hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
新しい多重極秩序を示す磁性化合物の研究

今年度は前年度に引き続き4f電子系の軌道(四極子)の自由度に関する特異な物性、特に特殊な近藤効果についての研究に力を入れた。基底状態に非磁性の自由度を持ちながらも低温まで長距離秩序を示さないと考えられているPrMg_3に着目した。1718年度に立ち上げた極低温比熱測定装置を用い、100mKまでの比熱測定と併せ磁化測定を行った。比熱測定からは約100mKまで長距離秩序は観測されないが、基底状態に何らかの相互作用が働いていることを示すブロードなピークが観測された。磁化測定の結果からは、基底状態が非磁性であるにも関らず100mK以下まで温度依存性を示す特殊な振る舞いが観測され、この結果は単純なモデルの分子場計算では説明できない事を明らかにした。比熱測定結果において見られるブロードなピークから基底状態に働く相互作用を断定することは困難であるが、理論からは4f^2電子配置が持つΓ_3基底状態に対する近藤効果が起きた場合、磁化率に-T^<0.5>に比例する温度依存性が見られる事が予測されており、本実験の磁化測定結果では100mK3Kの広い温度領域でこの温度依存性を示すことが明らかになった。これらの結果と前年度までに行ったPrPb_3において観測された非常に大きな電子比熱係数が観測された結果は、4f^2配置が持つ非磁性Γ_3二重項に対して伝導電子との混成が存在する事を裏付ける結果である。また、パルス磁場下での超音波測定を約50Tまで行える環境を立ち上げ、多重極秩序を起こす最も典型的な化合物であるCeB_6系の四極子秩序相に関する実験を行った。その結果、高磁場で存在すると考えられていた相境界が観測された。この結果から高磁場領域において現れるf電子化合物の磁気的性質の解明に対して、パルス磁場下での超音波測定が有力である事が分かった。今年度は4f電子系の軌道(四極子)の自由度に関する特異な物性を研究するに当たって、Pr系化合物PrPb_3に着目した。この物質は約0.4Kで軌道の自由度に関連した四極子秩序を起こすことが分かっており、その構造は単純な整合周期を持たないといったこれまでにない多重極秩序を示す。長周期の四極子秩序相で電子状態がどのようになっているかを解明するため、転移温度以下の極低温領域において、比熱、磁化、電気抵抗の測定を行った。希釈冷凍機温度での磁場下における電気抵抗測定は、我が研究室においてこれまで測る手段はなかったが、今年度でその装置の立ち上げを行い、データを得るに至り、重い電子状態を示唆する興味深いデータが得られた。比熱測定の結果からは、転移温度より十分低い温度領域で温度に比例する項の係数が大きいことを見出し、これからこれまでにない四極子の自由度に関連した重い電子状態の可能性を見出した。四極子の長周期構造下での電子状態の情報を得たのはこれが初めてであり、四極子の自由度に関連したスクリーニングの可能性も考えられる。今年度後半の方はこの物質の希釈系にも着目し測定を行いデータを得ている。これらを受け、この物質の更なる知見を得るため、また他の興味深い磁性化合物の詳細な研究を行うためにも極低温温度領域で磁場中における比熱測定にも着目し始め、試運転を行う直前まで至っている。また、当初の予定通りパルス磁場下での超音波測定にも着手し、実際に試運転を何回か行うに至っている。今年度は前年度に引き続き4f電子系の軌道(四極子)の自由度に関する特異な物性を研究するに当たって、Pr系化合物PrPb_3とそのLa希釈系、並びにPrMg_3に着目した。前年度のPrPb_3の極低温における比熱、電気抵抗測定において軌道の自由度に関連した重い電子状態の可能性を示唆する実験結果を得たが、今年度は秩序が起きない希釈系及びPrMg_3において、軌道の自由度に関する低エネルギー励起の研究を行った。長周期四極子秩序を起こすPrPb_3においては比熱、電気抵抗においてフェルミリキッド的な振る舞いが観測されたが、Laで希釈することにより秩序を抑制した系では、比熱におけるC/Tが非常に大きな値を残し、また電気抵抗においてはノンフェルミリキッドの振る舞いが観測される事を明らかにした。軌道の自由度が支配する低エネルギー励起の普遍性を明らかにするため、18年度の終わり頃から更にPrMg_3に着目し、現在その基礎物性測定を行い、今年度も引き続き継続している最中である。また、当初の予定通りパルス磁場下での超音波測定装置も実際にサンプル(CeB_6)をセットし、実験を行い、データを得るに至っている。19年度はこれまでの測定を通して明確になった実験的な問題点の改良を行い、他の軌道の自由度を有するPr系化合物も行う予定である。これに加え現在一軸圧下における超音波測定を試行している最中であり、この実験手法は磁気構造においてドメインが問題になるような磁性化合物の研究に非常に役に立つと思われ、CeB_6の希釈系の秩序相についても調べる予定である。

1718年度に立ち上げた極低温比熱測定装置を用い、100mKまでの比熱測定と併せ磁化測定を行った。比熱測定からは約100mKまで長距離秩序は観測されないが、基底状態に何らかの相互作用が働いていることを示すブロードなピークが観測された。磁化測定の結果からは、基底状態が非磁性であるにも関らず100mK以下まで温度依存性を示す特殊な振る舞いが観測され、この結果は単純なモデルの分子場計算では説明できない事を明らかにした。比熱測定結果において見られるブロードなピークから基底状態に働く相互作用を断定することは困難であるが、理論からは4f^2電子配置が持つΓ_3基底状態に対する近藤効果が起きた場合、磁化率に-T^<0.5>に比例する温度依存性が見られる事が予測されており、本実験の磁化測定結果では100mK3Kの広い温度領域でこの温度依存性を示すことが明らかになった。これらの結果と前年度までに行ったPrPb_3において観測された非常に大きな電子比熱係数が観測された結果は、4f^2配置が持つ非磁性Γ_3二重項に対して伝導電子との混成が存在する事を裏付ける結果である。また、パルス磁場下での超音波測定を約50Tまで行える環境を立ち上げ、多重極秩序を起こす最も典型的な化合物であるCeB_6系の四極子秩序相に関する実験を行った。その結果、高磁場で存在すると考えられていた相境界が観測された。この結果から高磁場領域において現れるf電子化合物の磁気的性質の解明に対して、パルス磁場下での超音波測定が有力である事が分かった。
外国籍住民の文化を考慮した子どもの健康増進のための参加行動型研究

