hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
グラファイトウイスカ-のプラズマ表面改質による高性能複合材料の開発

本研究はプラズマ処理技術を応用して、グラファイトウイスカ-に親水性表面処理を施すことが出来るか否かを検討したものである。プラズマ重合あるいはプラズマ処理により基材表面を親水性に改質するにはどのような官能基を導入すれば効果的か、そのためにはどのようなプラズマ重合あるいはプラズマ処理をすればよいのかを検討した。つづいて、プラズマ処理技術をグラファイトウイスカ-の表面親水化に応用した。1.プラズマ重合ならびにプラズマ処理に用いるモノマ-ガスは酸素ならびに窒素原子を含む化合物が高い親水性表面を創製する。2.プラズマ重合用モノマ-としてはニトロメタンのようなニトロ化合物が、プラズマ処理用ガスとしては一酸化窒素、二酸化窒素のような窒素酸化物がモノマ-ガスとして適している。3.一酸化窒素、二酸化窒素プラズマで改質された表面は高い親水性となる。そのとき基材表面に導入された官能基は水酸基、カルボニル基、アルボキシル基であるが、水酸基の濃度が多いのが特長である。4.基材表面に導入された官能基(水酸基、カルボニル基、アルボキシル基)の数と親水性の度合い(表面エネルギ-)とは直線関係にある。5.酸化窒素プラズマ処理によってグラファイトウイスカ-の表面は酸化され、親水化表面に改質される。6.酸化窒素プラズマ処理によってグラファイトウイスカ-の表面には主にカルボキシル基、カルボニル基が導入される。その量は熱濃硝酸で酸化した場合の約5倍に相当し、プラズマ処理がグラファイトウイスカ-の表面親水化技術として優れていることが分かった。以上の結果をまとめると、グラファイトウイスカ-を流動化状態でプラズマ処理をすること親水化されたグラファイトウイスカ-簡単に得られる。この表面改質技術は大変魅力的であり、さらに企業べ-スでの検討が望まれる。低温プラズマ中の活性種の高い化学反応性を利用して、グラファイトウィスカー表面改質法の研究を昭和63年4月より開始した。初年度は表面処理法の開発に主眼が置かれ、(1)高い化学反応性を有するプラズマガスの探索、(2)表面処理に効果的なプラズマ処理条件の決定。さらに、(3)表面処理されたグラファイトウィスカーを複合化し、この機械的性能の検討から複合材のフィラーとしての可能性を検討する計画をたてた。まず、(1)のテーマについて、ポリエチレン、ポリエステルなどグラファイトより容易に表面改質が行える基質を対象として有効なプラズマガスのスクリーニングを行なった。実験結果より、NO_2、NOプラズマが従来にない高い表面改質能力を有することを発見した。この成果は昨年8月京都で開催されたIUPAC,Macromolecule Symposiumで発表し、詳しい結果をSen-i Gakkaishi(44巻、393頁)に論文として発表した。つづいて、NO_2プラズマをグラファイトウィスカーの表面処理に適用し、(2)のテーマの検討に移った。数分間のプラズマ処理でグラファイトウィスカーの表面が疎水性から親水性に改質されることを確め、プラズマ処理条件を決めた。このプラズマ処理の効果はグラファイト表面のXPS分析から定量的な検討をした。分析結果は従来の硝酸などの酸化処理に比ベ、プラズマ処理は約5倍の表面処理効果があることが明らかとなった。さらに、NO_22プラズマ処理したグラファイトウィスカーは流動性も向上することを認めた。最後に、(3)のテーマである本研究で開発したプラズマ処理法で表面改質したグラファイトウィスカーが複合材のフィラーとして適用可能であるか否かはデーターが十分でなく、現段階では結論するまでにはいたっておらない。

NO_2プラズマ処理の外に、プラズマグラフト法による表面改質法についても検討をはじめている。昨年の研究成果より、グラファイトウイスカ-を酸化窒素プラズマ処理によってその表面が親水化されることが確かめられた。本年度はグラファイトウイスカ-を効率よく、かつ均質に表面を親水化するために、流動層を用いたプラズマ処理装置を開発することを目的とした。具体的にはまずグラファイトウイスカ-を流動化するためのガス流量、流動層の断面積、流動層の圧力など流動化に必要な操作因子を検討することにした。つづいて、流動化したグラファイトウイスカ-をプラズマ処理するためのプラズマ条件を確立することとした。研究成果は次の通りである。1.グラファイトウイスカ-の流動化にはガス流量60cm^3/min以上を必要とする。このガス流量は理論量に比べ大きく、グラファイトウイスカ-間に部分的細い溝ができ、この溝を通ってガスが吹き抜けてしまうチャンネリング現象が起こっている。2.NO、O_2、およびN_2ープラズマで処理したグラファイトウイスカ-の親水性を水の浸透量から評価した。流動層を利用したプラズマ処理によってグラファイトウイスカ-の親水性は約30倍に改質される。その親水性は用いるプラズマガスの種類に大いに依存する。O_2プラズマが一番効果的であり、NOプラズマがそれにつづく。N_2プラズマは前2つのプラズマに比べ親水性改質の能力は劣る。以上の結果を総合すると次のことが結論される。流動層を利用することによって粉体のまま直接グラファイトウイスカ-をプラズマ処理することが可能であることが判明した。この改質を高率よく行うにはグラファイトウイスカ-の流動化が問題の鍵を握っている。ガス流による流動化に加え、振動を組み合わせた方法がよいであろう。プラズマガスとしては酸素あるいは一酸化窒素が適している。
非同期分散チャンネルへ展開するアレイ信号処理理論の深化と実世界応用

