hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ラングミュア吸着層を利用した完全選択性を有する異方性エッチング技術の開発

本研究では、ラングミュア吸着層の形成を利用して完全選択性を有する異方性エッチング技術を完成させることを当初の目的とし、選択性プラズマプロセスに注目して研究を展開した。今年度(最終年度)の成果は以下のとうりである。1.ECRプラズマエッチングにおいて、超高清浄化によりウェハ表面への還元性の汚染を除去し、イオンエネルギーを制御して損傷を抑制したうえで、塩素ガスに窒素を添加するとエッチング異方性が向上する。この時のn^+ポリSiの側壁表面をESCAにより直接分析することにより、N原子が側壁に化学吸着しSi-N結合が形成されるために異方性が向上する事を明らかとした。このN原子の吸着したn^+ポリSi表面は、クリーンルーム雰囲気に曝されるだけで酸化されてしまう事を見いだした。2.エッチング速度の窒素添加量依存性は、エッチングが窒素と塩素の競争反応によるラングミュア型の吸着・反応によるとして良く説明できる。さらに、窒素の添加・無添加時の横方向オーバーエッチング速度から、塩素・窒素ラジカルの微細間隙での移動と不活性化を評価した。3.同じ高清浄ECRプラズマ装置を用いて、H_2添加ArプラズマでSiH_5を分解する方法で、基板非加熱Si低温選択エピタキシャル成長と、SiO_2上のみへの選択多結晶Si膜堆積、及びそれらの間での選択性の逆転が可能である。このSi選択エピタキシャル成長時におけるマスクSiO_2表面上には、SiO_2エッチングに抑制効果のあるSi゚原子がSiH_4に起因して表面吸着している事を、ESCA分析により明らかとした。さらに、選択性逆転は、イオン照射で誘起されるSiH_4の分解成膜反応と、水素ラジカルによる化学エッチング反応が競争的に寄与する事が原因となっている事を明らかとした。本研究では、ラングミュア吸着層の形成状態を広範な条件にわたって調べ、その基板材質によって異なる最適吸着状態を利用して完全選択性を有する異方性エッチング技術を完成させることを目的としている。今年度は、以下のような、実施計画に対応した成果、及び本研究から派生した成果が得られた。1.ECRプラズマエッチングにおいて、超高清浄化によりウェハ表面への還元性の汚染を除去し、イオンエネルギ-を制御して損傷を抑制すると、SiO_2のエッチング開始に時間遅れが生じる事を明らかとした。この遅れ時間中、SiO_2表面上には物理吸着した塩素原子のみが吸着しており、エッチングが開始すると化学吸着した塩素イオンが現れる事を明らかとした。このエッチング遅れ時間を利用してSiの完全選択異方性エッチングを実現した。2.n^+ポリSiのエッチングにおいて高基板濃度ほどエッチング速度が高く異方性が低い事を明らかとした。塩素ガスへの種々のガス添加効果を検討し、窒素がエッチング異方性向上に有効である事を明らかとした。3.窒素添加の効果は、n^+ポリSiの側壁表面にN原子が化学吸着しSi-N結合を作る事により塩素によるエッチングから側壁が保護される事である事を明らかとした。エッチング速度の窒素添加量依存性は、エッチングが窒素と塩素の競争反応によるラングミュア型の吸着・反応によるとして良く説明できる事を明らかとした。4.同じ高清浄ECRプラズマ装置を用いて汚染と損傷を抑制する事により、基板を加熱しなくとも、Siが低温で選択エピタキシャル成長できる事を実証した。また、プラズマ条件を変えるとSiO_2上のみにSiが堆積するような選択性の逆転現象を実現できる事を発見した。