本研究の目的は、ブラジル人集住地域において、子どもの健康増進をめざしたブラジル人住民との協働による参加行動型研究を実施することである。在日ブラジル人学校1校において教員との継続的な協議により以下を実施した。まず、子どもの体格と生活習慣に関する保護者の認識を質問紙により調査した。その結果、子どもの肥満の状況と保護者の認識にずれがあること、保護者が子供の食事に関心が高いことが明らかになり、保護者会で食に関する健康教育を実施した。これらの取り組みを通じて子どもの食生活の実態と保護者の認識が明らかになり、さらに保護者の食に関する学習意欲が高まり、継続的な学習を希望した。本研究では、外国籍住民の集住地域において、子どもの健康問題の解決や健康増進をめざした外国籍住民、日本人住民、関係者協働による参加行動型研究(Community-based Participatory Research、以下CBPRとする)を実施する。そのアウトカム評価、プロセス評価から、当該地域における子どもの健康増進のためのCBPRの成果と課題、および方向性を明らかにすることを目的とする。初年度である平成23年度は以下のことを実施した。1CBPR実践例の理解:国内外のCBPRに関する文献や情報を収集し、本研究におけるCBPR展開について研究者間での共通理解を図った。2関係者からの情報収集、関係づくり:群馬大学で実施してきて保護者から継続の要望が強い「在日外国人学校健康診断」を本研究における健康増進活動の具体策の一つとして位置付けて実施した。具体的には、当該地域の在日ブラジル人学校1校において、小学生から高校生までの在校生129名を対象に健康診断を実施した。その結果、111名が受診し(受診率86.0%)、要医療が46.8%であった。健康診断の企画、実施、事後管理において、在日ブラジル人学校の教職員や保護者の要望を聞きながら実施した。また、継続的な健診機会の確保を意図して、民間の健診機関への事業委託を行い、健診機関職員の在日ブラジル人学校に対する理解や教職員との関係づくりを進めた。これらの取り組みを基盤に今後、関係者のCBPR参加を促していく。なお、当初予定したブラジル人の子どもの健康や生活習慣や認識を理解するためのブラジルでのフィールド調査は、24年度に繰り越して実施した。Iブラジルにおける日系ブラジル人コミュニティの子どもの生活及び保健・医療・教育環境に関する情報取集:サンパウロ州アララクアラ市を中心に、次のフィールドワークを実施した。1日系ブラジル人の子どもとその家族26人へのインタビューの結果、家族の状況により、健康への意識や健康生活の状況が異なっていること、特に、家族員の仕事や疾病の状況によって、食生活への配慮に違いがあることが明らかになった。2日伯協会の活動へ参加することを通じて、日系女性の家族を大切にして住みやすい家庭を作るという価値観が確認された。また、日伯協会が中心となって日本と変わらない季節行事が開催され、日本文化の継承が重視されていることが理解できた。3医療機関・教育機関への訪問見学を実施し、医師、看護師、教師から、ブラジルにおける医療や教育の現状について情報を得ることができた。4アララクアラ州立大学教員と、日本へのブラジル人の出稼ぎに関わる子どもの問題について協議した。その結果、日本の教育や文化、ブラジルの教育や文化の違いによる、出稼ぎ家族や子どもの生活への影響について確認し合った。あわせて、ブラジルにおける子どもの保健・医療・教育に関連する法制度の資料を収集し、翻訳を行った。II国内における外国籍の子どもの健康や生活支援に関する情報収集:本研究のフィールドとは異なる外国籍住民の非集住地域である一市において、国際交流協会による子ども対象の多文化事業について情報収集した。特に、当事者である子どもの主体的な参加によって行われる事業について企画・運営のノウハウや工夫を学んだ。IIIフィールドワークの準備:CBPRの展開に向けて関係者との話し合いを進めた。本研究は、群馬県のブラジル人集住地域において、子どもの健康問題の解決や健康増進を目指した外国籍住民、日本人住民、関係者協働による参加行動型研究(Community-based Participatory Research,以下、CBPRとする)を実施するものである。とりわけ、外国籍住民の文化を考慮したCBPRを展開し、そのアウトカム評価、プロセス評価から、当該地域における子供の健康増進のためのCBPRの成果を課題、および方向性を明らかにすることを目的とする。2年目の24年度は以下のとおり実施した。1ブラジル人の子どもの生活と健康に関するフィールド調査:日系ブラジル人の子どもの健康や生活習慣が母国でどのように形成されているかを理解し、在日ブラジル人の子どもの健康増進に向けた取り組みの示唆を得ることを目的に、ブラジルサンパウロ州の日系人コミュニティで情報収集と参加観察を行った。さらに、日本で就労経験があり、学齢期の子どもを持つ家族へのインタビュー(8組)を行った。その結果、医療制度や社会情勢の違いによる子どもの生活習慣に対する日本人との認識の違いが確認され、在日ブラジル人の健康支援において考慮すべき点が明らかになった。2共生地域事例の情報収集:外国籍市民が住民の半数以上を占めるロンドンにおいて多文化共生の実情を実地に見聞し、民族的少数者や若者を政策決定に巻き込むルイシャルム地区の取り組みについて情報収集した。3在日外国人学校におけるエスノグラフィー:研究協力者の協力を得て、県外の在日ブラジル人学校1校において、教員が行う健康支援を明らかにするために7か月間の参加観察と教員等へのインタビューを実施した。

その結果、法的規定がない中でも食生活、身体作り、感染予防、心の健康、病気・けがへの対応等の健康支援が、母国と日本の文化を融合した方法で実施されていることが明らかになった。本研究は外国人集住地域である群馬県東部地域において、子どもの健康問題の解決や健康増進をめざした外国籍住民、日本人住民、関係者協働による参加行動型研究(Community-based Participatory Research :CBPR)を実施するものである。今年度は、活動の中核となる在日ブラジル人学校一校において、教員との話し合いを重ね、当該学校に通う子どもの保護者に対して子どもの生活習慣と体格に関する認識について、ブラジル人学校の教員と共同で実態調査を行った。全校生149名96世帯の保護者96名を対象として、1基本属性(家族構成、国籍、日本居住年数、勤務状況、日本語レベル等)、2子どもの体格、健康状態、食習慣、運動習慣、及び3子どもの体格に関する保護者の認識等を調査項目とした質問紙調査とした。その結果、有効回答75名(78.1%)の回答が得られた。主な結果は以下の通り。13人家族が41%と最多で、父母は93%がブラジル国籍、91%が有職、日本語の読み書きが「全くできない」のは父36%、母40%。2子どもの肥満度は<やせ>が1%、<標準>が59%、<肥満>が40%。1日の食事回数は「4回」が49%と最多で、食事で気をつけていることでは、多い順に93%が「母国(ブラジル)の食事をとりいれる」、87%が「家族と一緒に食べる」。子どもの肥満度と健康状態、食習慣、運動習慣に有意差なし。3肥満・やせの将来の健康への影響について91%が「やせも肥満も将来の健康に良いことではない」と適切に認識しているが、<肥満>の子どもの場合、子ども体格の現状と保護者の認識にずれが認められた。また、保護者からの子どもの健康に関する相談や学習機会の要望が把握され、これらの結果を教員と検討し、次年度に保護者、地域保健関係者等を交えて健康増進活動に取り組むことになった。本研究は外国人集住地域である群馬県東部地域において、子どもの健康問題の解決や健康増進をめざした外国籍住民、日本人住民、関係者協働による参加行動型研究(Community-based Participatory Research:CBPR)を実施するものである。今年度は、昨年度に実施したブラジル人学校の保護者へのアンケート結果に基づいて、子どもの肥満という問題に関係があり保護者の関心が高い食生活をテーマにとりあげ、ブラジル人の子どもの保護者を対象とした健康教育を実施した。教育の開催日時、方法、内容等については、ブラジル人学校の教員との話し合いにより決定し、通常の保護者会の一部を活用する形で実施したために多数の保護者の参加を得ることができた。教育を通じてブラジル人の子ども達の食習慣は、母国の食材・料理と日本の食材・調理とが混じったものであることが明らかになった。
遺伝環境交互作用を考慮した新規頭頸部がん予後予測モデルの構築