1)非同期分散マイクロホンアレーを用いた音源分離、音源強調に関しては、マイク感度にばらつきがある状況でも、各音源を認識するのに最もよいマイクをブラインドで選択する手法を考案した。また、移動音源が存在する環境で、定常な時間フレームの自動検出に基づきサンプリング周波数ミスマッチをブラインド補償する新たな手法を開発した。2)ブラインド音源分離自体に関しては、国際会議ICASSP2018でチュートリアル講演を行った。また、ILRMAの一般化を進め、音源のローカルな分布がヘビーテイル分布やサブガウス分布の場合に拡張した。加えて、音源強調にブラインド音源分離を応用し、チェコのリベレツ工科大学と共同研究成果を発表した。3)複数ビームフォーマを組み合わせた音声強調法に関しては、時間周波数bin毎のスイッチングビームフォーマという形に定式化し、劣決定条件での性能向上を確認した。4)音源定位・マイク定位に関しては、我々が開発した定位手法を実環境での携帯端末の位置推定に応用し、ドイツのマックスプランク研究所と共同研究を行い、トップ会議Mobisys (2018年度の採択率は27%)に論文が採択された。5)音響シーン認識への応用に関しては、実環境での録音を想定し、録音信号が間欠的に欠損している信号に対し、トピックモデルを用いたシーン認識法をまとめ、ジャーナル論文を出版した。6)補聴器応用を目的に取り組んでいる低遅延実時間ブラインド音源分離を、国際会議ICASSP2018, IWAENC2018でデモ発表し、大きな関心を集めた。7)実世界応用の一つとして、分散マイクで録音した音響信号から交通量を推定する交通量モニタリングへの応用研究を開始した。8)音場再現への応用を想定し、音場の調和展開係数を解析的に求める理論を構築した。学術的な成果として、ジャーナル論文2編(どちらも海外ジャーナル、うち2編はIEEE Trans.のトップジャーナル論文)、国際会議論文12編(うち5編は、ICASSP, EUSIPCO, Mobisysというトップ会議論文を含む)、国内学会発表10件という成果が得られた、APSIPA Best Paper Award、日本音響学会学生優秀発表賞、音声研究会学生ポスター賞などを受賞した。研究としても国際的な波及をみせ、チェコのリベレツ工科大学、ドイツのマックスプランク研究所、エアランゲン大学と3件の異なる国際共同研究に発展した。また、トップ会議ICASSPでチュートリアル講演が採択され、ブラインド音源分離のチュートリアルを行った他、国内でも2件の招待講演を行った。この他、リオン株式会社の技術情報誌に、研究代表者小野のブラインド音源分離についてのインタビュー記事が掲載され、3月には3大学合同シンポジウムを開催し、多くの参加者を得た。以上のような、予定を超える大きな成果が得られたため。現状、大変順調に進展しているため、当初の計画から大きな変更の必要はないと考える。今後は特に理論面では、ブラインド同期法の高速化を検討する他、ブラインド音源分離の音源モデルの精緻化、アルゴリズムの高速化、低遅延化についても引き続き進める。また、自動議事録作成、補聴器、交通量モニタリングなど、さまざまに展開をみせている実世界応用についても研究を進める。1)到来時間差に基づくマイク・音源の同時位置推定法について引き続き研究を進め、成果をまとめた論文がトップジャーナルに掲載された。2)到来時間差に基づくマイク・音源の同時位置推定法について引き続き研究を進め、成果をまとめた論文がトップジャーナルに掲載された。また、メディアンフィルタを用いて実環境での位置推定をロバストに行う新しい手法を提案した。3)スマートフォンが音を発信することを利用し、録音機器間の距離とサンプリング周波数ミスマッチを同時に推定する手法を提案した。4)時間チャンネル領域での非負値行列因子分解を用いた振幅ベースの音声強調法が、同期ずれに頑健であること、また複数の遠方音源をまとめて除去できることを示した。5)音響イベント検出のために、空間ケプストラムを発展させ、スペクトル特徴と空間情報を同時に表現する一般化空間ケプストラムという手法を提案した。この成果をまとめた論文がトップジャーナルに掲載された。また、基本的な音響イベント検出の性能向上のため、DNN-GMMと連結特徴量を用いる手法を提案した。6)ブラインド同期の応用システムとして、複数台のiPhoneを用いた複数話者同時音声認識システムを構築し、認識性能を評価した。この成果をまとめた論文が音声分野のトップ会議に採録された。デモ動画も公開した。また、自閉症の音声収録、音声解析にも分散マイクアレーを応用した。7)音源定位手法の性能向上のため、独立低ランク行列分析にスパース時系列正則化を行った場合の効率的な解放について検討した。またスパース性を利用した高速化について検討した。8)音源強調手法の性能向上のため、ヴァーチャル多素子化に基づくSN比最大化ビームフォーマの残響に対する性能変化について調査した。9)分散スピーカアレイにも適用可能な音場再現手法を導出し、その有用性を確認した。学術的な成果としては、ジャーナル論文6編(うち3編はIEEE Trans.のトップジャーナル論文)、国際会議論文9編(うち5編は、ICASSP, INTERSPEECH, EUSIPCOというトップ会議論文)、国内学会発表8件が得られた。また、国内では音声研究会で招待講演を行い、フランスのTelecom Paristechでも非同期マイクアレーに関するトークを行った。

複数話者同時音声認識については、筑波大学と共同でプレスリリース(http://www.nii.ac.jp/news/2016/0929/)を行い、関連して小野が朝日新聞3月12日朝刊35面に取材協力を行ったり、JST Science Window 2017春号p.18に取り上げられるなど、波及して複数メディアに取り上げられるなど、計画以上の大きな成果が生まれたため。1)非同期分散マイクロホンアレーを用いた音源分離、音源強調に関しては、マイク感度にばらつきがある状況でも、各音源を認識するのに最もよいマイクをブラインドで選択する手法を考案した。また、移動音源が存在する環境で、定常な時間フレームの自動検出に基づきサンプリング周波数ミスマッチをブラインド補償する新たな手法を開発した。2)ブラインド音源分離自体に関しては、国際会議ICASSP2018でチュートリアル講演を行った。また、ILRMAの一般化を進め、音源のローカルな分布がヘビーテイル分布やサブガウス分布の場合に拡張した。加えて、音源強調にブラインド音源分離を応用し、チェコのリベレツ工科大学と共同研究成果を発表した。3)複数ビームフォーマを組み合わせた音声強調法に関しては、時間周波数bin毎のスイッチングビームフォーマという形に定式化し、劣決定条件での性能向上を確認した。4)音源定位・マイク定位に関しては、我々が開発した定位手法を実環境での携帯端末の位置推定に応用し、ドイツのマックスプランク研究所と共同研究を行い、トップ会議Mobisys (2018年度の採択率は27%)に論文が採択された。5)音響シーン認識への応用に関しては、実環境での録音を想定し、録音信号が間欠的に欠損している信号に対し、トピックモデルを用いたシーン認識法をまとめ、ジャーナル論文を出版した。6)補聴器応用を目的に取り組んでいる低遅延実時間ブラインド音源分離を、国際会議ICASSP2018, IWAENC2018でデモ発表し、大きな関心を集めた。7)実世界応用の一つとして、分散マイクで録音した音響信号から交通量を推定する交通量モニタリングへの応用研究を開始した。8)音場再現への応用を想定し、音場の調和展開係数を解析的に求める理論を構築した。学術的な成果として、ジャーナル論文2編(どちらも海外ジャーナル、うち2編はIEEE Trans.のトップジャーナル論文)、国際会議論文12編(うち5編は、ICASSP, EUSIPCO, Mobisysというトップ会議論文を含む)、国内学会発表10件という成果が得られた、APSIPA Best Paper Award、日本音響学会学生優秀発表賞、音声研究会学生ポスター賞などを受賞した。研究としても国際的な波及をみせ、チェコのリベレツ工科大学、ドイツのマックスプランク研究所、エアランゲン大学と3件の異なる国際共同研究に発展した。また、トップ会議ICASSPでチュートリアル講演が採択され、ブラインド音源分離のチュートリアルを行った他、国内でも2件の招待講演を行った。この他、リオン株式会社の技術情報誌に、研究代表者小野のブラインド音源分離についてのインタビュー記事が掲載され、3月には3大学合同シンポジウムを開催し、多くの参加者を得た。
寄生虫感染魚の生体反応と魚肉品質への影響解明

