hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
エンタングルメントによるホログラフィック双対性の研究

本研究の目的は、場の理論のエンタングルメントという視点からホログラフィック双対性に対する理解を深め量子重力の性質を解明することである。今年度はこのテーマについて2本の論文を学術雑誌に出版した。磁場が存在するときに起こる顕著な現象としてアハラノフ・ボーム効果があるが、それが共形場理論における量子エンタングルメントに及ぼす効果を研究した。特にエンタングルメントエントロピーを一般化したレニーエントロピーの計算法を一般の共形場理論に対して発見し、特に自由スカラー場の場合にレニーエントロピーを厳密に計算した。また初期宇宙における脱結合においてエンタングルメントの果たす役割を調べた。初期宇宙では宇宙が膨張することにより粒子数密度が減少し、粒子同士が相互作用を起こしにくくなり脱結合が起こるが、従来の解析では元々粒子同士がエンタングルメントしている効果を無視していた。そこで我々はエンタングルメントの効果を取り入れて脱結合の解析を行い、相互作用が強く、かつ急激に弱くなる時にはエンタングルメントの効果が重要になることを示した。またこの解析において、有限温度で相互作用する場の理論における、異なる種類の場の間のレニーエントロピーを結合定数について摂動的に計算する系統的な方法を開発した。異なる種類の場の間のエンタングルメントの性質はまだ未解明のことが多いので、この系統的な計算法を使いその性質を解明していくことは、宇宙論への応用だけでなく、場の理論のエンタングルメントの構造を理解するうえでも重要である。また2016年8月末から2018年2月末まで、ホログラフィック双対性の一流の研究者らと共同研究を行うためアメリカのハーバード大学物理学科に長期滞在した。現地では研究室でセミナー発表を行ったり、研究室のメンバーと議論したり情報交換をするなどして研究を遂行した。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は場の理論のエンタングルメントという視点から、超弦理論において重要なホログラフィック双対性に対する理解を深め量子重力の性質を解明することである。今年度はこのテーマについて4本の論文を出版した。場の理論でのエンタングルメントエントロピー(EE)については、ゲージ場におけるEEの定義の仕方について研究した。ゲージ場に対してはEEの定義の仕方に不定性があり、どの定義が物理的に妥当なのか分かっていないという基本的な問題が存在する。そこで格子ゲージ理論を使ってこの問題を考え1つの自然な定義の仕方を提唱した。次にホログラフィック双対性の一般化として近年提唱されたSurface/State対応がAdS3/CFT2対応でどのように実現されるかを調べた。Surface/State対応とは重力理論において任意の凸な曲面は双対な場の理論の量子状態と対応するという予想である。境界状態がSurface/State対応で重要な役割を果たすことを示し、また双対時空での局所演算子に対応する場の理論の状態を同定した。また場の量子論における量子情報計量のホログラフィック双対を調べた。量子情報計量とは量子状態間の距離を測る量である。量子情報計量がホログラフィック双対な時空では時間一定面の空間の体積になるということを発見した。これは場の理論のEEが双対時空の面積になることとは対照的であり、興味深い発見である。ホログラフィック双対性を使いEEを計算するホログラフィックエンタングルメントエントロピー(HEE)は、双対な時空での面積で表される主要項だけでなく、双対な時空上での量子場のEEとしてあらわされる補正項が存在する。そこで、ダブルトレース変形の下での、一般の次元でのHEEの補正項を計算し、その補正項が双対時空でのEEの面積則と境界での場の理論のEEの面積則を同時に満たしていることを明らかにした。エンタングルメントとホログラフィック双対性との関係について、予想以上に多くの興味深い法則を発見したため。例えば、場の理論に情報計量と呼ばれる量を導入しその計算法を確立した。またゲージ重力対応を用いると情報計量は時間一定面の体積で近似できることを見出した。ダブルトレース変形を行った場合にゲージ重力双対を用いて、その変形でどの程度エンタングルメントエントロピーが変化するかを決定した。さらに、重力理論の局所的な励起状態がゲージ重力対応を用いると共形場理論の境界状態と呼ばれる状態で記述されることを見出した。また格子ゲージ理論のエンタングルメントエントロピーの定義の良い候補を与えた。これらの結果、業績として、4本の論文を当該年度に出版でき、そのうち2本はPhysical Review Letter誌に掲載された。また日本物理学会若手奨励賞を受賞しその受賞講演を2016年3月の日本物理学会で行った。量子重力理論の有力候補である超弦理論において量子重力に関する興味深い予想がなされている。それは「ホログラフィック双対性」というもので、「ある次元における量子重力理論とより低い次元の重力を含まない場の理論の間に完全な対応関係がある」という予想である。この双対性はAdS/CFT対応として超弦理論において成立している。本研究の目的は場の量子論のエンタングルメントという視点から、ホログラフィック双対性に対する理解を深め量子重力の性質を解明することである。今年度はこのテーマについて1本の論文を学術雑誌に出版し、1本のプレプリントを出版した。共形場理論における3種類の量子的操作として、局所的射影測定と、2つの共形場理論間のエンタングルメント生成と、2つの共形場理論間の部分系の入れ替えについて解析し、これらの操作に対するシンプルな経路積分による表現を発見した。

そして、これらの操作のホログラフィック双対も発見した。またこれら3種類の量子的操作を組み合わせて、2つの共形場理論の間の量子テレポーテーションに類似した情報伝達法を考案し、そのホログラフィック双対も与えることが出来た。この研究成果は学術雑誌にて出版済みである。また、磁場が存在するときに起こる顕著な現象としてアハラノフ・ボーム効果があるが、それが共形場理論における量子エンタングルメントに及ぼす効果を研究した。特にエンタングルメントエントロピーを一般化したレニーエントロピーを厳密に計算した。この研究成果はプレプリントとして出版済みである。また2016年8月末から2018年2月末までの予定で、ホログラフィック双対性の一流の研究者らと共同研究を行うためアメリカのハーバード大学物理学科に長期滞在している。現地では研究室でセミナー発表を行ったり、研究室のメンバーと議論し情報交換をするなどして研究を遂行している。場の量子論におけるエンタングルメントとホログラフィック双対性の関係についての解析が順調に行われているため。共形場理論における測定などの量子的操作のホログラフィック双対の発見は、これらの量子的操作は、量子情報理論において重要な役割を果たしており、その共形場理論における表現やホログラフィック双対性を求めることは、エンタングルメントの視点からホログラフィック双対性に対する理解を深める上で重要である。また、磁場が存在するときに起こる顕著な現象であるアハラノフ・ボーム効果が共形場理論における量子エンタングルメントに及ぼす効果の研究では、特にエンタングルメントエントロピーを一般化したレニーエントロピーを厳密に計算したが、このように外場がある状況でのレニーエントロピーの厳密解はほとんど知られておらず、この研究は場の量子論におけるエンタングルメントの研究として基本的で重要なものである。本研究の目的は、場の理論のエンタングルメントという視点からホログラフィック双対性に対する理解を深め量子重力の性質を解明することである。今年度はこのテーマについて2本の論文を学術雑誌に出版した。磁場が存在するときに起こる顕著な現象としてアハラノフ・ボーム効果があるが、それが共形場理論における量子エンタングルメントに及ぼす効果を研究した。特にエンタングルメントエントロピーを一般化したレニーエントロピーの計算法を一般の共形場理論に対して発見し、特に自由スカラー場の場合にレニーエントロピーを厳密に計算した。また初期宇宙における脱結合においてエンタングルメントの果たす役割を調べた。初期宇宙では宇宙が膨張することにより粒子数密度が減少し、粒子同士が相互作用を起こしにくくなり脱結合が起こるが、従来の解析では元々粒子同士がエンタングルメントしている効果を無視していた。そこで我々はエンタングルメントの効果を取り入れて脱結合の解析を行い、相互作用が強く、かつ急激に弱くなる時にはエンタングルメントの効果が重要になることを示した。
部材の耐力劣化域を考慮に入れた鋼骨組の耐震安全性評価基準に関する研究