本研究は、臨床的な予後因子に生活習慣・遺伝子情報を加えることで個別化頭頸部がん予後予測モデルを構築することを目的としている。具体的な目的は、1)喫煙との交互作用が知られているDNA修復酵素遺伝子多型の頭頸部がん予後への影響を検討する、2)中咽頭がん症例の血清抗体を用いて、ヒト乳頭腫ウイルス抗体価をELISA法で測定し予後予測への有効性について検討することである。研究計画の進め方は以下の内容である。1愛知県がんセンター病院疫学研究の枠組みの中で作成した頭頸部がんコホート437例の内、血液サンプルのある267例よりゲノムDNAを抽出する、2DNA修復酵素のうちヌクレオチド除去修復酵素の遺伝子多型をTaqman法で調べる、3中咽頭がん症例の血清検体よりHPV抗体価をELISA法を用いて測定する、4中咽頭がん症例のHPV感染の有無について、パラフィン包埋組織検体に対してp16を用いた免疫組織学的検討を行い、その結果とHPV抗体価の相関関係について検証を行うことである。研究成果としては、頭頸部がん患者コホートの拡充(1,099症例)と中咽頭がん106例からのゲノムDNAの抽出が挙げられる。平成30年度の研究計画に挙げていた、パラフィン包埋組織検体を用いたp16の免疫組織学的検討、血清検体を用いたHPV抗体価の測定を進行中である。DNA修復酵素の遺伝子多型としてERCC1(C118T・T19007C・C8092A)、ERCC2(Lys751Gln・Asp312Asn)を候補しているがTaqman法を用いた同定やその意義の検証がすすんでいない状況である。当初の予定していた、中咽頭癌ホルマリン固定パラフィン包埋検体を用いたp16の免疫組織学的検討や、中咽頭癌血清検体を用いたHPV抗体価の測定が終了していないこととDNA修復酵素遺伝子多型の同定と意義についての検討が進んでいないことがあり、研究計画は遅れていると判断した。次年度まで研究計画の延長を申請させていただいたため、中咽頭癌ホルマリン固定パラフィン包埋検体を用いたp16の免疫組織学的検討と中咽頭癌血清検体を用いたHPV抗体価の測定に研究計画をしぼって進めていきたいと考えている。本研究は、臨床的予後因子に生活習慣・遺伝子情報を加えることで個別化頭頸部がん予後予測モデルを構築することを目的としている。1愛知県がんセンター病院疫学研究の枠組みの中で作成した頭頸部がん患者コホート437症例のうち血液サンプルのある267例よりゲノムDNAを抽出する、2DNA修復酵素のうちヌクレオチド除去修復酵素の遺伝子多型をTaqman法で調べる、3中咽頭がん症例の血清検体よりHPV抗体価をELISA法を用いて測定する、4中咽頭がん症例のHPV感染の有無について、パラフィン包埋検体に対してp16を用いた免疫組織化学的検討を行い、その結果とHPV抗体価の相関関係について検証を行うことである。本年度の研究計画では、a)頭頸部がん患者DNAの抽出、b)ヌクレオチド除去修復酵素の候補遺伝子多型の選定、c)Taqman法を用いた遺伝子多型の同定、d)血清検体を用いたHPV抗体価の測定を研究目標に挙げていた。まず本年度に行った重要な点として、愛知県がんセンター病院疫学研究における頭頸部がん患者コホートの拡充が挙げられる。疫学研究においてコホートの拡充は研究結果の妥当性を高めることになり優先すべきであると考えた。そのため従来の437症例に662症を追加することができ、1099症例の頭頸部がん患者コホートを作成することができた。遺伝子研究に同意のある中咽頭がん症例も当初の47例に59例を追加でき106症例となった。そのため当初の研究計画にあったDNA修復酵素遺伝子多型の同定、血清検体を用いたHPV抗体価の測定は次年度に引き続き行うこととなった。本年度は従来の目標には挙げていなかったが、疫学研究において重要であると考えられる、頭頸部がん患者コホートの拡充に研究を費やすこととなった。そのため当初の研究計画にあったDNA修復酵素遺伝子多型の同定、血清検体を用いたHPV抗体価の測定は次年度に引き続き行うことになり研究計画は遅れていると判断した。1愛知県がんセンター病院疫学研究の枠組みの中で作成した頭頸部がんコホート437例の内、血液サンプルのある267例よりゲノムDNAを抽出する、

2DNA修復酵素のうちヌクレオチド除去修復酵素の遺伝子多型をTaqman法で調べる、3中咽頭がん症例の血清検体よりHPV抗体価をELISA法を用いて測定する、4中咽頭がん症例のHPV感染の有無について、パラフィン包埋組織検体に対してp16を用いた免疫組織学的検討を行い、その結果とHPV抗体価の相関関係について検証を行うことである。研究成果としては、頭頸部がん患者コホートの拡充(1,099症例)と中咽頭がん106例からのゲノムDNAの抽出が挙げられる。平成30年度の研究計画に挙げていた、パラフィン包埋組織検体を用いたp16の免疫組織学的検討、血清検体を用いたHPV抗体価の測定を進行中である。DNA修復酵素の遺伝子多型としてERCC1(C118T・T19007C・C8092A)、ERCC2(Lys751Gln・Asp312Asn)を候補しているがTaqman法を用いた同定やその意義の検証がすすんでいない状況である。当初の予定していた、中咽頭癌ホルマリン固定パラフィン包埋検体を用いたp16の免疫組織学的検討や、中咽頭癌血清検体を用いたHPV抗体価の測定が終了していないこととDNA修復酵素遺伝子多型の同定と意義についての検討が進んでいないことがあり、研究計画は遅れていると判断した。今年度は引き続いてヌクレオチド修復酵素遺伝子多型の同定、血清検体を用いたHPV抗体価の測定を行っていく。また当初の研究計画に予定していた中咽頭がん症例のホルマリン固定パラフィン包埋祖組織検体を用いたp16の免疫組織学的検討、それらの研究結果と生活習慣をふまえた生存解析を行っていく。頭頸部がん患者コホートにおける生活習慣や臨床情報については集積をすでに行っており、研究計画の推進につながるものと考えている。次年度まで研究計画の延長を申請させていただいたため、中咽頭癌ホルマリン固定パラフィン包埋検体を用いたp16の免疫組織学的検討と中咽頭癌血清検体を用いたHPV抗体価の測定に研究計画をしぼって進めていきたいと考えている。本年度研究目標で予定していたヌクレオチド修復酵素遺伝子多型の同定や中咽頭がん症例における血清検体を用いたHPV抗体価の測定が次年度に行うこととなったために次年度使用額が生じた。次年度に上記研究目標を行い使用する予定である。本年度研究目標で予定していた中咽頭癌ホルマリン固定パラフィン包埋検体でのp16の免疫組織学的検討や中咽頭がん症例の血清検体を用いたHPV抗体価の測定が次年度に持ち越したため。
気孔孔辺細胞における青色光に応答したデンプン分解機構の解明

