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ソグド語金石文の総合的研究

またアメリカで刊行されているイラン学百科ではソグド語文法の項目を執筆した.ソグド語を表記するソグド文字は本来草書体の文字で金石文には不向きである.特に時代を経て表面が風化したり破損した場合,文字の判読はきわめて困難になる.従って確実に解読できる銘文類はそれほど多くない.従って多くの成果を望めないことは当初からそのことは織り込み済みである.その状況で,一つのキリスト教ソグド語の銘文の年代を比定できた事は大きな収穫であった.ソグド人のキリスト教信仰の絶対年代が知られた初めての例になったことも特筆に値するであろう.また,偶然ではあるが立正大学のチームが発掘したバクトリア語を書き込んだ陶片文書を解読できたのは,全く予期していなかっただけに大きな収穫であった.金石文とりわけ貨幣や貴金属の器に刻まれた銘文の場合,偽物が多くマーケットに出回っていることは常に注意しなければならない.昨年12月には,イギリスのN. Sims-Williams教授から鑑定を依頼された銀器の銘文が贋作であることを示すことができた.これによりソグド語金石文の研究資料を増やしたことにはならないが,偽物が研究対象になるという事態を未然に防ぐことができたという意味で,重要な貢献であったと思っている.昨年夏にはキルギス共和国での発掘調査に参加する予定であったが,日本言語学会の夏期講座を担当することになり参加できなかったことは残念であった.ただキルギスで出土する貨幣を個人コレクションを調査する機会があり,銘文を解読することができた.この地域の支配者の歴史を考えるうえではきわめて重要な情報を含んでおり,この成果を近く発表する予定である.また同じように成果を論文として発表できなかったが,サマルカンド近郊で発掘されたきわめて保存状態の良い印象についての研究を,College de Franceでの講義で紹介し,専門家からのフィードバックを得られたのは幸いであった.ソグド人は現在のウズベク共和国のサマルカンドを中心にした地域に居住していたイラン系の民族で,彼らが話すソグド語は印欧語族インド・イラン語派のイラン語支に属する.ソグド語は中央アジアがイスラム化する西暦10世紀頃まで話されていたが,その後民族は自身の言語を失いこの地域はペルシア語化し,さらにその後トルコ系のウズベク語が話されるようになった.ソグド人はイスラム化以前,シルクロードの交易の民として活躍し,中国や北アジアにもその足跡を残している.ソグド語の研究は,中国の敦煌とトルファンで出土する,紙に書かれた経典類をもとに行われてきている.しかしわずかではあるが,紙以外の媒体に記された所謂金石文もわずかながら残されている.これらは言語資料としては零細でありながら,出土する地域は分散しており,それらが書かれた時代もさまざまである.ほとんどのものは風化など経年による銘文の劣化が著しく解読は困難を極める.ただ,これら金石文が持つ歴史的な情報は極めて重要で,一々の銘文の解読だけでなく,全体像の把握もまたイスラム化以前の中央アジアの歴史を考える上では重要な意味を持つ.本研究費を申請した所以である.3年間の申請期間のうちに2度キルギス共和国を訪問し,金石文の調査を行った.現地で発掘される陶片文書の解読や,タラス河に注ぐ支流の谷にある岩壁銘文の調査を行った.これらの現地調査以外に,出土するコインの写真の提供を受け,その銘文を解読して,ソグド語圏のなかでコインを発行した支配民族や発行の時代などの歴史的背景の考察を行った.さらに,京都大学が戦前に入手した拓本等を用いて,モンゴル高原で発見されたソグド語碑文の解読作業を現在も続けている.
脳磁図を用いた耳鳴・感音難聴に関する脳神経活動の研究

耳鳴りと難聴は非常に罹患者数が多く生活の質を大きく低下させる疾患である。本研究では耳鳴りや突発性難聴に対する新しいリハビリテーション療法を試み、自覚的な症状と他覚的なヒト脳活動の変化を脳磁図を用いて測定した。その結果、脳の可塑性変化を音楽などの音刺激により適切な方向に誘導することで、耳鳴り症状の改善や突発性難聴発症後の聴力回復の促進に繋げることができることを示した。耳鳴りは非常に患者数が多くまた生活の質(QOL)を大きく悪化させる疾患であるしかしながら、耳鳴りは非常に主観的な疾患で客観的な指標に乏しく、その病態にはいまだ不明な点が多い。申請者らは非侵襲的にヒト脳活動を静音下で計測できる脳磁計を用いて、共同研究機関であるミュンスター大学と共に、耳鳴りの病態の解明とその治療に取り組んでいる。耳鳴りは蝸牛に音刺激が入らない状態で音を知覚する状態である。そこで脳磁図を用いて、蝸牛ではコードされない音の情報(音の経時変化)がどのように聴覚野で処理されているかを調べた。また耳鳴り音は非常に小さい音でありながら、「慣れ」が起こらない特徴がある。音に対する慣れが静寂下と雑音下でどのように引き起こされるか、を正常被験者を用いて脳磁計で調べた。また申請者らは周波数除去音楽を用いた耳鳴り治療を試みているが、先行研究では1年という長い時間を要した。そこで5日間、1日あたり6時間の周波数除去音楽療法を行うことで、主観的な耳鳴りが軽減すること、及び耳鳴り周波数に関連する脳活動が低下することを脳磁図を用いて明らかにした。またこの周波数除去音楽による治療効果は耳鳴りの周波数に依存しており、8000Hzを超える耳鳴り周波数では有意な治療効果がないことを明らかにした。耳鳴りに苦しむ患者数は非常に多く社会的損失も大きいが、その病態には未だ不明な点が多く治療法も限られている。耳鳴りは非常に主観的な疾患で動物モデルの作成も難しいため、ヒトの脳活動を非侵襲的に計測できる脳磁図を用いて耳鳴りの病態解明に取り組むことは非常に有意義であると申請者は考えている。耳鳴りの音は音量としては非常に小さいものでありながら「慣れ」が起こらない。耳鳴りの病態に関して「慣れ」は非常に重要な要因であると考え、規則的に呈示される音と不規則に呈示される音に対する「慣れ」を脳磁計を用いて計測した。刺激音が聞きやすい状態では規則的な音に対しより強く「慣れ」が起こり神経活動が低下するのに対して、聞こえにくい状態ではむしろ規則的な音に対しての神経活動が不規則な音に比較して大きかった。耳鳴りの患者の多くは聴力低下を有しており、周囲の音が聞こえにく環境下に置かれている。このような状態では音に対する「慣れ」が起こりにくくなっているのではないかと考えられる。音の「慣れ」には聴力や周囲の環境、被験者の注意の状態などの要因が大きく変化することが分かった。これから日本が超高齢化社会を迎えるにあたり、寿命の延長を図るだけではなく生活の質を改善していくことは、本邦にとって非常に重要な課題である。耳鼻咽喉科領域において、生活の質を著しく低下させるものの例として、感音難聴・耳鳴りがある。突発性難聴は急激に発症する感音難聴を主訴とする疾患であり、多くの場合発症後に持続する耳鳴りを併発する。残念ながら突発性難聴の発症メカニズムは不明であり、標準治療とされているステロイドによる薬物治療の有効性も未だに不明である。厚生省研究班の報告によると、病院を受診し突発性難聴と診断された患者の数は、1993年には1万人あたり1.92人であったのが2001年には2.75人と大幅に増加している。そのため、突発性難聴に対する新しい治療法が切望されている。申請者は、ヒト脳の機能的可塑性変化に注目し、突発性難聴に対して病側耳集中音響療法によるリハビリテーションを試みた。健康な耳に耳栓をして聞こえにくい状態にすることで、日常生活音の聴取を病側耳で行うよう促した。また、環境音を賦活するために音楽を使用し患者に聞いてもらった。その結果、病側耳集中音響療法とステロイド治療と組み合わせることで、ステロイド治療単独よりも良い聴力の回復を認めた。また、脳磁図を用いて音響療法を受けた突発性難聴患者の脳活動を記録したところ、発症時に認められた不適切な脳の機能的な可塑性変化が正常な方向に回復することがわかった。また、耳鳴り患者に対して周波数除去音楽療法と経頭蓋直流電気刺激を組み合わせることで、耳鳴り症状の改善を試みた。しかしながら、経頭蓋直流電気刺激による有意な効果は、自覚的な耳鳴り症状の変化においても脳磁図によるヒト脳活動記録においても認められなかった。26年度が最終年度であるため、記入しない。耳鼻咽喉科学26年度が最終年度であるため、記入しない。