本研究課題で得られた結果は、以下のように要約できる。1.まず、損傷の分配が生じる最も単純な振動系として安全弾塑性型の復元力特性をもつせん断型多質点系モデルを対象とし、地震応答解析結果を基にその損傷分配の基本的な法則性について考察し、複数要素への損傷分配を支配する基本則を提案した。更に、1自由度系を対象に、地動によって入力されるエネルギーの1/4がまず一方向の塑性変形によって吸収され、それ以降のエネルギーは前述の損傷分配則に従って正負それぞれの弾性限強度に応じて分配されると仮定することで、塑性変形の一方向への片寄りが定量化できることも明らかにした。2.上記の損傷分配則から、復元力特性の形状が損傷分布に及ぼす影響を検討した。その結果、Bi-linear型の履歴特性をもつせん断型多質点系では、相対的弱い層への損傷集中は復元力特性の第2分枝剛性比に非常に敏感であることを明かにした。。また、劣化域をもつTri-linear型の復元力特性をもつ1自由度系を対象に、弾性限耐力が等しい完全弾塑性系より最大塑性変形が小さくなる地動入力エネルギーの上限値を求めることによって、Tri-linear型構造物のエネルギー吸収能力の評価式を提案した。以上の結果は応答解析結果ともよく一致している。3.角形鋼管柱・H形鋼梁からなる骨組の地震応答解析例によって、その損傷分布を検討した。その結果、この種の骨組においては、柱に比べると接合部パネルの方が一般的に弱いために、特定層に損傷が集中する傾向は現れ難いことなどを示した。また、現行の許容応力度と層間変形角の制限を満たすように一次設計された骨組を対象に、その強度特性について検討し、このような骨組は柱に比べて梁が弱くなる傾向があることなどを示した。4.個々の構成部材への一般的な損傷分配則を検討し、検証するための非線形応答解析プログラムを開発した。このプログラムでは、部材には軸力-曲げモーメント降伏相関条件式や線形歪硬化を考慮した一般化塑性ヒンジ法を用いており、接合部パネルについてはせん断耐力に及ぼす軸力の影響やBauschinger効果も考慮している。。本研究は,骨組を構成する部材の強度分布に応じて各構造要素の損傷分布を予測する方法を確立し,部材の強度分布および復元力特性と骨組の地震応答の直接的因果関係を明確にすることによって,部材の復元力特性に応じた耐震安全性の評価基準・部材の必要性能を明らかにしようとするものである。本年度は,損傷分布の基本的法則性について検討した他,実鋼骨組の地震応答解析によって損傷集中要因の定量化についても検討を始めると共に,研究の最終段階で本研究の合理性検証に利用する詳細な鋼骨組の地震応答解析プログラムの開発を行った。損傷分布の基本則については,複数要素に損傷が分布する単純な振動系としてせん断形多質点系や魚骨型の骨組みを対象とし、構造要素の復元力特性が完全弾塑性型の最も単純な場合について検討した。その結果,地動による入力エネルギーの各要素への損傷分布則を,任意の振動系に適用可能な一般的な形で定量化した。この研究成果は現在公表の準備を進めている。また1要素内での正負

2方向への損傷分布についても,一質点系の地震応答解析結果を元に検討し,その研究成果は日本建築学会九州支部研究報告集(平成7.3)に投稿している。実鋼骨組における損傷集中要因の定量化,および,大地震時の損傷の分布・集中特性については,大阪大学の井上一朗教授と共同で数値実験を続けており,その成果の一部は鋼構造年次論文集(平成6.11)に公表した。数値実験用地震応答解析プログラムについては,大阪大学多田元英助手と共同で開発を進めており,現状での成果は情報・システム・利用・技術シンポジウム(平成6.12)に公表した。また,その応答解析結果から,接合部パネルの挙動が鋼骨組の地震応答に及ぼす影響が非常に大きいことが明らかになったので,更に詳細に接合部パネル挙動を追跡できるようにプログラムを修正した。本研究課題で得られた結果は、以下のように要約できる。1.まず、損傷の分配が生じる最も単純な振動系として完全弾塑性型の復元力特性をもつせん断型多質点系モデルを対象とし、地震応答解析結果を基にその損傷分配の基本的な法則性について考察し、複数要素への損傷分配を支配する基本則を提案した。更に、1自由度系を対象に、地動によって入力されるエネルギーの1/4がまず一方向の塑性変形によって吸収され、それ以降のエネルギーは前述の損傷分配則に従って正負それぞれの弾性限強度に応じて分配されると仮定することで、塑性変形の一方向への片寄りが定量化できることも明かにした。2.上記の損傷分配則から、復元力特性の形状が損傷分布に及ぼす影響を検討した。その結果、Bi-linear型の履歴特性をもつせん断型多質点系では、相対的弱い層への損傷集中は復元力特性の第2分枝剛性比に非常に敏感であることを明かにした。また、劣化域をもつTri-linear型の復元力特性をもつ1自由度系を対象に、弾性限耐力が等しい完全弾塑性系より最大塑性変形が小さくなる地動入力エネルギーの上限値を求めることによって、Tri-linear型構造物のエネルギー吸収能力の評価式を提案した。以上の結果は応答解析結果ともよく一致している。3.角形鋼管柱・H形鋼梁からなる骨組の地震応答解析例によって、その損傷分布を検討した。その結果、この種の骨組においては、柱に比べると接合部パネルの方が一般的に弱いために、特定層に損傷が集中する傾向は現れ難いことなどを示した。また、現行の許容応力度と層間変形角の制限を満たすように一次設計された骨組を対象に、その強度特性について検討し、このような骨組は柱に比べて梁が弱くなる傾向があることなどを示した。4.個々の構成部材への一般的な損傷分配則を検討し、検証するための非線形応答解析プログラムを開発した。このプログラムでは、部材には軸力-曲げモーメント降伏相関条件式や線形歪硬化を考慮した一般化塑性ヒンジ法を用いており、接合部パネルについてはせん断耐力に及ぼす軸力の影響やBauschinger効果も考慮している。
プロテアソーム活性化因子の機能的相互作用の解析

