hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
酸化還元機能を有する安定な有機高周期典型元素ポリラジカルの合成とその応用

中心元素が高周期14族元素からなるラジカルを安定に合成し、その酸化・還元特性を明らかにした。また、単一分子内に複数のスピン中心を持つポリラジカルとしてフェニレン架橋ビス(シリル)ラジカルの合成に成功した。パラ体が基底一重項のキノイド構造を持つのに対し、メタ体が高スピン基底三重項状態を持つことを明らかにした本年度は、炭素と同族の第35周期元素であるケイ素、ゲルマニウム、スズなどの有機高周期典型元素をスピン中心に持つ酸化還元機能をもつ安定なラジカル化合物を合成し、カチオン、中性ラジカル、アニオン間の相互変換を自由に行うことができる電子状態を持つ常磁性分子を構築し、固体状態での電気化学的な物性の解明を重点的に検討した。また、単一分子内に複数のスピン中心を持つポリラジカルの基底多重度とスピン間相互作用についても検討し、有機高周期典型元素ラジカルを磁性中心とする新規な有機磁性体材料の設計、開発の指針を得ることを目的として検討を行った。ケイ素、ゲルマニウム、スズなどの有機高周期典型元素をスピン中心に持つ安定なラジカル化合物の気相状態での光電子スペクトルの測定から約6eVと極めて低い第一イオン化ポテンシャルを有することを明らかにした。高周期14族元素ラジカル化合物のサイクリックボルタノメトリーの測定を結晶状態、電解液として1MのLiTFSIを溶解したイミド系イオン液体を用い、Li金属対極で行ったところ、全ての試料において約1.3 V、2Vに還元、及び酸化ピークが可逆的に観察された。また、掃引速度を変えて拡散定数を算出すると何れも10-1110-10 cm2/s程度であり、溶液状態とは異なり、高周期14族元素ラジカルは可逆的に酸化還元挙動を示すことを明らかにした。また、2つのケイ素ラジカルを一般的なπスペーサーであるベンゼン環のp-位及びm-位に集積させたビス(シリルラジカル)の合成及び単離に成功し、パラ体が基底一重項のキノイド構造を持つ一方メタ体が高スピン基底三重項状態を持つことを明らかにした。分子内に複数のラジカル中心を持つオリゴシリルラジカルを初めて合成・構造解析したことは、高周期元素ラジカルの化学において重要な知見を与える研究成果を得ることができた。パラ体が基底一重項のキノイド構造を持つのに対し、メタ体が高スピン基底三重項状態を持つことを明らかにした本研究は、炭素と同族の第3第5周期元素であるケイ素、ゲルマニウム、スズなどの有機高周期典型元素をスピン中心に持つ酸化還元機能を付与した安定なラジカル化合物を合成し、カチオン、中性ラジカル、アニオン間の相互変換を自由に行うことができる電子状態を持つ常磁性分子を構築することを目的として研究を行った。また、単一分子内に複数のスピン中心を持つポリラジカルの基底多重度とスピン間相互作用について検討し、有機高周期典型元素ラジカルを磁性中心とする新規な有機磁性体材料の設計、開発の指針を得ることを目的として検討を行った。本年度の研究実績として安定なケイ素ラジカルを合成する一般的な方法を確立することに重点をおいて検討し、ケイ素上に種々の電気陽性な置換基であるシリル基、フェニル基やアミノ基などのヘテロ原子が置換したブロモシランやヨードシランを当量のKC8による還元反応により、複数の置換様式をもつ安定なラジカルの簡便な合成法を確立することができた。X線結晶構造解析やEPRスペクトルの解析の結果、電気陽性な置換基をもつケイ素ラジカルはラジカル中心が平面性の高い構造を有するのに対してアミノ基などの電気陰性な置換基を有するケイ素ラジカルはラジカル中心が非平面化する傾向にあることがわかった。また、3つのケイ素置換基で置換した安定なケイ素ラジカルは光電子スペクトルの測定から6.2 eVと極めて低いイオン化ポテンシャルを有することを明らかにした。サイクリックボルタンメトリーの測定から還元側で可逆性があるものの酸化側は非可逆的であることを明らかにした。また、ケイ素ラジカル、ゲルマニウムラジカルやスズラジカルが化学的な反応によってカチオン、中性ラジカル、アニオン間の相互変換を自由に行うことができる可逆的な酸化・還元機能を持つことを明らかにした。これまで申請者らが取り組んできたスピン中心をケイ素、ゲルマニウム、スズなどの高周期14族元素中心に持つ安定なラジカル分子の合成法をフェニル基やアミノ基などのヘテロ原子が置換した安定なシリルラジカルの合成まで発展させることができた。また、これらの安定なシリルラジカルのX線結晶構造解析やEPRスペクトルの解析の結果、電気陽性な置換基をもつケイ素ラジカルはラジカル中心が平面性の高い構造を有するのに対してアミノ基などの電気陰性な置換基を有するシリルラジカルはラジカル中心が非平面化する電子的な効果を明らかにすることができたことは重要な知見である。今回、電気陰性な置換基であるアリール基及びアミノ基を有するシリルラジカルの単離・構造解析に初めて成功したことは、高周期元素ラジカルの化学において重要な知見を与える研究実績である。また、その反応性の検討や分光学的手法により、フェニル置換ケイ素ラジカルが溶液中においてシクロへキサジエン構造を有する二量体との平衡混合物として存在することを見出したことも重要な成果である。