植物は青色光依存的に孔辺細胞葉緑体内のデンプンを分解することで、気孔開口にはたらく浸透物質を産出すると考えられているが、その詳しいメカニズムは不明である。これまでに青色光によりデンプン分解を制御するタンパク質を発見した。このタンパク質について、光受容からタンパク質の活性化に至るメカニズム、このタンパク質がデンプン分解を制御するメカニズム、デンプン分解後に気孔開口を促進するメカニズムを解明する。
ナノシートハイブリットによる極性場からの機能創製とデバイス開発

GOはグラファイトを酸化して合成するため、グラフェン表面に酸素原子や水酸基あるいはカルボキシル基が付加して負に帯電しており、様々なカチオン性の物質とハイブリッドを形成する。その他、GOの酸素官能基としてエポキシ基は35%程度含まれており、そのエポキシ基に効率よく金属錯体配位子を修飾することや、GOの特性と金属錯体の特性を生かしつつ、GO-金属錯体のハイブリッドを合成することに成功した。またGO-金属イオンを還元することで、rGO-金属酸化物ナノ粒子やrGO-金属ナノ粒子のハイブリッドの合成にも一部成功したほか、rGO-Ni(OH)2のナノシート同士のハイブリッドにも成功した。液中パルスプラズマ法を用いたナノシートのドープや修飾などを行った。GOハイブリッドにおいて、プロトン伝導性の向上と付加的な多機能性、例えば磁性や伝導性あるいは誘電性などの機能性を発現することができた。そこでGO-金属イオンやGO-金属錯体のハイブリッドを静電的な相互作用により容易にハイブリッドを合成し、これらのGOにおけるプロトン伝導や発光特性と金属イオンや金属錯体におけると磁性、伝導性、誘電性、発光特性などをハイブリッドさせることにより多重機能性を協奏的に発現させることを試みた。rGOは伝導性や強磁性を示すため、金属イオンや金属錯体との協奏的多重機能性を発現させることができる。今回はGO-金属錯体ナノ粒子におけるハイブリッドにおいて、GOを用いたナノコンプレッサーの開発に成功した。これまでの研究結果は、GOナノシートに関して、その酸素官能基を用いたハイブリッド化に焦点を当て研究を推進している。これまでは、その界面を利用した、発光、誘電的性質、磁性、電気化学特性、光電気化学特性、光触媒についての基礎的研究にとどまっていた。特にナノシートのハイブリッド化における相互作用の見積もりなどについてはほとんど研究されていない。さらに本研究では、ナノシートハイブリッドの磁性材料ナノ粒子をインターカレートすることでナノコンプレッサーとしての開発を目指している点が特徴的である。これまでの進捗状況としては、1新規ナノシートおよびハイブリッドの合成では、磁性体ナノ粒子とのハイブリッド化のほか、新たな材料開発として液中パルスプラズマを用いた化学修飾に成功した。電極や溶媒を変えることで様々なナノシートやハイブリッドの開発に成功した。2ハイブリッドにおける基礎物性のみならず、ナノシートハイブリッドにおけるナノコンプレッサーの開発は、今後の圧力効果における実験をより簡易的にすることができたといえる。以上のことを考慮するとおおむね順調に進展していると考えられる。今後の研究の推進方策においても、これまでと同様に、様々なGOハイブリッドにおいて、プロトン伝導性の向上と付加的な多機能性、例えば磁性や伝導性あるいは誘電性などの機能性を発現する。そこでGO-金属イオンやGO-金属錯体のハイブリッドを静電的な相互作用により容易にハイブリッドを合成し、これらのGOにおけるプロトン伝導や発光特性と金属イオンや金属錯体におけると磁性、伝導性、誘電性、発光特性などをハイブリッドさせることにより多重機能性を協奏的に発現させる。rGOは伝導性や強磁性を示すため、金属イオンや金属錯体との協奏的多重機能性を発現させる。またフタロシアニンなどの金属錯体はπ-πスタッキングなどでハイブリッドを構築することができ、還元後のrGO-フタロシアニンのハイブリッドでは巨大磁気抵抗について観測を行う。研究代表者は、GO、MOおよびMOHナノシートやそれらの還元体であるrGOあるいはMナノシート、さらにナノシート同士を組み合わせたハイブリッドや、ナノシートと種々のナノ粒子や機能性分子とのハイブリッドに着目し研究を推進した。特に本研究では、異種のシートや物質との化学的なハイブリッドにより発現する特異なダイポール(極性)を“極性場"と定義し、この極性場に着目した機能発現を目指した。GOナノシートは原料であるグラファイトを化学的、電気化学的剥離、あるいは液中パルスプラズマにより安価で大量に合成することに成功し、また溶媒を種々に変えることで溶媒に依存した原子をドープすることに成功した。またrGOナノシートはGOナノシートをヒドラジンなどの化学還元、アニーリングによる熱還元、紫外線照射による光還元、電気化学還元により合成し、得られたGOとrGOの局所構造における秩序的配置と物性との関連性を明らかにした。一方、MOおよびMOHナノシートは、化学的剥離やパルスプラズマにより合成し、MナノシートはMOおよびMOHナノシートを還元することで合成することにも成功した。GOのプロトン伝導について調べた結果、およそ1 ×10-2 S cm-1のプロトン伝導性を室温で示した。したがってGOは非常に大きなプロトン伝導性を示すことが分かり、また緩やかな湿度依存性に応答したプロトン伝導性も示した。またGOは電子絶縁体であるのに対して、その還元体であるrGOは電子伝導性を示す。電子(またはホール)伝導度とプロトン伝導を測定し、GOやrGOの酸化度、官能基、欠陥の状態との関係を明らかにした。その他、MOおよびMOHのプロトン伝導についても測定しMO、MOH、Mナノシートについても酸化度、官能基、欠陥の状態との関係を明らかにした。これまでの研究結果は、ナノシートに関してはその界面を利用した、発光、誘電的性質、磁性、電気化学特性、光電気化学特性、光触媒について、これまでその基礎的研究にとどまっていた。特に半導体ナノシートのハイブリッド化やそのプロトン伝導、半導体特性についてはほとんど研究されていない。さらに本研究では、ナノシートハイブリッドの界面・表面における傾斜pn接合の特徴を生かした新規構造体とデバイス開発を目指している点が特徴的である。