生体を構成する細胞は、適切な時期にタンパク質を合成し、分解する必要がある。このタンパク質の分解は厳密に制御されており、その制御の破綻は様々な疾患(免疫疾患、神経変性疾患、メタボリックシンドロームなど)の原因となる。細胞内のタンパク質を選択的に分解するプロテアソームは、進化的に保存された複数の活性化因子によって制御されている。しかし、各活性化因子の生理的役割や機能分担は明らかではない。そこで本研究は、プロテアソームの多彩な機能を担うと考えられる活性化因子群の遺伝子欠損マウスを作製し、その表現型解析を行なうことを目的とした。生体を構成する細胞は、常にタンパク質を合成し、分解する必要がある。細胞内のタンパク質を選択的に分解するプロテアソーム複合体は、進化的に保存された多数の活性化因子によって制御されている。しかし、各因子の生理的役割や機能分担は明らかではない。出芽酵母で発見されたEcm29は、その遺伝子欠損株においてプロテアソームが不安定化するため、プロテアソームの分子集合や解離を制御すると報告されている。またストレスによって発現が上昇することから、ストレスによって障害されたタンパク質を分解する機能を有すると考えられている。しかし、ほ乳動物における検証はなされていない。そこで本研究はEcm29の遺伝子欠損マウスを作製し、その表現型解析を行なうことで、Ecm29によるプロテアソーム制御機構を明らかにすることを目的とした。作製したEcm29欠損マウスの肝臓プロテアソームを解析した結果、Ecm29はプロテアソームの分子集合に必須でないことが判明した。そこで、Ecm29欠損マウス由来の胎児線維芽細胞を単離し、ストレス応答時におけるプロテアソーム活性や分子集合を解析した。またEcm29が他のプロテアソーム活性化因子とも協調して冗長的に機能している可能性が考えられたため、他のプロテアソーム活性化因子を欠損した各マウス系統との交配を行なった。各種組み合せからなる遺伝子欠損マウスの初代培養細胞株も単離し、それぞれについてストレス応答など予備的な実験を進めている。Ecm29はプロテアソームと相互作用する機能未知の因子である。Ecm29はストレスによって発現が上昇することから、ストレスによって障害されたタンパク質を分解する可能性が考えられている。またEcm29を欠損した出芽酵母変異体の解析によりEcm29はプロテアソームの分子集合や解離を制御する可能性が示唆されている。しかし、高等動物細胞を用いた検証はなされていない。そこで本研究ではEcm29ノックアウトマウスを作製し、その線維芽細胞を用いてプロテアソームの機能解析およびストレス応答を解析した。細胞に酸化ストレスを与えた結果、Ecm29欠損細胞のプロテアソームは正常と異なる反応を示した。また予想に反して細胞はストレスに対して耐性であることが判明した。なおEcm29はプロテアソームの分子集合に必須ではなかった。Ecm29欠損マウスでは他のプロテアソーム活性化因子が機能相補している可能性もあるため、他のプロテアソーム活性化因子欠損マウスとの交配実験を進めている。ユビキチン・プロテアソームシステムによる選択的なタンパク質分解機構は生物機能の様々な局面で重要な役割を果たしている。そしてユビキチン代謝異常やプロテアソームの機能不全が、様々な免疫疾患、神経変性疾患、メタボリックシンドロームなどの生活習慣病において報告されている。プロテアソームには進化的に保存された多数の活性化因子が存在するが、それぞれの生理的役割や機能分担は明らかではない。本研究では、プロテアソームの多彩な機能を担う活性化因子群の遺伝子欠損マウスを作成し、その表現型解析を通じて最終的にプロテアソーム分解経路の機能および機能的連携を明らかにすることを目的としている。今年度はプロテアソームと相互作用する機能未知因子Ecm29の遺伝子欠損マウスを作成し、その組織学的解析および免疫組織化学的解析を行なった。そしてEcm29欠損肝におけるプロテアソームの生化学的活性を検討した。

その結果、他のプロテアソーム活性化因子がプロテアソーム機能を相補している可能性が考えられたため、他のプロテアソーム活性化因子との二重、三重欠損マウスを得るべく各変異マウスとの交配を行なった。プロテアソーム依存性分解はMHCクラスIへ提示される抗原の供給に重要であることが知られている。そこで、MHCクラスIへの抗原提示に異常がないか解析した。解析に必要な数のマウス個体が準備でき次第、結果の再現性を確認する予定である。これらの解析を通じて、進化の過程で保存され、そして多様性を得てきたプロテアソーム活性化因子群の生理的役割を解明することが期待される。様々な組み合わせの多重遺伝子欠損マウスおよび胎児性線維芽細胞が得られたため、順次解析することが可能となった。Ecm29単独欠損マウスの表現型解析を投稿準備中であるほか、他プロテアソーム活性化因子との二重欠損マウスの表現型解析を準備している。プロテアソーム欠損マウス由来培養細胞株が停電で失われたため、これらの細胞を再度採取するためにマウスを順次繁殖させる必要が生じ、繁殖のためのマウスの世代交代、スペース確保のために半年程度を要した。しかし、優先順位の高いものから順に細胞を得つつあり、概ね順調である。遺伝子欠損動物の臓器において様々な異常が観察されるため、各臓器における表現型を解析する予定である。また、それらを出発材料として、異常蓄積しているタンパク質などキーとなる分子を同定したい。免疫の表現型に関してはマウスの遺伝的背景が重要であるため、戻し交雑の完了したマウスが相当数揃った時点で免疫学的表現型を解析する。様々な組み合わせの多重遺伝子欠損マウスが得られつつあり、そのストレス応答能などの予備的な実験を進める。遺伝子欠損マウスの飼育費の他、マイクロアレイほか新奇分子探索に必要な試薬購入に充てる。大部分は多重遺伝子欠損マウスを得るためのマウス飼育費に費やされる。
Si中にイオン注入されたAs及びSbの酸化膜界面パイルアップ現象の解明