耳鳴りの治療に関する研究としては、まず短期間での周波数除去音楽療法にも効果がありそれが耳鳴り周波数に依存している事を示し、国際学術誌に発表した(PLoS ONE 2011)。現在、周波数除去音楽の帯域除去幅を変更したり、周波数特性を変更することで治療効果がどのように変化するかを、行動学的指標及び脳磁図を用いた神経生理学的指標を用いて研究している。計画書では体性感覚野と複合的に適切な脳の可塑性変化をもたらす予定であったが、近年の研究の進歩により、経頭蓋直流刺激(tDCS)が脳神経活動及びその可塑性を変化させる事がわかってきた。そこで、耳鳴りに対して周波数除去音楽と経頭蓋直流刺激を組み合わせた実験を行った。その結果を国際学術誌に投稿し現在査読中である。基礎研究においても、蝸牛では分析できない音の経時情報(temporal information)は聴覚野で解析されているが、周波数情報に比べ解析に時間がかかることをなどを明らかにし国際学術誌で2報発表し(Front Psychol 2012, BMC Neurosci 2012)1報は査読中である。また静寂下及び雑音下の音の慣れに関する研究も国際学術誌で1報発表し(PLoS ONE 2012)また1報は査読中である。耳鳴りの治療に関する研究としては、先行実験では1年という比較的長期にわたる期間を要したが、申請者らの続く実験で、5日という短期間であっても周波数除去音楽療法には効果があること、またその効果は耳鳴り周波数に大きく依存している事を示し国際学術誌に発表した(PLoS ONE 2011)。現在、周波数除去音楽の帯域除去幅を変更することによる影響を、行動学的指標及び脳磁図を用いた神経生理学的指標を用いて研究している。計画書では体性感覚刺激と聴覚刺激を複合的に行うことで適切な脳の可塑性を促進する予定であったが、近年の研究の進歩により、経頭蓋直流刺激(tDCS)が脳神経活動及びその可塑性を変化させる事がわかってきた。その結果を論文としてまとめ、国際学術誌に投稿し現在査読中である。基礎研究に関しては、音に対する「慣れ」が起こった後に音が変化するとミスマッチ反応が出現することが知られているが、蝸牛では分析できない音の経時情報(temporal information)の変化に対するミスマッチ反応は左半球有意、周波数情報(spectral information)の変化に対するミスマッチ反応は右半球有意である事を明らかにし国際学術誌に投稿予定である。現在、耳鳴りの患者のリクルートを進めているが、申請者が所属するのは研究機関であるためあまり人数が集まっていない。そのため、近隣の病院との連携をさらに深めていこうと考えている。また、慢性期の耳鳴り患者だけではなく、急性の耳鳴りを引き起こす疾患、例えば突発性難聴に対して治療を行うことでより高い治療効果が見込めるのではないかと考えている。そこで現在、突発性難聴の入院患者数が非常に多い大阪労災病院とも連携し研究を推進中である。
フェムト秒パルスレーザーによる磁化応答計測と高速磁化反転制御

データストレージでは常に超高密度化・高転送レート化が要請されている。従来の交番磁界を用いた磁化反転手法においては強磁性共鳴限界として知られる不可避な問題が存在し、飛躍的高速化のため新規な原理に基づく高速スピン制御法が求められている。本研究では、新規超高速磁化制御手法として高強度超短パルスレーザを用い現状を打破する原理解明を目的とした。本年度の主な成果は以下の通りである。記録媒体材料として知られるフェリ磁性GdFeCo合金薄膜に関して、1.非熱的光誘起磁化応答の観察に成功し、その作用が光の進行方向へ磁界を加えたことと等価で、円偏光のヘリシティ(右回りあるいは左回り)の選択により制御可能であり、現象論的に逆ファラデー効果で説明できることを明らかにした。2.フェムト秒パルスレーザを光源とした円偏光を用い、GdFeCo薄膜に対しパルス長40fs(フェムト秒:10^-15秒)の単一パルス照射のみで完全磁化反転できることを実証した。高速磁化反転を実現するためには、磁化の歳差運動に対し適度なダンピング特性が必要であるが、ほぼ全ての磁性媒体用材料が低ダンピング特性を有し、なんらかの動特性制御が不可欠となる。本研究では、フェリ磁性体の角運動量補償点T_<CA>を利用し、歳差運動周波数およびダンピング特性の制御指針を得ることを目的とした。(a)高速磁化反転計測システム構築既存ポンプ・プローブ計測システムに、本年度購入したフェムト秒パルスレーザー用パルスセレクターを導入し、照射パルス周波数をシングルショット数MHzの範囲で選択可能とし、試料に与える熱寄与を制御できるよう拡張した。(b)時間領域高速磁化応答計測また、一般に低ダンピング特性を有する従来の磁気記録用媒体(CoCrPtにおいてα=0.02程度)に比べ、GdFeCoはα=0.2程度と高ダンピングを示し高速磁化反転に有利であることが明らかとなった。これらT_<CA>近傍において見られるfおよびダンピング特性が示す発散的性質は、温度制御によりringingの少ない高速磁化反転条件を得られる、すなわち熱アシステッド磁化動特性制御の可能性を示すものである。
「小説の芸術化」から見た１９世紀英国小説の研究