これまでの進捗状況としては、1新規ナノシートおよびハイブリッドの合成では、通常の化学剥離法やLB法あるいはLBL法のほか、新たな材料開発として液中パルスプラズマを用いることに成功した。電極や溶媒を変えることで様々なナノシートやハイブリッドが合成できた。2ハイブリッドにおける傾斜pn接合の創製に関して、ナノシートのサイズやそれ自身が持つ機能性と機能分子を組み合わせるナノシートハイブリッドを得ことに成功した。以上のことを考慮するとおおむね順調に進展していると考えられる。GOはグラファイトを酸化して合成するため、グラフェン表面に酸素原子や水酸基あるいはカルボキシル基が付加して負に帯電しており、様々なカチオン性の物質とハイブリッドを形成する。その他、GOの酸素官能基としてエポキシ基は35%程度含まれており、そのエポキシ基に効率よく金属錯体配位子を修飾することや、GOの特性と金属錯体の特性を生かしつつ、GO-金属錯体のハイブリッドを合成することに成功した。またGO-金属イオンを還元することで、rGO-金属酸化物ナノ粒子やrGO-金属ナノ粒子のハイブリッドの合成にも一部成功したほか、rGO-Ni(OH)2のナノシート同士のハイブリッドにも成功した。液中パルスプラズマ法を用いたナノシートのドープや修飾などを行った。GOハイブリッドにおいて、プロトン伝導性の向上と付加的な多機能性、例えば磁性や伝導性あるいは誘電性などの機能性を発現することができた。そこでGO-金属イオンやGO-金属錯体のハイブリッドを静電的な相互作用により容易にハイブリッドを合成し、これらのGOにおけるプロトン伝導や発光特性と金属イオンや金属錯体におけると磁性、伝導性、誘電性、発光特性などをハイブリッドさせることにより多重機能性を協奏的に発現させることを試みた。rGOは伝導性や強磁性を示すため、金属イオンや金属錯体との協奏的多重機能性を発現させることができる。今回はGO-金属錯体ナノ粒子におけるハイブリッドにおいて、GOを用いたナノコンプレッサーの開発に成功した。これまでの研究結果は、GOナノシートに関して、その酸素官能基を用いたハイブリッド化に焦点を当て研究を推進している。これまでは、その界面を利用した、発光、誘電的性質、磁性、電気化学特性、光電気化学特性、光触媒についての基礎的研究にとどまっていた。特にナノシートのハイブリッド化における相互作用の見積もりなどについてはほとんど研究されていない。さらに本研究では、ナノシートハイブリッドの磁性材料ナノ粒子をインターカレートすることでナノコンプレッサーとしての開発を目指している点が特徴的である。これまでの進捗状況としては、1新規ナノシートおよびハイブリッドの合成では、磁性体ナノ粒子とのハイブリッド化のほか、新たな材料開発として液中パルスプラズマを用いた化学修飾に成功した。電極や溶媒を変えることで様々なナノシートやハイブリッドの開発に成功した。
中等及び高等教育における家政教育の課題　－日米比較からの考察－

本研究は、中等及び高等教育における家政学の実態と課題を明らかにすることを目的とし、スコッツデイル会議後のアメリカ家政学の変化をとらえながら、日米の家政学の比較分析を行った。2008年にアメリカの大学のFCS系学部・学科を対象に家政学及び家政系学部に関する調査を実施し、その結果を1995年に実施した調査結果と比較するとともに、2008年に日本の大学の家政系学部・学科を対象に実施した調査結果との比較も行った。中等教育については教員や教育プログラムを強化するためのシステムとしての褒賞制度について日米を比較・検討し、両者の特質や効果を分析した。今年度の研究実績の第一は、元アメリカ家族消費者科学会会長であるマリリン・スイーク氏を日本に招聘し、日本家政学会第64回大会国際交流企画にて同氏の講演会を開催したことである。講演ではアメリカでの中等教育の実態や家政学研究の実態について報告していただいた。講演会後に時間を設定し、日本家政学会に参加した関係研究者の間で討論会を持ち共通の課題について討論を行った。さらに研究代表者、研究分担者、研究協力者で同氏にアメリカの中等教育の実態についてヒアリングを行い、今後の研究について協力を取り付けた。第二は、これまで収集したデータおよびスイーク氏から提供を受けたデータを分析する中で、日米の教員表彰制度の違いについて着目し、日米の表彰プログラムの内容や件数、表彰の在り方の違いなどを洗い出し、その結果を第22回国際家政学会議(2012年7月オーストラリアメルボルン開催)において、ポスター発表を行ったことである。発表には多くの研究者に関心を持っていただき、オーストラリア、アメリカ、イギリス、スウェーデン、韓国、日本の研究者と意見交換を行うことができた。第三として、アメリカの教員表彰制度であるTeacher of the Year Award of Family and Consumer Sciencesのこれまでのノミネート記録などを分析し、家政学の各部門ごとのプログラムの動向について解析を始めた。そのうち食教育についてまとめたものは研究代表者が論文投稿を行い掲載された。その他、研究代表者と研究分担者、研究協力者による研究会を4回開催した。今年度の主な研究実績は、6月に米国・家族消費者科学会の第104回年次大会に参加し、Teacher of the Year Award of AAFCSについての資料を中心に入手し、ノミネートされた教育プログラムについて分析を行ったことである。それらの結果は、米国中等教育の教育プログラムの分析として、1食育部門、2キャリア部門、3人間発達・家族部門について、それぞれ論文としてをまとめ投稿した。これらはすでに研究紀要等の雑誌に掲載された。また、Teacher of the Year Award of AAFCSの企画に関わる重要人物であるマリリン・スイーク氏(元AAFCS学会長)に今後の研究についてのアドバイスを頂き、研究の方向性について新たな示唆を得、新たな課題としてサービス・ラーニングについて研究する場合の協力を得ることができた。さらにTeacher of the Year Award of AAFCSで表彰された教員と意見交換を行い、今後の研究について協力を取り付けた。また、日米の高等教育についての調査結果をまとめ、日本家政学会及び国際家政学会(IFHE)に投稿する準備を進めている。これらの研究を推進するために、年間2回の研究会を行った。今年度の研究成果の第一は、米国の家政教育の中等教育の実態を明らかにするために資料収集とヒアリング調査を行ったことである。そのため、研究代表者は米国家族・消費者科学会第102回年次大会に参加し、資料を収集するとともに、前学会長であるマリリン・スイーク氏に面談しヒアリング調査を行った。そこで米国の教育プログラムの表彰制度であるTeacher of the Year Awardについて、過去の応募実績やプログラムの内容に関する情報を入手した。詳細なデータについては、スイーク氏の協力を得て、Eメールの交換をしながら、電子データを入手することができた。第二は、日米の比較を行うために日本の家政教育の中等教育における課題について調査したことである。静岡県の教育委員会関係者、日本消費者教育学会関係者、家庭科教育関係者を対象としたヒアリング調査を実施した。特に家政教育プログラムの表彰制度の聞き取りをしたところ、日米における教員の表彰制度に大きな違いがあることが判明した。これらの結果を平成24年に開催される国際家政学会議で報告することを決定し、調査結果をとりまとめ投稿を行った。さらに、米国の家政学および家政教育の課題を克服するためにスイーク氏と米国家族消費者科学会が実施している戦略について、日米の研究者が意見交流を行う場として24年度に開催される日本家政学会年次大会でシンポジウムを開催し、講師としてスイーク氏を招聘することを計画した。シンポジウムの開催に際しては日本家政学会国際交流委員会の協力を得て、スイーク氏の講演会として実施することを決定した。スイーク氏とは講演会の実施に向けて講演内容の検討・資料作成等の相談をEメールを利用しながら進めた。

