hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
協調システム材料の信頼性評価

また延性相において塑性変形が生じることにより、き裂周りのプロセスゾーンの増大の効果がある。そして、これらの機構が複合して生じて、大きな靭性の向上が期待される。本研究においてはこのような概念に基づいて、Ti/Ti-Al積層複合材料の開発を行う。上述のように、これらの金属間化合物は単体においては非常に脆性であり、構造材料としての利用は非常に制限される。そこでこれらの金属間化合物を金属単体と積層させることにより、種々の高靭化機構を発現させ、実用に耐え得るような構造材料の開発を目指す。そのために、本研究ではまず常温での破壊靭性が30MPam^<1/2>を越えるような実用的な材料を作製する。もちろんこれらの材料は高温での使用を想定されているが、多くの応用においては常温でも十分な靭性を有することが必要とされ、また常温靭性の方が低いと考えられるので、ここでは十分優れた常温靭性を有する、最適な相組成、相厚さ、作製条件を明らかにすることを目的とした。TiシートおよびAlシートを出発素材として、ホットプレスを用いてTi/Ti-Al積層材料の作製を行った。作製された層の同定およびその生成機構について熱力学的な考察を行い、相の組成および厚さを制御するための温度、圧力、時間に関する条件を求めた。また同時に巨視的な破壊靭性値およびき裂進展抵抗を求めさらにはき裂進展の様子をin-situ観察することにより破壊機構についての知見を得た。まず強度特性に優れた金属/金属間化合物積層材料を作製についての検討を行った。燃焼合成法を用いた金属/金属間化合物積層材料の作製においては、金属間化合物相中に空孔ができる問題がある。そこで本研究ではNi/NiAl積層材料におけるNi層を改質するために、熱処理を施した試料を作製し、力学特性を向上させることを目的とした。出発材としてNi箔とAl箔を用い、ホットプレスによる反応焼結を利用してNi/NiAl積層材料を作製した。また作製された積層材の一部を600°Cで60分間熱処理した。NiAl層の厚さがほぼ同じ約18mmでそれぞれの金属間化合物層の体積比率はV_<NiAl>=37、43、57%である。引張り強度は全般に熱処理を施すことによる向上が見られ、V_<NiAl>で比べると43%の試料が最も高かった。引張り試験後の試料側面写真からは、未熱処理材では金属層にもき裂が見られるのに対し、熱処理材では金属層にき裂は見られなかった。このような金属層での破壊形態の違いから、熱処理によるき裂進展抵抗の増加が期待される。レーザーAEシステムのさらなる高度化について検討を行った。まず復調器改良によるS/N比向上について検討した。現在開発中のレーザーAE計測システムは、レーザー干渉計はヘテロダイン型干渉計(He-Neレーザー)であり、約1MHzまでの帯域を有している。微小なAE信号を計測するためには、S/N比(信号雑音比)の向上が有効である。そこで復調器の改良を行うことにより、感度の向上を目指した。全面的に回路を見直して雑音の低減を図るとともに、周波数帯域を400kHzまで制限することによりS/N比を向上させた。シャープペンシル芯の圧折による擬似
後氷期におけるニホンザルの成立過程の総合的研究

1)古代遺跡出土のニホンザルの研究日本各地の縄文時代を中心とした古代遺跡の所在調査を行い、各時代別の遺跡地図を完成した。ニホンザルが出土した遺跡は217遺跡に上り、今後の分布の研究に役立つものが完成した。さらに奈良時代以降の遺跡に関しては、文献的な調査も行ってこれを補完した。これらの歯の形態的な調査も行い、更新世以降のニホンザルの形態変化は非常に小さく、さらに現生のニホンザルの地域変異も非常に小さいことが明らかになった。その過程で、種子島の縄文遺跡から出土したニホンザルの調査も行った。古代遺跡から出土した古骨からDNAを抽出する研究は始まったばかりで十分な結果を得るにはまだ時間が必要であるが、抽出方法などを確立することができた点は評価できよう。更新世のニホンザルの由来に関する研究を行い、ニホンザルが日本に渡来した時期はかなり古いことを明らかにした。2)現生ニホンザルの研究現生のニホンザルの研究では、頭蓋の形態の変異についての計測的な研究、ニホンザルが食物として利用する植物リストが完成した。現生ニホンザルのDNAのD・ループの調査による分布の変遷は、最も成果が上がった分野であり、後氷期のニホンザルの分布の特殊性を追求することができた。現在のニホンザルにもいくつかのDNAのタイプがあり、東日本と西日本の集団の間には明瞭な分化があることが明らかになった。この研究の過程で、現生のニホンザルの標本を多量に追加できたこと、さらに古代ニホンザルの資料の所在を明らかにできたことは、今後の研究に大いに役に立つものである。今年度は初年度であり、資料やデータの収集が主な仕事である。遺伝子関係では比較のデータベースの完成、形態面では資料とデータの収集で実績が上がっている。現生ニホンザルの遺伝子分析を担当する川本は、遺伝子のDループ領域の412塩基配列を決定し、48サイトで塩基置換を検出し、合計43種類のハプロタイプを区別した。その結果、ニホンザル全体は近畿地方と中国地方の境界付近を境とする東日本と西日本の2つのグループに大別した。一般的にミトコンドリアDNAの変異は特定箇所に局在化するが、東北地域では例外的にひとつのタイプが広範囲に分布している。さらに、東日本のタイプ間では相互の塩基置換数が西日本のタイプ間の場合にくらべて少ない。このような東西分化は、ニホンザルの成立や分布地域の変遷と深く関係すると考えられる。古代のニホンザルの遺伝子分析を担当する我妻は、比較研究に不可欠な現代ニホンザルのデータベース作りを行っている。松井・本郷は古代遺跡からのニホンザルの出土状況を文献的に調査し、出土遺跡のデータベースをほぼ完成した。形態学的な分析では、毛利が、現生ニホンザルの地域変異の研究の手始めとして、屋久島、金華山島産の成体オスの頭蓋骨を計測・比較し、それぞれを頭蓋骨の計測によって識別できることを明らかにした。黒田は、未発表の古代ニホンザル骨のデータを整理するとともに、比較資料としての現生ニホンザルの比較調査を霊長類研究を中心として行った。相見は、屋久島のニホンザルとの比較に重要な鹿児島県に分布するニホンザル標本の収集につとめている。茂原は、洪積世のニホンザルに関するデータを収集しており、岩手県の風穴洞穴から出土したメスニホンザルの解析をおこなった。三戸は、ニホンザルの分布に関するデータの整理と欠損した部分の資料の収集を図っており、近年のニホンザルの動向に関する報告をまとめている。古代遺跡出土のニホンザル骨の分析鹿児島県、熊本県、愛媛県(阿方貝塚)、広島県(帝釈峡)、鳥取県、長野県静岡県の古代遺跡から出土したニホンザルの形態学的調査を継続した。前年のデータに付け加える遺跡調査を行い、ニホンザルを含む全国遺跡出土動物遺存体のデータベースを作成・公開した。現在、インターネット上で試験運用中である。なお、可能な限り、それらの遺跡から出土した骨や歯から遺伝子解析用の資料を収集・分析している。