魚類では寄生虫の感染により、資源量の減少や食品利用において重大な問題が発生している。寄生虫が感染した水産物を水産加工原料として利用する場合には、プロテアーゼ活性の亢進による肉の軟化や魚肉の硬化が起きる。本研究では、これら事象の発生機序について研究を行った。その結果、宿主側の生体防御機構が作用し、それが魚肉品質に影響を及ぼしていることを示す結果が得られた。水産加工においては、寄生虫の感染により、魚肉の軟化や硬化などを引き起こす事象が経験されている。例えば、北米西岸海域に棲息するパシフィックホワイティングには粘液胞子虫が感染し、魚肉中のプロテアーゼ活性が高く、冷凍すり身の生産や練り製品への利用において、これらの課題対策が重要である。これらの課題を解決するためには、それぞれの事象発生機序を明らかにする必要がある。従来の研究では寄生虫自体が魚肉品質に影響を与えると、主に考えられてきているが、我々の最近の研究では、宿主側の生体防御機構が作用し、それが魚肉品質に影響する可能性を示す結果が得られている。本研究では、1)寄生虫感染により発現する宿主生体防御に関連する各種生体反応の解析、2)それらの反応が魚肉品質に及ぼす影響について明らかにすることを目的としている。本研究では、寄生虫寄生魚という特種なサンプルを入手することが先ず重要となる。平成26年度では、対象とする寄生虫(原生動物Ichthyophonus hoferi Ihと略、粘液胞子虫kudoa)が感染した魚サンプルの入手経路を確認し、Ih感染魚については日本国内ではニジマス養殖場で、米国内ではアラスカの水産加工場において、膨大な処理魚の中から選別、入手する方法を確立した。粘液胞子虫寄生魚については、パシフィックホワイティングの冷凍フィレを入手することとなった。本研究を遂行するための特種な寄生虫寄生魚のサンプリング方法は確立することができた。Ih寄生魚については、筋肉内プロテアーゼ活性の性状や魚肉中に含まれるトリメチルアミンオキシドの分解に関する分析とIhの培養試験を行った。水産加工においては、魚肉の軟化や硬化などを引き起こす事象が経験されている。例えば、北米西海岸からカナダ沖に棲息するパシフィックホワイティングには粘液胞子虫が感染し、魚肉中のプロテアーゼ活性が高く、冷凍すり身の生産や練り製品への応用においてこれらの課題対策が重要である。これらの課題を解決するためには、魚肉筋肉に寄生虫や寄生体が感染した際に認められる事象発生機序を明らかにする必要がある。従来の研究では、寄生虫あるいは寄生体が魚肉品質に影響を与えると考えられてきているが、我々の最近の研究では、宿主側の生体防御が作用することにより、それが魚肉品質に影響することを示唆する結果が得られてきている。本研究では、1)寄生虫(体)感染により発現する宿主生体防御に関する各種生体反応の解析、2)それらの反応が魚肉品質に及ぼす影響について明らかにすることを目的としている。昨年度は、研究対象とした寄生体「Ichtyophonus hoferi(Ihと略)や粘液胞子虫」が感染したスケトウダラ、ニジマス、パシフィックホワイティングなどの入手経路を確立し、魚肉性状の分析を進めた。今年度は、これらの中から筋肉中にIhあるいは寄生虫(種同定中)が感染したスケトウダラフィレ(感染の程度は異なる)をサンプリング入手し、筋肉中のトリメチルアミンオキシド(TMAOと略)とその分解物であるジメチルアミン濃度を分析したところ、寄生体、寄生虫が感染している魚肉中ではTMAOの分解が著しく亢進していることを明らかにすることができた。TMAOは分解するとジメチルアミンとフォルムアルデヒドが等モル生成するので、生成したフォルムアルデヒドが寄生体に対して何らかの作用を及ぼしていることを示唆する結果と推察している。今年度は、予定していた米国での寄生体感染魚のサンプリングを米国内水産加工会社の協力を得て行うことができ、感染の程度が非常に低いのにもかかわらず、膨大な数の魚の処理中に感染魚を検出し、サンプルとして入手することができた。寄生体の感染程度は、顕微鏡観察法による方法を構築し、感染程度を数値化することができるようになった。寄生体(虫)が感染していた魚肉中のTMAO濃度とその分解物であるジメチルアミン濃度の解析で、寄生体感染とTMAO分解に関して興味深い結果が得られた。当初予定していた計画をほぼ達成している。寄生虫が感染した水産物を水産加工原料として利用する場合には、プロテアーゼ活性の亢進による肉の軟化やあるいは魚肉の硬化が経験されている。これらの課題を解決するためには、それら事象の発生機序を明らかにする必要がある。既存の研究では寄生虫自体が魚肉品質に影響すると考えられてきているが、本研究から宿主側の生体防御機構が作用し、それが魚肉品質に影響を及ぼしていることを示す結果が得られた。本研究では、寄生体としてIchtyophonus hoferi(Ihと略)が寄生したスケトウダラのフィレを米国のアラスカにて収集した。寄生率は非常に低く、膨大なスキンレスフィレより選び出した。一方、同じ寄生体のIhが寄生したニジマスを山梨県の養鱒場にてサンプリングした。寄生体としてIhが寄生したスケトウダラでは、筋肉に含まれるトリメチルアミンオキシド(TMAO)の分解が速やかに進行することが確認された。