また、ケイ素ラジカル、ゲルマニウムラジカルやスズラジカルが化学的な反応によってカチオン、中性ラジカル、アニオン間の相互変換を自由に行うことができる電子状態を持つことを明らかにしたことは機能性材料への応用が期待できる成果である。アメリカ化学会誌J. Am. Chem. Soc.などの国際誌に2編の論文として掲載されたことから本年度の研究は順調に進展しているといえる。現在のところ本研究課題は順調に進展しており、研究計画の大幅な変更等は必要ないと考えられる。特に、安定な高周期14族元素をスピン中心とするラジカルを高収率、簡便な方法で合成する方法の開発は極めて重要である。また、その物性の検討からベンゼン環のメタ位で二つのケイ素ラジカルを連結することで高スピン化学種を安定に合成し、その分子構造の解明やEPRスペクトルの解析から、これまで第二周期元素をベースに行われていた高スピン分子の化学を高周期元素の高スピン分子の化学に展開して研究を推進していく予定である。また、また、ケイ素ラジカル、ゲルマニウムラジカルやスズラジカルが化学的な反応によってカチオン、中性ラジカル、アニオン間の相互変換を自由に行うことができる可逆的な酸化・還元機能を持つことを明らかにできたことからラジカル電池などの機能性材料への応用も検討していく予定である。ケイ素、ゲルマニウム、スズなどの安定な高周期14族元素ラジカル分子やアミノ基などのヘテロ原子が置換したシリルラジカルの合成法の条件の最適化および精密化を行うことが、今後の研究推進に必要であり、次年度研究においても引き続き合成研究を遂行する。このため、当初の計画では、今年度新たに冷却装置の購入を考えていたが、合成研究の遂行に必要な実験に係る消耗品購入に充てて検証を重ねることしたため、この分の研究費を次年度の使用計画と合わせて使用することとした。具体的には、これらのラジカル化合物の合成を主体とした実験に必要とされるガラス器具類、合成用試薬、溶媒類、不活性ガス類等の購入に充てる消耗品費を主に予定している。尚、旅費は申請者らが関連する国内の学会、討論会(日本化学会春季年会、有機金属化学討論会、基礎有機化学討論会、有機典型元素化学討論会など)、北米を中心に毎年開催されているSilicon Symposium、他の国際会議への参加し調査研究、研究発表を行うためのものである。これらの経費を研究費使用計画に含めている。
ガラスマトリクス中に閉じ込めた有機ポリシラン量子構造の光電物性と光デバイス応用

本研究で得られた成果は以下のとおりである。(1)有機ポリシランブロックコポリマの合成有機ポリシランとガラスマトリクスを共有結合で結びつけ有機ゲストによる量子構造を構築するためには、有機ポリシランブロックコポリマの合成が不可欠である。このコポリマ組成を最適化し[poly(methylphenylsilane-co-maethacryloxypropyltriethoxysilane),P(MPS-co-MPTES)]、コポリマ合成法を確立した。(2)光劣化を抑制するためのポリシラン最適組成ポリシラン単体に比べるとポリシラン-SiO_2ハイブリッド薄膜の光劣化を飛躍的に抑制できることを示した。ハイブリッド薄膜中のP(MPS-co-MPTES)最適組成は5から50wt.%であることを見出した。(3)励起エネルギ移動過程時間分解発光観測により、ハイブリッド薄膜中のポリシラン濃度が低下すると励起子拡散係数が低下することが分かった。これは、ポリシラン濃度が減少するとポリシラン鎖間距離が増大することに起因する。(4)光伝導特性光触媒活性を示すTiO_2マトリクス中に分散させたポリシランではTiO_2-ポリシラン界面での光誘起電荷分離により高い光伝導性が期待できる。実際、SiO_2に分散させたポリシランハイブリッド薄膜に比べ光伝導度が約1000倍に向上していることを明らかにし、光センサー、太陽電池としての応用を可能にした。(5)光誘起屈折率変化ハイブリッド薄膜ではポリシランの光劣化を抑制できることを示したが、ポリシランの高い光化学反応性のため、紫外光の高励起下ではやはり光分解は避けられないことを見出した。この特性を利用し、ハイブリッド薄膜中でポリシランを光分解させ、屈折率制御が可能であることを示した。このような変化はポリシラン単体の薄膜では観測できない現象で、これによりパターンナブル光導波路を提案した。(6)光誘起二色性ポリシラン-SiO_2ハイブリッドでは、励起エネルギ移動を抑制でき、ポリシランを光分解できることに言及したが、この事実は紫外直線偏光光照射により二色性が誘起できることを意味している。実際、蛍光の二色性が誘起できることを明らかにした。二色比はポリシラン鎖間および鎖内のエネルギ移動を抑制することにより制御できることを示した。(7)一次元フォトニック構造の作成高速光通信のキーデバイスである屈折率グレーティングや多層フィルタを簡便な方法で作成できることを示した。このグレーティングを液晶配向層やDFBレーザへと応用し、デバイス特性を明らかにした。本年度はハイブリッド薄膜の光誘起現象と励起エネルギー(励起子)閉じこめ効果を明らかにし、光電デバイス実現に向けての基礎的知見を整理・蓄積することを目的とした。

試料作成はpolymethylphenylsilane(PMPS)とpolymethacrylateとのブロックコポリマーを作成し、このブロックコポリマーとtetramethoxysilane(TEOS)との混合溶液を用い、ゾルゲル法により有機ポリシランを無機ガラスマトリクス中に閉じ込めたハイブリッド薄膜を作成した。様々なPMPS含有量のハイブリッド薄膜における励起エネルギー移動を調べるために時間分解蛍光の温度依存性を測定した。その結果、蛍光減衰曲線はPMPSと異なり二つの指数関数減衰で表わされることが分かった(PMPSの蛍光減衰曲線は単一指数関数減衰である)。減衰曲線のPMPS含有量依存性、温度依存性を測定することにより、早い減衰成分はPMPSの含有量によらず励起子が生成されたPMPSセグメントで励起子が輻射緩和することによる発光、遅い減衰成分はPMPSの含有量が少ない場合はintrachainの励起子移動を、PMPSの含有量が多い場合はinterchainの励起子移動をともなった発光であることがわかった。この結果によりハイブリッド薄膜はポリシランの光電デバイス応用に際し、その耐久性を向上させるのみならず、基礎物性の観点から見ればintrachainのエネルギー移動とinterchainのエネルギー移動を分離して評価できる系であることが明らかになった。また、ハイブリッド薄膜に強い紫外光を照射し屈折率の光誘起現象を明らかにした。この屈折率変化はハイブリッド薄膜の光導波路や分布帰還形レーザーへの応用において重要な特性である。室温、大気中で紫外光照射を行なうと屈折率は1.6から1.45まで減少し(この時、ブロックコポリマーとTEOSの重量比は1:1であった)、周期的な紫外線照射部と未照射部で屈折率グレーティングを構成できることがわかった。さらに、光電デバイス応用において重要となる光キャリア生成効率を向上させるため、ポリシラン側鎖にカルバゾリル基を有するポリシランを合成した。ハイブリッド化に先立ち、このポリシランのみの光電物性を調べて見たところ、PMPSなどの有機ポリシランに比べ光キャリア生成効率が一桁以上向上していることを見出した。これはカルバゾリル基が光生成中心として機能しているためで、ハイブリッド化した有機ポリシランにおいても、光キャリア生成効率を向上させるためには有効な手段である。本年度も昨年度に引き続き、ハイブリッド薄膜の光誘起現象と励起エネルギー(励起子)閉じこめ効果を明らかにし、光電デバイス実現に向けての基礎的知見を整理・蓄積することを目的とした。試料はゾルゲル法により作成した有機ポリシラン-シリカハイブリッド薄膜に加え、新規に有機ポリシラン-チタニアハイブリッド薄膜を作成した。様々なポリシラン含有量の有機ポリシラン-シリカハイブリッド薄膜における励起エネルギー移動を調べるために時間分解蛍光の温度依存性を測定した。その結果、蛍光減衰曲線は二つの指数関数減衰で表わされることが分かった。減衰曲線のポリシラン含有量依存性、温度依存性を測定することにより、励起子拡散係数の評価を行い、ポリシラン含有量が減少するにつれ、励起子拡散係数が低下することを見出した。これは、ハイブリッド化によりポリシランのinterchain相互作用が低下することに起因すると考えられる。
舞鶴帯オフィオライトの下部地殻を構成するハンレイ岩類のNd同位体組成