とくに、ニホンザルの南での分布のカギとなる種子島の遺跡出土のニホンザルを収集し、分析した。比較資料として、中国の古代遺跡発掘のニホンザルの近縁種とされるMacaca robustusの調査を行った。現生ニホンザル資料の分析島根県を中心とする各地域集団のニホンザルを収集、データ採取を継続した。これらの頭蓋骨の計測し、分析用データの集積を継続している。遺伝子解析では、新たに近畿、四国、九州地方から資料を収集し、Dループ領域412塩基の配列を分析した。従来分析した東日本集団と比較した結果、東日本と西日本集団の間には明瞭なミトコンドリア遺伝子の分化がある事が判明した。また、ニホンザルの分布の近年の変遷データを分析し、古代でのニホンザルの移動をシミュレーションした。その結果、かなり速い速度(増加率を低く見ても900年程度)で南から北へ分布を拡大したことが推測された。古代遺跡出土のニホンザル骨の分析前年度の調査に加えて、福井県の鳥浜貝塚や長野県の湯倉洞窟、あるいは千葉県の大坪貝塚や神奈川県の青ヶ台貝塚などから出土したニホンザルを追加して、形態学的な観察を行った。ニホンザルを出土した遺跡の分析では、最終的な結果を得て、遺跡の地域的な分布図、ならびに時代的な分布図を作成した。縄文時代との比較という意味で、更新世のニホンザルについての集中的な調査を行い、ニホンザルの起源についての考察を加えた。DNA分析資料は、可能な限り収集・分析している。現生ニホンザル資料の分析長野県や島根県を中心とする各地域集団の野生ニホンザルの資料を収集、データ採取を継続した。これらの頭蓋骨の計測し、分析した結果を得ている。遺伝子解析では、今年度は岐阜県、愛媛県、三重県等、これまでに十分な情報が得られていない地域のサルについて、調査を進めた。ミトコンドリア遺伝子変異について、ニホンザル生息地のほぼ全域をカバーする結果が得られたので、7月に霊長類学会大会で成果を公表した。昨年度までの結果に加わる知見としては、紀伊半島から琵琶湖までに生息するサルが他地域と容易に区別できる遺伝子タイプをもつこと、それらの遺伝子タイプは琵琶湖南部から東部の一帯で他の東日本タイプと接所的分布を示すことが挙げられる。この観察結果は、近畿圏のサルの成立について、紀伊半島部と本州脊梁山脈部のサルたちが母系でみると別系統で、群分裂を介した分布拡大ルートの接点があることを示している。
成体マウス嗅球における新生顆粒細胞サブタイプの補償的組み込み機構の解析

本研究の目的は、成体マウス嗅球で見られる欠落した顆粒細胞サブタイブが局所神経回路内で補償的に組み込まれる現象のメカニズムの解明である。昨年度の研究では、嗅球局所でmGluR2を発現する顆粒細胞サブタイプをイムノトキシン細胞標的法を用いて除去すると、赤色蛍光タンパク質mPlumの導入により可視化された新生顆粒細胞、および赤色蛍光タンパク質DsRed2を発現するマウスから移植された顆粒細胞について、細胞除去領域ではmGluR2を発現するサブタイプが優先的に組み込まれることを観察した。本年度の研究により、mPlumで可視化された新生顆粒細胞および移植された顆粒細胞でmGluR2を発現するサブタイプが、細胞除去を起こした嗅球局所神経回路内でもスパイン構造を有し、そのスパイン構造が興奮性前シナプス終末に局在するVGLUT1と近接する様子が免疫組織学的に観察された。また、移植された顆粒細胞のスパイン構造を共焦点レーザー顕微鏡を用いて解析したところ、細胞除去領域では健常領域に比べて、mGluR2陽性顆粒細胞のスパイン頭部が有意に大きくなる現象を確認した。一方、mGluR2陰性顆粒細胞ではそのような変化は見られなかった。これらの結果は、嗅球局所回路では、既存の顆粒細胞サブタイプが欠落した環境下でも、欠落しているサブタイプの新生顆粒細胞が嗅球局所から興奮性シナプス入力を受け、かつその興奮性入力をより効率よく受けることを示唆するものである。嗅球には神経細胞サブタイプの不足が生じた場合に、新しい神経細胞を効率よく利用して不足した神経細胞サブタイプを補い、神経回路の恒常性を保つ機構が備わっていることが本研究により示唆された。哺乳類の嗅球では、生涯にわたって抑制性インターニューロンである顆粒細胞が新たに生まれ、既存の神経回路へと組み込まれる。顆粒細胞群は多様なサブタイプに分化しており、これまでの私の研究により、嗅球局所領域では欠落したサブタイプの新生顆粒細胞が補償的に組み込まれることがわかった。本研究では、この新生顆粒細胞サブタイプの補償的組み込みのメカニズムを解明することを目的とし、新たに嗅球に組み込まれた顆粒細胞のシナプス形成様式を組織学的に解析する。本年度は、新たに嗅球に組み込まれた顆粒細胞を可視化した成体マウス嗅球標本の作製、および個々の顆粒細胞の画像の撮影を行った。成体マウス嗅球でmGluR2を発現する顆粒細胞サブタイプをイムノトキシン細胞標的法を用いて局所的に除去し、新生顆粒細胞をレトロウィルスベクターにより赤色蛍光タンパク質mPlumを発現させることで可視化した。あわせて、赤色蛍光タンパク質DsRed2を発現するマウスから未成熟顆粒細胞を回収し、mGluR2陽性顆粒細胞を除去した動物への移植実験も行った。mPlumで可視化され,た新生顆粒細胞と移植された顆粒細胞のいずれもが、細胞除去領域ではmGluR2を発現するサブタイプが補償的に組み込まることを示した。また、個々の新生顆粒細胞および移植された顆粒細胞のシナプス構造を解析できるよう、共焦点レーザー顕微鏡を用いて細胞の画像を撮影した。現在までの解析により、細胞除去領域では健常領域に比べて、mGluR2陽性顆粒細胞のスパイン頭部が大きくなる傾向が見られた。一方、mGluR2陰性顆粒細胞ではそのような傾向は見られなかった。今後は撮影したシナプス構造の定量的解析を進め、欠落したサブタイプの新生顆粒細胞が嗅球に補償的に組み込まれるメカニズムを考察する。
ＥＵにおける移民第二世代の学校適応・不適応に関する教育人類学的研究