Sbの場合イオン注入によって形成されたアモルファス層の熱処理による再結晶過程でのSbの表面側への押し出しがパイルアップの一因であるというモデルを提唱した。実験的に、低ドーズ(1x10^<13>cm^<-2>)ではパイルアップが起こらないことを確認した。Asの場合はドーズを下げてもパイルアップは抑制できずSbとはパイルアップ形成のメカニズムが異なることを見いだした。上述のSbのパイルアップ形成メカニズムに基づき多重注入によるパイルアップ抑制法を提案し、基本的な効果を確認した。高速昇温が可能なRTA(rapid thermal anneal)装置を用いて比較的低温(800900°C)で短時間(10秒程度)の熱処理を行うことでSbのパイルアップが抑制できることを実験的に見いだした。深さ20nmという非常に浅い接合で500Ω/□という低抵抗の接合を得ることができた。SbとAsに関して様々なイオン注入条件、熱処理条件の元での深さ方向分布や電気的特性を系統的に評価・整理し、これらのドーパントの振る舞いを記述するモデルを今後構築するための基礎を築いた。As及びSbの熱処理過程におけるパイルアップ現象を解明するため、第一段階として低エネルギーSb^+イオン注入層におけるパイルアップ形式過程をSIMSを用いて調査した。Sbを5nmのスクリーン酸化膜を通して、注入エネルギー10keVでイオン注入を行った場合、注入ド-ズ量が非晶質化臨界注入値である1x10^<14>cm^<-2>ではは850°C、5分間の熱処理によりパイルアップが形成されていた。この時の注入直後のSi表面は、非晶質化しており、その後の熱処理によりa-Siの固相成長が終了していることをTEMにより確認している。一方、臨界注入値以下の1x10^<13>cm^<-2>の場合では、850°C、30分の熱処理を行ってもパイルアップは、ほとんど形成されなかった。これより、イオン注入層の固相成長により、SbがSi表面付近に押し出されていることがパイルアップ形成の一要因であると考えられる。次に、Sbパイルアップの熱処理時間依存性を調べた結果、熱処理5分で形成されたパイルアップは、熱処理時間を増加させてもSi基板にSbが拡張することなく、SiO_2/Si界面でSbが不動化していた。以上のことから、固相成長時のSbの押し出しにより、SbがSi表面に運ばれる効果と、SiO_2/Si界面がシンクとなりSbが不動化する効果の相乗効果で、Sbパイルアップの大部分が形成されるものと考えられる。As及びSbの熱処理過程におけるパイルアップ現象を解明するため、低エネルギーイオン注入層におけるパイルアップ形成と熱処理の関係を主にSIMSを用いて評価した。アニール時のパイルアップによって実効的なドーピング量が減少することがシート抵抗の増大を招いていることを既に明らかにしてきた。今年度は高速昇温が可能なRTA(rapid thermal anneal)装置を用いて接合深さとシート抵抗の関係を調べた。注入条件は全てエネルギー10keV、ドーズ1x10^<14>cm^<-2>である。RTAの時間は10秒で一定とした。Sbの場合にはRTA温度が1000°Cから800°Cへ下がるにつれ表面におけるパイルアップは減少した。また、1000°Cでは拡散のために接合が深くなったが900°C以下では拡散による接合深さの変動は無視できるほど小さかった。昨年度までの研究で見いだされた熱処理初期における減速拡散や別の実験で今年度見いだした注入ドーズ量減少によるパイルアップ抑制(データは割愛する)等の現象があることから、このようなSbの挙動の差異が処理温度の高低による拡散の違いのみで説明できるとは思えない。As注入層ではRTAで800°Cまで下げた場合でもパイルアップが生じており一見同様に見えるAsとSbのパイルアップ形成のメカニズムが異なっていることを示唆している。
光クロスリンク法によるタンパク質間相互作用ネットワークの解析

「光クロスリンク法」は,生細胞中で形成されているタンパク質複合体を安定化して単離し,解析することのできる新しい研究手法である.本研究では,光クロスリンク法をタンパク質間相互作用ネットワークの解明に応用することを目的として,数種類のタンパク質結合ドメインについて光クロスリンカーを導入する適切な位置を特定し,その知見を収集することができた.さらに,光クロスリンク法により架橋したタンパク質複合体の結晶構造解析に成功した.「光クロスリンク法」は,生細胞中で形成されているタンパク質複合体を安定化して単離し,解析することのできる新しい研究手法である.本研究では,光クロスリンク法をタンパク質間相互作用ネットワークの解明に応用することを目的として,数種類のタンパク質結合ドメインについて光クロスリンカーを導入する適切な位置を特定し,その知見を収集することができた.さらに,光クロスリンク法により架橋したタンパク質複合体の結晶構造解析に成功した.「光クロスリンク法」は,生細胞中で形成されているタンパク質複合体を安定化して単離し,解析することのできる新しい研究手法である.光クロスリンカーを導入する適切な位置は,タンパク質結合ドメインによって異なっていると考えられるので,光クロスリンク法を用いるためには最適な部位の特定が必要となる.本年度は,まず,当研究チームで使われていたpBpaとTmd-Pheに加え,AzPheとAz-Z-Lysを光クロスリンカーとして実用化することに成功した.そして,すでに複合体の結晶構造が解明されているガンキリンのアンキリンリピートドメインとS6ATPaseについて,結合部位を中心に40箇所程度光クロスリンカーの導入部位を選択し,アンバー・コドン変異体を作製,光クロスリンクの効率を比較した.この結果,それぞれの光クロスリンカーについて効率のよい導入箇所などの知見を集めることができ,光クロスリンク技術の実用性を向上させることができた.また,結合部位が解明されていないRap2-in s teracting protein x (RPIPx)のRUNドメインとRap2Bについて,ドメイン全体にわたって3040箇所程度クロスリンカーの導入部位を選択し,タンパク質複合体を細胞内で発現させ,光クロスリンクを行って,光クロスリンクがかかる箇所を特定することに成功した.これは,RUNドメインについて最適な光クロスリンカー導入部位を特定し,その知見を収集するとともに,光クロスリンク法を構造未知のタンパク質複合体のタンパク質間相互作用ネットワークの解明に応用できることを示している.「光クロスリンク法」は,生細胞中で形成されているタンパク質複合体を安定化して単離し,解析することのできる新しい研究手法である.本研究では,光クロスリンク法をタンパク質間相互作用ネットワークの解明に応用することを目的とする.光クロスリンカーを導入する適切な位置は,タンパク質結合ドメインによって異なっていると考えられるので,光クロスリンク法を用いるためには最適な部位の特定が必要となる.本年度は,ガンキリンのアンキリンリピートドメインとS6 ATPaseについて,前年度に解明した,最も効率よくクロスリンクが生じる位置に光クロスリンカーであるパラベンゾイルフェニルアラニン(pBpa)を導入し,光を照射してタンパク質間に共有結合の架橋を形成させ,ガンキリン・S6タンパク質の架橋複合体をX線結晶構造解析することに成功した.これは,光クロスリンク法がタンパク質間相互作用ネットワークを分子構造のレベルで解明するために有用であることを示している.また,光クロスリンカーをはじめとする非天然型アミノ酸をタンパク質に部位特異的に導入する方法として,「RFゼロ」株を開発した.大腸菌において,7つの必須遺伝子とサプレッサーtRNA遺伝子を導入することで,終止コドンの1つであるUAGを認識する翻訳終結因子RF-1をノックアウトすることが可能となることを見出し,UAGコドンに非天然型アミノ酸をコード化することに成功した.これにより,非天然型アミノ酸をタンパク質の組み込む効率が飛躍的に高まり,また,多数の非天然型を1つのタンパク質に組み込むことも可能になった.
新しい半導体クラスレートの超伝導と構造安定性に関する低温超高圧ラマン散乱研究