採用初年度となる2018年度の研究は、1これまでの研究の整理・見直しと、その主要な部分の発表、2これらを踏まえた上での今後の研究の展望の精査、文献調査が主な内容であった。1西洋文学史、特に英国文学史における「小説の芸術化」を考えるにあたって、「リアリズム」の導入・発展は避けて通ることのできない重要な要素である。筆者は「リアリズム」を、19世紀の他言説との複合的な関連のなかで生じた、小説空間における「深さ」の創出、拡張の観点から考察してきた。2018年度前半はこの理論的な枠組みを検討し直し、ディケンズの小説などの具体的な作品に即して「リアリズム」における「深さ」の問題を考察し直すことに費やされた。この研究の成果の主要な部分は、2件の学会発表にて他の研究者に公開された。2こうした過程のなかで、筆者は上記の研究を進めるにあたり、「没入(と演劇性)」、「アイロニー」といったテーマが重要であるという認識を深め、夏期以降はこの領域での文献調査に取り組んだ。現在もこの作業は継続中であり、まだその成果を形にするには至っていないが、筆者はこの着眼点が本研究において極めて本質的な役割を果たすとの確信を深めている。また、この研究の副産物として、「深さ」の主題を現代の文学批評の問題として捉えた「ポスト・クリティーク」の議論への関心を展開させ、「今村夏子とポスト・クリティーク」と題された論文を執筆するに至った。こうした内容を研究の軸としながら、筆者は同時に、19世紀小説を考える上で「メディア」の問題が上記研究を補完しうると考え、文献調査を行った。「キャラクター」理論と「メディア」理論との交錯をディケンズのキャラクターの歴史的位置をめぐって追求する論文「ポータブル・キャラクターズーディケンズの複製技術」はその成果として書かれたものである。研究計画のなかで、2018年度に予定していた作業は、2019年度以降のアウトプットの基盤を形成する文献調査が中心であった。これについては、おおむね予定通りの速度で進行している。また、調査を進めるなかで比較的まとまった形にできた部分については、学会で発表し、フィードバックを得ることができた。これにより、2019年度以降の研究の見通しは明るくなったと言える。上に記した通り、「没入」や「アイロニー」など、当初の研究計画には含まれていなかったキーワード、着眼点が浮上してきてはいる。しかしこれは、当初の研究計画の進捗を妨げるというよりも、予定された研究の形に大枠では沿いつつ、それを豊かにするような形で出てきたものだと考えている。これについては、2019年度以降に十分に展開させられるよう、万全を期したい。以上の理由により、2018年度の研究は「おおむね順調に進展している」と自己評価する。前年に引き続き国内外の学会に積極的に参加し、情報収集、人的交流を行う。研究へのフィードバックを得るためできる限り発表も行う。1北米の学会としては、現代語学文学協会(1月)、19世紀学会(3月)の大会、2英国の学会としては、英国ヴィクトリア朝研究協会(8月)の大会、3国内の学会としては、日本英文学会(5月)、ヴィクトリア朝文化学会(11月)、日本フランス文学会(6月、10月)への参加を予定。3はブリティッシュ・ライブラリーおよびヴィクトリア・アルバート博物館での1次文献(作家の蔵書、手書き原稿など)の調査を兼ねる。※1、2の経費として、計60万円(往復渡航費15万×2、現地移動費5万×2、滞在費1日1万×20日=20万)※3の経費として10万円(移動費4万×2、滞在費1万×2)を予定※研究に必要でかつ図書館に所蔵されていない書籍の購入費用として40万円を予定(1冊4千円×100冊)。

こうした内容を研究の軸としながら、筆者は同時に、19世紀小説を考える上で「メディア」の問題が上記研究を補完しうると考え、文献調査を行った。「キャラクター」理論と「メディア」理論との交錯をディケンズのキャラクターの歴史的位置をめぐって追求する論文「ポータブル・キャラクターズーディケンズの複製技術」はその成果として書かれたものである。研究計画のなかで、2018年度に予定していた作業は、2019年度以降のアウトプットの基盤を形成する文献調査が中心であった。これについては、おおむね予定通りの速度で進行している。また、調査を進めるなかで比較的まとまった形にできた部分については、学会で発表し、フィードバックを得ることができた。これにより、2019年度以降の研究の見通しは明るくなったと言える。上に記した通り、「没入」や「アイロニー」など、当初の研究計画には含まれていなかったキーワード、着眼点が浮上してきてはいる。しかしこれは、当初の研究計画の進捗を妨げるというよりも、予定された研究の形に大枠では沿いつつ、それを豊かにするような形で出てきたものだと考えている。これについては、2019年度以降に十分に展開させられるよう、万全を期したい。以上の理由により、2018年度の研究は「おおむね順調に進展している」と自己評価する。前年に引き続き国内外の学会に積極的に参加し、情報収集、人的交流を行う。研究へのフィードバックを得るためできる限り発表も行う。1北米の学会としては、現代語学文学協会(1月)、19世紀学会(3月)の大会、2英国の学会としては、英国ヴィクトリア朝研究協会(8月)の大会、3国内の学会としては、日本英文学会(5月)、ヴィクトリア朝文化学会(11月)、日本フランス文学会(6月、10月)への参加を予定。3はブリティッシュ・ライブラリーおよびヴィクトリア・アルバート博物館での1次文献(作家の蔵書、手書き原稿など)の調査を兼ねる。※1、2の経費として、計60万円(往復渡航費15万×2、現地移動費5万×2、滞在費1日1万×20日=20万)※3の経費として10万円(移動費4万×2、滞在費1万×2)を予定※研究に必要でかつ図書館に所蔵されていない書籍の購入費用として40万円を予定(1冊4千円×100冊)。
障害種別アプローチによる「障害アイデンティティ」析出の可能性の検討