本研究は、EU(特にイギリス・フランス・ドイツ・オランダ・ベルギー)における移民第二世代の学校適応・不適応の実態とその要因を、文化人類学的調査に基づいて、当事者のアイデンティティ形成過程や、親やコミュニティを含む多角的視点から比較考察した。結論として、イスラム系団体や地域コミュニティでの取り組みがイスラム系第二世代の学校適応に効果を上げていること、そしてイスラムであることやエスニシティ、ジェンダー、親の教育程度や社会経済的地位は、いずれも単独では学校適応・不適応の要因とはなっていないことを示した。研究成果は本として出版される。本研究の目的は、EU(特にイギリス・フランス・ドイツ・オランダ・ベルギー)における移民第二世代の学校適応・不適応の実態とその要因を、文化人類学的調査に基づいて多角的視点から比較考察し解明することである。本年度の研究成果は、第一に5ヶ国の移民教育政策を第二次世界大戦後の歴史的変遷を踏まえて検討した上で、その特徴を析出したことである。さらにEU統合によってシティズンシップ教育の強調等5ヶ国には共通点を指摘できるが、シティズンシップ教育や母語教育や語学教育の実践のあり方、あるいは教師の文化的背景の異なる子どもへの態度に各国において相違点がみられることを比較教育学的および政治社会学的視座も踏まえて解明した。第二に、5ヶ国におけるイスラム学校は、国庫援助の受け方やカリキュラム、質保障の取り組みにおいて、それぞれ特徴をもっていて、その特徴を析出した。第三に、イギリスやドイツやフランスのイスラム系第二世代の若者は、イスラムを自身の文化的背景から区別し、知識の探求を通じて純粋化するという脱世俗化を通じて、世俗化された社会に適応する理路を見出しているという点が共通していることがわかった。そのようなヨーロッパにおけるイスラムとしての生き方が、何を成功とするかとするのかという成功の民俗理論の形成に関わっていることがわかってきた。今後、そのような成功の民俗理論をライフヒストリーの聞き取りによって析出して相対化することが、学校適応・不適応に関する比較研究の枠組みとなることが確認できた。今年度の研究成果は、以下3点にまとめられる。第一は、EU各国(特にイギリスとフランスとドイツ)の移民教育政策と移民の子どもの学校適応・不適応に関する比較教育学における議論をメンバーが共有し、それに対して文化人類学的アプローチの有効性を各メンバーの調査結果を通して検証した。結果として、エスニック・コミュニティや当事者との継続的関わりに基づいた質的調査によって得られたデータは、比較教育学では明らかにならなかったエスニック集団内での差異、及び時間軸を入れたコミュニティや個人のライフコースの変化と学校適応・不適応の関係に言及できる点を方法論的意義として確認した。第二は、イギリスとフランスとオランダの中国系第二世代の学校適応の要因を析出した。3国の中国系第二世代の学校適応の要因として、第一に親が子どもの成功のための手段として学校教育に高い価値を置いていること、第二に子どもが親の価値観を受け入れるような親子関係が成立していること、第三に第二世代が成功のための手段として学校教育に高い価値を置いていることを、中国系コミュニティの調査と中国系第二世代へのインタビュー結果に基づいて明らかにした。第三は、ドイツとベルギーにおけるトルコの革新的宗教運動であるギュレン運動に関連する教育施設(学習塾)が、学校不適応問題を抱えた集団として従来の研究では扱われていたトルコ系第二世代の学校適応に影響を及ぼしていることが明らかになった。今後は、このような教育施設の出現が、国家的コンテキストがどのように関わっているのかをドイツとベルギーで比較する共に、イギリスやドイツも含めたイスラム系第二世代のイスラム・アイデンティティと学校適応・不適応の関連性を検討する。本年度の研究成果として、第一に5ヶ国の移民カテゴリーと移民別の学業成績に関わる統計結果を整理し、それをEUと各国の移民教育政策との関連で比較検討できた。第二に、各メンバーのこれまでの現地調査に基づく研究成果を最終的にまとめるための枠組みを作ることができた。1イスラム教が関わるヒズメット運動の拡大と教育への浸透、2学校適応へのサポート活動、3宗教・エスニシティ・ジェンダーからみる学校適応、という3つの柱を立てた。第三にベルギーとドイツにおけるヒズメット運動の教育への浸透の違いを教育制度との関わりで比較し、両国におけるトルコ系第二世代の学校適応との関連を検討した。第四にイギリスのムスリム女性とオランダの中国系第二世代、フランスのポルトガル系とモロッコ系第二世代を対象とするライフヒストリーの聞き取りに基づいて、宗教・エスニシティ・ジェンダーが学校適応や社会的上昇といかに関わっているのかを析出した。本研究の目的は、EU(特にイギリス・フランス・ドイツ・オランダ・ベルギー)における移民第二世代の学校適応・不適応の実態とその要因を、文化人類学的調査に基づいて、当事者のアイデンティティ形成過程や、親やコミュニティを含む多角的視点から比較考察し解明することであった。今年度は最終年度であり、これまでの4年間の共同研究を総括し、研究成果を本として出版するための原稿を書き上げることができた。本書はヨーロッパにおける移民の文化人類学的研究に携わる研究者と,比較教育学的研究に携わる研究者が研究交流を重ねたことによって生みだされた成果であるといえる。

研究対象としてはロンドンの女性ムスリム、オランダの中国系第二世代やフランスのポルトガル系政治家を取り上げて、インタビューを通して、当事者のアイデンティティ形成過程というマイノリティ側の認識を重視した教育人類学的アプローチによって、アメリカの移民研究では指摘されてこなかった学校適応の要因を析出した.また、イスラム系第二世代の学校適応をめぐって明らかにしたことは、例えば、ヒズメット運動を中心としたイスラム系団体による教育への取り組みがドイツやベルギーで拡がりをみせ、イスラム系次世代の学校適応の大きな要因となっていること、パリの地域コミュニティのアソシエーションが学校からの落ちこぼれを救うセイフティネットとしての役割を果たしていること等であった。結論として、イスラム系団体や地域コミュニティでの取り組みがイスラム系第二世代の学校適応に効果を上げていること、そしてイスラムであることやエスニシティ、ジェンダー、親の教育程度や社会経済的地位は、いずれも単独では学校適応・不適応の要因とはなっておらず,それらが各国の移民教育政策や制度と絡み合って複雑に作用し、集団内の差異を含む「スーパー・ダイバーシティー」といわれる状況が生み出されていることを示した。本研究は、EU(特にイギリス・フランス・ドイツ・オランダ・ベルギー)における移民第二世代の学校適応・不適応の実態とその要因を、文化人類学的調査に基づいて、当事者のアイデンティティ形成過程や、親やコミュニティを含む多角的視点から比較考察した。結論として、イスラム系団体や地域コミュニティでの取り組みがイスラム系第二世代の学校適応に効果を上げていること、そしてイスラムであることやエスニシティ、ジェンダー、親の教育程度や社会経済的地位は、いずれも単独では学校適応・不適応の要因とはなっていないことを示した。研究成果は本として出版される。メンバーは各調査地で順調に調査の成果を挙げていると共に、全体としての成果をまとめる見通しも立っている為。27年度が最終年度であるため、記入しない。教育人類学今年度は最終年度であるため、各メンバーが最終的な現地調査を実施し研究成果を原稿としてまとめ、学術書としての出版するための準備をする。本年度の研究実施計画通りに研究会を開催でき今後の見通しが定まり、さらにメンバーは各調査地で順調に調査を開始し、成果を挙げることができている為。現地調査が予定通り進み、当初明らかにしたいと考えていたことがほぼわかってきているから。フィールドワーク滞在日数が予定より少なかった為。今年度は、来年度以降の比較研究への枠組みが明確になった。ライフヒストリーの聞き取りに焦点を当てた文化人類学的調査を進める。研究をまとめる当たっては、中国系第二世代とイスラム系第二世代の比較を中心に据え、文化的アイデンティティやイスラム・アイデンティティの保持と学校適応・不適応との関係性に言及するために、メンバーがお互いの調査結果を提示して議論する。当初はハンガリーでの調査は計画していなかったが、特に中国系第二世代に関してはハンガリーも対象とした方が学校適応の要因を比較検証できるので対象地域に含める。
放射線誘起触媒の探索とその非均質系における反応機構の解明