シリコン(Si)やゲルマニウム(Ge)が隙間の多いケージ構造をとり,様々な原子をゲストとして内包する半導体クラスレート化合物は新しい機能性材料として注目されている。本研究は,特に圧力,温度をパラメータとし,ラマン散乱分光を主なプローブとして半導体クラスレートの超伝導発現のメカニズムや構造相転移に関する新しい知見を得るのが目的である。本年度の成果として,まずBa_8Au_xSi_<46-x>,Ba_8Ag_xSi_<46-x>のフォノン特性と高圧下での安定性に関する新しい知見を得たことが挙げられる。この物質は、超伝導を示すシリコンクラスレートであるBa_8Si_<46>の特定のSiがAuやAgにより置換されている。これにより物性が影響を受け,x=6では超伝導を示さない。本研究での超高圧ラマン散乱実験により,この物質特有の振動モードが観測された。特にSiと置換したAuやAgが深く関与するモードが低い振動数領域に初めて観測され、理論計算との整合性は良好であった。高圧下での構造安定性については,置換効果が顕著に見られ,構造相転移の圧力が飛躍的に高くなることが明らかになった。構造III型のBa内包ゲルマニウムクラスレート(Ba_<24>Ge_<100>)については,初めてラマン散乱スペクトルを明らかにし,さらに20万気圧以上の高圧下測定をも行った。その結果,ゲストBaの振動モード,5万気圧における相転移,20万気圧以上でのアモルファス化を初めて観測し,それらに関して詳しく検討した。本年度の成果として,まず1型構造を示すカリウム(K)内包シリコンクラスレートの圧力下での相転移の解明が挙げられる。上記のシリコンクラスレートについて超高圧ラマン散乱実験を行い,構造相転移を発見し,その機構について検討した。その結果,結晶学的に同形であり超伝導を示すBa内包シリコンクラスレートと同じ相転移機構が働いていることを確認した。また,構造I型Ba-Siクラスレートが示す7万気圧と15万気圧での相転移についてさらに詳しい測定を行いその機構について検討を行った。その結果,15万気圧では単位胞の体積が大きく減少するものの,結晶構造自体は不変であることがはじめて明らかになった。構造III型のBa内包シリコンクラスレートについては,27万気圧までの高圧下ラマン散乱測定を行い,ゲストBaの振動モード,7万気圧における相転移,20万気圧以上でのアモルファス化をはじめて観測し,それらに関して詳しく検討した。今後,同形のゲルマニウムクラスレートの高圧実験と低温実験を行うことにより,高圧構造安定性と超伝導発現メカニズムに対する知見を得ることが課題である。
従来型解析にバイオインフォマティクスデータを取り入れた新規長鎖遺伝子の機能解析

申請者らは,新規長鎖遺伝子(mF1とmF2)がコードする分泌型タンパク質が,脊髄神経節(DRG)の軸索を誘引もしくは反発することを見出したが,そのタンパク質のどのドメインが,軸索ガイド機能において中心的な役割を果たしているか分かっていない.そこで機能部位を明らかにするために,バイオインフォマティクス解析データをもとにして,機能ドメインの可能性のある部分を抽出した.次にそのドメインをコードする遺伝子にワンポイントミューテーションを導入した欠損体を作製した.現在,その欠損体を発現させたHEK細胞とDRGを共培養し,DRG軸索の挙動(誘引・反発)を解析する準備を進めている.また,mF1とmF2のコードする分子は共に分泌型なので,神経細胞表面に存在する膜タンパク型受容体を介して,神経細胞にシグナル伝達を行っていると考えられる.しかしながら,どのような膜タンパク質が受容体としてシグナル伝達を担っているか全く判っていない.そこでmF1・mF2の受容体を明らかにするため,申請者らが新たに開発した遺伝子の機能予測解析法を活用した.まず予測ソフトが算出したmF1・mF2各々と相互作用する膜型タンパク質の中から,発生期のマウスDRGに発現する可能性のある分子を20個ほど選抜した.続いて,in situハイブリダイゼーション法にて発生期のDRGにおける各分子の発現を調べるため,各々の膜型分子をコードする遺伝子のcRNAプローブを作製中である.現在,特に問題なく進行している.研究計画書に書いた年次計画に沿って,順次進めていく予定である.購入予定の機器が購入可能となり次第,生じた次年度使用金を用いて購入する予定である.申請者らは,新規長鎖遺伝子(mF1とmF2)がコードする分泌型タンパク質が,脊髄神経節(DRG)の軸索を誘引もしくは反発することを見出したが,そのタンパク質のどのドメインが,軸索ガイド機能において中心的な役割を果たしているか分かっていない.そこで機能部位を明らかにするために,バイオインフォマティクス解析データをもとにして,機能ドメインの可能性のある部分を抽出した.次にそのドメインをコードする遺伝子にワンポイントミューテーションを導入した欠損体を作製した.現在,その欠損体を発現させたHEK細胞とDRGを共培養し,DRG軸索の挙動(誘引・反発)を解析する準備を進めている.また,mF1とmF2のコードする分子は共に分泌型なので,神経細胞表面に存在する膜タンパク型受容体を介して,神経細胞にシグナル伝達を行っていると考えられる.しかしながら,どのような膜タンパク質が受容体としてシグナル伝達を担っているか全く判っていない.そこでmF1・mF2の受容体を明らかにするため,申請者らが新たに開発した遺伝子の機能予測解析法を活用した.まず予測ソフトが算出したmF1・mF2各々と相互作用する膜型タンパク質の中から,発生期のマウスDRGに発現する可能性のある分子を20個ほど選抜した.続いて,in situハイブリダイゼーション法にて発生期のDRGにおける各分子の発現を調べるため,各々の膜型分子をコードする遺伝子のcRNAプローブを作製中である.現在,特に問題なく進行している.研究計画書に書いた年次計画に沿って,順次進めていく予定である.今年度に購入予定の機器の購入予定が,次年度購入に,ずれこんだため.購入予定の機器が購入可能となり次第,生じた次年度使用金を用いて購入する予定である.
能力の自己評価機能の重層モデルに関する実験的研究