TMAOは分解するとジメチルアミンとフォルムアルデヒド(FA)が生成する。FAはタンパク質の変性剤であり、寄生体に何らかの作用をしていることが推察される。TMAOの分解にはAspolin酵素が作用する。Ihが寄生した魚肉中のTMAOase活性は亢進することも明らかとなった。Ihが寄生した魚肉のTMAOase活性が亢進する原因について、Aspolinについて以下の分析を行った。Aspolinはアミノ酸の80%以上がAspで構成されている酸性タンパク質である。ポリAspを抗原として抗体を作成し、Aspolinの筋肉内での発現量を比較したところ、Ihが寄生した筋肉中で発現量が多いことが確認された。Ihが寄生した魚肉中では非常に興味深い生体内反応が起きていることが明らかとなった。魚類では寄生虫の感染により、資源量の減少や食品利用において重大な問題が発生している。寄生虫が感染した水産物を水産加工原料として利用する場合には、プロテアーゼ活性の亢進による肉の軟化や魚肉の硬化が起きる。本研究では、これら事象の発生機序について研究を行った。その結果、宿主側の生体防御機構が作用し、それが魚肉品質に影響を及ぼしていることを示す結果が得られた。本研究では、寄生虫のIchthyophonus hoferiと粘液胞子虫が寄生した特種な寄生魚を対象とするため、そのサンプルの入手経路を確立することが先ず重要であり、本年度、3種類の魚種について日本国内と米国にてサンプリングが可能となった。また、Ih寄生魚については、プロテアーゼ分解の特徴やトリメチルアミンオキシドの分解活性をしめすAspolin酵素の特徴を測定し、当初予定していた計画をほぼ達成した。Ihが筋肉に寄生している魚は、米国のスケトウダラと日本のニジマスにて確実に入手することが可能である。これらについて、当初予定していた1)寄生体感染により発現する宿主生体防御に関連する各種生体反応の解析、2)それらの反応が魚肉品質に及ぼす影響について明らかにすることを目的とした研究を進める。水産食品科学初年度に、特種な寄生虫寄生魚を入手する方法を日本国内と米国にて確立したので、当初予定通り、平成27年度もサンプリングを行い、1)寄生虫感染により発現する宿主生体防御に関連する各種生体反応の解析、2)それらの反応が魚肉品質に及ぼす影響について明らかにすることを目的とした研究を進める。
塩素イオンの細胞内情報伝達における役割

1、塩素イオンの最初期遺伝子発現における役割:脳神経細胞の細胞内塩素イオン濃度([Cl^-]_i)を高めるエタクリン酸をマウス脳室内に投与し、海馬神経細胞c-fos mRNAレベルの60分と10-14日にピークをもつ二相性経時変化をin situ hybridizationおよびノーザンブロット法により確認し、さらに、この変化に同期して神経成長因子mRNAが発現することを明らかにした。2、塩素イオンのβアドレナリン性受容体刺激効果における役割:家兎角膜内皮細胞のβ受容体刺激効果は、[Cl^-]_iを低下させることによりG蛋白活性化効果が亢進して、アデニレートシクラーゼ・cAMP依存性プロテインキナーゼ・Na^+/K^+/Cl^-共輸送系の活性化を惹起することを明らかにした。3、塩素イオンのグルタミン酸受容体刺激効果における役割:代謝性グルタミン酸受容体遺伝子mGluRl発現CHO細胞の[Cl^-]_iを変化させ、グルタミン酸受容体刺激に伴う百日咳毒素感受性G蛋白活性化を介したIP_3産生が[Cl^-]_iの6-100mMの範囲で20mMにおいて最大値を示す変化を生じること、また百日咳毒素非感受性応答には塩素イオン濃度依存性がないことを明らかにした。4、新たな細胞内塩素イオン調節機構の同定:神経細胞の[Cl^-]_iを低く維持して受容体Cl^-チャネル開放時の過分極性抑制性制御を可能にするCl^-輸送系が、これまでに知られていないATP-依存性の能動的Cl^-輸送系(Cl^-ポンプ)であることを性質を明らかにした。塩素イオンの受容体・細胞刺激効果に対する影響を観察し、以下の結果を得た。(1)塩素イオンの最初期遺伝子発現における役割脳神経細胞の細胞内塩素イオン濃度([Cl^-]_i)を高めるエタクリン酸をマウス脳室内投与し、ノーザンブロット法により全脳のc-fos mRNAレベルが投与後60分と10-14日をピークとする二相性の上昇を示すことを見いだした。in situ hybridizationにより海馬神経細胞のc-fos mRNAレベルの変化を、更に詳しく部位別に観察している。(2)塩素イオンのβアドレナリン性受容体刺激効果における役割培養ウサギ角膜内皮細胞では、ヨヒンビンによるα_2受容体刺激により[Cl^-]_iが低下し、エピネフリン、イソプロテレノールによるβ受容体刺激は、α_2受容体刺激後にのみNa^+/K^+/Cl^-共輸送系を活性化する。同様のβ受容体刺激効果は、G蛋白活性化薬であるフォルスコリンでも認められ、cAMP依存性プロテインキナーゼの阻害薬により遮断された。β受容体刺激細胞内情報伝達の塩素イオン感受性機構は、G蛋白活性化以後の機構であると推定される。(3)塩素イオンのグルタミン酸受容体刺激効果における役割代謝性グルタミン酸受容体遺伝子mGluRlを発現させたCHO細胞を用い、サポニン処理により細胞膜の透過性を高めて[Cl^-]を6mMから100mMまで変化させた。グルタミン酸受容体刺激によるイノシトール三リン酸生成は、[Cl^-]_iが20mMの時最大値を示した。G_i蛋白の阻害剤である百日咳毒素処理後には、上記の[Cl^-]_i依存性が認められなかったことから、代謝性グルタミン酸受容体刺激に伴うホスホリパーゼC活性化は塩素イオン感受性および非感受性の少なくとも二種のG蛋白を介していることが推定される。(1)塩素イオンの最初期遺伝子発現における役割

脳神経細胞の細胞内塩素イオン濃度([Cl^-]_i)を高めるエタクリン酸をマウス脳室内に投与し、海馬神経細胞c-fos mRNAレベルの60分と10-14日にピークをもつ二相性経時変化をin situ hybridizationおよびノーザンブロット法により確認し、さらに、この変化に同期して神経成長因子mRNAが発現することを明らかにした。(2)塩素イオンのβアドレナリン性受容体刺激効果における役割ウサギ角膜内皮細胞のβ受容体刺激効果は、[Cl^-]_iを低下させることによりG蛋白活性化効果が亢進して、アデニレートシクラーゼ・cAMP依存性プロテインキナーゼ・Na^+/K^+/Cl^-共輸送系の活性化を惹起することを明らかにした。(3)塩素イオンのグルタミン酸受容体刺激効果における役割代謝性グルタミン酸受容体遺伝子mGluRl発現CHO細胞の[Cl^-]_iを変化させ、グルタミン酸受容体刺激に伴う百日毒素感受性G蛋白活性化を介したIP_3産生が[Cl^-]_iの6-100mMの範囲で20mMにおいて最大値を示す変化を生じること、また百日毒素非感受性応答には塩素イオン濃度依存性がないことを明らかにした。
GPIアンカー生合成の分子機構