酸化物や金属を添加した水溶液に放射線を照射することで誘起される化学反応に関する実験研究を行い、光触媒反応が困難な広いバンドギャップ(5-10eV)をもつアルミナ、ジルコニア等の酸化物を硫酸水溶液に添加し、0.4モル付近の最適濃度で、高い水素生成反応収率や金属イオンの還元収率を実現することができた。放射線触媒反応機構に関して、酸化物添加と金属添加での水素生成反応の差異や表面反応等に関する知見を得た。4-10eV相当の励起エネルギーを有する重水素ランプ(120-300nm)を光励起源とする極紫外分光実験装置の設計を行い、9月末に発注し3月末に納入された。本装置は、試料からの極紫外散乱光を積分球内で可視光に変化させることで反射分光を可能としている。また、極紫外光を照射しながら試料中に電圧をかけて、電流-電圧曲線を電気化学的手法で測定可能である。来年度以降に、本装置により可視光では励起出来ないバンドギャップ(Eg)を有する酸化物での励起電子に伴う触媒反応を調べ、放射線誘起触媒反応との比較検討をする。熱及び酸などに安定なAl_2O_3、SiO_2、ZrO_2酸化物等に注目し、これらの粉体を純水並びに硫酸水溶液に混ぜた非均質系に、^<60>Coγ線(平均エネルギー1.25MeV)を照射し、金属イオンの還元反応並び水素生成反応を調べた。金属イオンに関しては、環境汚染の点で大きな問題となっているメッキ用6価Crの廃液処理の観点から、水溶液中の6価Crの放射線誘起反応による3価ないしは4価Crへの還元・無害化を目指し、還元反応のpH依存性および固体酸化物の添加効果を調べた。その結果、pHを下げることにより6価Crの還元は促進すること、6価Crがほとんど還元しない中性やアルカリ性溶液でも酸化物粉末添加により水溶液中の6価Crが顕著に還元すること等を見出した。水素生成に関して、α-Al_2O_3、アナターゼ型TiO_2、ZrO_2、SiO_2(石英)、SiO_2・nH_2O(シリカゲル)などの酸化物の粉末を硫酸水溶液に混ぜた試料に^<60>Coγ線照射を行い、照射誘起水素生成量の硫酸濃度依存性、酸化物の種類や添加濃度依存性を調べた。その結果、酸化物の添加により水素生成量は大きく増加すること、添加量の増大に伴い水素生成量は増加すること、0.4-1.0Mの硫酸濃度付近で最大となる硫酸濃度依存性があること等を見出した。熱及び酸などに安定なAl_2O_3、SiO_2、ZrO_2等の酸化物のファイバーに注目し、粉体との違いが触媒反応にどのような影響を与えるかを調べた。その結果、酸化物ファイバーの場合、酸化物粉体と異なり、酸化物粉体の1/10程度の重量をもつファイバーを硫酸水溶液に混ぜた非均質系において、水素発生率は酸化物粉体混合硫酸水溶液と同程度の値を示し、非常に水素発生効率が良かった。その理由としては、ファイバーが水溶液全体に分散しているためと考えられる。逆にファイバー重量が過剰になると水素発生率は減少した。このことは、ファイバー表面と水溶液と濡れ性が十分に維持できる状態でファイバーが水溶液全体に分散した場合には、放射線触媒反応が効率的に促進することを示唆している。Al_2O_3においては、結晶構造並びに比表面積が大きく異なるα、θ、γアルミナとアルミナ水和物について、その放射線触媒反応を調べた。その結果、結晶構造が異なるα、θ、γアルミナについては、比表面積が最も小さいαアルミナ粉末添加の硫酸水溶液が最も大きな水素発生率を示した。一方、アルミナ水和物の一つであるベーマイト(AlOOH)の比表面積が異なる試料の結果では、比表面積が大きな試料程大きな水素発生率を示した。これらの結果は、比表面積のみならず結晶構造も放射線触媒反応に寄与していることを示唆している。水溶液系でのCo-60γ線照射による水素生成において、メチルアルコールを1vol%添加した場合のアルコール添加効果を調べた。その結果、純水、硫酸水溶液、酸化物混合した純水、酸化物混合した硫酸水溶液の何れの系においても、アルコール添加により水素発生率は増加した。特に硫酸水溶液でのアルコール添加効果は大きく、酸化物混合の硫酸水溶液で最大となった。放射線触媒では、励起電子や正孔による表面反応過程よりも2次電子放出による水溶液内の反応過程が重要であるとの推測がある。ここでは、2次電子放出率が異なる金属の中から、酸性水溶液に比較的安定なSi,Ti,Zr,Mo,Wを選択し、それらの金属粉末ないしは2mm厚の金属板を添加した水溶液での放射線触媒反応による水素生成率の測定を行い、酸化物の場合と比較した。その結果、金属板添加と無添加の水素生成率には顕著な違いは見られず、金属元素による違いも見られなかった。

2mm厚の酸化物板添加水溶液では、ZrO_2以外の酸化物では添加の効果は特に見られず、ZrO_2においても板状に加工した際の表面状態に依存する水素の増加を観測したと考えられる。一方、粉体を添加した場合、TiO_2粉末では水素発生率の増加が純水及び0.4MH_2SO_4水溶液で観測されたが、Ti粉末では効果が無かった。Si,Mo,W粉末では、対応する金属酸化物よりも水素発生率は幾分大きくなり、金属表面での酸化反応による水素発生が観測されたと思われる。これらの結果は、水素発生に効果的な形状は板ではなく粉体であり、放射線触媒反応における表面の重要性を示唆している。結晶構造や比表面積の効果を調べる目的で、α、θ、γアルミナとアルミナ水和物について、その放射線触媒反応を調べた。その結果、結晶構造が同じ場合には比表面積が大きい試料での放射線触媒反応による水素発生率が大きいこと、更にFe不純物量が小さい試料では水素発生率が大きくなるとの結果を得た。白金族担持酸化物では、無担持の酸化物と比較して金属イオンの還元がより促進することが分かった。また、MgSi酸化物であるアスベストに属するクリソタイル(Mg_3Si_2O_5(OH_4)粉末を含む0.4MH_2SO_4水溶液に、γ線ないしは電子線を照射することで、顕著な水素発生とアスベスト繊維の分解を同時に実現できることを明らかにした。ジルコニア系酸化物は、ZrO_2に異種の酸化物を添加すると強靭性やイオン伝導性が発現する非常に興味深い酸化物である。ZrO_2は単斜晶であるが、Y_2O_3,MgO,CaOなどの酸化物を添加して焼成し複合化すると添加量の増加と共に正方晶、立方晶と変化することから、放射線触媒機能と結晶構造の相関性を知る上で格好の系である。これらの複合酸化物の添加濃度を変えた粉体を硫酸水溶液に混合しCo-60γ線照射により発生する水素を測定した。その結果、MgO添加ZrO_2酸化物ではZrO_2と比較して水素発生収率は減少するが、Y_2O_3添加したZrO_2酸化物ではMgOやCaO添加の場合よりも大きな収率が得られた。MgOやY_2O_3粉体自体はZrO_2粉体よりも水素発生収率は小さく、単純にこれら粉体をZrO_2粉体に混合した場合にはZrO_2単体の値よりも収率は小さくなった。今回の様に焼結し複合化した場合、Y_2O_3添加ZrO_2酸化物では単純混合の場合よりも大きな値を取った。各試料の結晶構造、粉体粒径や比表面積などの物性測定値と収率との明確な相関性は得られなかった。一方、6価Crイオンを含む水溶液にSiO_2ゾルを分散した系では、放射線照射で発生するOHラジカルを捕捉することで、Crイオンが高効率で還元することを別の実験で明らかにした。この結果は、SiO_2ゾル表面がOHラジカルを捕捉するため金属イオンの還元が促進されることを示唆している。一般にOHラジカルの捕捉は水素発生量も増加させる。今回の水素発生実験及び物性評価の結果は、複合酸化物表面でのOHラジカル捕捉効果の材料及び表面構造依存性を考慮すべきであることを示唆している。
自己形成量子ドットのスピン軌道相互作用によるスピンコヒーレンスとスピン操作の研究