「障害をもつ人」が「健常者」と異なる固有のアイデンティティを持つという着想に基づき、「障害アイデンティティ」を障害種別に析出することは可能か、また可能であるとすればどのような方法によって最も効果的に析出できるのかを文献研究および参与観察・インタビュー調査にもとづき検討した。文献研究では、WHOによるICIDHの改訂版(ICIDH-2)における「障害」観と、Disabled People's International(DPI)の主張する「障害」観との比較検討をおこない、「障害の医療モデル」と「障害の社会モデル」との対立点を整理した。(杉野2000)さらに、「障害の社会モデル」を基礎として1980年代から発展してきたDisability Studies(障害学)における理論的業績を、とくに「障害アイデンティティ」の視点から整理検討した。(杉野2001)実地調査においては、平成11年8月23日より26日まで兵庫県立総合体育館でおこなわれた「第7回全国障害高校生リーダー大会:障害者甲子園」(主催:「障害者甲子園」実行委員会・メインストリーム協会)の全日程を観察・記録した。また、聴覚・視覚・肢体の各障害についてそれぞれ5名ずつ2時間程度のインタビューをおこなった。これらの調査を通じて、聴覚障害においては手話という独自のコミュニケーション方法を軸として、また視覚障害については三療業など独自の職業を通じて、固有のアイデンティティが形成されることを確認した。ただしアイデンティティ形成は統合教育か分離教育かという就学形態によって左右される可能性を示唆できる。肢体障害については、その障害形態別に独自のスポーツ活動や独自のライフスタイルを軸として固有のアイデンティティが形成される可能性を確認できた。平成11年8月23日より26日まで兵庫県立総合体育館でおこなわれた「第7回全国障害高校生リ-ダ-大会:障害者甲子園」(主催:「障害者甲子園」実行委員会・メインストリ-ム協会)の全日程を観察・記録した。この大会は、兵庫県の障害者自立センタ-「メインストリ-ム協会」(代表:廉田俊二)が1993年以来毎年開催しており、その継続性、参加者の障害の多様性、および「障害をもつ者同士の仲間づくり」という趣旨の点から、本研究の目的に最適な研究対象であると判断した。大会は「スタッフ」と呼ばれるメインストリ-ム協会の成人障害者8名の助言のもとに、健常高校生グル-プの「実行委員」14名が企画・運営し、「ガイジン」と呼ばれる「成人健常者」のボランティア13名が器材運搬・会場設営などを行う。「参加者」は主として全国の養護教育諸学校から招待された障害高校生45名であり、その障害は視覚・聴覚・肢体にわたり多様である。加えて、「参加者」を直接介助する「当日ボランティア(当ボラ)」と呼ばれる健常高校生38名が寝食をともにする。大会の内容は、講演会・交流会・グル-プツア-・分科会・1分間スピ-チ・全体討論会であり、集団別行動となるグル-プツア-と分科会では研究補助者の協力を得て24の集団活動を記録できた。大会開催前後においては、主として「メインストリ-ム協会」のスタッフから、これまでの大会の経緯や実施過程、および大会後の感想や反省についてインタビュ-した。次年度は今年度収録したビデオテ-プやインタビュ-記録の整理と分析をした上で、主として、聴覚障害および肢体障害をもつ大会参加者への個別インタビュ-を行いたい。また研究過程において、「実行委員」「当ボラ」「ガイジン」などの健常者の参加者が「障害高校生」をどのように認識したのかという点についても調べる必要性を感じた。
自己身体像の動的可塑性に基づく連続的かつ動的な寸法変換誘発手法の提案

本研究の目的は,自分の身体寸法・形状・位置などの認識である身体像を動的に変換する要因を明らかにすることである.特に体性感覚と視覚との対応に着目し,バーチャルに自己身体の連続的な寸法変換を誘発すること目指す.そこで小型人型ロボットへ操縦者の歩行運動を転送しロボット視点映像を閲覧する臨場感伝送において,身体寸法の変換要因として物理乗数である重力加速度に着目した歩行実験を行った.その結果,操縦者が等価的に4Gよりも1Gを感じさせる条件下で歩行の成功率が向上した.またロボット視点映像が操縦者の歩行運動を変容させており,身体像の動的な変容手段として視覚的重力印象が寄与することを明らかにした.本研究では,体験者自身が自分自身の身体であるという認識である身体像を動的に寸法変換する手法を提案することが目的である.特に「身体構造の一意性」と名づけた体性感覚と視覚との対応に着目することで,バーチャルに自己身体の連続的な寸法変換を誘発すること目指している.その結果,従来の臨場感の伝送技術において課題であった,寸法変換に伴う身体への帰属感,所有感,随意感の喪失という課題の解決が見込まれる.さらに,身体寸法をバーチャルにかつ飛躍的に増大させることができれば,従来操縦が困難とされてきたDrone視点の操縦手法などへの応用が可能となるため工学的価値が期待できる.平成27年度の研究実施計画は,「身体構造の一意性」仮説の検証のために,身長に対する眼間距離の比率を不変量とした行動観察実験を計画していた.そこで眼間距離可変機構を備え,体験者の頭部運動に追従可能な自由度をもつDroneを開発し機構要素の性能評価を行った.性能評価に伴う評価尺度として,動的な身体寸法変換時に生じうる眼間距離の変更速度を用い,設計要件を満たす設計ならびに実装が実現されたことを確認した.この成果は国内学会にて発表している.一方で行動観察実験のためにはDroneの飛翔安定性を確保することが難しかったため,計画通り代替措置としてシミュレーション環境を用いた実験を行った.特に行動実験の前段階として,主観的な内観報告の観測を行い,要因の絞込みを行った.具体的には,シミュレーション環境内に市街地風景を構築し,体験者の行動に準じた視点位置・眼間距離調整を行い,内観報告を観測した.本成果に関しては平成28年度に継続して実験を行い,要因の抽出を行う.当初計画で想定された実機を用いた検証における課題を,当初計画どおり代替措置であるシミュレーション実験と並行して実施し要因の抽出を進めているため.本研究では,臨場感伝送技術における利用者自身の身体寸法が動的に変更することを実現するための基礎技術の構築を行っている.臨場感伝送とは,自身が遠隔地にいるかのような体験が実現されることであり,遠隔地へ本人が出向かなくても自身の存在を臨場感を持って遠隔地に伝送できる技術のことである.本研究では,利用者自身の身体寸法とは異なるロボットなどを介して遠隔地を体験する場合に必須となる基礎技術構築のための研究である.身体寸法の異なるロボットなどへの没入体験の場合,身体寸法を絶対量として近く可能な量は眼間距離である.そこで本研究では,ロボットの眼間距離に着目し自己身体の動的な寸法変換を実現するための要因抽出ならびに,自己身体の寸法を動的に変更させることが可能な連続的な臨場感伝送体験の構築を目指している.これまで本研究では,眼間距離変更が可能なドローンの設計並びに実装を行っており,シミュレーション環境内での没入実験を継続してきた.ドローン上に搭載する映像伝送装置の実装や,眼間距離調整機能の設計と眼間距離調整の機械的性能の評価を行い,座った状態から立ち上がるまでの間に設計した眼間距離の拡大速度に十分追従する機構が実現できたことが分かった.しかしながらドローンの飛行実験を行うことがや難しくなったことから,本年度では継続して頭部搭載型ディスプレイ並びにバーチャルリアリティ環境の構築を行い,実験環境を整備した.シミュレーション実験環境は構築したが,実験が遅れているため.本課題では,運動・感覚ループを代理ロボットと共有することで代理ロボットに乗り込む体験を成立させるテレイグジスタンスにおける身体像のスケール変換課題を対象としている.本年度も昨年に引き続き,スケール変換時の身体スケール変容課題としたが,操縦対象をドローンではなく,小型二足歩行ロボットに変更した実験を行い,スケール変換における主要因を明らかにした.本課題では身体スケールの認識に自己運動が寄与していると考えているため,操縦者が等価的に体験する重力を変動させた条件下において,二足歩行ロボットに操縦者が乗り込んだ状況で歩行実験を行なった.そこで小型二足歩行ロボットに対して,等身大換算をした場合に重力加速度が1Gとなる条件であれば,操縦者の身体像を変容させることなく操縦できるはずであると仮定した.一方で,小型二足歩行ロボットに乗り込むと,透過的に過大な重力加速度条件下にあるように操縦者には体験される.そこでスケール変換要因として重力加速度を1Gと4G条件を比較した.その結果,操縦者にとって等価に1Gを感じさせる条件下において歩行の成功率が向上した.歩行が成功した場合は数歩前進したのち転倒していた.