1.ECRプラズマエッチングにおいて、超高清浄化によりウェハ表面への還元性の汚染を除去し、イオンエネルギーを制御して損傷を抑制したうえで、塩素ガスに窒素を添加するとエッチング異方性が向上する。この時のn^+ポリSiの側壁表面をESCAにより直接分析することにより、N原子が側壁に化学吸着しSi-N結合が形成されるために異方性が向上する事を明らかとした。このN原子の吸着したn^+ポリSi表面は、クリーンルーム雰囲気に曝されるだけで酸化されてしまう事を見いだした。2.エッチング速度の窒素添加量依存性は、エッチングが窒素と塩素の競争反応によるラングミュア型の吸着・反応によるとして良く説明できる。さらに、窒素の添加・無添加時の横方向オーバーエッチング速度から、塩素・窒素ラジカルの微細間隙での移動と不活性化を評植した。3.同じ高清浄ECRプラズマ装置を用いて、H_2添加ArプラズマでSiH_4を分解する方法で、基板非加熱Si低温選択エピタキシャル成長と、SiO_2上のみへの選択多結晶Si膜堆積、及びそれらの間での選択性の逆転が可能である。このSi選択エピタキシャル成長時におけるマスクSiO_2表面上には、SiO_2エッチングに抑制効果のあるSi°原子がSiH_4に起因して表面吸着している事を、ESCA分析により明らかとした。さらに、選択性逆転は、イオン照射で誘起されるSiH_4の分解成膜反応と、水素ラジカルによる化学エッチング反応が競争的に寄与する事が原因となっている事を明らかとした。
自治体財政に対する憲法的保障の構造と地方自治の実現

この研究では、財源の側面から地方自治を支えるために自治体の財源を確保させる制度である自治体財政調整を素材として、日独比較法研究の手法により憲法の地方自治・自治体財政保障の構造を明らかにすることを試みた。その成果の概要は下記の諸点の通りである。(1)自治体財政調整は憲法による地方自治の保障の財政上の基盤としてその形成が要請される制度である(2)自治体財政調整には自治体の事務区分ごとに異なる財政保障機能(事務適正供与保障・最少供与保障)が与えられており、その機能は自治体財政調整の制度形成のいかんを問わず普遍的に妥当しうる(3)ドイツにおける自治体憲法異議を通じて導出された自治体財政調整の憲法的意義付けは特殊ドイツ的なものではなく、我が国の裁判例における地方自治・自治体財政の解釈論にも援用可能である。当年度の研究は、以下の4点を重点的な検討課題として進めた。すなわち(1)ドイツ各州の地方制度・地方財政制度に関する紹介、(2)ドイツ各州憲法裁判所における自治体財政調整に関する判例の集積および分析、(3)ドイツ各州憲法判例に関する学説の応答状況の調査および分析、(4)我が国における地方財政制度の状況に関する調査である。(1)については、わが国の公法学にとってはなじみのない制度である自治体財政調整の法的機能に関して論文を執筆した(中京社会科学研究29巻1号)。自治体財政調整制度に関して公法学と財政学の両側面から検討を加えた業績はなお珍しく、今後この論点に関する検討に際しての一定の基礎を提供するものとなろう。(2)および(3)については、諸ラントの規定集やラント憲法・自治体法のコンメンタールを積極的に入手し分析を加えることに重点を置いた。特に各州の憲法だけでなく自治体財政法の規定形式をも検討対象に加え、それと自治体財政保障の程度の連関に関して考察を加えた論文(Law&Practice3号)は、これまで顧みられなかった多くのラントレベルの規定・判例を我が国に初めて紹介したものであり、またそれらの中にはドイツ自治体財政憲法の知見の結実とされるものも含まれている。この過程では、ラントレベルの自治体法政に関する資料を、体系的かつ豊富に収集することもできた。このように、資料の集積や分析に関しては一定の成果があげられたものと考えている。(4)については、岡山市の状況に関する判例批評を執筆したほか、平成21年4月1日現在で財政再生団体である夕張市・早期健全化団体である泉佐野市の状況に関する調査を実施した。当年度の研究は、以下の3点を重点的な検討課題として進めた。すなわち(1)ドイツ各州憲法裁判所における自治体財政調整制度の具体化・立法動向に関する資料の集積および分析(2)ドイツ地方自治・自治体財政制度に関する制度的保障を取り巻く学説状況の調査および分析、(3)我が国の地方財政制度を取り巻く問題状況の把握である。(1)諸ラントの規定集や州ごとの地方自治法の概説書・教本を入手し分析を加えることに重点を置いた。近年において行われた、自治体財政調整制度の強化のための憲法改正および法令の整備の現状を把握し、現在執筆中の博士論文「自治体財政に対する憲法的保障(仮題)」にその知見を反映させる予定である。この過程では、昨年度に引き続いてラントレベルの自治体法政に関する資料を、体系的かつ豊富に収集することもできた。