本研究は舞鶴帯オフィオライトの下部地殻を構成するハンレイ岩類のNd同位体組成を検討することを目的とする。岩石の地球化学的特徴を検討する上で,その全岩主化学組成および微量元素濃度などの岩石学的データの収集を行うことが重要となる。そのため本研究ではまず岩石の全岩主化学組成,希土類元素および他の微量元素濃度を分析する手法を確立した。主化学組成は蛍光X線分析法で,また希土類元素を含む微量元素濃度は中性子放射化分析法で行った。両分析法により標準岩石試料を用いてその精度について検討を行った結果,蛍光X線分析法による主化学組成,中性子放射化分析法による微量元素組成共に良好であることが確認された。また,Sr・Nd同位体比測定用試料作成のための抽出ラボを完成させた。なお,元素の濃度計算およびデータ解析には本研究費の設備備品費で購入したパーソナルコンピュータを用いた。上記の手法を用いて,ハンレイ岩類の全岩主化学組成,微量元素組成を明らかにした試料についてSr・Nd同位体組成を求めた。Nd同位体組成ではεNd値で+3+4の海洋地殻とは異なった低い値で特徴づけられる。このハンレイ岩類のNd同位体組成は,オフィオライト上位を構成する噴出岩相とは異なっており,舞鶴帯,特に夜久野地域に分布するオフィオライトがその上部と下部で成因が異なる可能性があることが明らかとなった。さらに,舞鶴帯に分布するオフィオライトはその分布地域および岩相により同位体的性格が異なることが予察的に明らかになり,今後,より詳細な再検討が必要とされる。
ものづくり教育による震災復興支援

ものづくり経験は達成感を与え自己肯定感を育成できる復興を支える人材育成教育として有用である。LEDとコンデンサを使った幾つかのエネルギー学習教材を開発した。電圧昇圧型LEDミニライトは乾電池を最後まで使う省エネルギー教材にできる。コンデンサ自動車はエネルギー利用を考えさせる教材になった。LEDを使ったインテリアの工作教室は元気を与える活動になった。LEDランタンを使った光るオブジェ作りは地域と結びついた学習活動になった。道具作りとサバイバル調理を組み合わせたものづくり型キャンプ研修は災害トレーニングとして提案できる。様々な利用できるものを作る教育は生きる力を与える復興支援的な教育に活用できる.エネルギーに関連した教材の開発としては、初年度に開発した教材(昇圧回路型LEDミニライト、自走型コンデンサ自動車)の改良を進め、それぞれ授業実践により検証を進めた(塩竃第一中学校、大衡中学校)。新たに光電池とコンデンサ・充電池を組みあわせた教材として、明暗/振動をセンサで感知するLEDライト教材の開発を行った。被災地域における教室として、石ノ森萬画館(石巻)を会場として、LEDを使った光のインテリア工作教室を実施した。参加者のアンケートから、ものづくり工作教室が元気を与えるという感想や、教室の継続的な実施を望むなどの意見をいただいた。初年度に実施した教室の継続的な活動としては、LED制御教材いろは姫を使ったボックス型LEDランタンによる光のオブジェ作り(住吉台小学校6年)、牛乳パックランタン(南中山小学校3年生)などを実施した。実施学校と協力することで継続的な授業実践をしていくことが重要である。エネルギー活用に関する啓発的な教育活動として、エネルギーを使った作品コンテストとの関わりの検討を進め、京都を会場として、小学生を主対象にしたエネルギーを使ったものづくりに関する啓発的な工作教室を実施した。小学校の理科における「ものづくり」を取り入れた学習では、工夫することが求められているが、工夫をするためのヒントを適切に与えることが大切である。工夫をする余地のある教材を使ったものづくり教材の開発と活用方法の提示をしていくことが重要であることを示すことができた。様々な利用できるものを作る教育は生きる力を与える復興支援的な教育に活用できる.エネルギーに関連した題材の教材の開発としては、これまでに扱ってきた題材の改良と新しい切り口の教材の開発を進めた。これまでの題材としては、LED制御教材いろは姫を使ったLEDランタンとして、個人作品となるボックス型のランタン(南光台東小学校3年)、共同の卒業制作となる光のオブジェ作り(住吉台小学校6年)の開発(新提案)と実践をした。これまでにない新しい題材としては、(1)電磁石を使った振り子おもちゃ教材(住吉台小学校5年)、(2)古い電池を最後まで使うという第3の省エネとして提案する昇圧型ミニLEDライト(北仙台中学校2年・塩竃第一中学校2年)、(3)電気二重層コンデンサを使った自走型自動車教材(黒川高校機械科・大衡中学校2年)を開発し、それぞれ授業実践を行った。コンデンサ自動車教材は、黒川高校の生徒を指導する段階を経て、高校生をスタッフとして中学生を指導する2段階方式での実践を行った。被災地域内のアンケートについては、実施対象と内容についての検討を進めた。復興の進んでいる地域と遅れている地域の格差が大きくなっている状況を踏まえた調査が必要になると考えた。児童・生徒に対するアンケートは色々な形態で実践されており、調査対象には、「またか」という意識が強くなっている。アンケート調査が未来につながるということを示すことができることが望ましい。児童・生徒にも課題はあるが、指導する教員側の課題に新たに目を向ける必要があることがわかってきた。そこで、初年度は複数回のカリキュラムメニューを実践できた昇圧型LEDミニライトの授業実践をした中学校において、生徒の意識の変容に注目したアンケートを実施することができた(北仙台中学校・塩竃第一中学校)。エネルギーに関連した題材の開発として,前年までに開発・改良してきた教材の改良と実践的な検証を進めた.昇圧型LEDミニライトの発展的な応用として,夜間時に利用できるLEDキャップを開発した.光電池を使った充電型ライトとしては,小型のコイン型電池を組み合わせ,振動で一定時間点灯する,起き上がりこぼしライトを開発した.この電池の利用によって,限られた授業時間でも動作確認ができ,夜間にも実用的なライト教材にすることができた.被災地域における教室としては,石ノ森萬画館(石巻)を会場として,LEDを使った光のインテリア工作教室を実施した.昨年の引き続きの活動であったが,アンケート結果から,ものづくり工作が元気を与えるという感想を多くいただいた.