歩行に失敗した場合は一歩を踏み出すまでもなく転倒した.二足歩行時には小型二足歩行ロボットから視覚情報を操縦者に伝送していたことから,操縦者は視覚誘導性自己運動感覚に基づく姿勢反射を継続しながら歩行を行なっていたと考えられる.今回実験に用いた歩行実験中の身体像は変容を確認するほどの長時間ではなく,操縦者は変容前の身体像に基づき歩行運動を行なったと考えられる.本研究の目的は,自分の身体寸法・形状・位置などの認識である身体像を動的に変換する要因を明らかにすることである.特に体性感覚と視覚との対応に着目し,バーチャルに自己身体の連続的な寸法変換を誘発すること目指す.そこで小型人型ロボットへ操縦者の歩行運動を転送しロボット視点映像を閲覧する臨場感伝送において,身体寸法の変換要因として物理乗数である重力加速度に着目した歩行実験を行った.その結果,操縦者が等価的に4Gよりも1Gを感じさせる条件下で歩行の成功率が向上した.またロボット視点映像が操縦者の歩行運動を変容させており,身体像の動的な変容手段として視覚的重力印象が寄与することを明らかにした.当初計画どおりシミュレーション環境と実機による検証を並行して進めていく.シミュレーション実験遅れを挽回することを優先し,実験を継続する.ヒューマンインタフェースシミュレーション実験に注力したため,物品費の支出が抑えられたため.次年度は実証実験のために使用する予定である.
時間的な変化を伴うデータに対する機械学習手法に関する研究

ブレインコンピュータインターフェイスなどでは,共分散行列を特徴としてパターン認識を行う事が多い.本研究では,共分散行列に関する新しい機械学習技術を二つ開発した.一つ目は,データの生成確率分布が時間とともに変化する共変量シフトの状況における共分散行列の推定法である.重要度とよばれる確率密度関数の比で重みを付けて共分散行列を推定することにより,共変性シフト下でも適切に共分散行列が推定できるようになった.もう一つは,高次元の共分散行列の次元削減法であり,共分散行列が属する空間がなすリーマン幾何構造を用いることにより,もとの共分散行列の情報を適切に保持したまま,次元数を削減できるようになった.そして,これらの手法の有効性を,計算機シミュレーションやブレインコンピュータインターフェイスのデータを用いた計算機実験によって確認した.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。
ホウ素による分子性超ルイス酸および新規低配位化学種の開発

本研究では、ホウ素上にアリール基のみが置換した2配位ホウ素カチオン(ボリニウムイオン)を基盤分子として、新規物質変化反応の開拓を目的に研究を推進した。1.テトラメシチルジボラン(4)の合成と発光挙動の評価;ボリニウムイオンの還元的ホウ素ーホウ素結合形成反応によって得られる、空気や水に安定なテトラメシチルジボラン(4)の合成とその特異な発光挙動について評価した。溶液および固体状態においてジボランが二重蛍光発光を示すことを明らかにし、その二重蛍光が、ジボランのわずかなコンフォメーション変化に基づくことを理論計算により考察した。溶液状態における二重蛍光の強度比は、溶媒の粘度や温度の変化に応じて敏感に変化し、それら発光は、溶媒の極性に依存しないことが明らかになった。また、固体状態では、光や熱といった外部刺激によって、二重蛍光発光の強度比を可逆に変化させることが可能であった。これらの成果は、環境応答分子の設計戦略に新たな知見をもたらすものと考えられる。2.有機半導体材料に対するボリニウムイオンによるドーピング効果の検討;フンボルト大学ベルリン校のNorbert Koch教授のグループに2カ月滞在し、有機半導体材料を対象としたボリニウムイオンによるドーピング実験を行った。ボリニウムイオンは、高いホールドーパントとして作用するだけでなく、得られた有機半導体が、大気下においても化学的、熱的に高い安定性を示すことが明らかになった。これら結果は、ボリニウムイオンが既存のドーパントに比べ、有用なドーパントと成り得ると考えられる。以上、ボリニウムイオンの反応性を明らかにし、これまで未開拓であった2配位ホウ素カチオン化学の新領域を切り拓いた。29年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は、これまで合成不可能とされた、二配位ホウ素カチオンであるボリニウムイオンの反応開発を通じて、新たな「超ルイス酸分子化学」という新分野の開拓を目的に研究を行った。特に、二配位ホウ素カチオンの高いルイス酸性を活かし、求電子的なアプローチによる物質変換反応について調査し、得られた研究成果は学会や論文として発表した。1.ボリニウムイオンによる二硫化炭素の炭素-硫黄二重結合切断反応を見出し、さらにこの反応の生成物であるチオアロイルカチオンの構造を詳細に検討し、この化学種の従来の構造描像を書き換える成果を得た。この研究は英国王立化学会誌(Chemical Communications)に発表し、掲載号の表紙として採用されるなど、国際的にも高い評価を得た。また本成果により、第26回基礎有機化学討論会でポスター賞も受賞した。2.ボリニウムイオンに対し、三重結合を有するアセチレンを作用させると、ボリニウムイオンのホウ素-炭素結合にアセチレンが挿入する新反応を見出した。本結果は、日本化学会第96春季年会において発表し、現在は論文投稿準備中である。上記結果以外にも、現在論文投稿準備中のものがあり、来年度での早期発表を目指している。平成27年度分の特別研究員奨励費は主に、試薬や溶媒、ガラス器具の購入費に当てた。平成27年度は、ボリニウムイオンを用いた物質変換反応の開発を集中的に進めた。現在まで、[1]ボリニウムイオンによる二硫化炭素の炭素-硫黄二重結合切断反応や[2]三重結合を有するアセチレンの挿入反応など、多数の物質変換反応を達成している。また最近では、[3]ボリニウムイオンがカーボンナノチューブやグラフェンといったナノカーボン類に作用することで、カーボン類の電子物性を大きく変化させることも明らかにしている。これら結果はすでに論文投稿済みのものや論文投稿準備段階に入っている状態である。これら以外にも、新しい二配位ホウ素カチオンの合成や特異な発光挙動を示す分子など、興味深い現象を発見し、十分な研究成果が得られたと考えている。二配位ホウ素カチオンの合成の確立からその反応開発に至るまで、わずか一年間で多くの研究成果を上げることができた。上記に述べた研究成果は、交付申請書に記載した「研究目的」を十分満足する結果であり、当初の計画以上に進展していると考えている。引き続き、ボリニウムイオンの反応開発を通じて、「超ルイス酸分子化学」の開拓を目指し、研究を推し進めていく。本年度は、二配位ホウ素カチオン(ボリニウムイオン)を用いた新規物質変換反応を通じて、「超ルイス酸分子化学」という新分野の開拓を目指し、研究を行ってきた。その中で得られた研究成果は、国内および国際学会、さらには学術論文として発表し、高い評価を得た。特に、1ボリニウムイオンとアセチレンとの新反応に関する研究成果は、ドイツ一流学術誌「Angewandte Chemie」に掲載され、審査員から高く評価されたことにより、掲載号の裏表紙を飾るなど、国際的に高い評価を得ている。また、2ボリニウムイオンの還元による新規ジボラン(4)誘導体の合成とその特異な発光挙動に関する研究は、複数の国内学会で発表し、審査員から高い評価を得た。上記研究結果の他、他大学との共同研究にも積極的に取り組み、交付申請書にも記載した、「ボリニウムイオンとナノカーボン類との反応によるナノカーボンの電子物性の変化」を追求することができた。こうした事実からも明らかなように、本年度も昨年度に続き、期待以上に研究が進行している。平成28年度の特別研究員奨励費は主に、試薬や溶媒、ガラス器具の購入および修理に当てた。本研究では、質の高い嫌気下状態が要求されるが、奨励費を最大限活用し、過不足なくガラス器具や脱水溶媒を供給することができた。