生合成の第1ステップに働く酵素に関し、ヒトのGPI1cDNAをクローニングしPIG-A,PIG-H,PIG-C,GPI1の4つのタンパク質の複合体が酵素の本質であることを証明した。さらに、in vitroの酵素反応系を確立し、特定のPIがGPIの生合成に用いられるらしいことを示した。また、第2ステップに働くPIG-Lタンパク質は、この酵素複合体に含まれていないことを示し、2つの酵素が分離できることを証明した(Watanabe et al.,EMBOJ.,1998,17:877-885)。PIG-Lが第2ステップの酵素そのものであることを示した(Watanabe et al.,Biochem.J.印刷中)。GPIアンカーに用いられる3つのマンノースの供与体であるドリコールリン酸マンノースの合成酵素に関して、哺乳動物細胞では、酵母の同酵素であるDPM1のホモログだけでは不充分であることをまず証明した(Tomita et al.,JBC,1998,273:9249-9254)。次に,もう一つのサブユニットであるDPM2をクローニングし,これが触媒サブユニットであるDPM1の小胞体での安定した発現を制御している事を示した(Maeda et al.,EMBOJ.,1998,17:4920-4929)。GPIアンカーをタンパク質に付加するトランスアミダーゼの本体に関し、出芽酵母でこのステップに働く遺伝子としてクローニングされていたGAA1とGPI8のヒトホモログをクローニングした。この2つのタンパク質が複合体を作っていることを示した。さらにGAAlがGPIシグナル配列の認識、GPI8が切断に働いていることを証明した(大石ら投稿準備中)。GPIアンカー生合成経路の酵素群の本体と性質を明らかにすることを目的としている。GPIアンカー生合成の第1ステップに働く酵素に関し、ヒトのGPIlcDNAをクローニングしPIG-A,PIG-H,PIG-C,GPIlの4つのタンパク質の複合体が酵素の本質であることを証明した。また、第2ステップに働くPIG-Lタンパク質は、この酵素複合体に含まれていないことを示し、2つの酵素が分離できることを証明した。GPIアンカーをタンパク質に付加するトランスアミダーゼの本体に関し、出芽酵母でこのステップに働く遺伝子としてクローニングされていたGPI8とGAA1のヒトホモログをクローニングした。GPI8はシステインプロテアーゼと相補性があることから、GPIシグナルペプチドの切断に働くサブユニットと推定されるがGAA1の機能はアミノ酸配列から推定することはできない。出芽酵母とヒトGAA1のキメラタンパク質を作り、2つの生物間でのシグナル配列の異なりを利用することにより、GAA1がGPIシグナル配列を認識するサブユニットであることを実験的に証明した。すなわち、C末側半分が酵母由来であるGAA1をGAA1欠損のマウス細胞に発現させると、その細胞のGPIシグナル配列認識パターンは酵母型になった。生合成の第・lステップに働く酵素に関し、ヒトのGPI1cDNAをクローニングしPIG-A,PIG-H,PIG-C,GPI1の4つのタンパク質の複合体が酵素の本質であることを証明した。さらに、in vivoの酵素反応系を確立し、特定のPIがGPIの生合成に用いられるらしいことを示した。

PIG-Lが第2ステップ.の酵素そのものであることを示した(Watanabe et al.,Biochem.J.印刷中)。GPIアンカーに用いられる3つのマンノースの供与体であるドリコールリン酸マンノースの合成酵素に関して、哺乳動物細胞では、酵母の同酵素であるDPM1のホモログだけでは不充分であることをまず証明した(Tomita et al.,JBC,1998,273:9249-9254)。次に、もう一つのサブユニットであるDPM2をクローニングし、これが触媒サブユニットであるDPM1の小胞体での安定した発現を制御している事を示した(Maeda et al.,EMBOJ.,1998,17:4920-4929)。GPIトランスアミダーゼがGAA1とGP18の2成分を含み、前者がGPIシグナル配列の認識、後者が切断に働いていることを証明した(大石ら投稿準備中)。
人工地熱貯留層性状評価のためのS波マイクロスプリティング現象の検出

本年度の研究実績は、以下に示す通りである。(1)東八幡平実験フィールドにおける計測実験東八幡平実験フィールドにおいて、フィールド実験を実施した。ここでは、S波伝搬時間遅延と加圧時間、圧力との関係、人工地下き裂に対するS波の入射角度依存性を評価するための実験を行った。(2)信号処理法の開発S波マイクロスプリッティング検出のための信号処理法として、クロススペクトル解析法、およびウェーブレット変換を用いた方法の検討を行った。(3)S波マイクロスプリッティング現象の解明クロススペクトル解析により、(a)S波伝搬時間遅延と加圧時間、圧力との関係を検出した。(b)人工地下き裂に対するS波の入射角度と伝搬時間遅延との関係を検出した。(4)マイクロクラックゾーン評価法の検討(a)(3-a,b)の結果と単純なマイクロクラックゾーンモデルにより、S波伝搬速度低下率を与えることによりマイクロクラックゾーンの厚さの推定値を得られるようになった。(b)き裂密度および配向方向を評価するために、透過後のS波偏波方向をウェーブレット変換による検出を試みた。本解析により偏波方向と伝搬時間遅延の関係が検出できれば、スプリッティング理論を導入することで、マイクロクラックゾーンおよびき裂密度の評価が可能であるとの見通しが立った。
染色体構造を調節する新規核内複合体群の検索及び機能解析

染色体構造調節複合体について、新規核内複合体群の検索及び機能解析を目的として、本年度は下記の3点に焦点をあて、研究を進めた。1.細胞種特異的複合体構成因子の同定:核内複合体の機能は細胞種特異的と考えられる。そこで既知複合体の既知構成因子を各種組織株に高発現させ、複合体を再精製することで細胞種特異的構成因子の同定を試みた結果、組織特異的な発現因子を含む複合体の存在が明らかになった。2.染色体構造調節複合体を共役する因子の分子遺伝子学的検索:染色体構造調節複合体と転写共役因子複合体の協調作用により、ヒストンタンパクの修飾やヌクレオソーム配列の再整備が行われ、その結果としてより転写制御反応を潤滑化もしくは難化すると予想されている。機能未知因子を検索・同定することを目的とし、ショウジョウバエに男性ホルモン受容体を発現するハエラインを確立している。そこで、特定染色体領域欠失、あるいは遺伝子が機能的に欠損したハエラインと掛け合わせることで、受容体機能に必須な共役因子を分子遺伝子的に検索・同定し、いくつかの候補因子を同定した。今後このようなアプローチによって同定された修補因子については、前述した生化学的アプローチにより、その核内複合体の同定、機能解析を行う予定である。3.染色体構造調節複合体構成因子群の生体内機能の解明:染色体構造調節複合体は、同様の活性を有するものが複数見出されており、in vitro系での解析では、その機能的生理的な差異は見出されないでいる。一方、多くの転写共役因子複合体構成因子群のノックアウトについては、胎生致死となるか、もしくは全く異変が見出されない例が多い。従って、これら複合体種特異的な機能を評価する強力なアプローチの一つとして、構成因子遺伝子欠損マウス(ノックアウトマウス)の作出が挙げられる。本年度は、染色体構造調節複合体種特異的構成因子に焦点を合わせ、Cre-loxP系を用いた時期・組織特異的遺伝子破壊法により胎生致死を回避し、当該因子の生体内高次機能を評価した。特に、前年度で同定された有力候補因子を同様な手法により、骨を中心に解析した。転写制御において最も中心的な役割を果たすと考えられている転写共役因子及び染色体構造調節因子複合体について、クラスの異なる3つの転写制御因子(NF-κB、核内受容体、ダイオキシン受容体)を材料として、本年度は下記の課題に焦点を当て研究を進めた。1.新たな染色体構造調節因子群複合体の同定:染色体構造調節因子は単独で作用することなく、巨大複合体として機能する。現在までに染色体構造調節因子複合体として精製及び同定に成功した例ではHeLa細胞核抽出液もしくは酵母あるいはショウジョバエ胚核抽出液からの複合体精製による。これら複合体は、特にATPaseを主要な構成因子としているので、既知ATPaseと同一のファミリーに属する因子を標的に複合体を精製し、次にin vitro転写系及びクロマチンヌクレオソーム再構成系を用いることで、HeLa細胞核抽出液から複合体を単一まで精製・同定した。2.WINAC複合体の機能解析:WINACは、ビタミンD受容体(VDR)に直接相互作用する巨大複合体として見出された。WINAC複合体には、DNA複製関連因子群や転写伸長因子群も含まれており、転写制御のみならず、DNA複製やDNA修復の過程において、この複合体が重要な役割を果たすと予想される。