自分でも何かが出来るという自尊感情(セルフ・エスティーム)の育成という観点を組み込むことで,より有効な題材になると言える.また,LED制御教材いろは姫を使ったオブジェ作り(住吉台小学校6年),牛乳パックランタン(南中山小学校3年)などの学校実践を行った.エネルギー利用教材としては,手回し発電によってコンデンサに蓄電する,自走型コンデンサ自動車教材には,LEDを使った充電モニタ機能を加える改良をした.直列のコンデンサに対する過充電保護の機能も持たせることができた.コンデンサ自動車製作を大衡中学校2年を対象にした授業実践では,2時間程度の組み立て時間で完成させることができた.できあがった教材は,機械の学習要素も持ち,エネルギー変換の学習として,生徒に興味関心を持たせることができることが確認できた.ものづくりの学習は,元気を与えるとともに,自尊感情の育成に有効であると考えられる.ものづくりを題材とした複数のテーマを組み合わせることで,復興支援となる教育が実現できると期待できる.電子工学・生体工学・ロボット関連眼学習・ものづくり教育エネルギー利用教材として、初年度から開発・改良を進めてきた教材の改良と授業実践を行うことが出来た。昇圧回路型LEDミニライト・自走型コンデンサ自動車は、初年度の実践で明らかになった課題を踏まえた改良をそれぞれ行い、塩竃第一中学校・大郷中学校で授業実践を行った。実施対象の生徒の状況に応じた対応をする必要はあり、改良の余地も残されてはいたが、教材および指導方法を改良することで、限られた時間内で効率よく、かつミスの少ない製作が実現できるようになった。再生可能エネルギーの利用として、新たに光電池に注目した教材の試作開発を進めたことで、学年進行に応じた体系的な教育方法に関する見通しを立てることができた。「LEDを使った光のインテリア工作」を題材とした対面型の工作教室を被災地域の石ノ森萬画館(石巻)において実施することができた。震災後の時間経過を経て、復興には開きが生じている。復興の遅れている地域における教育的な支援が重要であり、ものづくり教室は、復興的な教育支援としてニーズがあり、継続的な活動をしていく意義を明らかにすることができた。エネルギー利用の教育的な活用として啓発的な工作教室を仙台以外の地域(京都)で実施した。仙台(宮城)と京都という異なる地域で、工作教室を通した子ども達のものづくりに対する意識を簡易的なアンケートで調べ、今後の教育活動の方向性を考える手掛かりを得ることができた。被災地域以外でも、震災があったという記憶はあり、エネルギー利用が注目されている。震災から生まれたエネルギー活用に関する意識の高まりに注目した教育の重要性を示すことができ、最終年度の事業推敲への手掛かりが得られたと言える。初年度計画では、エネルギー関連教材の開発に重点をおいた。これまで開発していたLED教材の改良としては、LEDランタンとしてプラスチック段ボールの使用方法に改良を加えて小学校4および6年生を対象にした新しい授業実践をした。電磁石を使った教材の開発も授業実践まで行った。中学校においては、昇圧型のLEDミニライト、およびコンデンサ自動車という新しい発送の教材について授業実践の段階まで進めることができた。
岩石試料の段階的化学処理脱ガス装置の開発

昨年度に引き続き、初年度に立ち上げた隕石・地球試料を段階的に酸処理できるガラス製の化学処理装置について、酸や水で分解する試料を入れて、希ガスの同位体比測定実験を試みた。比較的処理しやすい安い化学薬品として、用いた酸は主として塩酸である。さまざまな試料の中で、特に、鉄隕石を用いて実験を行った。鉄は、通常の測定方法である真空加熱法に寄ってもこれまで実験がなされているが、高温のメルト状態でも鉄からガスがなかなか抜けきらないことが前から指摘されていた。塩酸による溶解ならば、鉄が塩化物となって溶けるので、最終的にはこの実験の成功をめざした。U字管にはCaOを入れ、水分と酸の処理を取り除くようにした。また、本化学処理ラインを本実験室にある希ガス質量分析計の精製ラインと金属ベローズでバルブを介して直結しているが、その部分にも、新たに水素吸蔵に能力が高いといわれているサエスゲッターポンプを準備するなど、水素の取り除き法を工夫した。しかし、昨年同様、ガラスコックの開閉などの操作による脱ガスに終始悩まされるとともに、大量に発生する水素については現段階の処理能力を超えており、この根本的な解決策がみいだせないままになっている。そこで、水だけで分解する試料は扱いが簡単であるので、この実験も試みた。しかし、実際の地球や隕石試料で水だけで分解する鉱物は限られており、実用性には乏しいことも判明した。やはり、引き続き水素の処理をどうするかが大きな課題として残ることになった。当該研究室には、世界的な感度と精度を有する希ガス用の質量分析計が2台あり、真空下での加熱および破砕法による希ガス測定が可能となっている。また、レーザー装置もあり、局所的な部分の選択的溶融も可能である。今年度の本研究の目的は、酸処理による脱ガス装置を組みあげ、この2台の希ガス用の質量分析計に連結できるようにすることである。また、最終的には、この装置を炭素窒素用の質量分析計にも直結できるようにする。上記の目的のもと、隕石、地球試料について、段階的に酸処理した際に出て来るガスを精製するようなラインの設計を行い、新たに組みあげた。試料部、ガス精製部はパイレックスガラスを用いて作り、最終的に金属で出来た質量分析計の前段部に直結できるようになっている。試料部、反応部、薬品部は分離が可能であり、一度に3から4個の試料を入れる事もできる。また、反応後のガスの前処理として、2段のU字管をつけ、それぞれにCaO、NaOHなどをいれるようにしてある。CaOは、酸処理後の水蒸気や酸を取り除くためである。さらに、一本のゲッター管を用意した。これはチャコールなどをいれて希ガスを吸着させ、脱ガスした希ガスの移動を容易にすることもできるし、Ti, Zrなどでガスを精製することもできるためである。ガラスコックによりそれぞれの部所は分離することができる。これらの装置全体をターボ分子ポンプとロータリーポンプの真空排気装置の備わった架台の上に組み上げた。本装置はまだ組み上がったばかりの状態で、今後この酸処理装置の特性試験を行っていく予定である。昨年度立ち上げた隕石・地球試料を段階的に酸処理できる化学処理装置について、実際にキャニオンダイアブロ鉄隕石を入れて、実験を試みた。化学薬品は塩酸である。鉄隕石は、通常の測定である真空加熱法に寄ってもこれまで実験がなされているが、高温のメルト状態でも鉄からガスがなかなか抜けきらないことが前から指摘されていた。塩酸による溶解ならば、鉄が塩化物となって溶けるので、本装置を使った実験に最も適していると判断されたからでる。また、本化学処理ラインを本実験室にある希ガス質量分析計の精製ラインと金属ベローズでバルブを介して直結した。そして、全体のラインの真空引きをおこなった。ところが、真空度がまるで下がらないのと、ガラスコックの開閉などの操作を行うごとに真空の度合いが大きく異なるというありさまであった。装置内に出てきたガスについて、その原因を探るため、アルゴンの同位体比を測定したが、大気の値と同じであった。ガラスコック部のグリスには、特に化学薬品に耐性があり、高真空度にも耐えるということで、Barrierta IS/Vを使用したが、このグリスからの脱ガスが原因と思われる。また、もうひとつ大事なことがあった。鉄と塩酸の反応においては、大量の水素が発生することである。計算によれば、この大量の水素は現段階の処理能力を超えていることが判明したので、実験はそこでストップしている。来年度は、グリスの選択を再度行うとともに、水素処理能力をあげた状況で本実験を行うか、あるいは、水素の大量に発生しない状況での化学処理実験を計画する予定である。