当該年度では、単一のInAs自己形成量子ドット(SAQD)において、g因子の電気的制御による電子スピン回転操作の実現に向けて、g因子の異方性を調べること中心とした研究を立案、実施した。これまで、単一InAs SAQDにおける電子のスピン軌道相互作用(SOI)の大きさと異方性を調べてきた。また、同系における高周波応答も調べてきた。その結果、InAs系の特徴である大きなSOIを利用することによって、マイクロ波によるスピン回転操作が期待できることが分かってきた。一方、g因子の異方性を電気的に制御することによっても電子スピンの操作は可能であり、これにはgテンソル変調共鳴(g-TMR)を利用する。InAs SAQDではg因子もまた大きいため、このg-TMRによる高速なスピン操作も期待できる。当該年度では、この方法によるスピン操作に向けて同系におけるg因子の異方性とその電気的制御を目的とした。対象とする単一のInAsSAQDの付近にサイドゲートを設け、ここにゲート電圧を印可することによって、ドットの面内方向の閉じ込めポテンシャルやドットに閉じ込められた電子の波動関数を変調することができる。g因子はクーロンブロッケードにおける高次のトンネル現象である、非弾性コトンネリングの磁場発展から見積もった。また、g因子の異方性は希釈冷凍機内に導入したvector magnetを利用して、3次元的に調べた。その結果、InAs SAQDの系におけるg因子は、ドットの閉じ込めの異方性や、電子の属する軌道の対称性を反映することが分かった。また、これまでの同系でのg因子の異方性と比較することによって、ドットの閉じ込めポテンシャルがドットに接続するソース-ドレイン電極の接続の対称性に依存することが分かった。これは、電極がその下部の電子を追い出すように、高いポテンシャルを形成するためである。さらに、サイドゲートによってg因子の電気的変調にも成功し、この変調の大きさから、g-TMRによるスピン操作を仮定した場合、そのスピードはラビ周波数に換算して0.88MHzの値を得た。この値は、これまでに報告されている他の方法による電子スピン操作周波数に劣るが、より異方的なポテンシャルをもつドットを利用することによって、今回見積もられた周波数よりも高速なスピン操作は実現可能であると考えられる。この結果は、下記の国内学会で発表し、現在、投稿論文を準備中である。また、昨年度に得られた光介在トンネルに関する研究成果を下記の国内、国外学会で発表した。当該年度では、単一のInAs自己形成量子ドット(SAQD)において、g因子の電気的制御による電子スピン回転操作の実現に向けて、g因子の異方性を調べること中心とした研究を立案、実施、成功した。これは、交付申請書に記載した研究目的をおおむね達成している。また、これまでに単一InAs SAQDにおける電子のスピン軌道相互作用(SOI)の大きさと異方性や、同系における高周波応答を調べてきた。その結果、InAs系の特徴である大きなSOIを利用することによって、マイクロ波によるスピン回転操作が期待できることが分かってきたため、これを実施することが今後の推進方策である。当該年度では、自己形成InAs量子ドットにおける近藤効果とスピン軌道相互作用(SOI)の関係を調べることにより、スピンコヒーレンスの基礎物理を探究することを目的とした。そのために、近藤効果の観測に有利な試料作製を行い、その電気的特性を希釈冷凍機温度で調べることを計画した。本年度前半ではこの計画に基づいて研究を行ったが、これまでと異なる作製過程を組み入れたことで試料作製に時間を要し、その間に、所属研究室において他研究者が、別の目的で作製した試料に対して同様の測定をしたところ、上記のスピンコヒーレンスに関する結果が得られた。そこで、試料作製を中断し、その研究に参加した。結果として、高磁場において、異なる軌道と異なるスピンをもつ2状態の縮退点に注目したところ、近藤効果による電流値のゼロバイアスピークがSOIによって2つに分裂したピークを観測した。また、ドットに隣接するサイドゲートによって、SOIの大きさを変化させて、その分裂の大きさを調節し、近藤温度との比較をすることにも成功した。本年度後半では、次年度以降の課題である、スピン操作の研究準備に取りかかった。まず、測定の要となる高周波電圧の導入を準備した。所属研究室には既に大掛かりで高価な装置はそろっているため、本研究に必要な試料ホルダーや高速スイッチなどの準備を行った。また、試料構造に関しては、当初計画していた埋め込み電子チャネル構造を作製するのには時間を要するため、まずは、ドットに隣接するサイドゲートを追加したのみの試料を作製した。このサイドゲートに高周波電圧を印可することによって、ドット内でスピン軌道相互作用に起因する電子スピン共鳴を起こし、それをドット電流で観測することを次年度以降の目的としている。また、1年を通して、当該年度以前に得られた、SOIの磁場角度依存性に関する結果の解析や学外の研究者との議論を行い、論文を投稿した。これは、自己形成InAs量子ドットにおいて、量子ドット固有の選択則に基づき、ラシュバ項のSOIだけに注目し、その面内磁場角度φに対する依存性を調べたところ、SOIエネルギーが|cosφ|の依存性を示したという結果である。当該年度では、自己形成InAs量子ドットにおいて、スピン軌道相互作用(SOI)によるスピン回転操作を実現するために、その試料作製法を確立することを中心とした研究の遂行を計画した。