そこで、SWI/SNF複合体構成因子群とこれらの因子との機能的物理的相互作用の関連について詳細に解析し、それら生化学的データを基にWINAC複合体の立体的な機能領域の同定を試みた。3.転写制御因子と会合する新たな染色体構造調節複合体の同定:WINACは核内受容体と直接会合することで、染色体構造を調節することが明らかとなった。そこで、染色体構造調節を伴うことが示唆されている他の核内受容体群(AR、ER、RAR/RXR、PPARγ)ととも炎症性転写制御因子NF-κB、bHLH型転写制御因子(AhR)等に直接会合する染色体構造調節複合体群を生化学的に検索・同定した。本年度は下記の3点に焦点を当て、研究を進めた。1.染色体構造を調節する複合体群の機能調節の分子メカニズムの解明:細胞種特異的あるいは疾態特異的なゲノム発現制御には、いずれも転写制御因子及び転写共役因子自身の機能調節が知られている。アセチル化、ユビキチン化などの各種タンパク修飾によって機能調節される例が報告されているが、染色体構造調節複合体の構成因子のタンパク修飾による機能調節は全く不明である。そこで、既知核内受容体コアクチベーター(p160、p68/p72ファミリー)を用い、各種培養細胞での他の複合体構成因子を同定した。2.組み換えヒストンタンパク群を用いたヌクレオソームの再構築系の確立:HeLa細胞やショウジョウバエ胚核抽出液より調節したヒストンタンパク群は、既にアセチル化、メチル化等の修飾を受けているため、当該複合体や因子の転写制御能や染色体構造調節能は、これら修飾による影響の可能性は排除できない。そこで、各ヒストンタンパク(少なくてもH3、H4)を大腸菌内で大量に発現させた組み換えタンパクを用い、無修飾ヒストンにより構成されるヌクレオソーム系の構築を検討している。3.修飾化ヒストンと染色体構造調節因子複合体群の相互作用の解析:転写制御因子の染色体DNA上での特異的領域や配列の認識は、転写制御因子の結合部位周辺のヒストンタンパクの修飾が目印となる仮説が提唱されているが、アセチル化、メチル化、リン酸化等のヒストンタンパクの修飾によって、如何なる種類の複合体が獲得され、標的複合体構成因子のどのタンパクモチーフが直接結合するかは不明である。そこで、修飾される可能性のあるリジン残基を始めとした他のアミノ酸残基をアラニン等の非修飾アミノ酸に置換したヒストンタンパク点置換変異体群(特にH3、H4のN末端領域の修飾に力点を置く)を用いた人工ヌクレオソームを構築し、当該複合体の染色体構造調節能、転写制御能を解析した。本年度は下記の3点に焦点をあて、研究を進めた。1.細胞種特異的複合体構成因子の同定:核内複合体の機能は細胞種特異的と考えられる。そこで既知複合体の既知構成因子を各種組織株に高発現させ、複合体を再精製することで細胞種特異的構成因子の同定を試みた結果、組織特異的な発現因子を含む複合体の存在が明らかになった。2.染色体構造調節複合体を共役する因子の分子遺伝学的検索:染色体構造調節複合体と転写共役因子複合体の協調作用により、ヒストンタンパクの修飾やヌクレオソーム配列の再整備が行われ、その結果としてより転写制御反応を潤滑化もしくは難化すると予想されている。
軟骨は移植された後どのような代謝が生じるのか？　－糖鎖工学を用いた生化学的検討ー

サンプルがまだ少なく、データの差が個体差によるものか、移植後の反応によるものか、明確な判断ができなかった。今後サンプルを増やして評価していく予定である。これまで行われたことのない研究であり、少ないサンプルではまだ評価できない要素が残存する。サンプル数を増やして再評価を行う必要がある。本年の結果からは、軟骨の採取部位(外側の皮質部分、また髄質部分)、および軟骨周囲組織のサイトカインの分布等も考慮した評価を行う必要があると考えられたため、調査項目を増やし、サンプル抽出部位の選択も加味して遂行していく予定である。(理由)予定より採取サンプルが少なかったため、使用薬品等が予定より下回った。また、サンプルのとりわけに必要な手術用ルーペの購入を予定していたが、残額では購入が困難であったため、次年度予算を合算して購入することとした。(使用計画)本年度はサンプルが増えるため、薬品購入金額が増える予定である。また採取軟骨を正確に皮質、髄質に分離するために手術用ルーペを購入予定である。
第二次世界大戦下のオシラサマ信仰と民間巫者