塩酸による溶解ならば、鉄が塩化物となって溶けるので、最終的にはこの実験の成功をめざした。U字管にはCaOを入れ、水分と酸の処理を取り除くようにした。また、本化学処理ラインを本実験室にある希ガス質量分析計の精製ラインと金属ベローズでバルブを介して直結しているが、その部分にも、新たに水素吸蔵に能力が高いといわれているサエスゲッターポンプを準備するなど、水素の取り除き法を工夫した。しかし、昨年同様、ガラスコックの開閉などの操作による脱ガスに終始悩まされるとともに、大量に発生する水素については現段階の処理能力を超えており、この根本的な解決策がみいだせないままになっている。そこで、水だけで分解する試料は扱いが簡単であるので、この実験も試みた。しかし、実際の地球や隕石試料で水だけで分解する鉱物は限られており、実用性には乏しいことも判明した。やはり、引き続き水素の処理をどうするかが大きな課題として残ることになった。
抵抗加熱を利用した半溶融鍛造加工法の開発

抵抗加熱を利用した半溶融鍛造加工法の開発を目的に,まず,ビレットの均一加熱を安定して実現する方法の確立に向け,A357アルミニウム合金ビレットの抵抗加熱特性を実験および有限要素シミュレーションによって調査した。本方法では加熱効率向上のため銅電極とビレットの間に耐熱性があり熱伝導率の低いSUS304の断熱層を介在させる工夫をしている。当初の計画では,銅電極の先端にSUS304の断熱層をクラッドした複合電極を用いる予定であったが,実験の便宜さから,挿入の形で研究を進めた。抵抗加熱では,電極と被加熱体であるビレットとの電気的接触を確保するため接触面に圧力を加える必要があるが,その一方において,加熱時でのビレットの変形は極力抑えたい。変形を抑えるには通電時に加える面圧を小さくすればよいが,小さくし過ぎると,鍛造操業そのものを停止に追い込むスパークが断熱層とビレットの間で発生する。そこで先ず,スパークの発生を防止するための通電時面圧の条件を電流密度との関係で調査し,これを明らかにした。つぎに,ビレットの均一加熱実現のための断熱層の厚さについて,電流密度と通電時面圧との関係で調査し,これを明らかにした。以上の調査で得た知見を基に,歯車の半溶融鍛造実験を行い,鍛造品の性状に及ぼす鍛造条件(抵抗加熱における投入電力量,鍛造における鍛造圧力)の影響を調査した。結果は本方法の高い実用性を支持したが,断熱層厚さの鍛造組織への影響を示した。具体的適用にあたっては,個々の鍛造対象に対して適切な断熱層の厚さの設定が必要である。本研究で得られた成果は,塑性加工学会にて3編の講演論文,塑性加工学会誌に2編,国際会議Metal Forming 2004に1編の論文として公表した。また,国際会議ICTP2005に発表すべく,1編の論文を投稿中である。抵抗加熱を利用した半溶融鍛造加工法の実現に向け,ビレットの均一加熱とビレットと電極の間でのアーク発生防止のための研究を行った.当初計画では,加熱効率の向上に有効なステンレス鋼SUS304の断熱層を銅電極の先端に接合させたクラッド電極を対象にすることを考えていたが,ここでは,実操業での利便性を考え,非接合複合化電極を対象にした.本加工法では,ビレットと電極の間の電気的接触を確保するため,通電時に電極への加圧が必要である.この加圧は,ビレットの均一加熱には小さいほど望ましいが,小さすぎるとアークが発生する.そこでまず,アーク発生,その発端となるスパーク発生の条件を,急速加熱を目的に改造した電源を用いて,加圧力と電流密度の関わりにおいて調査した.これにより,ビレットと電極(正確には断熱層)の間の公称接触圧力と公称実効電流密度のスパーク発生に対する影響が明らかになり,アーク発生の防止が可能になった.つぎに均一加熱実現策に関して,断熱層の厚さの加熱状態への影響を有限要素解析と実験により調査した.公称接触圧力9.8MPa,平均公称電流密度85A/mm^2での加熱実験では,断熱層厚さ2mmが加熱効率の点で最適と評価され,一方,有限要素解析では断熱層厚さ1mmが均一加熱に対して最適と評価されて,両者が一致しないこと,均一加熱実現のための最適断熱層厚さは,電流密度と接触圧力の両者に依存して決まることなどがわかった.