また、理論化学計算を行うためのパソコンを購入し、多角的アプローチから研究を推し進めることができた。来年度も引き続き、ボリニウムイオンの反応開発を通じて、「超ルイス酸分子化学」の開拓を目指し、研究を進めていく予定である。これまで、合成不可能とされてきた新規二配位ホウ素カチオン(ボリニウムイオン)の開発から、その構造、性質および反応性を明らかにしてきた。平成28年度では、ボリニウムイオンの反応性の評価に加え、ボリニウムイオンのみから合成可能な新規ジボラン(4)誘導体の開発にも成功した。また、得られたジボラン(4)はシンプルな構造にもかかわらず、過去報告例のない、極めて特異な発光挙動を示すこと明らかにしている。このように、ボリニウムイオンから新たな物質系にアプローチし、ユニークな分子を提案できた本年度は、十分に満足できたと言える。得られた研究成果は、日本国内および国際学会の場で発表するとともに、研究成果を学術論文として世界に発信できた。本年度の研究成果は、交付申請書に記載した「研究目的」を十分満足する結果であり、当初の計画以上に進展していると考えている。引き続き、ボリニウムイオンの反応開発を通じて、「超ルイス酸分子化学」の開拓を目指し、研究を進めていく。本研究では、ホウ素上にアリール基のみが置換した2配位ホウ素カチオン(ボリニウムイオン)を基盤分子として、新規物質変化反応の開拓を目的に研究を推進した。1.テトラメシチルジボラン(4)の合成と発光挙動の評価;ボリニウムイオンの還元的ホウ素ーホウ素結合形成反応によって得られる、空気や水に安定なテトラメシチルジボラン(4)の合成とその特異な発光挙動について評価した。溶液および固体状態においてジボランが二重蛍光発光を示すことを明らかにし、その二重蛍光が、ジボランのわずかなコンフォメーション変化に基づくことを理論計算により考察した。溶液状態における二重蛍光の強度比は、溶媒の粘度や温度の変化に応じて敏感に変化し、それら発光は、溶媒の極性に依存しないことが明らかになった。また、固体状態では、光や熱といった外部刺激によって、二重蛍光発光の強度比を可逆に変化させることが可能であった。これらの成果は、環境応答分子の設計戦略に新たな知見をもたらすものと考えられる。2.有機半導体材料に対するボリニウムイオンによるドーピング効果の検討;フンボルト大学ベルリン校のNorbert Koch教授のグループに2カ月滞在し、有機半導体材料を対象としたボリニウムイオンによるドーピング実験を行った。ボリニウムイオンは、高いホールドーパントとして作用するだけでなく、得られた有機半導体が、大気下においても化学的、熱的に高い安定性を示すことが明らかになった。これら結果は、ボリニウムイオンが既存のドーパントに比べ、有用なドーパントと成り得ると考えられる。以上、ボリニウムイオンの反応性を明らかにし、これまで未開拓であった2配位ホウ素カチオン化学の新領域を切り拓いた。今後も引き続き、ボリニウムイオンの反応開発を基に研究を行っていく。
界面イオン伝導顕微鏡の創成

電解液を充填したナノスケールのピペット(開口径50 nm)をプローブとして、このナノピペットと試料表面との間に電気化学セルを形成し、試料表面の電気化学特性を捉える走査型電気化学セル顕微鏡(SECCM、界面イオン伝導顕微鏡から改名)を独自開発した。この技術を用いて、リチウムイオン2次電池の正極に利用されるLiFePO4の合材電極表面での反応の不均一性や充放電特性を連続的な電気化学イメージ(電気化学ムービー)として、取得することを可能とした。さらに、本手法をZrO2薄膜修飾が施されたLiCoO2薄膜電極の評価に用いた。ZrO2薄膜修飾を施すことで、電池のサイクル特性が向上することが知られているが、絶縁物質であり、膜厚を厚くするにつれて、レート特性が低下する。ZrO2を修飾していないものと厚さを変えて修飾したもので比較を行ったところ、サイクル特性とレート特性を両立する条件でZrO2薄膜を製膜した場合には、ZrO2の成膜の不均一性に起因したサブマイクロスケールの島状の電流応答を可視化することができた。さらに、開発当初は、SECCMの計測を大気環境で行っていたために制約が多かったが、SECCMを不活性ガス雰囲気のグローブボックス内に設置し、負極に関しても計測することが可能となった。さらに、蓄電材料にとどまらず、触媒材料の電気化学イメージングにもSECCMを利用し、2次元ナノシートなどの不均一な反応性を可視化することに成功した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。独自に開発を行ってきた界面イオン伝導顕微鏡(IICM)に関して、イオン電導だけでなく電気化学反応をとらえることも可能であるため、電気化学セル顕微鏡(SECCM)と名称を変更した。SECCMを用いて、実電池材料表面でのイオン伝導度の不均一性のナノスケールでの可視化と、結晶レベルでのイオン伝導度の定量評価、材料内や電解液中のリチウムイオンの濃度プロファイルの可視化を行うことを目的として研究を行った。平成27年度は、特に解像度の向上に取り組み、制御アルゴリズムやピペットの微細化により、従来20 nmほどであったZ方向の分解能を5 nmまで向上させることができた。このことで、LiFePO4の1次粒子の形状を明瞭に観察することが可能となった。また、充放電中に電解液の中で形成されるLiイオンの偏りを可視化するため、走査型イオンコンダクタンス顕微鏡(SICM)の開発も行った。SICMでは、充放電を行いながらその際に試料表面のイオン強度変化をとらえる。そのためには、SICMのnAレベルの計測と、試料から計測されるmAオーダーの応答を同時にとらえるシステムが必要となる。そのために、バイポテンシオスタッドを利用した装置の開発を行った。このことで、nAとmAの大きくレンジの異なる電流を同時に計測することが可能となった。このシステムをグローブボックス内へと移し、実際の充放電測定を行う準備を現在行っている。平成27年度は、装置開発を中心に行い、解像度の向上や電池材料を充放電した状態で材料表面でのイオン強度の変化をとらえるための装置の開発を行った。電池の理論容量と実容量のギャップを埋めるには、イオン伝導経路の詳細な理解が必要である。そこで、独自に開発を行ってきた電気化学セル顕微鏡(SECCM)を用いて、実電池材料表面でのイオン伝導度の不均一性のナノスケールでの可視化と、結晶レベル(粒界や結晶面)でのイオン伝導度の定量評価、材料内や電解液中のリチウムイオンの濃度プロファイルの可視化を行う。計測により得られた知見から、電池内での効率的なイオン伝導を可能とする電池構造や活物質のコーティングなど、これまで最適化が困難とされてきた電池の界面設計の指標を示す。本年度は、表面の電池反応を捉えるSECCMのみでなく、充放電に伴うSEIの形成や試料の表面形状の変化、充放電を行った際に生じる電解液中のイオンの偏りを実空間で捉えること目標とした。そのために、溶液に試料を浸漬させた状態で、液中に存在する試料の形状とイオン強度を計測可能な走査型イオンコンダクタンス顕微鏡(SICM)をグローブボックス内へと配置し、SICMによる負極材量表面の計測に着手した。さらに、充放電を行いながらSICM計測を可能とするため、試料の充放電特性をグローブボックス内で可能なシステムの構築を行った。走査型イオンコンダクタンス顕微鏡(SICM)をグローブボックス内へと配置し、SICMによる負極材量表面の計測に着手した。Si-C負極上に形成されたSEIの計測を行い、その形状を捉えることができた。さらに、SEIの形成条件を変えた試料に関しても同様の計測を行ったが、現状ではその違いを捉えることができていない。また、充放電特性を評価しながらSICMの計測を実現するためにグローブボックス内で、ポテンシオ/ガルバノスタッドにサンプルを接続し、CVや充放電しながらSICM計測可能なシステムを構築した。このことで、3次元的なイオン強度の変化を継続してモニターすることが可能となった。