第二次世界大戦下のオシラサマ信仰と民間巫者の活動を、戦前の影響と戦後の動向を考慮に入れながら調査した。その結果、以下のことが明らかとなった。(1)津軽地方では、明治以降、オシラサマは寺社信仰との関わりで信仰されてきた。(2)戦時中に民間巫者は「英霊」の口寄せを行っており、このような巫者たちは、1970年代に、新たな形で注目を受けていた。平成19年度の研究実績は以下の通りである。Iフィールド調査(1)津軽地域(弘前市小沢・南津軽郡大鰐・平川市平賀・黒石市浅瀬石)におけるオシラサマ信仰の実態調査現在のオシラサマ信仰の実態と、戦時中における「弾除け」信仰とオシラサマの関係について一定の知見を得た。(2)西津軽郡鰺ヶ沢町と三戸郡南部町におけるイタコ調査(津軽と南部の比較)戦死者のホトケオロシ(ジゴクサガシ)の経験の有無を確認し、民間巫者の側から見た実態を把握した。II文献調査(1)国立国会図書館における戦前の青森県関連資料の調査(2)第二次世界大戦前と大戦中の『弘前新聞』における民間信仰関連記事の抽出(3)明治期の『北斗新聞』における民間信仰関連記事の抽出平成20年度の研究成果は次の通りである。(1)成果発表平成19年度の調査成果をもとに、論文「巫女と戦争-東北における危機のフォークロア-」を発表し、第二次世界大戦中の「英霊」のホトケオロシについて、「民俗の政治利用」という側面よりは、依頼者の要求に応える民間宗教者の姿として捉える方が適切であること、第二次世界大戦後、特に1970年代以降の「英霊」のホトケオロシは、戦時中のフォークロアの残滓ではなく、戦後における、戦没者の地位の変化と、それに翻弄されてきた遺族による新たな需要や、イタコをめぐる「知識」の再配置によって新たに意味づけられたものであることを明らかにした。(2)新聞(全国紙、全国紙地方版)における民間巫者関連記事の調査第二次世界大戦後の、民間巫者の地位の変化、殊に全国的な知識の再配置を確認するために全国紙の、青森県のイタコ関連の記事を調査・整理(3)三戸郡南部町のイタコの聞き取り調査戦時下の、巫者の活動の詳細を聞き取りした。(4)西津軽郡鰺ヶ沢町の調査戦時下のオシラサマ信仰の聞き取りをした。平成21年度の研究成果は次の通りである青森県南部地方におけるオシラサマ、民間巫者の調査上北郡おいらせ町法運寺のイタコマチ調査三戸郡南部町、八戸市南郷区在住のイタコからの戦前、戦中、戦後の巫俗の聞き取り調査青森県津軽地方における民間巫者の調査西津軽郡鰺ヶ沢町のイタコへの補充調査平成19年度からの調査成果をもとに研究発表・報告書刊行9月5目「第二次世界大戦下の東北日本における巫女と英霊」国際日本学研究会第3回学術大会於:韓国高麗大学日本研究センター9月23日「祭祀者の身体と神像-津軽のオシラサマを起点にして-」青森県民俗の会主催東北6県合同研究会共催シンポジウム『東北のオシラ神を探る』於:青森市男女共同参画プラザ12月24日「桑の木の宿る神-青森県におけるオシラ神信仰の現在-」国立歴史民俗博物館研究集会(日韓合同研究会)於:国立歴史民俗博物館3月20日「世間の変貌と語り」日本口承文芸学会於:國學院大學3月31日報告書『第二次世界大戦下のオシラサマ信仰と民間巫者』刊行
超流動ヘリウム３の境界と渦における新奇な状態の探索と同定

超流動ヘリウム3や超伝導のクーパー対形成が,フェルミ球上で,どれだけの深さまで及んでいるのか,(対生成の相互作用の大きさΔ程度なのか,あるいはフェルミ球の最深部までか)は興味深い問題であり,生成されているクーパー対が超流動ヘリウム3A相や一部のスピン三重項状態超伝導体のように,軌道角運動量を陽に持っていた場合に,その量が観測可能かどうか,も同様に面白い問題である.この問題はIntrinsic Angular Momentum (IAM)問題として,超流動3He A-相が発見されて以来議論されてきた.この量を観測するには,超伝導体ではマイスナー効果により磁気的なプローブが使いにくい.そこで直径が100μmの円筒容器に超流動ヘリウム3A相を閉じ込め,さらに回転を与えMermin-Ho(MH)構造を作り,その構造に固有のNMR振動数を計算するという手法で,IAMが実際に観測に掛かるかどうかを判定する理論的考察を行った.MH構造は回転に伴い,連続的に軌道角運動量lベクトルの空間構造を変化させる.このときの空間構造変化は, NMRの測定により決定できる.また,回転系での自由エネルギーFrotは,静止系の自由エネルギーFとFrot= F -ΩLの様に関係付けられるため,回転速度Ωに対するNMRの応答を観測することで,系の角運動量Lが軌道角運動量を含むかどうか,を決定することができる.このことを用いて,IAMが観測可能な場合と観測不可能についてのNMR応答を求め,東大物性研で行われた実験結果の解釈を試みた.その結果,IAMが観測に掛かり,クーパー対1個あたりの角運動量が1量子数だけ保持していると考えられることが判った.今後,温度依存性やdベクトルの構造の異なるMermin-Ho構造を含めて理論予想を立てることを計画している.24年度が最終年度であるため、記入しない。24年度が最終年度であるため、記入しない。超流動ヘリウム3のA相のIntrinsic Angular Momentum (IAM)問題を扱った.この問題は,軌道角運動量を露わに持つCooper対の角運動量が,観測可能であるかどうかという問題である.この問題は,超流動あるいは超伝導を問わず,Cooper対の形成がFermi球のどの範囲まで及んでいるか,さらにはそのコヒーレンスがどうなっているか,問題を含んでいる.そのため,Cooper対が軌道角運動量を持たないFermion型の超流体においても存在する問題である.この問題を扱うに際して,超伝導系はマイスナー効果により磁気的な探査が困難であるため,NMRによる測定が可能な超流動ヘリウム3-A相は最適の系である.超流動ヘリウム3-A相を,直径0.1mmの円筒容器中に閉じ込めた系を考え,その中での軌道角運動量の秩序変数の構造(texture)を考察した.この状況では,ダイポールがロックしていないMermin-Ho textureが安定となるため,このtextureに回転を与え,その応答を変分計算により求めた.回転に対しては系の角運動量が応答するため,軌道角運動量がIAMを持つかどうかにより,応答が異なる.そのため,IAMが観測可能な場合(IAMが存在)と不可能な場合(IAMが存在しない)についての変分計算を行った.計算で得られた,双方の場合についてスピン波の固有NMR振動数を計算した.その結果,固有振動数は,IAMが存在しない場合は回転角速度の増加関数であり,IAMが存在しない場合は減少関数であることが示された.これにより,実験結果の解釈が可能になった.超流動ヘリウム3や超伝導のクーパー対形成が,フェルミ球上で,どれだけの深さまで及んでいるのか,(対生成の相互作用の大きさΔ程度なのか,あるいはフェルミ球の最深部までか)は興味深い問題であり,生成されているクーパー対が超流動ヘリウム3A相や一部のスピン三重項状態超伝導体のように,軌道角運動量を陽に持っていた場合に,その量が観測可能かどうか,も同様に面白い問題である.この問題はIntrinsic Angular Momentum (IAM)問題として,超流動3He A-相が発見されて以来議論されてきた.この量を観測するには,超伝導体ではマイスナー効果により磁気的なプローブが使いにくい.そこで直径が100μmの円筒容器に超流動ヘリウム3A相を閉じ込め,さらに回転を与えMermin-Ho(MH)構造を作り,その構造に固有のNMR振動数を計算するという手法で,IAMが実際に観測に掛かるかどうかを判定する理論的考察を行った.MH構造は回転に伴い,連続的に軌道角運動量lベクトルの空間構造を変化させる.このときの空間構造変化は, NMRの測定により決定できる.また,回転系での自由エネルギーFrotは,静止系の自由エネルギーFとFrot= F -ΩLの様に関係付けられるため,回転速度Ωに対するNMRの応答を観測することで,系の角運動量Lが軌道角運動量を含むかどうか,を決定することができる.このことを用いて,IAMが観測可能な場合と観測不可能についてのNMR応答を求め,東大物性研で行われた実験結果の解釈を試みた.その結果,IAMが観測に掛かり,クーパー対1個あたりの角運動量が1量子数だけ保持していると考えられることが判った.今後,温度依存性やdベクトルの構造の異なるMermin-Ho構造を含めて理論予想を立てることを計画している.24年度が最終年度であるため、記入しない。変分計算に際し,予定した手法で計算が完了したことで,順調に進展した.有限要素法による計算も,特に問題は発生しなかった.