これらの成果のうち,スパーク発生防止に関する知見は,第54回塑性加工連合講演会にて公表した.また均一加熱に関する知見は,平成16年春季塑性加工学会にて「抵抗加熱半溶融鍛造におよぼす通電時面圧の影響」と題する講演の中で公表する.前年度に引き続き,抵抗加熱時におけるスパークの発生条件を調べ,その防止に必要な通電時面圧(電極とビレットの電気的接触確保のために電極に加える圧力)に要求される条件を,電流密度との関係で明らかにした。また,通電時面圧と断熱層厚さのビレットの加熱状態に及ぼす影響を調べ,均一加熱実現のために要求される両者の条件について,電流密度との関係も含めて,これを明らかにした。得られた知見は,「抵抗加熱半溶融鍛造におよぼす通電時面圧の影響」と題した講演論文にまとめ,塑性加工学会に発表するとともに,前年度の成果を「アルミニウム合金半溶融鍛造への抵抗加熱の応用」と題した論文にまとめ,塑性加工学会誌に公表した。また,これまでの研究で得られたビレットの安定した均一加熱実現のための通電条件に関する知見を基に,歯車の半溶融鍛造実験を行い,その鍛造状態(鍛造組織)に及ぼす鍛造条件の影響を加熱条件の影響をも含めて調べ,これを明らかにした。結果として,開発目標とする「抵抗加熱を利用した半溶融鍛造加工法」の実用化に対する高い可能性が示唆されたが,均一な鍛造組織を得るという観点からは,最適な断熱層厚さについて,検討の余地も残された。本研究で得られた成果については,国際会議Metal Forming 2004において"Mushy stateforging of aluminum alloy usingresistance heating"と題して公表するとともに,本年度は研究計画の最終年度にあたるので研究の成果を1編の報告書にまとめた。
児童自立支援施設入所児の実態把握に向けたアセスメント及び支援効果の検討

反社会的行動を示す児童において、発達障害の影響が指摘されている。本研究では、非行経験を多く有する児童自立支援施設の児童を対象に、発達障害傾向や被虐待など逆境的体験の有無とその関連について検討した。ASDもしくはADHDの行動特徴を有する児童は約80%であった。また、被虐待など逆境的体験を有する児童は約96%であった。臨床レベルの精神症状を示す児童は、トラウマ症状が約20%、解離症状が約15%であった。結果から、児童自立支援施設の入所児童は、単純な発達障害というより、虐待など二次的被害の影響で、愛着障害など複雑に絡み合う状態像を呈する、支援困難な対象であることが明らかとなった。研究Iに関して、児童自立支援施設の入所児童合計47名を対象に精神的健康や不適応問題について調査を行い、一般児童・生徒と発達障害児(非行行動のない)との比較を行った。使用した尺度は抑うつ、攻撃性(攻撃性)、SDQ日本語版(他者評定)であった。また、研究IIに関しては、本研究前から収集データを合わせて102名を対象に、PARS(広汎性発達障害日本自閉症評定尺度)、ADHD-RS、Vineland-II(それぞれ他者評定)について分析した。なお本報告は、平成25年度3月時点に収集したデータを分析したものである。児童自立支援施設入所児と一般児童、ASD児との精神的健康と不適応問題について比較を行った。結果より、抑うつに関して入所児とASD児とは有意差は示されず、一般児童に比して有意に低かった。攻撃性に関して、入所児は一般児童よりも有意に高いが、ASD児よりは有意に低い結果となった。SDQに関して、入所児は一般児童に比して、向社会性因子を除くすべての不適応問題を示す下位尺度で有意に高かった。PARS,ADHD-RSの結果より、施設入所児の75%が自閉症傾向,47%がADHD傾向,41%が両者の傾向を有することが示された。また生活適応について,施設群は一般群やASD群(非行行動のない)、ADHD群(非行行動のない)との比較では,コミュニケーション、社会性の適応が低い結果となった。日常生活スキルについては差が見られなかった。これらの結果から,児童自立支援施設入所児は、一般有病率から比してASD傾向やADHD傾向を有する割合が非常に高いことや、生活適応についても非行行動のない発達障害児よりも低いことが明らかとなった。これらの結果をもとにして、現在、原著論文を学会誌に投稿準備中である。また平成26年度は施設の入園時点と退園時点を縦断的に追跡したデータを解析する予定である。A県・B県の児童自立支援施設(研究協力施設)に入所する同意が得られた全児童に上述したアセスメントを行い,現在もデータを収集中であるが,対象児童が130人を超えた段階で収集データを分析した。その結果,ASDもしくはADHDの発達障害特性が疑われる児童は70%であることが明らかとなった。また,身体的虐待,心理的虐待,ネグレクト,性的虐待のいずれかの被害を受けている児童も約70%であった。さらに被虐待疑いを加えると90%以上の入所児童が何らかの虐待の被害を受けていることが明らかとなった。H26年度より,B県の施設が研究協力施設となったが,その施設データを統合しても前年度同様の結果が導かれたことは意義深い。我が国において,児童自立支援施設に入所する児童のデータ自体が公表されることは少ないが,これらの研究を通して少しずつ入所児童の特徴が明らかになるだけでなく,複数の施設データを収集・検討することにより,研究成果の妥当性を高めるだろう。なお,アセスメント調査については,毎月アセスメント結果を施設職員,児童相談所にフィードバックを兼ねて施設退園後も視野に入れた事例検討会を実施し支援につなげている。さらにA県児童自立支援施設においては,アセスメント結果や職員聴取から対象児童を選び,開発した対人スキルプログラムを,一年に前期・後期の2期に渡り,プログラムを継続して実施し効果を検討している。。その結果,各回のプログラム前後における個人の自己評定,職員評定のプログラム評価シートではスキル得点が有意に上がった。しかしながら,プログラム前後の全参加者の自尊感情得点や他の標準化された尺度得点では有意な得点変化は見られなかった。個人差が大きいことやプログラム参加者数が少ないといったことも影響していると考えられた。前年度までの研究結果により、児童自立支援施設入所児は、発達障害傾向が有意に高いことが明らかとなった。最終年度は、入所児の支援困難度をさらに高める被虐待の影響に着目した。A-DES(解離体験尺度:自己評価)の結果から、解離性障害が疑われる臨床域は約15%だが、日常生活で解離症状を体験するレベルは約40%に上ると考えられた。また、CDC(解離評価表:他者評価)の結果からは、それぞれ約9%、約23%であった。CDCでは、A-DESに比して、臨床域の割合は少ない結果となったが、これはCDCが他者評価のため、ある程度顕在的な解離症状がカウントされること等と関連していると思われた。TSCC(トラウマ症状チェックリスト)の結果から、トラウマ症状として不安、抑うつ、外傷後ストレスの3因子で何らかの支援や要配慮の子どもたちが、20%を超えていることが明らかとなった。