これらの目的を達成するために研究代表者、研究分担者、研究協力者による研究会を開催した。まず、予定していた計画はすべて実施することができた。まず、日本家政学会におけるマリリン・スイーク氏の招聘および講演会の開催。同氏のヒアリングの実施。さらに、国際家政学会議での研究発表。そして、研究会の開催である。予定していた調査はすべて実施することができ、目的としていた日米の家政教育の中等教育の課題を明らかにすることができた。課題を克服するための戦略として米国で設立された教員表彰制度に関する情報(電子データ)を順調に入手することができ、これから分析作業に入ることができる。日本の情報についても調査を実施したが、米国にみられるような制度が存在しないため同様の電子データを得ることはできなかったが、事例としての情報を分析することとする。また、日米の研究が意見交換する場として、次年度の日本家政学会でのシンポジウム(スイーク氏の講演会)を開催することを計画し、今後の研究への足掛かりができたといえる。さらに、教員の表彰制度の日米比較については次年度開催の国際家政学会議で報告することになったので、日米以外の国々の情報を得ることができ、さらなる展開の可能性ができた。今年度の計画の第一は、日本家政学会第65回年次大会における関連の研究報告並びに資料収集と研究会の実施である。第二は米国家族消費者科学会第104回年次大会へ参加し資料収集を行うことと、研究協力者のマリリン・スイーク氏との打ち合わせを実施することである。第三は、これまでの研究成果を発表するために論文投稿の準備をすることである。日本家政学会、国際家政学会議に成果報告を行うことを計画している。最後に、これらの計画を遂行するために3回研究会を実施する。日本家政学会第64回大会にてマリリン・スイーク氏の講演会を開催し、日米の研究者の意見交換を実施する。スイーク氏の来日時にヒアリング調査を実施し、米国の中等教育の課題と表彰制度の実態についてさらなる情報を得る。その結果を踏まえ、研究代表者、研究分担者、研究協力者との意見交換を予定している。米国Teacher of the Yearを中心としたデータを分析し、米国の中等教育の実態をさらに明らかにし、日米の比較を行う。それらの結果を取りまとめ、平成24年7月に開催される国際家政学会議にて日米家政教育の表彰制度の比較研究についての報告を行い、各国の家政学者との意見交流を行う。さらに、高等教育における教育内容を中等教育における教育内容の接続の課題について教員養成上の課題についても日米の比較を行い、結果をとりまとめる。これらの目的を達成するために、研究代表者と研究分担者、研究協力者による研究会を4回程度開催する。日本家政学会第65回年次大会に参加するため、研究代表者、研究分担者、研究協力者の旅費と学会参加費を研究費として使用する。
体外受精卵の成長をモニタリングするリング型マルチ卵重計の創製