(2)については、制度的保障の全体像を視野に入れた業績と、地方自治・自治体財政に対する制度敵将理論を分析した資料をそれぞれ収集し、分析を行った。この過程では、ドイツ特有の制度に依拠した議論と、我が国に一定程度応用可能な議論の整理を行い、適正供与保障・最少供与保障の考え方をわが国の地方財政に導入すべきことを「『財政優等生』の試練-地方財政の危機に立ち向かうための憲法理論」(法学セミナー662号)において指摘した。(3)については、北海道砂川市における市有地の神社への提供が、財産管理行為における政教分離違反とされた判例について財政法判例研究会において報告を行ったほか、「会計と監査」誌上に掲載予定の批評を執筆した。また、地方公営事業や第三セクターの状況が自治体財政に及ぼす影響について、北海道赤平市・同歌志内市・長崎県長崎市・佐世保市における調査を実施した。
ウィリアム・グリフィスの日本観の研究

本研究は、明治三年に福井藩のお雇い外国人として来日し、帰国後は牧師をしながら日本関係の著述を多く残したアメリカ人ウィリアム・E・グリフィス(William Elliot Griffis, 1843ー1928)の作品をひもとき、意味を問い、その日本体験の再評価をめざすものである。これまでグリフィスについては伝記的研究が主だったといえるが、本研究では代表作『皇国』以外の、これまで取り上げられることの少なかった民話集や、東京時代の日記、手紙、メモ類などの分析と解釈に重点をおくことにした。初年度は、特にグリフィスの創作民話を、大きな比較文化論の枠組みで捉えつつ、再話作品として読みこみ、そこに投影されたグリフィスの日本観の特徴を明らかにした。民話の分析に関しては、民俗学の研究成果、古代中国の伝承との比較研究の成果をも取り入れることで視野が拡大され、地元福井の伝承や民間信仰など、創作民話の素材になりえた断片的な資料や見聞についても調査を行った。二年目は、さらにグリフィスの宗教観、なかでも神社の描写に光をあて、チェンバレンやラフカディオ・ハーン、イザべラ・バードなどとの比較分析を通して、明治以降の大きな流れのなかで再評価し、その根底に、ハーン同様、ウェールズ出身の先祖由来のケルト的感性を見出すことができた。また、アメリカのラトガース大学にあるグリフィス・コレクション所蔵の未刊行資料をカメラに収め、最後に奉職したイサカの教会の場所を突き止めることができた。三年目の本年度は、昨年発表した明治初期外国人の神社観と神道解釈を日英両語の論文にまとめ、書物の形で発表するなど、グリフィスの宗教論の分析の周辺研究に時間をさきつつ、ラトガーズ大学図書館書庫で収集・コピーしたグリフィスの手稿の整理と判読を行った。グリフィスのすでに刊行された著書における宗教観および民話の解釈についてはハーンその他との比較を文章化することを得ているが、本研究を進めるにあたって不可欠な、未刊行資料(グリフィスの手稿、日記、書簡類)の読解の部分について、マイクロフィルム上でそれを判読することに予想以上の時間がかかって困難をきたしている。また、マイクロフィルムに収められていない資料についてはラトガーズ大学図書館に赴いて一部は写真に収めたが、その判読を進めるうちに、さらに調査すべきものが残っていることが判明したため、予想より遅れてしまっている。最大の課題である、グリフィスの書簡・メモ類の手稿など、ラトガーズ大学で写真に収めた資料および、すでにマイクロフィルムにある手書き資料の判読作業を効率的に進めるため、マイクロフィルムからDVDへの移行作業の部分を業者に依頼する予定である。それによって、資料の読み解きを進め、最終的には、グリフィスと日本の学生たちとの知的交流の様を明らかにしつつ、グリフィスの作品のなかに、当時の若者の意識と、そこから啓発されたグリフィスの最終的な「日本」観を読み解いていきたいと考えている。その上で、年度末までに最重要課題である、一連のグリフィス論をまとめ上げるつもりである。これまでグリフィスについては伝記的、実証的研究が主だったといえるが、本研究では代表作『皇国』以外の、これまで取り上げられることの少なかった民話集や、東京時代の日記、手紙、メモ類などの分析と解釈に重点をおくことにした。本年度は、特にグリフィスの創作民話を、再話作品として読み、そこからグリフィスの日本観を浮き彫りにすることをえた。