当初考案した試料構造は複雑であるため、まずは、ドット近傍にサイドゲートとして新たにゲート電極を設け、ここに高周波電圧を印可できるように、高周波信号の導波路をもつチップキャリアに試料をマウントした。また、所属研究室が所有する高周波電圧発生装置と高周波ラインを備えた希釈冷凍機とを接続できるように、高周波部品を揃え、実験環境を整えた。希釈冷凍機温度に冷却したInAsドット試料に、サイドゲートから高周波電場を印可して、ドットを流れる電流を測定した結果、InAsドットを介した光介在トンネル(photon-assisted tunneling)を観測した。具体的には、ドット内の離散順位を通って流れる電流のクーロンピークが、高周波電場の印可により、ゲート電圧の掃引に対して正電流から負電流へと変わるポンプ電流(pumped current)に変化した。これは、ドットと左右の電極との接続が非対称なときに起こる光介在トンネルの典型例であり、これまでにゲート定義型量子ドットで研究されてきた結果と定性的に一致した。この結果から、ドットに実際にはたらいている高周波電場の振幅を見積ったところ、ドットにおいてスピン回転操作をするのに十分な振幅であると見積もられた。この結果は、現在論文準備中である。次に、奇数番目の電子の準位に対して連続的に高周波電場を与えながら、クーロンピークの変化を調べ、SOIによるスピン回転操作の実験を行った。静磁場によるゼーマンエネルギーと高周波電場のエネルギーが一致すると、SOIによる電子スピン共鳴が起こり、クーロンピークが分裂することが予測される。しかし、ドットの電極との結合が大きいために、期待した結果は得られなかった。そこで、ポンプ-アンド-プローブ法でスピン回転操作を調べることを、次年度の目標とする。これは、高周波電場とともにパルス電圧をサイドゲート電極に印可することで、スピン回転操作を電極のフェルミエネルギーよりも低いところで行い、検出をフェルミエネルギー付近で行う手法で、これによってドットと電極との結合に依らない測定が可能になる。また、昨年度に投稿した論文が受理され、Physical ReviewLettersに出版された。これは、自己形成InAs量子ドットにおいて、量子ドット固有の選択則に基づき、ラシュバ項のSOIだけに注目し、その面内磁場角度ψに対する依存性を調べたところ、SOIエネルギーが|cosψ|の依存性を示したという結果である。当該年度では、単一のInAs自己形成量子ドット(SAQD)において、g因子の電気的制御による電子スピン回転操作の実現に向けて、g因子の異方性を調べること中心とした研究を立案、実施した。これまで、単一InAs SAQDにおける電子のスピン軌道相互作用(SOI)の大きさと異方性を調べてきた。また、同系における高周波応答も調べてきた。その結果、InAs系の特徴である大きなSOIを利用することによって、マイクロ波によるスピン回転操作が期待できることが分かってきた。
建設系構造物および構造エレメントにおける振動制御法の向上に関する総合研究

本研究の成果は以下の通りである。(1)交通振動、風力振動、地震による振動に対する制御法のレビューと今後の可能性についてまとめた。(2)液体同調パッシブダンパー(TLD)の砕波をとりこんだモデル化、マルティプル化の効果の見積りなどTLDの体系化を行った。(3)マルティプル同調質量ダンパーの基本的特性を明らかにし、性能評価式を求めた。(4)ケーブル、桁のダッシュポットによるパッシブコントロールの評価式を導いた。(5)アクティブコントロールに対する解析的、実験的研究を行った。(6)アクチュエータの性能を取り込んだアダプティブコントロールアルゴリズムの開発を行った。(7)アクティブコントロールにおける時間遅れの影響を調べ、その補償法を開発した。(8)渦励振に対する空力制振策の音響付加方式の実験的検証を行った。本年度は以下の研究を行った(1)制震のためのコントロ-ル方式の検討制震力を決定するための評価関数を時間依存型とし,その中に構造物への地震入力エネルギ-を含めることにより,制御力が構造物の応答と入力時振動の両者に依存した,閉開ル-プ制御則を誘導した。(2)アクティブ空力制振音響付加によるうず励振の制振効果を風洞実験により明らかにした。(3)外乱相殺制御多自由度線形系を対象に,外乱相殺による制御アルゴリズムを開発し,その有効性を実験により確認した。(4)TLDのモデル化TLD内の波が砕波した状態を対象に,実験デ-タをベ-スとしたモデル化を行ない,それを非線形波動方程式にとり込む形で整理した。さらに,これがTLDー構造物相互作用系で十分有効であることを示した。(5)ケ-ブルのアクティブスティフネスコントロ-ルケ-ブル端部のアクチュエ-タにより張力を変動させ,パラメ-タ励振を逆利用した振動制御方式を実験的,理論的に検討した。(6)ケ-ブルダンパ-の制振評価ケ-ブル端部にダッシュポットをとりつけた際の制振効果を解析的に検討し,その評価曲線を求めた。さらに(7)地盤特性の同定を含むアクティブ方式の検討(8)リニアモ-タ-へのコントロ-ルへの応用などについても検討を加えている本年度は以下の研究を行った。(1)制震のためのコントロ-ル方式の検討アクチュエ-タの能力を制約条件としたアクティブコントロ-ルの定式化を導いた。またハイブリッド型の有用性をシミュレ-ションの上から明らかにした。(4)マルティプルTMD,TLDの研究マルティプルTMDの性能評価を摂動解を用いて表わした。またマルティプルTLDについてはシミュレ-ションならびに実験によりその優位性を明らかにした。(5)ケ-ブルのアクティブコントロ-ルケ-ブルの端部のアクチュエ-タの軸方向変位によるコントロ-ルとしてスティフネス方式,サグに起因する力による方式を検討し,面内振動,面外振動いずれにも対処できる手法を開発した。(6)橋梁の交通振動に対する制御桁にダッシュポットダンパ-を脚からつける方式の有効性を数値計算により明らかにし,またTMDよりも格段に秀れていることを示した。(1)交通振動,風力振動,地震による振動に対する制御法のレビューと今後の可能性(2)液体同調パッシプダンパー(TLD)の砕波をとりこんだモデル化,マルティプル化の効果の見積りなどTLDの体系化(3)マルティプル同調質量ダンパーの基本的特性と性能評価(4)ケーブルのパッシブ,アクティブコントロールに対する解析的実験的研究のとりまとめ(5)アクチュエータの性能を取り込んだアダプティブコントロールアルゴリズムの開発(6)渦励振に対する空力制振策の音響付加方式の実験的検証
鉄基金属多層膜の界面構造と膜応力の回折結晶学的研究

金属多層膜の性質は,層界面の急峻性ばかりでなく,隣接する層間での原子配列の界面整合性に関係すると考えられる。本研究では,積層膜の層界面での結晶学的方位対応(格子対応)と結晶学的方位でのミスフィットを考慮して,Fe/M(M=Ag,Cu)系を選定し,それらが膜の磁気特性,界面構造や界面での格子ひずみなどにどのような影響を及ぼすかを調べた。得られた主な結果は以下のとおりである。(1)Fe/Ag系多層膜では,結晶配向特性が(110)Fe//(lll)Agであった。(2)この多層膜の磁気特性は面内に磁気異方性を示すことを,ロ-レンツ電子顕微鏡観察およびVSM法で確認した。(3)層厚がFe/Ag=1/10の多層膜では,Fe膜厚が6.5nm以上のとき,間に挿入されたFe膜の数に対応した数のステップがMーH磁化曲線上に観察された。(4)X線回折および電子線回折・電子顕微鏡観察の解析結果より,積層されたAg層の厚さと基板シリコンからの距離(全膜厚)の双方が間に挿入されたFe層の結晶学的方位ならびに膜内結晶粒の大きさに影響し,その変化が間接的にFe膜の磁気特性に作用し,結果として,MーH曲線に挿入されたそれぞれのFe膜に対応したステップを形成することを明かにした。(5)同様な結果がFe/Cu系多層膜の場合にも期待され,実際に確認された。しかし,その特性変化の大きさについては,FeとMとの格子定数の違いに起因するが,特性変化の詳細については今後さらに慎重に調べる必要があるとの結論を得た。(6)以上の結果は,同種のFe/M系多層膜を作製するとき,一般的に成立すると考えられる。したがって,間に挿入される面心立方晶系の金属の結晶学的優先配向方位,結晶粒の大きさ,格子定数,Fe原子との非固溶性などの点から詳しく調べることは,鉄系多層膜の磁気特性を制御する上で貴重な基礎デ-タを提供するものと考えられ,その観点から各種の多層膜について実験を計画中である。
真空環境における特異な破面領域形成に関する統一的理解