本研究では、受精卵の外周を固定できるリング型バイオセンサを作製し、育成期間中の質量変化と受精卵から放出されるイオン濃度を同時連続モニタリング可能なシステムの開発を目指す。平成30年度は、以下の成果を得た。(1)リング型マルチセンサの形状設計とプロセス設計: SOI基板のデバイス層に内径90μmのドーナツ状のリングを形成し、4方向からの梁および片持ち梁で支持するリング型センサを有限要素解析ソフト(COMSOL Multiphysics)を用いて設計するとともに、フォトリソグラフィによる作製プロセスを設計した。その結果、梁の長さ100500 μm、梁のネッキング幅36 μmをパラメータとして4方向梁16種類、片持ち梁8種類の形状を決定した。(2)リング型マルチセンサの作製と特性評価:センサ作製に必要な5層分のフォトマスクを東大VDECの電子線描画装置(F5112,ADVANTEST)で作製した。そして、熱酸化絶縁層形成とPドーピング、電極形成、センサ外形形成、絶縁保護層形成、裏面深堀加工、犠牲層エッチングの6工程でセンサを作製した。Pドーピングで形成したピエゾ抵抗に対してブリッジ回路を構成してポリスチレンビーズを搭載したところ、5.3 mVの出力変化が確認できた。また、イオンセンサのpH応答を測定したところ22.4 mV/pHの検出感度が得られた。(3)イオンセンサ高感度化のためのSiナノワイヤ(SiNW)バイオセンサの研究: SOI基板にフォトリソグラフィで電極と絶縁膜、電子線リソグラフィで最小線幅16.2 nmのSiNWセンサを作製した。低濃度アルブミンおよび免疫グロブリンG(IgG)と反応させた結果、濃度6 aMの超低濃度IgGで約5%の抵抗変化を得た。前記(1)のリング型マルチセンサの形状設計では、目標とする共振周波数が大気中50 kHz以上、液中25 kHz以上、変位量が0.2 nm以上の特性が得られるよう有限要素解析によるシミュレーションを行ってセンサ形状を設計することができた。プロセス設計では、5回のフォトリソグラフィを含む6工程の重ねプロセスを設計した。特に、Pドーピング部と電極の接合部では導通を得る必要があるため、アライメント精度2 μmで確実に接合できるよう設計した。また、リングセンサをSOI基板のベースSi層から切り離す裏面深堀加工では、両面マスクアライナを用いた裏面マスク露光が必要なため、アライメント精度が得られるようマーカ形状を工夫した。(2)のリング型マルチセンサの作製と特性評価では、6工程の条件出しを行った上で、ピエゾ抵抗検出とイオン検出が可能なリングセンサの作製ができた。ピエゾ抵抗検出では得られた出力が小さいため受精卵の成長に伴う質量変化を測定するには不十分である。また、一部のセンサでは犠牲層エッチングが不十分で、リングセンサの周囲に犠牲層が残った部分が見られた。さらに、リン酸緩衝液中でセンサを動作させたところ、電極の腐食が発生した。したがって、Pドーピング、絶縁保護層形成、犠牲層エッチングを中心に加工条件の最適化を図る必要がある。(3)のSiNWセンサ作製では、ネガ型電子線レジストのHSQを用いることでレジストNWの細線化ができ、反応性イオンエッチング(RIE)のエッチング速度を抑制するなどの条件最適化の結果、幅16.2 nmのSiNWの形成に成功した。そして、6 aMの超低濃度IgGが検出できたので、これを受精卵から出るイオン濃度検出への応用を検討する予定である。以上の理由より、研究が遅れている部分はあるが、多くの進捗した部分があるので、総合的にはおおむね順調に進んでいると考えている。平成31年度は、以下の3項目について研究を進める。1)リング型マルチセンサの作製(曾根、張):前述のように、センサ出力不足、犠牲層一部残留、電極腐食の課題を解決するために、Pドーピング、絶縁保護層形成、犠牲層エッチングを中心に加工条件を検討する。Pドーピングでは、ドーパント剤塗布膜厚と加熱条件を最適化する。絶縁保護層形成では、材料の変更を含めて工程を見直し、新たなフォトマスクを作製した上でセンサを再試作する。犠牲層エッチングでは、SOI基板の犠牲層に対してRIEを行って、エッチング速度を再測定して、犠牲層が完全にエッチングされる条件を決定する。2)リング型マルチセンサの特性評価システムの開発(曾根、張、坂田):試作したセンサの梁に埋設されたピエゾ抵抗に、申請設備のデータ集録システムとLabVIEWソフトで構築する検出回路を接続し、リングセンサの変位と振動に伴う周波数変化を検出する(曾根,張)。また、リング内周表面に形成された半導体センサも同システムに繋ぎ電気特性を測定する(主担当坂田)。なお、4本梁で支持するセンサは剛性が高く、ピエゾ抵抗では変位が検出できない可能性がある。その場合、一方向から2本梁で支持する片持ち梁型を作製する。3)リング型マルチ卵重計システムの開発(坂田,曾根,張):受精卵を安全かつ確実にリングセンサへ搭載するため、デバイスの上部と下部に幅が200 μm程度のマイクロ流路をPDMSで形成して、その中を受精卵が転がってセンサに搭載されるようにする。また、培養液を逆流させれば安全に回収できる。これが実現できれば、培養液を供給すると同時にリングセンサに受精卵を押し付けて固定できるので、マウス受精卵の全体質量が測定可能になると考える。なお、流路設計と評価は坂田が担当し、製作は昨年度導入したプラズマスパッタ装置等を用いて曾根と張が担当する。

本研究では、受精卵の外周を固定できるリング型バイオセンサを作製し、育成期間中の質量変化と受精卵から放出されるイオン濃度を同時連続モニタリング可能なシステムの開発を目指す。平成30年度は、以下の成果を得た。(1)リング型マルチセンサの形状設計とプロセス設計: SOI基板のデバイス層に内径90μmのドーナツ状のリングを形成し、4方向からの梁および片持ち梁で支持するリング型センサを有限要素解析ソフト(COMSOL Multiphysics)を用いて設計するとともに、フォトリソグラフィによる作製プロセスを設計した。その結果、梁の長さ100500 μm、梁のネッキング幅36 μmをパラメータとして4方向梁16種類、片持ち梁8種類の形状を決定した。(2)リング型マルチセンサの作製と特性評価:センサ作製に必要な5層分のフォトマスクを東大VDECの電子線描画装置(F5112,ADVANTEST)で作製した。そして、熱酸化絶縁層形成とPドーピング、電極形成、センサ外形形成、絶縁保護層形成、裏面深堀加工、犠牲層エッチングの6工程でセンサを作製した。Pドーピングで形成したピエゾ抵抗に対してブリッジ回路を構成してポリスチレンビーズを搭載したところ、5.3 mVの出力変化が確認できた。また、イオンセンサのpH応答を測定したところ22.4 mV/pHの検出感度が得られた。(3)イオンセンサ高感度化のためのSiナノワイヤ(SiNW)バイオセンサの研究: SOI基板にフォトリソグラフィで電極と絶縁膜、電子線リソグラフィで最小線幅16.2 nmのSiNWセンサを作製した。低濃度アルブミンおよび免疫グロブリンG(IgG)と反応させた結果、濃度6 aMの超低濃度IgGで約5%の抵抗変化を得た。前記(1)のリング型マルチセンサの形状設計では、目標とする共振周波数が大気中50 kHz以上、液中25 kHz以上、変位量が0.2 nm以上の特性が得られるよう有限要素解析によるシミュレーションを行ってセンサ形状を設計することができた。プロセス設計では、5回のフォトリソグラフィを含む6工程の重ねプロセスを設計した。特に、Pドーピング部と電極の接合部では導通を得る必要があるため、アライメント精度2 μmで確実に接合できるよう設計した。また、リングセンサをSOI基板のベースSi層から切り離す裏面深堀加工では、両面マスクアライナを用いた裏面マスク露光が必要なため、アライメント精度が得られるようマーカ形状を工夫した。(2)のリング型マルチセンサの作製と特性評価では、6工程の条件出しを行った上で、ピエゾ抵抗検出とイオン検出が可能なリングセンサの作製ができた。ピエゾ抵抗検出では得られた出力が小さいため受精卵の成長に伴う質量変化を測定するには不十分である。また、一部のセンサでは犠牲層エッチングが不十分で、リングセンサの周囲に犠牲層が残った部分が見られた。さらに、リン酸緩衝液中でセンサを動作させたところ、電極の腐食が発生した。したがって、Pドーピング、絶縁保護層形成、犠牲層エッチングを中心に加工条件の最適化を図る必要がある。(3)のSiNWセンサ
ネットワーク上での情報通信経路の最適化