再話にあたって素材としたいくつかの日本の伝承、さらにその源流とされる中国の伝承を分析することで、それぞれの背後の日本の伝統的な自然観を明らかにし、そのうえでグリフィスの日本観の投影された民話の魅力を見出すことができた。民話の分析に関しては、民俗学の研究成果、古代中国の伝承との比較研究の成果をも取り入れることで視野が拡大され、大きく比較文化論の枠組みで捉えることができた。また、グリフィスが福井に取材した地元の伝承や民間信仰など、創作民話の素材になりえた断片的な資料や、知識や見聞についても調査を行った。さらにグリフィスの宗教観については、チェンバレンやラフカディオ・ハーン、イザべラ・バードなどとの比較分析を通して、グリフィスの独自の日本理解の形を見出すことができた。民話の分析がほぼ予定通りに進んでいる。日本の民俗学の研究成果を取り入れつつ、晩年のウェールズ地方の民話の再話の仕事と比較検討することで、大きく比較文化論の枠組みで捉えると同時に、グリフィス自身のアイデンティティの問題を浮き彫りにすることができた。何よりも、独自の言語作品としての魅力を見出し、明らかにすることができたのがよかった。また福井に取材し、素材になりえた原話、知識や見聞についても調査を行った。現地の資料館をはじめ、滞在した福井市を中心にグリフィスが訪れた神社仏閣をたずねることができた本研究は、明治三年に福井藩のお雇い外国人として来日し、帰国後は牧師をしながら日本関係の著述を多く残したアメリカ人ウィリアム・E・グリフィス(William Elliot Griffis, 1843ー1928)の作品をひもとき、意味を問い、その日本体験の再評価をめざすものである。

これまでグリフィスについては伝記的、実証的研究が主だったといえるが、本研究では代表作『皇国』以外の、これまで取り上げられることの少なかった民話集や、東京時代の日記、手紙、メモ類などの分析と解釈に重点をおくことにした。初年度は、特にグリフィスの創作民話を、大きな比較文化論の枠組みで捉えつつ、再話作品として読みこみ、そこに投影されたグリフィスの日本観を浮き彫りにすることをえた。民話の分析に関しては、民俗学の研究成果、古代中国の伝承との比較研究の成果をも取り入れることで視野が拡大され、地元福井の伝承や民間信仰など、創作民話の素材になりえた断片的な資料や見聞についても調査を行った。二年目の本年度は、さらにグリフィスの宗教観、なかでも神社の描写に光をあて、チェンバレンやラフカディオ・ハーン、イザべラ・バードなどとの比較分析を通して、明治以降の大きな流れのなかで再評価し、その根底に、ハーン同様、ウェールズ出身の先祖由来のケルト的感性を見出すことができた。また、アメリカのラトガース大学にあるグリフィス・コレクション所蔵の未刊行資料をカメラに収め、最後に奉職したイサカの教会の場所を突き止めることができた。民話の分析のほうはほぼ予定通りに進んでいる。日本の民俗学の研究成果を取り入れつつ、晩年のウェールズ地方の民話の再話の仕事と比較検討することで、大きく比較文化論の枠組みで捉えると同時に、独自の言語作品としての魅力を見出し、明らかにすることができた。一方、アメリカのブランズウィック、およびイサカを訪問して調査取材を行うことができた。ラトガース大学グリフィス・コレクション所蔵の未刊行の手稿書簡類をフィルムに収め、集めた民芸品・工芸品・生活用品類をも見ることができた。また多くの執筆を行ったイサカ時代についても、町の歴史資料館を訪ね、グリフィスの奉職した教会を突き止めることができた本研究は、明治三年に福井藩のお雇い外国人として来日し、帰国後は牧師をしながら日本関係の著述を多く残したアメリカ人ウィリアム・E・グリフィス(William Elliot Griffis, 1843ー1928)の作品をひもとき、意味を問い、その日本体験の再評価をめざすものである。これまでグリフィスについては伝記的研究が主だったといえるが、本研究では代表作『皇国』以外の、これまで取り上げられることの少なかった民話集や、東京時代の日記、手紙、メモ類などの分析と解釈に重点をおくことにした。初年度は、特にグリフィスの創作民話を、大きな比較文化論の枠組みで捉えつつ、再話作品として読みこみ、そこに投影されたグリフィスの日本観の特徴を明らかにした。二年目は、さらにグリフィスの宗教観、なかでも神社の描写に光をあて、チェンバレンやラフカディオ・ハーン、イザべラ・バードなどとの比較分析を通して、明治以降の大きな流れのなかで再評価し、その根底に、ハーン同様、ウェールズ出身の先祖由来のケルト的感性を見出すことができた。