計測により得られた知見から、電池内での効率的なイオン伝導を可能とする電池構造や活物質のコーティングなど、これまで最適化が困難とされてきた電池の界面設計の指標を示す。本年度は、グローブボックス内でのSECCM計測を確立し、有機溶媒やLi参照極の使用が可能となった。このことで、リチウムイオン2次電池の負極材料の評価が可能となり、チタン酸リチウム(LTO)の計測を行った。LTOは、高速充放電が可能な負極材料としても注目されているが、SECCMの計測により、コバルト酸リチウム(LCO)とLTOでのCVの掃引速度を変えて電流応答を比較した。また、デジタルマイクロスコープをグローブボックス内に配置し、材料表面の位置をデジタルマイクロスコープで確認しながら、SECCM測定を行うことが可能となった。さらに、蓄電池以外の材料として、水素発生反応の触媒材料として注目されているMoS2の活性サイトのSECCMイメージングに関しても着手し始めた。MoSの水素発生反応の触媒活性の高いサイトはエッジ部分にあることが知られており、実空間でエッジ部分とテラス部分での活性の違いを可視化することに成功した。グローブボックス内でのSECCM計測を確立し、有機溶媒やLi参照極の使用を可能とした。このことで、リチウムイオン2次電池の負極材料の評価が可能となり、LTOの計測を行った。LTOは、高速充放電が可能な負極材料としても注目されている。そこで、SECCMの計測により、LCOとLTOでのCVの掃引速度を変えて電流応答を比較した。LTOでは、CVの際のピークセパレーションが狭く、明らかに充放電を高速で行える材料であることを示すことができた。さらに、ナノスケールの電気化学計測では、100 V/sの高速CVでも容量電流に埋もれずに酸化還元電流を見えることから、より詳細な電気化学特性を評価していく予定である。また、蓄電池以外の材料として、水素発生反応の触媒として期待されているMoS2のナノシートの電気化学イメージングを行い、エッジ部分で高い活性があることを電流イメージとして可視化することに成功した。電解液を充填したナノスケールのピペット(開口径50 nm)をプローブとして、このナノピペットと試料表面との間に電気化学セルを形成し、試料表面の電気化学特性を捉える走査型電気化学セル顕微鏡(SECCM、界面イオン伝導顕微鏡から改名)を独自開発した。この技術を用いて、リチウムイオン2次電池の正極に利用されるLiFePO4の合材電極表面での反応の不均一性や充放電特性を連続的な電気化学イメージ(電気化学ムービー)として、取得することを可能とした。さらに、本手法をZrO2薄膜修飾が施されたLiCoO2薄膜電極の評価に用いた。ZrO2薄膜修飾を施すことで、電池のサイクル特性が向上することが知られているが、絶縁物質であり、膜厚を厚くするにつれて、レート特性が低下する。ZrO2を修飾していないものと厚さを変えて修飾したもので比較を行ったところ、サイクル特性とレート特性を両立する条件でZrO2薄膜を製膜した場合には、ZrO2の成膜の不均一性に起因したサブマイクロスケールの島状の電流応答を可視化することができた。
カタツムリの交尾前隔離における雑種強勢・崩壊に関する化学生態学的研究

本研究の目的は、雌雄同体の有肺類(カタツムリ・ナメクジ)で初めて、交配前隔離の鍵となる性フェロモン分子の構造変異を同定し、当該分子の産生能と感受能の遺伝システムを検証することにある。これまでに揮発性物質の中に成熟個体に特有のものを複数検出し、近縁種間でそれらが異なることをガスクロマトグラフィー質量分析法により確証した。性フェロモン産生能と感受性における雑種崩壊と雑種強勢が生じるメカニズムを知るために雑種第一世代の成熟個体を対象として分泌物質の分析とバイオアッセイに必要な実験材料を整えつつある。エステル類に分類される化合物の二種が交尾器を露出させる点で交尾行動の誘発にかかわっている可能性を強く示唆する結果がこれまでの行動分析により得られている。これらの物質は揮発性においてたがいに大きく異なることから、生体表面に分泌されて他者の行動を励起するプロセスの差異を反映している可能性がある。成体と幼体の放散する揮発性分泌物質の比較により検出された成体特有のものに5種の分子種が同定された。これまでに誘因活性を統計的に検証した結果、二種の成体を共通に誘引する物質が同定された。本近縁種の間では配偶者選択による交尾前の生殖隔離が進化しているものの不完全である。この不完全である原因がこの共通に誘引する物質を両種が生産するからである可能性がありその検証が新たな課題として浮上した。複数の分子種のブレンド比で種間の識別が成立することを立証する実験を行い、共有する分子種の比率が高い場合に種間の誘引効率が増大することを示した。27年度が最終年度であるため、記入しない。これらの物質は揮発性においてたがいに大きく異なることから、生体表面に分泌されて他者の行動を励起するプロセスの差異を反映している可能性を今後検討する必要があることが示された。これらの化合物については、誘因活性を統計的に検証する必要がある。誘因活性と交尾行動誘発の活性とが互いに異なる物質に依存する可能性は否定できないが、これまでの先行研究にはこの問題を扱った例は皆無に等しい。これらの成果はしたがって、性フェロモンとしての機能をもつ分子を同定するにあたり、他者の誘因から求愛行動を経て、交尾行動を誘発する生物活性をそれぞれ正しく定量することが不可欠であることを教示する点で重要なである。当初計画の候補物質の化学分析までを実施し、有肺類の近縁種間で揮発性の分泌物質が異なり、その差異を有機化学分析により明らかにしたから。雑種崩壊と雑種強勢をもたらす至近要因の追究に必要となる分析技術を開発する。
分子性固体における磁性・電子状態とミュオン －第一原理計算による研究－