2年目の今年度は、1年目の成果のもとに複数のネットワークが次数の相関を持って結合している場合のネットワークの構造、その中での情報通信を研究する予定であったが、大学当局により当研究費の執行が止められたため、研究に必要な物品の購入、成果の発表のための旅費が使用できなかったので、成果はあがっていない。今年度7月にスウェーデンのヴェステロースで7月21日から25日に開催された4th IEEE International Workshop on Complex Information Flowsに応募し3人の査読者の評価も高く採用されたが、旅費が執行できないのでキャンセルし、プロシーディングへの掲載もなくなった。また、8月28日から31日にスペインのマドリードで開かれた3rd International Conference on Mathematical Modeling in PhysicalSciencesにも応募し、採用されたがこれも旅費が執行できないので、実際に会議に参加しないがインターネットで論文を公表して会議にvirtualに参加する方式に変更し、参加した。この参加費は自費にて支払った。その結果、査読者からJournal of Physicsへの掲載を認められたのが、この報告に記載している研究成果の発表論文である。さらに、春と秋に開催される日本物理学会で発表する予定をしていたが、旅費が支給されないので断念した。また、この研究課題に関して大学当局は資格を認めないので廃止せよとのことで、今年度3月に廃止を申請し認められた。この研究課題に関しては、以上のように1年目だけ正常に研究を進めることができ、複数のネットワークが結合した場合の構造、peer-to-peerネットワークにおける通信経路の最適化に関して成果を得、発表した。今後この研究をさらに発展させる予定である。高度なネットワーク社会といえる現代において重要な情報通信における経路制御を改良することを本研究は目指している。研究第1年においては、通信ネットワークモデルに関して複数のネットワークが互いに相関を持って繋がっている場合の構造・性質を調べている。また、情報通信モデルに関しては一般的なネットワークにおいて研究してきたモデルをpeer-to-peerモデルに拡張し新たなモデルを構築した。また、その構築したネットワークモデルにおける情報通信経路制御に関しても一般のネットワークにおける制御の方法を応用して通信の渋滞を避けることが可能であることを示した。以上のように1年目としては最終的な目的のための第一歩に関して順調に研究が進展してきたと考えられる。国際学会における発表と国内学会における発表はそれぞれ1回ずつ行い。雑誌に1つの論文を掲載している。2年目以降に関しては、1年目の研究成果を踏まえてさらに高度な領域にまで研究を広げていく予定である。具体的には、これまでの情報通信経路の制御の方法を見直し、さらに渋滞を避けられる方法に改良することがあげられる。このために、経路決定のためのアルゴリズムを見直し、無駄のない決定までが速いものに改良する。さらに、情報通信モデルを現実のものに近づけ、実際に使われている通信経路プロトコルと改良した経路制御方式の性能を比較する予定である。さらに、コグニティブ無線通信ネットワークP2Pネットワークなどにおける通信経路制御方式を改良する予定である。ネットワークの構造に関するノードやリンクの故障などに関する頑健性と情報通信との関係を研究し、さらにコンピューターウイルスに対する耐性と情報通信モデルの関係を研究したい。物品としては研究成果をわかりやすく印刷するためにプリンターを購入する予定であったが、機種選定が遅れていて現在は古いプリンターを活用している。このため、執行が遅れている。次年度に高性能プリンターを選定し購入する予定である。また、論文の別刷りの購入に関しては、請求が遅れており、支払う予定の金額が執行されていないため、次年度に支払う予定である。さらに、本研究と関連が深い国際会議が次年度に開催され、それに参加するため予算を先送りして備える必要があった。至急プリンターを選定し支払う予定である。また、論文別刷りに関しても請求があり次第執行する予定である。さらに、関連が深い国際会議に参加し旅費等を執行する予定である。
マイクロ波リモートセンシングによる土壌水分推定に関する基礎的研究

TDR法を用いて,シリカゲル,水酸化アルミナゲル,シリカアルミナゲル,それぞれの複素誘電率を測定した。シリカゲル,水酸化アルミナゲル縣濁液については2つの緩和が認められた。20GHz近傍に認められた緩和は自由水の配向による緩和であり,他方はそのピークの位置あるいはスペクトルの形状が二つのゲルの間で大きく異なった。シリカゲルの緩和時間は水酸化アルミナゲルの緩和時間と正較して,約10倍長かった。シリカゲルは緩和時間の分布が小さかった。他方,水酸化アルミナゲルは異なる分布を示した。これらの緩和は結合水の分子運動に由来するものである。シリカアルミナゲルについては,3つの緩和が認められた。シリカアルミナゲルの低周波側と中周波側の緩和はSiO_2/Al_2O_3比によって大きく異なり,シリカゲル,アルミナゲルの表面の極性基に結合した結合水の構造を色濃く反映していた。低周波側の緩和はSi-OH基の影響を受けた表面極性基に,中周波側の緩和はAl-OH基の影響を受けた表面極性基に結合した水の配向に起因していることを示唆している。TDR法を用いて,様々なpHに調整した,モンモリロナイト,アロフェン,イモゴライト懸濁液の誘電緩和スペクトルを測定した。モンモリロナイト懸濁液については,3つの緩和が見出された。pHが小さくなるに伴い,最も低周波側に見出された緩和のピークはより低周波側に移動し,かつより大きくなった。アロフェン,イモゴライト懸濁液の誘電吸収スペクトルはシリカアルミナゲルと類似した形状を示した。pH値が小さくなる程,緩和時間と緩和強度が大きくなったので,モンモリロナイトの低周波側の緩和は拡散二重層の変化によるものであると結論づけられた。pHに伴う結合水の緩和の変化は粘土の分散凝集とうまく対応していた。pHに伴うこれらの変化は,湿潤状態のカオリナイト,モンモリロナイト,アロフェン,イモゴライトでも確認された。20GHz近傍に認められた緩和は自由水の配向による緩和であり,誘電緩和スペクトルはCole-Cole型の表現でうまく説明できた。もう一つの緩和については,そのピークの位置あるいはスペクトルの形状は,二つのゲルの間で大きく異なった。シリカゲルの緩和時間は水酸化アルミナゲルの緩和時間と比較して,約10倍長かった。シリカゲルは緩和時間の分布が小さい,すなわちDebye型に近いものであった。他方、水酸化アルミナゲルの分布は高周波側で頻度が多い分布,すなわちCole-Davidson型の表現で実測値を再現することができた。高周波側の緩和は自由水の配向によるものである。シリカアルミナゲルの低周波側と中周波側の緩和はSiO_2/Al_2O_3比によって,大きく異なるが,その変化の様子はシリカゲル,アルミナゲルの表面の極性基に結合した結合水の構造を色濃く反映している。すなわち,シリカアルミナゲルの低周波側の緩和過程は,SiO_2/Al_2O_3比にかかわらず,Debye型に近く,シリカゲルと同様の傾向をしめした。また,中周波側の緩和過程における緩和時間の分布は低周波側と比較すると,有意に大きく,水酸化アルミナゲルと同様の傾向を示した。低周波側の緩和強度と中周波側の緩和強度の比はSiO_2/Al_2O_3比が大きくなる程,低周波側の緩和強度が相対的に大きくなった。このことは,低周波側の緩和はSi-OH基の影響を受けた表面極性基に,中周波側の緩和はAl-OH基の影響を受けた表面極性基に結合した水の配向に起因していることを示唆している。