24年度が最終年度であるため、記入しない。得られた理論計算の結果をもとに,実験家の得たデータとの照合を行い,現実に出現している状況を把握し,Intrinsic Angular Momentum問題に対し結論を導く.
強磁性体・強誘電体・半導体ヘテロ界面におけるナノスケール磁気現象の戦略的操作

本年度は、強磁性Fe薄膜/強誘電体BaTiO_3ヘテロ構造における歪み誘起磁気異方性変化に関連して、(1)強誘電体BaTiO_3の強誘電ドメイン構造と強磁性体Feの強磁性ドメイン構造との相関について磁気光学顕微鏡を用いて精査し、さらに(2)BaTiO_3の圧電特性を利用したFe/BaTiO_3接合界面おける電圧誘起保磁力変化について調査した。具体的な研究成果は下記の通りである。(1)顕微磁気光学測定を用いた強誘電体・強磁性体ドメイン構造の相関の解明エピタキシャル強磁性Fe薄膜/BaTiO_3ヘテロ構造に対して顕微磁気光学計測を行い、強誘電ドメイン構造と強磁性ドメイン構造を観察し、その相関について調査した。その結果、BaTiO_3のaドメインおよびcドメイン上のFe薄膜の薄膜面内での磁気異方性が、Fe/BaTiO_3接合界面において誘起される界面磁気弾性効果を反映してそれぞれ2回対称性および4回対称性を示すことが明確化した。また、BaTiO_3のaドメインおよびcドメイン上のFe薄膜の磁化反転磁場の磁場方位依存性を調査した結果、BaTiO_3のドメイン境界においては、Fe薄膜の強磁性ドメイン間に顕著な磁気的相互作用が発現していることを示す明瞭な証拠が得られた。(2)電圧による強磁性薄膜の磁気異方性の制御エピタキシャル強磁性Fe薄膜/BaTiO_3ヘテロ構造に対して、BaTiO_3の180°ドメイン壁と90°ドメイン壁を介したa,cドメインからなる領域(領域1)と180°ドメイン壁を介したaドメインのみからなる領域(領域2)の2つの領域において保磁力の電圧依存性について調査した。その結果、領域1では、Fe薄膜の保磁力が電圧に対してバタフライ形状で変化するのに対して、領域2では保磁力の電圧依存性が観測されなかった。以上の保磁力の電圧依存性は、電圧に伴うドメイン壁の変調効果として理解される。本研究は、強磁性体・強誘電体・半導体ヘテロ界面における磁気現象の操作とそれに関連する界面物理現象の解明を目的としている。具体的には、強磁性体と強誘電体とのヘテロ界面における歪み誘起磁気・電気結合効果の物理機構を解明し、それに基づいて強磁性体の磁区構造を人工的に制御・操作することを目指している。さらに、上記により実現される磁区構造制御技術を強磁性体/半導体ヘテロ構造におけるスピン注入技術、スピンフィルター効果に基づくスピン検出技術へと展開することで、スピン注入、スピン検出過程での磁性電極の磁区構造制御を電流を用いない手法で実現することまでを狙っている。本年度は、(1)強磁性体/強誘電体ヘテロ構造の作製、(2)磁気光学測定装置の構築、および(3)構造相転移および電圧印加に伴う磁気特性変化の評価について研究を実施した。具体的には、強誘電体としてはこれまでに構造相転移挙動や圧電特性等が十分に調査されているBaTiO_3と強磁性Feとのヘテロ構造をMBE法により作製し、BaTiO_3の正方晶から斜方晶(280K)、斜方晶から菱面体晶(183K)への構造相転移に伴うFeの磁気異方性の変化を、構築した磁気光学効果測定装置を用いて評価し、磁気異方性が明瞭変化することを捉えることに成功した。また、BaTiO_3が正方晶、斜方晶、菱面体晶のそれぞれの結晶相を有する温度領域において、電圧印加に伴うFeの磁気異方性の変化を観察したところ、電圧印加に伴う明瞭な保持力の変化を観察することに成功した。本年度は、昨年度実施した強磁性Fe薄膜/強誘電体BaTiO_3ヘテロ構造における歪み誘起磁気異方性変化についてさらに精査することに加え、スピン注入源として有望なハーフメタルFe_3O_4と強誘電体BaTiO_3とのヘテロ構造についても同様に調査した。具体的な研究成果を以下に記す。(1)強磁性薄膜/強誘電体ヘテロ構造における電圧印加および構造相転移を利用した磁気異方性の制御強誘電体BaTiO_3単結晶基板上に強磁性金属Feおよび磁性酸化物Fe_3O_4を(反応性)MBE法によりエピタキシャル成長した。作製した強磁性Fe/BaTiO_3ヘテロ構造に対して、温度変化に伴うBaTiO_3の構造相転移を利用することで、Feの磁化配向を90度変化させるための手法が見出された。また、強磁性薄膜に取付けられた上部電極とBaTiO_3下部に取付けられた下部電極との間に電圧を印加することで、強磁性薄膜直下のBaTiO_3に圧電効果に由来する格子歪みを誘起し、接合界面における格子歪みが磁性薄膜の磁気異方性に与える影響を調査した。その結果、FeおよびFe_3O_4を強磁性体とした試料に対して接合界面における分極電荷に起因すると思われる印加電圧に対する保磁力の履歴効果が観測された。この結果は、電気磁気結合効果の制御により、強磁性薄膜/強誘電体ヘテロ構造の磁気異方性を制御可能であることを示唆している。(3)顕微磁気光学計測による強磁性薄膜/強誘電体ヘテロ構造におけるドメイン構造の観測BaTiO_3の強誘電ドメイン構造は非常に複雑であるため、より局所的に上記構造における強磁性薄膜の磁気異方性を評価する必要がある。