多くの入所児において、下位尺度で回顧評定に比して、現在評定の得点が下がっており、施設入所後の安定した生活によってトラウマ症状が軽減していることを示唆された。他方、外傷後ストレス、解離、明らかな解離の3因子では変化が見られなかった。安全な生活の確保によって、外傷後ストレス症状が表出されたと捉える一方で、施設への入所トラウマの影響もあると推察された。3年間の研究機関を通じて、児童自立支援施設入所児の発達的特徴と被虐待の影響について明らかにすることができた。発達障害と被虐待という掛け算の影響によって、支援の困難な状態像につながっていることがデータからも示唆された。また、施設の日常生活支援によってトラウマ症状の改善が見られることも明らかとなったが、一部のトラウマ症状では変化が見られなかった。施設において、発達障害特徴に合わせた支援のさらなる充実、トラウマに焦点を当てた支援の導入、退所後のフォローアップが今後の課題となるだろう。反社会的行動を示す児童において、発達障害の影響が指摘されている。本研究では、非行経験を多く有する児童自立支援施設の児童を対象に、発達障害傾向や被虐待など逆境的体験の有無とその関連について検討した。ASDもしくはADHDの行動特徴を有する児童は約80%であった。また、被虐待など逆境的体験を有する児童は約96%であった。臨床レベルの精神症状を示す児童は、トラウマ症状が約20%、解離症状が約15%であった。結果から、児童自立支援施設の入所児童は、単純な発達障害というより、虐待など二次的被害の影響で、愛着障害など複雑に絡み合う状態像を呈する、支援困難な対象であることが明らかとなった。研究計画である,児童自立支援施設での支援効果を検討するために,退所時点での入所児童の生活適応についてアセスメントし,入所時と比較検討することが課題として残っている。その原因としては,大学間異動に伴う申請者側の研究環境の変化や,施設側の調整が関係していると思われる。一方で,研究協力施設が2ヶ所から3か所へと増える可能性も高く,データの妥当性がさらに向上することが予想される。この点は当初の研究計画よりも進んでいると考えている。臨床心理学・発達障害・発達心理学H26年度以降は,対人スキルプログラムの開発や効果研究は,施設職員が中心となっており,プログラム内容についても施設職員がほぼ全てを準備・実施している体制となっている。申請者はデータ収集と分析を担当するのみとなっている。研究期間終了後に協力施設側が中心となり,対人スキルプログラムが入所児童への支援の1つとして実装されていくことが求められているが,その点はすでにクリアできていると言えるだろう。研究計画の課題である,施設の支援効果については,施設側と交渉次第ではあるが,全児童ではなくても統計分析に耐えうる一定数の児童の退所時の生活適応についてアセスメントし,入所時と比較検討する予定である。なお,H27年度からはC県児童自立支援施設についても同様の手続きで,調査協力を依頼することになっている。C県施設においても研究協力が得られれば,研究成果の意義をさらに高めることが可能となる。本研究開始前より、研究協力施設とは研究協力体制にあり、データ収集を行っていたこともあり、H25年度に予定していたデータ収集および分析については、おおむね達成した。平成26年度に学会発表,学術誌への投稿を予定している。
安定理論とその応用

1.解析的研究実績いくつかの公理系をみたす相空間上の無限遅れをもつ関数微分方程式の研究はすでに多くなされている。しかしそれを実際にある種の積分微分方程式に応用しようとすると相空間の具体的選び方に難しさがある。この難しさをFavardのMini-Max理論を応用することにより、線形周期系に対しては有界な解が存在すれば周期解が存在することを示した。2.位相幾何的研究実績余次元1の【C^2】級葉層構造内の例外極小集合が区分的に線形なものに位相共役ならば、それに含まれる半真葉は、有限枚であることを示した。さらに例外極小集合の例をたくさん作ることに成功した。3.微分幾何的研究実績(2)Fanomanifoldには標準的なmoment mapが存在することを証明し、次にこのmoment mapを使って作られるsymplectic quotientのRiui曲率を計算した。この計算の系として、sympletic quotientも再びFano manifoldとなることがわかった。
酸化グラファイトのフッ素化とリチウム電池への応用

1.H_2SO_4、NaNO_3、KMnO_4を用いるHummers法、H_2SO_4、HNO_3、KCLO_3を用いるStaudenmeier法、発煙硝酸とKCLO_3を用いるBrodie法により、酸化グラファイトを合成し、室温200°Cの範囲で、F_2ガスおよびVF_5+F_2、SbF_5+F_2の混合ガスを用いてフッ素化を行った。Hummers法、Staudenmeier法、Brodie法の順に結晶性の高い酸化グラファイトが得られ、最適フッ素化温度は50°Cから100°Cへと高くなった。完全にフッ素化することは困難であり、粒子内部に酸素が残ったが、X線回折から求められるC軸方向の周期距離は8.59A^・となり(C_2F)_nの値と同じになった。またDebyeーScherrer法から求めたa軸方向の格子定数は酸化グラファイトの2.48A^・から2.50A^・へ近づき、酸化グラファイトの構造が第2ステ-ジ型化合物の(C_2F)_nと同じであるとする我々のモデルに一致した。IRスペクトルではフッ素化の進行に伴い1200cm^<-1>に→CーF結合を示す強い吸収が現れ、X線回折の結果と一致した。2.酸化グラファイトとそのフッ素化物の電気化学的挙動をプロピレンカ-ボネ-ト溶液中で、Li負極を用いて調べた。急激な酸化を行うHummers法による酸化グラファイトはフッ素化の進行につれて容量が低下し、電位平坦性も悪くなったが、穏やかに酸化を行うStaudenmeier法によって合成した酸化グラファイトとそのフッ素化物の方が容量、電位平坦性ともに良好であった。3.V_2O_5やWO_3などの酸化物をフッ素化して得られる酸化フッ化物やフッ素、フッ化物の層間化合物を合成し、上記化合物と比較検討した結果、酸化グラファイトは共有結合性化合物ではあるが、フッ化グラファイトほど強い共有性はなく、炭素層も幾分平面に近いと考えられる。1.酸化グラファイトのフッ素化反応フレ-ク状天然黒鉛を原料として、硝酸ナトリウム、濃硫酸、過マンガン酸カリウム(Hummers法)および濃硫酸、硝酸、塩素酸カリウム(Staudenmaier法)により酸化グラファイトを合成した。酸化グラファイトのフッ素化は室温から始まり、極めて容易であることがわかったが、200300°Cにおけるフッ素化でも酸素を完全にフッ素に置換することはできなかった。合成した酸化グラファイトの組成はC_8H_3O_5であり、90°Cのフッ素化物の組成はC_8H_1F_4O_3C_8H_<017>F_7O_4であった。フッ素化温度を200300°Cにあげるとフッ素含有量が増加し、C_8H_<1・5>O_2となった。2.フッ素化酸化グラファイトのX線回折と酸化グラファイトの構造空気中に放置した酸化グラファイトはC軸方向の周期距離が8.59Åと大変大きい値を示す。従来の構造モデルではC軸周期距離は6Åで、8.59Åと大きくなるのは水分子の吸収によるとされていた。