超高サイクル疲労における特有の現象である粒状領域の形成過程ならびに形成機構を明らかにすることを目的とした。材料内部のき裂周囲の環境が真空環境に類似しているという考えの基に、真空中で微小欠陥を付与した試験片を用いて疲労破面を意図的に接触させる実験を行った。そして、微小欠陥からの疲労き裂の連続的な観察と試験後の破面解析を行い、内部破壊における粒状領域形成を材料に関わらず統一的に説明可能な機構を示した。本研究では、超高サイクル疲労における特有の現象である粒状領域の形成過程ならびに形成機構を明らかにすることを目的とする。さらに、内部破壊における粒状領域形成を材料に関わらず統一的に説明可能な機構を示す。材料内部のき裂周囲の環境が真空環境に類似しているという考えの基に、真空中で微小欠陥を付与した試験片を用いて疲労試験を実施した。そして、微小欠陥からの疲労き裂の連続的な観察と試験後の破面解析を行った。本年度はチタン合金(Ti-6Al-4V合金)を対象として、試験片の平行部に大きさが30マイクロメートルの微小欠陥加工を施した。そして、真空中で引張ー引張の荷重条件の下で微小欠陥から疲労き裂を発生させ、長さが300マイクロメートル程度になるまで進展させた。この時、疲労き裂の長さを計測し、真空中での疲労き裂進展速度と応力拡大係数範囲の関係を得た。その後、大気中ならびに真空中において種々の荷重条件の下で破面を繰返し接触させた。破面観察の結果から、(1)真空中において破面を繰返し接触させることで組織よりも微細な凹凸の領域(粒状領域)が形成されること、(2)圧縮負荷が加わることにより凹凸の大きさが小さくなること、すなわち粒状領域の形成が促進されること、(3)繰返し接触時に圧縮ー圧縮の条件においても粒状領域が形成されること、(4)大気中では粒状領域は形成されないこと、などが明らかになった。一方、別途行われた炭素鋼(S25C)を対象とした実験から金属材料表面に圧縮負荷を長期間にわたり繰返し付与することにより、表面直下に微細組織が形成されることが明らかになった。本実験においても破面同士が接触することにより、同様の現象が起きていたと考えられる。さらに真空中においては破面同士が接触する際に凝着が生じ、微細化された組織内において分離が生じた結果、粒状領域が形成されたと考えられる。本研究では、真空環境における特有の現象である疲労破面上の粒状領域の形成過程ならびに形成機構を明らかにすることを目的とする。材料内部のき裂周囲の環境が真空環境に類似しているという考えの基に、真空中で微小欠陥を付与した試験片を用いて疲労試験を実施する。そして、微小欠陥からの疲労き裂の連続的な観察と試験後の破面解析を行う。当初予定していたチタン合金(Ti-6Al-4V合金)については、試験片加工は完了したものの、微小欠陥加工については加工依頼先の都合で予定よりも遅れている。一方、高強度鋼(SNCM439)については、円柱形の微小欠陥を試験片評価部に加工した。複数の大きさを試した後、形状を直径ならびに深さが共に15マイクロメートルと決定した。そして、疲労試験を実施し、微小欠陥からの疲労き裂の進展を確認した。そして、レプリカ法を用いて疲労き裂長さの進展状況を捉え、負荷繰返し数と疲労き裂長さとの関係を明らかにした。さらに、SNCM439を用いた繰返し接触試験を行った。そして、TEMならびにEBSDによる接触面直下の組織の変化を調べた。その結果、繰返し接触による組織の微細化が生じていることを確認した。2011年6月28日から30日にかけて開催された超高サイクル疲労に関する国際会議(Fifth International Conference on Very High Cycle Fatigue, VHCF-5)に参加し、真空環境が疲労き裂進展に与える影響についての発表を行った。また、内部破壊における疲労き裂進展機構に関する情報収集や意見交換を行った。さらにTU Kaiserslauternを訪問し、研究設備の見学ならびに研究に関する情報交換を行った。平成23年度には人工微小欠陥の加工ならびに予備実験を計画していた。チタン合金(Ti-6Al-4V)については試験片加工までは完了したものの、微小欠陥については加工依頼先の都合により今年度は実施することができなかった。また、真空中の疲労試験については、真空ポンプのコントローラに不具合が生じ、修理に時間を要しため予定通りには実施できていない。高強度鋼(SNCM439)については微小欠陥加工を施した試験片を用いて疲労試験を行った。レプリカ法により疲労き裂進展の状況を観察し、負荷繰返し数と疲労き裂長さの関係を取得した。また別途、SNCM439を対象として試験片表面に圧子を繰返し接触させる実験を行い、接触面直下の状態をTEMによって調べた。

そして、繰返し接触によって接触面直下では組織の微細化が生じ、それを確認できることが示された。さらにEBSD(電子後方散乱像)によっても微細化を確認した。超高サイクル疲労に関する国際会議においては、本研究の背景となった実験を中心とした発表を行い、有意義な意見交換もできた。また、内部疲労き裂進展機構に関連した発表を中心に、有益な情報を得ることができた。超高サイクル疲労の発生機構については、未だに統一的な見解は得られておらず、本研究の必要性ならびに重要性を感じた。以上の通り、チタン合金関連については若干の遅れが生じているものの、平成24年度に予定していた内容の一部を実施することができたことから、全体としては予定通りに研究は進んでいると判断する。試験片加工ならびに微小欠陥加工の追加を実施する。チタン合金については加工業者の移転のため発注がずれ込んだが、予備実験用の試験片加工ならびに研磨は済んでおり、移転後直ぐに発注できる見通しである(5月上旬)。また、真空疲労試験機のコントローラに見つかった不具合は修理が終わり、実験を再開できる状態となっている。平成23年度に実施した予備実験の結果をもとに、微小欠陥からの疲労き裂導入ならびに繰返し接触試験を実施する。試験は真空中ならびに大気中で行い、疲労き裂周囲の環境が破面形成、すなわち疲労き裂進展機構に与える影響を明らかにする。観察方法については、大気中では微小欠陥からの疲労き裂をレプリカ法で観察することができたので、デジタルマイクロスコープと併用してこの手法も疲労き裂の観察に用いることにする。また、真空中での疲労き裂進展についてはデジタルマイクロスコープを用いた観察を行う。予備実験においてTEMによる観察やEBSDによる分析を用いることで、組織の微細化を確認できたので、本試験においてもこの手法を用いて破面直下の組織の状態について詳細を明らかにすることを試みる。当初の計画通り、真空環境における特異な破面である粒状領域の形成過程ならびに機構を明らかにすることを目指す。さらに、内部破壊における粒状領域形成を材料に関わらず統一的に説明可能な機構を提案する。上述の通り平成23年度にチタン合金の微小欠陥加工が実施できなかったため未使用額が発生したが、平成24年度に予定した加工を行う。その他については、計画通り真空疲労試験装置や観察装置関連の消耗品などの購入、研究成果の発表や投稿に使用する。以上の通り、当初の計画通りに研究費を使用する。
ガングリオシド生合成に関与するシアル酸転移酵素の単離とその細胞生物学的役割