今年度は、密度汎関数理論に基づく第一原理計算を主たるアプローチとして、水素結合を含む分子性導体κ-H_3(Cat-EDT-TTF)_2の構造と電子状態について取り組んだ。この物質は、常圧ではダイマーあたりS=1/2を持つダイマー型Mott絶縁体と考えられ、低温まで磁気秩序を起こさず量子スピン液体状態を示す。他の多くの分子性導体とは対照的に、伝導層間に孤立した絶縁層が存在せず、異なる伝導層に属する2つのCat-EDT-TTF分子ユニット間で1つの水素(H)を共有する特異な構造を有する。第一原理計算手法を用いてκ-H3(Cat-EDT-TTF)2の常圧におけるバンド構造と分子間で共有されたHのポテンシャル面を求めた。得られたバンド構造から2次元面内の三角格子の異方性を調べるために、ダイマー間の有効飛び移り積分を求めた結果、b+c方向の飛び移り積分が他の方向よりも大きいことがわかった。すなわち、この系は1次元スピン鎖が2つの鎖間相互作用で結合された系とみなせる。また、伝導層間の3次元的な飛び移り積分は面内のものと比較して無視できず、典型的な2次元分子性導体と比べて大きい。さらに、共有されたHの役割を明らかにするために、Hを変位させた状態から構造最適化を行った結果、Hが片方の酸素の方向に局在化した場合に、異なる分子間で電荷の不均一化が起こることがわかった。いくつかの超格子を仮定し、Hの並び方を変えた秩序パターンによっては、空間反転対称性を破り強誘電体へ転移する可能性を見出した。最近、分子間で共有されたHを重水素(D)置換すると、低温でDの局在化と同時に電荷秩序が生じ、強い格子変形を伴い、非磁性状態へ転移することが実験から報告されている。水素の量子効果の役割や観測されている低温D秩序相との対応、S体とSe体でのH/Dの存在状態の違いについても議論した。分子性導体の磁気的性質を議論することを目的に、スピン分極を考慮した計算手法の構築にも取り組んだ。27年度が最終年度であるため、記入しない。従来の分子性導体では、フェルミ面近傍の電子状態を一つの「rigid」な分子軌道が決定する場合が多いが、そのような枠組を超えた系においても第一原理計算手法は威力を発揮する。今年度は、複数の分子軌道が電子状態に関与する分子性導体β'-X[Pd(dmit)_2]_2と分子間の水素結合が電子状態と関わっているκ-H_3(Cat-EDT-TTF)_2について研究を進めた。1)β'-X[Pd(dmit)_2]_2は、二量体[Pd(dmit)_2]_2あたりS=1/2のスピンをもつMott絶縁体である。カチオンを置換すると反強磁性状態、量子スピン液体、電荷秩序状態といった多様な基底状態を示す。カチオンが異なる一連の同型物質群に対して第一原理計算を実行し、電子構造の違いを調べた結果、二量体[Pd(dmit)_2]_2が形成する2次元三角格子の異方性を反映した電子状態を示すことがわかった。さらに、Pd(dmit)_2分子は二量体を形成するとPdを挟んだ左と右のdmitリガンドで電子密度に偏りがみられることが第一原理計算から明らかとなり、これはHOMOだけでなく(対となるPd(dmit)_2分子の)LUMOや他の分子軌道の混成があることを示している。有効フラグメントモデルによる解析から、この混成の度合い(多軌道性)と三角格子構造に起因した幾何学的なフラストレーションによって、それぞれ多様な秩序状態の系統性を調べることができた。2)水素結合を含む分子性導体κ-H_3(Cat-EDT-TTF)_2は、常圧ではMott絶縁体と考えられ、スピン液体状態を示す可能性が実験的に示唆されている。この物質は、他の多くの分子性導体と異なり、伝導層間に絶縁層が存在せず、異なる伝導層のCat-EDT-TTF分子間で水素(H)を共有する特異な構造を有する。共有されたHの役割を明らかにするために、Hのポテンシャル面を求め、水素の量子効果の役割を議論した。

また、伝導層間の3次元的な飛び移り積分は面内のものと比較して無視できず、典型的な2次元分子性導体と比べて大きい。さらに、共有されたHの役割を明らかにするために、Hを変位させた状態から構造最適化を行った結果、Hが片方の酸素の方向に局在化した場合に、異なる分子間で電荷の不均一化が起こることがわかった。いくつかの超格子を仮定し、Hの並び方を変えた秩序パターンによっては、空間反転対称性を破り強誘電体へ転移する可能性を見出した。最近、分子間で共有されたHを重水素(D)置換すると、低温でDの局在化と同時に電荷秩序が生じ、強い格子変形を伴い、非磁性状態へ転移することが実験から報告されている。水素の量子効果の役割や観測されている低温D秩序相との対応、S体とSe体でのH/Dの存在状態の違いについても議論した。分子性導体の磁気的性質を議論することを目的に、スピン分極を考慮した計算手法の構築にも取り組んだ。2つの分子性スピン液体物質系の電子状態に関して、新たな見地を得ることができた。また、モデル計算との連携により、多様な秩序状態の系統性を調べることができた。分子性導体に対するスピンの自由度を考慮した電子状態計算およびミュオンのストッピングサイトの探索に関しても取り組んでいく。27年度が最終年度であるため、記入しない。μSR実験において、試料に打ち込まれたミュオンは静電的に安定な位置に止まり、物質中からの有効磁場を感じ、崩壊時間後に放出されたものを観測するため、磁気的状態の情報を得る強力な手段である。しかし、その解釈には物質中でミュオンがどのような位置に止まっているのかが大変重要であり、これを実験のみで特定することは難しいという課題がある。今後、第一原理計算手法を用いてミューオンのストッピングサイトの探索を行っていく。最近、Pd(dmit)_2系に対するミューオン・スピン回転(μSR)実験が行われており、実験家と連携をとりながら、この系をターゲットに探索を行っていきたい。最近、κ-H_3(Cat-EDT-TTF)_2に対して、Hを変位させた状態から構造最適化を第一原理計算により行った結果、Hが片方の酸素の方向に局在化した場合に、異なる分子間で電荷の不均一化が起こることがわかった。いくつかの超格子を仮定し、(重)水素の並び方を変えたいくつかの秩序パターンの安定性を調べる。重水素置換した際に観測される低温重水素秩序相との対応、S体とSe体での水素の存在状態の違いについても議論する。