本研究は、能力の自己評価機能の重層モデルを提唱し、それに検討を加えることを目的とした。まず第一に「能力」がどの程度重視されているのか、その理由、および重視する自己特性は友人やそうでない人のそれとの比較において、どのような機制が働くのかを自己評価維持モデル(SEM:self-evaluation maintenance model)の観点から分析された。それによると、(1)中学生は能力(学力・運動能力など)を重視し、自分には何ができ、どの程度なのかを把握することで自分自身の能力を診断している。大学生は、性格・行動を最も重視し、ついで能力を重視した。彼らにとって他の人との関係を円滑にやっていくことは、教員の資質として重要なことと位置づけられている。(2)中学生、大学生の重視する自己特性の選択理由は同じ傾向にあり、理想自己が最も多く、ついで自己観察であり他者との社会的比較は少なかった。(3)重視する自己特性に関する友人等のそれとの比較は、全体として、SEMモデルの妥当性が低かった。とくに大学生においてはSEMモデルが妥協せず、他者との比較よりも自己の理想との比較が大きな意味をもつものといえる。第二に、これまでの能力の自己評価に関する諸研究から、能力の自己評価の安定性が異なるとき、自己高揚的評価と自己査定的評価のいずれが能力評価において優位に作用するかに関して能力の自己評価機能の重層モデルが設定され、そのモデルに関して検討が加えられた。それによると、自己定義との関連性、心理的近さ、課題選択などの結果から能力評価が不安定なときには、自己高揚的評価機能が、評価が安定してくると自己査定的評価がそれぞれ優位に働くことが明らかにされた。(1)能力の自己評価の諸理論に関する内外の文献を広く渉猟し,それらを能力の自己評価の働きが理想的な能力形成に向けての発達の一過程であるとする観点から批判を加えた。そして,この観点から,自他比較による自己高揚的,自己査定的,自己内比較による自己高揚的評価機能の3つを取り上げ,これらが全く独立したものではなく,重層的に相互に作用しあうとい能力の自己評価に関する重層モデルを検討した。(2)このモデルから,能力についての評価の条件によって,自他比較による自己高揚的評価と自己査定的評価の両機能のどちらが優位に働くのかについて,自他のパフォ-マンス評価の安定性条件(4)×試行回数条件(7)を独立変数とし,課題と自己定義との関連性,比較他者との心理的な親密さ,比較対象・課題の選択を従属変数とする2要因計画の検討を行った。それによると,(1)能力評価が不安定なばあい,自己優位のときには関連性や親密さを高めたのに対して,自己劣位のときにはこれらを低めた。両条件とも協同・競争相手として最低得点者がまた能力不判別課題が有意に多く選択された。これらより,自己高揚欲求が働いたといえる。(2)能力評価が自己優位で安定しているばあい,関連性は高いが親密さは低いままであった。協同・競争相手として最高得点者がまた高低能力判別課題が有意に多く選ばれた。これらより,自己査定欲求が働いたといえる。他方,自己劣位で安定しているばあい,自分より少し高いか同じ得点者が,また低,高低能力判別課題が有意に選ばれた。関連性は低くなったが親密さは高いままであった。これらから自己高揚,自己査定の両欲求ともに働かなかったといえよう。つまり,能力評価が安定しているばあい,それが自己優位なのか劣位なのかによって評価行動に明確な違いがみられる。

中学生や大学生が「能力」を自分の中でどう位置づけているのかを明らかにするために、(1)彼らがどのような能力や人格特性、態度などを自分にとって重要なものとしているのか、(2)彼らの重視する自己特性はどのような理由に基づいているのか、(3)自分が重視する自己特性は友人やそうでない人のそれとの比較において、どのような心理機制が働くのかを自己高揚的評価(自己評価維持モデル(SEM):selfーevaluation maintenance model)の観点から分析をおこなった。得られた結果は以下の通りである。(1)中学生の重視する自己特性は、能力(学力・運動能力・芸術的能力など)が最も多かった。自分には何ができ、それはどの程度のものかを把握することで自分自身の諸能力・特性を診断しているといえる。大学生は、性格・行動(明朗さ・配慮できるなど)が最も多く、ついで能力(問題解決能力・運動能力など)であった。彼らにとって、他の人との関係を円滑にやっていくことは、教員となるにあたって重要なことと位置づけられていることによる。(2)中学生、大学生の重視する自己特性の選択理由は、全体的には同じ傾向(理想自己が最も多く、ついで自己観察であり、他者との社会的比較は少なかった)がみられた。大学生では重視する自己特性をとくに自分の理想とみなしていることに特徴があるといえる。(3)中学生は友人でない人との比較においてのSEMモデルの妥当性が高かったが、本来SEMモデルで仮定されていた友人との比較ではこのモデルの予測は成立しなかった。とくに大学生においてはSEMモデルが妥当せず、他者との比較よりも自己の理想との比較が大きな意味をもつものといえる。
材料の破壊挙動解明への微視的アプローチの適用に関する研究