災害に対する社会的脆弱性に関する地理学的研究

本研究の目的は、災害に対する脆弱性を被災地において分析し、災害発生直後から復興過程までにみられる問題とその形成過程を明らかにすることである。理論的研究で災害に対する脆弱性を捉える枠組みを提示し、2つの実証的研究の結果を位置付ける。実証的分析(1)では、発災直後から復興期に至るまでの脆弱性の構成要素を明らかにする。対象地域における被災状況と復興過程を現地調査から整理し、多様な時間・空間スケールで生産される脆弱性を捉える。実証的分析(2)では、発災直後から復興期に至る脆弱性を指標化し、地図化する。復興事業がかえってコミュニティレベルの災害に対する脆弱性を増大させる可能性があるのではないかという仮説の下、個人や集団の人口構造、建造環境、制度、市場といった要素から要因を考察し、災害発生から復興までにおける災害に対する脆弱性の理論化を目指す。このうち平成30年度は、理論的研究と、実証的分析(1)を行った。理論的研究では、これまでの国内外の災害研究のレビューを行い、論点を整理したうえで「日本における災害に対する脆弱性を捉える分析枠組み」を提示した。これは、これまで議論が深められてこなかった、災害発生からある程度長い時間が経過した被災地における災害に対する脆弱性を捉えることの重要性を特に主張するものである。先行研究において、脆弱性の議論は被災前の問題、レジリエンスの議論は被災後の問題が中心となってきた。そのため、災害、復興、現在に至るそれ自体の過程が、地域やコミュニティの災害に対する脆弱性をいかに形成するのかという視点がこれまで欠けていた。したがって、災害発生前から発災後の復興プロセスを含めた長期的な時間軸を射程に入れた枠組みを考察した。また、実証的分析(1)では、土砂災害被災地域を対象として、上記の分析枠組みに基づき、防災集団移転実施集落と未実施の集落を比較し、脆弱性を検討した。平成30年度の研究実施計画では、異なる被災地域間の復興過程における相違を、現地調査によって詳細に把握することを予定していた。具体的には、2011年東日本大震災で被災した宮城県沿岸地域、および昭和47年7月豪雨で被災した豊田市小原地区において、行政担当者およびコミュニティ・リーダー、住民へのインタビュー調査を行った。宮城県沿岸地域においては、復興土地区画整理事業の進展について把握した。豊田市小原地区においては、集団防災移転促進事業の実施コミュニティにおける合意形成プロセスを把握した。こうした研究内容について、国内外の学会において発表し、議論を行うことができた。以上の進捗状況から、現在までの研究はおおむね順調に進展していると判断する。平成30年度に引き続き、平成31年度も日本のいくつかの被災地域において現地調査を実施する。当初、発災直後から復興期に至るまで、いかに災害に対する脆弱性は増大していくのかについて分析を試みていた。しかし、現地調査を進める中で、被災前の地域社会の状況についても詳細に検討していく必要性を認識した。そのため、平成31年度も継続して現地調査を行い、コミュニティレベルの特徴的な事例地域を選定し、(1)被災前、(2)被災直後、(3)被災から長期間経過した後という時間スケールで被災地域の脆弱性の変容について明らかにする。その後、調査結果をもとに災害に対する脆弱性を指標化し、災害発生前後の災害に対する脆弱性の高い地域の分布を地図化する。以上の内容についてまとめた論文を執筆する。また、国内の学会において研究内容を発表し、議論を行う。

