の解消が可能となる四台の対向二輪型作業ロボットを含む実験ロボットシステムを製作・構築した。それを用いて、提案したネットワークベースト分散マネージャシステムの協調作業に関する実験の準備および基本要素に関する検証を行っている。作業ロボットの自律行動性能の向上およびホストエージェントと各ロボット役割分担協調作業のために組織化された各ロボットは、自身のビヘービアコントローラにより能力方向への能動特性および非能力方向への受動特性を持たせることをのみ行うことになる。新しく設計した移動ロボットは、アームの受動リンク機構と三つの移動制御モード(能力方向制御、擬似能力方向制御および姿勢切替え制御)の切り替えにより、対向二輪移動機構のノーホロノミック性およびアームの作業限界で生じた移動作業の拘束から開放することができ、広範囲および多変目標の対象物の運搬・組立てが実現できるようになった。従って、ホストロボットは静的な組織化と作業目標の設定の仕事に限定でき、ホストエージェントのネットワーク化を行う際、作業に付随する情報を管理するネットワークデータベースから行動要素情報及び作業タスク情報の利用に適切かつ効果的という結論を得た。分散オブジェクトベーストの作業情報および行動情報の伝送システムネットワークで連結されている分散ロボットシステムにおいては、ホストからロボットへ指令情報を伝達すると共に作業情報(task)と行動要素(behavior)も伝送することの可能性を検討した。JAVAの分散オブジェクト環境の上に行動要素の伝送システムの基本機構を構築し、作業に変更と伴う行動要素オブジェクトの取得及び新作業への切替えの基本メカニズムの設計法を提案したと共に、作業情報と行動要素の認証機構、管理データベースおよび不足な行動要素の再帰的に取得する手法を検討し、分散ロボットのシミュレーションシステムを用いて検証を行って、妥当性が示した。現在、実複数ロボットシステムを用いて力協調タスクに対しての検証実験を進行している。上記の今年度の研究成果は1つの国内学会と1つの国際会議にて発表した。さらに来年度に1つの国内学会と1つの国際会議にて発表する予定である。
フラーレン生成機構-何故途中で熱分解しないか?

本研究は平成10年度内に予想外の展開を見せ、これまでの懸案であったフラーレンの選択的合成が実現しそうな見込が立ってきた。計画調書で述べたように、全く理論的な考察と分子軌道計算からフラーレン生成反応の律速段階と考えられるStone-Wales転移にたいして酸素原子が有効な反応促進触媒となることを推定していた。しかし現行のフラーレン合成法はいずれも高温下で行なわれるので炭素の焼尽を防ぐ為に不活性雰囲気で反応を実施するために、酸素が反応系内に存在せず、従って触媒として働く機会はなかった。ところが偶然のきっかけで中国雲南省の炭鉱から高濃度にフラーレンを含むとされる石炭の試料を入手した。HPLC分折によってこの石炭が従来の天然フラーレンに比べて数百倍に達する濃度のC60,C70を含有することを確認した。この石炭中のフラーレンはこれまでの天然フラーレンとは異なり、燃焼以外の原因で生成することは明らかである。そこで、炭鉱周辺の環境などを考慮に入れて次の様な仮説を立てた。すなわち、太古の火山活動によって石炭層にマグマが貫入してかなり高温に加熱された時に、マグマあるいはペグマタイトに含まれる鉄およびチタニウムの酸化物が触媒となって、フラーレン生成が高濃度に生成した可能性がある。モデル実験(燃焼法)によってこれら遷移金属化合物が酸素分子存在かで確かにC60,C70生成の触媒となることを確認した。これらの触媒は高温で酸素によって酸化物に変換され、その酸素原子がフラーレン前駆体あるいは中間体と結合して上記のようにStone-Wales転移の反応温度を低下させる作用を及ぼしたと考える。今後は、これら触媒が成長中の炭素クラスターと良く接触することの出来る条件(多分凝縮相)下でフラーレンの選択的合成法を編み出して行く予定である。
スパッタ膜を用いたき裂発生寿命の実測に基づく疲労強度に及ぼす表面状態の影響評価