動物細胞表面にアンテナ様にその糖鎖を露出し、細胞の外界との情報のやりとりを担う分子として注目されている糖脂質糖鎖は、細胞の発生、分化、癌化によって大きく変動する。このような細胞活動の各局面における糖脂質糖鎖の役割を解析するためには、糖鎖発現を調節する因子を解析することが重要である。本研究は、生理活性を持つガングリオシドの生合成を担うシアル酸転移酵素の完全精製およびその生理学的意義の解析を目的とした。[1]シアル酸転移酵素の完全精製:効率のよい精製法の開発を試みた。ゴルジ装置調製が標準化されているラット肝臓を材料として、シアル酸転移酵素をタンパク質レベルで検出し、分子量やサブユニット構造を解析するために、イオン性界面活性剤を検索したところ、GD3合成酵素の活性はポリオキシエチレンラウリルエ-テル硫酸ナトリウム/ラウリルジメッチルアミンオキシド(7:3)により可溶化されることを見いだした。[2]シアル酸転移酵素の分子検出のためのアフィニティ-標識法の開発:GM3合成酵素(α2→3シアル酸転移酵素)の分子検索をするために基質であるラクトシルセラミドの光反応性誘導体を合成し、その性質をしらべた。アリ-ルジアリジン誘導体は、光照射によりニトレンより高反応性のカルベンを発生し、ラベルにより生じる結合も安定しており有用とかんがえられる。今回、光反応性ラクトシルセラミドジアジリン誘導体の合成とGM3合成酵素への応用を試みた。ウシ脳灰白質膜画分を酵素源としてGM3合成酵素への親和性をラクトシルセラミドとの競合、およびLac部分へのシアル酸の取り込みを指標に検討し、ほぼ同定度の良好な基質になることが判った。アビジンービオチン系を検出系に利用できる本化合物は目的シアル酸転移酵素の分子検索に有用なリガンドと考えられた。[3]アフリカツメガエル卵のガングリオシドの構造解析とその合成酵素系の解析:ガングリオシド分子種の構造解析および生合成酵素について解析した。常法によりアフリカツメガエル卵より酸性糖脂質画分を得、ガングリオシドマッピングにより、スルファチドを最大成分とする9種の分子種が検出された。質量分析、メチル化分析、特異的抗体を用いたTLC免疫染色、グリコシダ-ゼ消化の結果からガングリオシドの最大成分はGalNAcβ1→4[NeuAcα2→3]Galβ1→3GalNAcβ1→4Galβ1→4Glcβ1→1Cerであることを明らかにした。アフリカツメガエル卵ではラクトシルセラミドからガングリオテトラオ-スを経由して合成されるユニ-クな経路が存在することを明らかにした。これらの結果は糖鎖発現系をアフリカツメガエル卵で確立するうえで重要な知見である。

動物細胞表面にアンテナ様にその糖鎖を露出し、細胞の外界との情報のやりとりを担う分子として注目されている糖脂質糖鎖は、細胞の発生、分化、癌化によって大きく変動する。このことは、発生、分化、癌化に糖脂質糖鎖が介在する細胞認識や情報伝達系が存在することを予期させる。そこで、このような細胞活動の各局面における糖脂質糖鎖の役割を解析するためには、糖鎖の変動をもたらす諸因子を解析することが本質的である。本研究は、以上の研究背景と問題意識に基づいて、生理活性を持つシアル酸含有糖脂質(ガングリオシド)の生合成を担うα2ー8シアル酸転移酵素の完全精製およびその生理学的意義の解析を目的にして遂行している。α2ー8シアル酸転移酵素の完全精製:シアル酸転移酵素は極めて不安定でその精製は予想以上に因難を極めた。したがってより効率のよい膜蛋白質精製法の開発に迫られた。まず、ゴルジ装置調製が標準化されているラット肝臓を材料として膜酵素であるシアル酸転移酵素の可溶化条件を調べた結果、その活性はTriton CFー54やTriton Xー100で効率よく回収できた。つぎにシアル酸転移酵素をタンパク質レベルで検出し、分子量やサブユニット構造を解析するために、ゲル電気泳動で汎用されているイオン性界面活性剤であるSDSを用いて可溶化を試みたが、活性は回収出来なかった。そこでこの目的に適用できるイオン性界面活性剤を検索したところ、GD3合成酵素の活性はポリオキシエチレンラウリルエ-テル硫酸ナトリウム/ラウリルジメッチルアミンオキシド(7:3)により可溶化されることを見いだした(平成2年日本生化学会発表)。現在この界面活性剤の存在化でポリアクリルアミドゲル電気泳動を、活性バンドの検出を試みており、同定が出来たなら直接アミノ酸配列の決定を行なう予定である。このような細胞活動の各局面における糖脂質糖鎖の役割を解析するためには、糖鎖発現を調節する因子を解析することが重要である。本研究は、生理活性を持つガングリオシドの生合成を担うシアル酸転移酵素の完全精製およびその生理学的意義の解析を目的とした。[1]シアル酸転移酵素の完全精製:効率のよい精製法の開発を試みた。ゴルジ装置調製が標準化されているラット肝臓を材料として、シアル酸転移酵素をタンパク質レベルで検出し、分子量やサブユニット構造を解析するために、イオン性界面活性剤を検索したところ、GD3合成酵素の活性はポリオキシエチレンラウリルエ-テル硫黄ナトリウム/ラウリルジメッチルアミンオキシド(7:3)により可溶化されることを見いだした。[2]シアル酸転移酵素の分子検出のためのアフィニティ-標識法の開発:GM3合成酵素(α2→3シアル酸転移酵素)の分子検索をするために基質であるラクトシルセラミドの光反応性誘導体を合成し、その性質をしらベた。アリ-ルジアリジン誘導体は、光照射によりニトレンより高反応性のカルベンを発生し、ラベルにより生じる結合も安定しており有用とかんがえられる。今回、光反応性ラクトシルセラミドジアリン誘導体の合成とGM3合成酵素への応用を試みた。ウシ脳灰白質膜画分を酵素源としてGM3合成酵素への親和性をラクトシルセラミドとの競合、およびLac部分へのシアル酸の取り込みを指標に検討し、ほぼ同定度の良好な基質になることが判った。