具体的には、2011年東日本大震災で被災した宮城県沿岸地域、および昭和47年7月豪雨で被災した豊田市小原地区において、行政担当者およびコミュニティ・リーダー、住民へのインタビュー調査を行った。宮城県沿岸地域においては、復興土地区画整理事業の進展について把握した。豊田市小原地区においては、集団防災移転促進事業の実施コミュニティにおける合意形成プロセスを把握した。こうした研究内容について、国内外の学会において発表し、議論を行うことができた。以上の進捗状況から、現在までの研究はおおむね順調に進展していると判断する。平成30年度に引き続き、平成31年度も日本のいくつかの被災地域において現地調査を実施する。当初、発災直後から復興期に至るまで、いかに災害に対する脆弱性は増大していくのかについて分析を試みていた。しかし、現地調査を進める中で、被災前の地域社会の状況についても詳細に検討していく必要性を認識した。そのため、平成31年度も継続して現地調査を行い、コミュニティレベルの特徴的な事例地域を選定し、(1)被災前、(2)被災直後、(3)被災から長期間経過した後という時間スケールで被災地域の脆弱性の変容について明らかにする。その後、調査結果をもとに災害に対する脆弱性を指標化し、災害発生前後の災害に対する脆弱性の高い地域の分布を地図化する。以上の内容についてまとめた論文を執筆する。また、国内の学会において研究内容を発表し、議論を行う。
マイクロプラズマスラスターの研究開発

マイクロ波励起電熱加速型マイクロプラズマスラスターについて,これまでの数値モデル解析(マイクロプラズマ源におけるプラズマ生成・維持とマイクロノズルにおけるプラズマ流れ),数値解析にもとづくマイクロプラズマスラスターの推進性能評価,およびマイクロプラズマ源の試作をベースに,本年度は,マイクロプラズマスラスターとしての性能実証を行った.[1]マイクロプラズマ源(内径1.5mm,長さ10mm,同軸型,動作ガスAr)のプラズマ特性(電子密度・温度,ガス温度)の診断により,推進性能に直接影響するガス温度は700-1800K程度であり,プラズマ源の下流ほど温度は高く,オリフィスから真空中に膨張すると,超音速断熱膨張に起因して温度が急激に減少することを明らかにした.[2]プラズマ診断とモデル解析を組み合わせた推進性能評価により,推力0.98-1.2mN,比推力65-70s程度が得られることが推測できた.[3]微細加工法を駆使して,石英製の精密マイクロノズル(スロート径0.2mm,長さ1mmのラバールノズル)を試作し,マイクロプラズマ源と接続することにより,よりスムーズな流れ構造を有する超音速マイクロプラズマジェットの形成に至った.さらに,[4]レーザ変位計と振り子スタンドを用いた微小推力(精度<0.1mN)測定法を開発し,マイクロプラズマスラスター(マイクロプラズマ源+マイクロノズル)としての推力測定を行った.その結果,本研究で提案のマイクロプラズマスラスターの性能として,推力1.2mN,比推力80s,推進効率4%が得られ,超小型衛星(<10kg)の軌道・姿勢制御に適用できることを実証した.マイクロプラズマスラスターについて,(1)マイクロプラズマ源(内径2mm,長さ10mm)におけるプラズマ生成・維持,およびマイクロノズル(スロート径0.2mm)におけるプラズマ流れについて,作動ガスをアルゴンとしてモデル数値解析を行った.軸対称表面波励起マイクロプラズマについて、グローバルモデルと,マイクロ波電磁界に関するFDTD法を適用した.さらに,マイクロノズル流れについて,2温度モデルに基づくナビエ・ストークス方程式を適用した.解析の結果,(1)マイクロ波周波数と誘電体比誘電率が高いほどプラズマ生成が効率的,(2)マイクロノズルでは境界層がノズル断面の特性長と同程度となり境界層構造の理解と制御が重要,(3)マイクロ波電力<10Wにおいて推力2.5-3.5mN,比推力130-180s程度,であった.本マイクロプラズマスラスターが,小型衛星(<10kg)の軌道姿勢制御に適用できる.(2)さらにマイクロプラズマ源(内径1.5mm,長さ10mm、同軸型)を試作し,アルゴンガスを用いてマイクロ波励起マイクロプラズマの生成・維持,およびオリフィス(径0.4mm)を通しての真空中へのプラズマの超音速自由膨張を実証するとともに発光分光と静電プローブ計測によりプラズマ特性を把握し,推進特性を推定した.マイクロ波は周波数が2と4GHz(<10W),誘電体は比誘電率が6と12-25を用い、プラズマ源圧力は10kPa、ガス流量は50-500sccmであった。