本研究では,イオンスパッタ膜を用いた疲労き裂発生の検出によって表面粗さと表面組織による三点曲げ疲労試験片の疲労き裂発生寿命,き裂進展寿命及び疲労寿命の変化を調べた.その結果,疲労き裂発生寿命は疲労寿命の約90%を占めており,表面粗さRaを1.27μmから0.03μmにすることでき裂発生寿命は23倍長くなること,また,浸炭焼き入れ試験片においては,表面異常層の除去によって,疲労寿命は明らかに増加し,疲労強度も同程度の向上が考えられることがわかった.本研究では,イオンスパッタ膜を用いた疲労き裂発生の検出によって表面粗さと表面組織による三点曲げ疲労試験片の疲労き裂発生寿命,き裂進展寿命及び疲労寿命の変化を調べた.その結果,疲労き裂発生寿命は疲労寿命の約90%を占めており,表面粗さRaを1.27μmから0.03μmにすることでき裂発生寿命は23倍長くなること,また,浸炭焼き入れ試験片においては,表面異常層の除去によって,疲労寿命は明らかに増加し,疲労強度も同程度の向上が考えられることがわかった.平成19年度の計画にしたがって研究を進め,以下の成果が得られた.1)イオンスパッタ膜を金属表面に用いるための絶縁膜の作成手法の開発についてこれまでシリコン蒸着,ガラス蒸着,瞬間接着剤及び絶縁材の塗布などの手法で絶縁膜を作成した.絶縁膜の薄さと絶縁抵抗,作成のしやすさから,絶縁材の塗布が本き裂発生検出法に適していることとの結論が得られた.用いた絶縁材はハンダマスキング剤と呼ばれ,サンハヤト社製のグリーンレジスト(型式GR-303)である.本絶縁材の主要成分はアルキド樹脂であり,プリント基板用のコーティング剤に用いられている.2)疲労き裂発生検出用三点曲げ疲労試験片の切欠き形状の検討(担当:〓,中西)き裂の検出及びき裂の発生寿命に及ぼす試験片表面状態の影響を調べるため,き裂は切欠きの中央部の滑らかな場所で発生することが重要である.そのため,切欠きの形状を丸み形状の切欠きにした.切欠き底部の表面状況の観測やイオンスパッタ膜の作成しやすさを考慮して,切欠きの深さを5mm前後,切欠き底部の半径とクラウニング半径を約5mmにした.3)アクリル材試験片と炭素鋼試験片の疲労き裂発生の検出上記の切欠きを導入した疲労き裂発生検出用三点曲げ疲労試験片を設計製作し,アクリル製及び金属製試験片に疲労き裂発生の検出を行った.イオンスパッタ金属膜の電気抵抗の変化が明確に確認された後,繰返し負荷を中止し,試験片の切欠き部において長さ0.5mm前後の疲労き裂が観測された.さらに,イオンスパッタ金属膜の電気抵抗の変化の記録から電気抵抗の上昇開始点を確認でき,その時点を疲労き裂の発生の瞬間と見ることができると考えられる.平成20年度の計画にしたがって研究を進め,以下の成果が得られた.平成19年度には疲労き裂発生の検出方法を確立することができた.本研究の平成20年度以降の計画は,疲労き裂発生寿命に及ぼす表面粗さや浸炭焼き入れ後の表面異常層の影響を調べ,それを評価する方法を検討することである.平成20年度は,まず,疲労き裂発生検出用の3点曲げ疲労試験片のノッチ表面をエミリペーパーやサンドペーパーを用いて手仕上げによる鏡面加工で粗さ調整を行った.#2000,#400,#240と#100のサンドペーパーで仕上げした試験片ノッチ部の表面粗さR_aがそれぞれ0.03,0.3,0.74と1.27μmであった.それらの試験片を用いて,同じ曲げ応力の下での破断寿命と疲労き裂発生寿命を調べた.試験片の材料はS50Cで焼ならしを施した.ノッチ部の最大実応力を800MPaにして得られた主な成果は以下の通りである.1)試験片の疲労破断寿命は3x10^51x10^6であり,疲労き裂発生寿命は破断寿命の7090%程度を占めていることを明らかにし,き裂発生寿命の向上が疲労強度の向上を左右していることを実験によって確認した.2)表面粗さ(R_a)が表面凹凸の状況を示し,表面粗さの上昇によってマイクロ領域における応力集中の度合いが増し,き裂が発生しやすく,き裂発生寿命が短くなる.き裂発生寿命の測定結果から,き裂発生寿命(logスケール)とR_a(1inearスケール)とはほぼ線形関係にあることが分かり,今後の疲労き裂発生寿命の推定の方向性が得られる.なお,本年度で得られた結果を平成21年度5月と7月の国際会議にて発表する予定である.平成21年度は,引き続き疲労寿命に及ぼす表面粗さの影響を調べるため,#2000,#400,#240と#100のサンドペーパーで仕上げしたS50C調質材試験片を用いて曲げ疲労実験を行った.試験片ノッチ部の表面粗さR_aはそれぞれ0.03,0.3,0.74と1.27μmである.さらに,SCM415材試験片に浸炭焼入れを施し,浸炭焼入れの過程で生じた表面異常層(非マルテンサイト組織)を確認し,その性質及び疲労強度に及ぼす影響を調べた.今年度で得られた主な結果は以下の通りである.