本研究では、破壊の基本的メカにニズムの解明という最終目的に対して、その第一歩として、疲労亀裂伝播の本質的様相を明らかにすることを目的に微視的アプローチによる実験・解析を行った。一方、試験と対応させて分子動力学によるシミュレーションを実施し破壊挙動の微視的メカニズムを検討した。実験では銅単結晶(fcc系)および3%Si鋼(bcc系)のCT試験片を用い、結晶方位と予亀裂方向の関係を系統的に変えた疲労亀裂伝播試験を実施し、走査電子顕微鏡(SEM)による詳細な破面観察を行った。その結果、両材料の疲労亀裂は力学的主応力面上ではなく、結晶構造固有の活動すべり系を選択的に伝播していくことが判明した。この現象は連続体力学で有用なLairdモデルでは説明できず、Neumannモデルを3次元的に拡張して説明する必要があった。銅単結晶材料では活動すべり系がお互いに複雑に干渉し、疲労亀裂伝播速度がその影響を強く受けることが分かった。そのため、多結晶材料で有用なParis則が成立しない。一方、原子配列を計算機上に実現して分子動力学(MD)による破壊シミュレーションを実施した。その結果、MD計算による両材料の亀裂伝播挙動は実験事実およびSEM観察結果との整合性が得られた。また、擬似疲労MDシミュレーションから非可逆的損傷蓄積の様相についても検討した。3%Si鋼については、MDにより結晶粒界が破壊挙動および亀裂経路に及ぼす影響を検討し実験結果と比較した。粒界をまたぐ亀裂では前後の結晶方位差によって伝播速度に大きな差が生じることも判明した。このように、分子動力学は破壊の微視的メカニズムを解析するための有用なツールとして期待できる。本年度は、破壊の基本メカニズムの解明という最終目標に対し、その第一歩として、微視的構造が簡単な銅単結晶材を対象とし、特に疲労き裂伝播挙動におよぼす材料の微視的構造の影響を実験的・解析的に明らかにすることを目的とした。まず、6種類の、結晶方位とき裂の関係を系統的に変えたCT試験片を供試した疲労き裂伝播実験を実施し、詳細な走査型電子顕微鏡による破面観察などより、1)単結晶材では、一般の多結晶材と異なり、き裂は結晶構造固有の活動すべり系を選択的に伝播していくこと、2)単結晶体においては、Paris則が成立せず、疲労き裂伝播の第一段階の様相を最後まで示すこと、3)き裂伝播速度は、結晶方位に依存せず、応力拡大係数範囲によって整理可能であること、等の有益な結論を得た。一方で、上記試験片のうちから2種類を選び、その原子配列を計算機上に実現して、分子動力学による破壊シミュレーションを実施した。その結果、1)銅単結晶材は臂開面を持たないことから、臂開的にき裂は伝播せず、延性的挙動を示すこと、2)土記実験に対応して、単結晶材では結晶構造固有の活動すべり系を選択的にすべること、3)疑似疲労シミュレーションを行い、非可逆的にダメージが蓄積する様相を示せたこと、等、分子動力学による破壊挙動解析の有用性を確認することができた。以上、銅単結晶材に限られるが、疲労き裂伝播の微視的メカニズムの一端を明らかにし、今後の研究の発展を目指す上で貴重なデータを取得できた。昨年度は、銅単結晶材(fcc系)を供試した疲労き裂伝播試験を行い種々の有用な知見を得たが、本年度は、その成果の次のステップとして、結晶粒界の影響を検討するため、3%Si鋼(bcc系)を用いた疲労き裂伝播試験を実施した。供試材は粗大結晶粒を有し、試験片は結晶粒2個程度より構成されており、安定き裂成長中に結晶粒界を疲労き裂が横切るようにした。5体の疲労試験を行い、その後SEMによる破面観察を実施した。

その結果、1)3%Si鋼(bcc系)の場合は、銅単結晶材(fcc系)と異なり、特定の1つのすべり面をすべるのではなく、シュミット因子の大きさが同程度の面を複数同時にすべるという多重すべりのメカニズムに従っているようであり、SEMによる破面観察結果より、ストライエーション状模様のパターンが2つのすべり面の交線となって現れることを確認した。2)3%Si鋼でも、結晶方位によってda/dNと△Kの関係が異なりParis則が成立せず、銅単結晶材と同様、き裂伝播における第I段階の様相を示していると考えられる。3)結晶粒界の影響については、隣り合う結晶の方位が同様の場合には、巨視的な速度の変化も少なく、SEM観察でも粒界前後でなめらかに伝播が進行しているが、隣り合う粒の方位が著しく異なる場合には、伝播速度に変化が現れ、破面は、巨視的にも微視的にも様相が大きく変化することが分かった。また、この変化は、主き裂先端の塑性域が粒界に当たると影響が出始めることが明らかとなった。すなわち、粒界の影響は、隣り合う結晶粒の方位関係と、主き裂先端塑性域の大きさに強く依存することが推測される。以上の成果は、疲労破壊の微視的メカニズムを探る上での大きな前進と考えられる。本年度は、bcc金属の疲労き裂伝播挙動の詳細を検討するため、3%Si鋼(bcc系)を用いた疲労き裂伝播試験を実施した。一方で、分子動力学(MD法)によるシミュレーションを行い、実験との整合性や粒界の影響のメカニズムも調べた。その結果、以下の成果を得た。1)fcc(銅単結晶材)においても、bcc(3%Si鋼材)においても、疲労き裂先端の塑性域内では結晶固有のせん断応力が卓越するすべり系上ですべりが生じており、そのすべりが連続して生じることによってき裂が形成されるというき裂伝播のメカニズムは、Neumannモデルを3次元的に拡張することによって説明することができる。2)bccにおいても、fccと同様に、活動すべり系の荷重軸に対する位置関係によって疲労き裂伝播様相(速度、経路)を説明できると考えられる。3)粒界をまたぐき裂伝播において、前後の結晶方位に比較的大きい差がある場合は、き裂先端の塑性域が粒界にさしかかるあたりからき裂伝播速度に一時的な遅延が見られ、破面にもその影響が観察された。また、分子動力学計算からは、1)実験と結晶方位を合わせてMD法による計算を行なった結果、疲労破壊実験の「疲労破壊ではSchmid因子の大きなすべり系を選択して伝播する」という成果の裏付けをすることができた。2)粒界を挟む2つの結晶の方位差が小さい場合には、外部からの力に対する緩和現象に続いて粒界が消えてしまうことがわかった。このことは実験では観察しきれなかったことであり、MD法を用いた原子レベルでの挙動解析により実験結果を解析できる可能性を示せた。2)粒界を挟む2つの結晶の方位差が非常に大きい場合には粒界前結晶と粒界後結晶の間ですべりが継承されない場合があることがわかった。以上の成果は、疲労破壊の微視的メカニズムを探る上で極めて大きな前進と考えられる。
自己分極ドナーを用いた新規π電子系分子導体の開拓とその物性