もしこのモデルが正しければ、フッ素化によって水分子が除かれ、かつ酸化グラファイトのフッ素化が進行するので、C軸周期距離が6Åの(CF)_n型フッ化黒鉛と同じX線回折図が得られなければならないのに、フッ素化物のX線回折図は8.59Åという大きな周期距離を与え、(C_2F)_n型フッ化黒鉛の値と同じであった。このことは元の酸化グラファイトの構造が従来の構造モデルとは全く異なることを強く示唆するものであり、より一層の検討が必要である。1.Staudenmeier法を改良したH_2SO_4,発煙硝酸,KClO_3を用いる方法および発煙硝酸とKClO_3を用いるBrodie法によって酸化グラファイトを合成し、室温120°Cフッ素化を行った。合成した酸化グラファイトをアセトンやメタノ-ルで処理するとより結晶性が向上することがわかった。またBrodie法では他の合成法と異なり、イオン結合性の硝酸の層間化合物が除々に酸化グラファイトへ変化していくことが明らかとなった。フッ素化酸化グラファイトのX線回析測定より、フッ素化物は8.59Aの大きなC軸周期距離を有し、Hummers法,Staudenmeier法で合成した酸化グラファイトの場合と同様に酸化グラファイトの構造が(C_2F)_n型であることを支持するものであった。特にBrodie法で合成した酸化グラファイトは結晶性が高く、フッ素化によって生成した(C_2F)_n型フッ化グラファイトと未反応の脱水された酸化グラファイトのX線回析ピ-クが明暸に2つに分かれ、構造解析が容易となった。2.硝酸水溶液中における電解酸化によって合成した酸化グラファイトは結晶性が良くないため、明暸なX線回析ピ-クが最初現れないが、アセトンやメタノ-ルによる処理で結晶化が進み、化学反応によるものと同じ構造の酸化グラファイトが生成することがわかった。
ゲージ理論の４次元トポロジーへの応用

本年度は,以下の内容に関する3本のプレプリントを執筆し公表した:(1)周期的な端を持つ4次元多様体上の10/8型不等式と正スカラー曲率計量の存在問題,(2)族に対するSeiberg-Witten不変量の貼り合わせ公式とその応用,(3)族に対するBauer-Furuta不変量とSeiberg-Witten不変量の間の関係および有限次元近似から得られる族への制約.以下それぞれについて述べる.(1)10/8不等式は4次元トポロジーの中心的な興味の対象である.一方,与えられた多様体が正スカラー曲率計量を許容するかは,Riemann幾何学における古典的問題である.本研究課題では両者を関係づけ,応用として,既存の方法が適用不能な4次元多様体に対して正スカラー曲率計量の非存在を証明した.(2)族に対するSeiberg-Witten不変量に対し,ファイバーごとの連結和に関する貼り合わせ公式を証明した.その応用として,例えば,群作用不変な正スカラー曲率計量の存在の障害を与え,いくつかの場合にその障害を計算して非自明なことを示した.(3)族に対するBauer-Furuta不変量とSeiberg-Witten不変量の間の関係を,族のSeiberg-Witten不変量の整除性定理として与えた.また,Seiberg-Witten方程式の族の有限次元近似にSteenrod平方作用素を作用させることで,4次元多様体の滑らかな族に対する制約を見いだした.Steenrod平方作用素がゲージ理論の研究において有効に用いられたのはこれが初めてであると思われる.この応用として,K3曲面の微分同相群による同相群のホモトピー商は非自明な基本群を持つことが示された.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。Seiberg-Witten理論を用いて,spin c閉4次元多様体の新たな不変量の定式化およびその非自明性の証明を行った.この不変量は,与えられた4次元多様体に埋め込まれた曲面であって,随伴不等式と呼ばれる種数の下からの評価式を破るようなもの全てからなる単体的複体の上のコホモロジー類として定式化される.この単体的複体は2次元トポロジーにおける曲線複体のある種の類似であり,随伴不等式を破る曲面たちの幾何学的交叉の情報を組み込んだものである.この単体的複体をパラメータ空間とするSeiberg-Witten方程式の族を考察することで,spin c 4次元多様体の不変量が定義される.この新しい不変量が非自明になるような例を,Seiberg-Witten方程式のモジュライ空間の形式的次元が負になるようなspinc 4次元多様体,したがって通常のSeiberg-Witten不変量が消えているようなspinc4次元多様体に対して構成した.さらにこの4次元多様体は,正スカラー曲率を許容するようなものであり,したがってその上の任意のspin c構造に対してSeiberg-Witten不変量やその精密化のBauer-Furuta不変量が消えてしまうようなものである.この非自明性を用いることで,通常のSeiberg-Witten不変量やBauer-Furuta不変量ではアプローチの手段がないような4次元多様体に対して,その中に埋め込まれる曲面たちの配位に制約を与えた.随伴不等式を破る複数の曲面たちとSeiberg-Witten方程式の高次元の族との間に系統だった関係を見いだすことができる可能性について,報告者の修士論文で既にその兆候が見られたが,この関係が4次元多様体の新たな不変量とその非自明性として定式化されるというのは当初の予想を超えた成果であった.本年度は,以下の内容に関する3本のプレプリントを執筆し公表した:(1) Seiberg-Witten方程式の族を用いたspin^c閉4次元多様体の不変量の研究,(2) 4次元多様体上の正スカラー曲率を持つ計量の空間のトポロジーのSeiberg-Witten理論による研究,(3)4次元多様体束に対する特性類のゲージ理論による構成およびその計算.を行った.以下本年度最も進展のあった(3)について述べる.(3)の中心的な研究成果は,4次元多様体をファイバーとするファイバー束に対する特性類を,SO(3)-Yang-Mills反自己双対方程式とSeiberg-Witten方程式を用いて構成し,いくつかの具体例の計算を実行できたことである.この特性類の特徴を列挙すると以下の通りである.(I)この特性類の構成は,曲面束に対するMumford-Morita-Miller類に代表される,可微分多様体に対する従来の特性類の構成の無限次化とみなすことができる.(II)族のゲージ理論の不変量については,既にLi-Liuによる整数値の族のSeiberg-Witten不変量やRubermanによる4次元多様体の自己微分同相写像の不変量があるが,この特性類はこれらの不変量の精密化および一般化を与えている.(III)位相的には自明であるが滑らかな範疇では非自明な4次元多様体束をこの特性類は検出できる.(IV)この特性類は,与えられた4次元多様体束のファイバーごとの連結和に対する障害を与えている.(V)