新規分子性電気伝導体の構成要素として、電子供与性を持つドナー分子であるテトラチアフルバレン(TTF)誘導体に、電子分極の大きい四角酸を結合したいくつかの分子を合成した。これらの分子ではTTF部位から四角酸部位に電荷が移動するため、溶媒により色が変化し、固体状態で電気伝導性を示す。またこの分子と磁性イオンとからなる結晶では、磁性イオン上のスピン間にドナー分子のもつπ電子を介した相互作用が認められた。四角酸に代表されるオキソカーボン類を、代表的な電導性錯体の構成ユニットであるTTF(テトラチアフルバレン)系ドナーと結合することにより構築した新規π電子系であるTTF系ドナーを主たる対象として、1)分子内分極に基づく単分子系における圧力・光照射等による電導性の発現制御、2)水素結合とドナー上の局在電子系との間の共同現象制御、および3)遍歴π電子系と局在d電子系との間の相互作用制御を指向した物質設計・開拓を行う。新物質系の電荷とプロトン、あるいは電荷とスピンの共同現象を結晶構造・電子構造・輸送現象・磁気的挙動の観点から解明する。初年度は中性分子TTF四角酸イソプロピルエステル単結晶の電気伝導度の圧力依存性、ならびに光伝導の可能性を中心に検討を行った。本物質は対イオン系を含まない単一成分系にもかかわらず電気伝導度を有する特徴ある物質である。外圧の印加に従い室温電気抵抗率は単調に減少し、常圧から12kbarまでの圧力範囲でほぼ一桁の電気伝導度の上昇が見られた。一方各印加圧力における抵抗の温度変化から求めた活性化エネルギーは圧力依存性を殆ど示さない。本物質の結晶中での電気伝導経路はカラム状に積層したTTF部位と考えられるが、伝導度の上昇にもかかわらず活性化エネルギーがほぼ一定値を取ることは、キャリアの発生機構が分子内過程、おそらくはTTF部位から四角酸部位への電荷移動によるものであることを示唆している。また本物質は溶液中で520nm付近に上述の電荷移動過程に帰属される吸収極大を示すが、この波長に相当する市販の緑色高輝度LED光を照射すると数%の伝導度の上昇が観測された。光照射による温度上昇はほぼ無視できる値であったため、光照射による電荷移動によりTTFカラムにキャリア注入が起こったものと考えられる。一方TTF-四角酸系を取り扱う過程で明らかになってきた本分子の不安定性・一般的有機溶媒への高すぎる溶解度といった不利な要因を解消し、かつドナー性の向上を図ることを目的として、TTF部位の水素原子を全てメチル基で置換したMe_3TTFsq^iPrを合成した。予備的な結晶構造解析の結果、本物質においても結晶中でTTF部位がカラム状に積層していることを確認した。現在このエステル分子の物性測定に耐えうる大きさの単結晶作成条件およびラジカル塩の作成条件をそれぞれ検討している。中性分子TTF四角酸イソプロピルエステル系について、これまでに得られた知見を総括した。またこの分子は溶液中で中程度のソルバトクロミズムを示すが、これはHOMOがTTF部位、LUMOが四角酸部位に局在していることから、光吸収によるπ-π^*遷移に伴い電荷の再配置が起こり、励起状態としての電荷分離状態のエネルギーが溶媒の極性、溶媒-溶質間の水素結合形成により変化するためであると結論付けられた。本物質の結晶中での電気伝導経路はカラム状に積層したTTF部位と考えられることから、これらの実験結果はTTF部位から四角酸部位への電荷移動によるものであることを示唆している。また本物質は溶液中で520nm付近に上述の電荷移動過程に帰属される吸収極大を示すが、この波長に相当する市販の緑色高輝度LED光を照射すると数%の伝導度の上昇が観測され、光照射によるTTFカラムへのキャリア注入が示唆される。以上の結果を国際学会International Symposium on Molecular Materials (Molmat2008)において発表し、NewJ.Chem.上で出版した(いずれもinvited)。10月から東京工業大学から富山大学へ異動したため、本年度後半は新任地である富山大学における実験室等の研究環境の整備に重点を注いだ。TTF四角酸イソプロピルエステル(TTFsq^iPr)およびそのトリメチル置換体(Me_3TTFsq^iPr)のGaCL_4^-塩の結晶構造を検討した。(TTFsq^iPr)GaCl_4においては結晶中でドナー分子のスタック構造は認められないものの、ドナー分子間に近接したS...O接触が、アニオン間にはCl...Cl接触がそれぞれ認められ、ドナー・アニオン間にも顕著に近いS...Cl接触が存在する。

1:1の組成比をもつことからこの塩の電導性は低いと考えられるが、非磁性GaCl_4^-イオンを同一イオン半径の磁性イオンFeCl_4^-に置き換えることでフェリ磁性的相互作用の発現が期待される。この結晶はキラルな空間群をとっているが、結晶全体では分極した分子が持つ電気双極子モーメントは打ち消しあうだめ、誘電的性質を示すには至らないと思われる。一方(Me_3TTFsq^iPr)GaCl_4ではドナー分子カチオンラジカルが中性分子と同様に1次元的にhead-to-tailに積層したカラム構造を形成し、GaCl_4イオンがS...Cl接触によりこれらのカラム間を架橋した構造をとっている。組成比からはこのドナー分子は+1価をとるため、1次元的Mott絶縁体鎖を形成すると考えられるが、架橋対イオンを磁性イオンFeCl_4^-に置換していくことで電子的・磁気的性質がどのように変化するか興味がもたれ、現在結晶作成を検討中である。テトラチアフルバレン(TTF)四角酸イソプロピルエステル(TTFsq^iPr)およびそのジメチル置換体(Me_2TTFsq^iPr)、トリメチル置換体(Me_3TTFsq^iPr)を合成し、物性を系統的に比較検討した。TTF部位に導入したメチル基の数が増えるに従い酸化電位は低下し、550nm付近に見られる強い分子内電荷移動吸収の波長は増大した。これはTTF骨格に電子供与性置換基を導入していくに従い、分子のTTF部位に局在しているHOMOのエネルギーが上昇する一方、四角酸部位に局在しているLUMOのエネルギーは変わらないためと説明できる。またラジカル塩(Me_nTTFsq^iPr)MCl_4(n=2,3;M=Fe,Ga)の結晶中ではドナー分子カチオンラジカル2分子がface-to-faceダイマーを形成し、四面体アニオンがS...Cl接触によりこれらのダイマー問を架橋した構造をとっている。いずれのドナーのGaCl_4^-塩とも非磁性であり、ラジカルダイマーが一重項状態を形成している。一方FeCl_4^-イオンでは鉄スピン間に反強磁性的相互作用が認められた。FeCl_4^-イオン間にはCl...Cl接触が認められないことから、ドナーラジカルダイマーを介した超交換相互作用が働いていると解釈される。さらに無置換TTFsq^iPrのFeCl_4^-塩では鉄スピン間に強い反強磁性的相互作用が認められたが、この試料はGaCl_4^-塩と同型構造をとる1:1塩(TTFsq^iPr)FeCl_4^-に加えて、構造未知の2:1塩(TTFsq^iPr)_2FeCl_4^-が混入しており、後者の磁性が支配的であることが明らかになった。