実験の結果,(i)周波数と比誘電率が高いほど発光強度は強くプラズマ密度は高い,(ii)マイクロ波電力2-10Wにおいて,オリフィス下流のプラズマ自由噴流におけるプラズマ密度は10^<11>-10^<13>cm^<-3>程度(プラズマ源では1桁程度高い),(iii)添加窒素分子の回転温度は1100-1500K程度,であることがわかった.回転温度をガス温度として,モデル解析結果にもとづくと,期待できる推力は1.5mN,比推力は70s程度であった.マイクロ波励起電熱加速型マイクロプラズマスラスターについて,これまでの数値モデル解析(マイクロプラズマ源におけるプラズマ生成・維持とマイクロノズルにおけるプラズマ流れ),数値解析にもとづくマイクロプラズマスラスターの推進性能評価,およびマイクロプラズマ源の試作をベースに,本年度は,マイクロプラズマスラスターとしての性能実証を行った.[1]マイクロプラズマ源(内径1.5mm,長さ10mm,同軸型,動作ガスAr)のプラズマ特性(電子密度・温度,ガス温度)の診断により,推進性能に直接影響するガス温度は700-1800K程度であり,プラズマ源の下流ほど温度は高く,オリフィスから真空中に膨張すると,超音速断熱膨張に起因して温度が急激に減少することを明らかにした.[2]プラズマ診断とモデル解析を組み合わせた推進性能評価により,推力0.98-1.2mN,比推力65-70s程度が得られることが推測できた.[3]微細加工法を駆使して,石英製の精密マイクロノズル(スロート径0.2mm,長さ1mmのラバールノズル)を試作し,マイクロプラズマ源と接続することにより,よりスムーズな流れ構造を有する超音速マイクロプラズマジェットの形成に至った.さらに,[4]レーザ変位計と振り子スタンドを用いた微小推力(精度<0.1mN)測定法を開発し,マイクロプラズマスラスター(マイクロプラズマ源+マイクロノズル)としての推力測定を行った.その結果,本研究で提案のマイクロプラズマスラスターの性能として,推力1.2mN,比推力80s,推進効率4%が得られ,超小型衛星(<10kg)の軌道・姿勢制御に適用できることを実証した.
車いすユーザのエネルギー消費による身体負荷の定量化とバリアフリー評価に関する研究

本研究は車いすユーザの身体的負担に着目し、客観的エビデンスに基づいて歩道環境を評価する手法の構築を目的とする。成果として酸素摂取量代謝指標と車いす走行仕事率は、身体運動能力と道路の負荷との関係を表す指標として有効であることを明らかにした。歩道環境に対する車いすユーザの身体的負担を評価することが可能となり、歩道のバリアフリー化の検証、負担の少ない経路選択、ユニバーサルデザイン等への応用が可能である。本研究は実際の歩道環境を車いすユーザが走行することによって生じる身体的負担について、エネルギー代謝を指標として定量化し、客観的エビデンスに基づいて歩道環境のバリアフリー度を評価する手法の構築を目的とする。今年度は、「先行研究調査と車いすユーザ・リハスタッフを対象としたヒアリング調査」、「携帯型酸素摂取量計測装置による健常者によるエネルギー代謝の基礎実験」を実施後、「健常者による車いす走行中のエネルギー代謝の計測と評価」を行った。研究結果は以下のとおりである。(1)車いすのタイヤ空気圧をパラメータにした実験より、適正な空気圧に対してタイヤの空気圧が大きく低下した場合には、心拍数は約10%以上上昇する。人の酸素摂取量より求めたエネルギー消費仕事率と車いす駆動仕事率のそれぞれの仕事率は、空気圧の低下により共に約50%を超える大幅な増加を示した。空気圧の低下が車いすの駆動抵抗を増大させ、空気圧が車いすユーザの身体的負担に大きな影響を及ぼすことが明らかとなった。従来から車いすを安全で楽に走行するために、タイヤの空気圧を適切に保つことの重要性が指摘されてきたが、今回の実験結果より客観的なデータの裏付けを得ることができた。(2)スロープ(8%)上りの心拍数の変化は車いす走行は歩行の約1.5倍であり、主観的運動強度(かなりきつい、限界である)と良い一致を示した。(3)スロープ上りでは車いす走行時の酸素摂取代謝指標(単位距離当たりの酸素摂取量)が平坦路走行の約5倍に達し、またスロープ歩行の約3倍に達することからスロープが及ぼす身体的負担が極めて大きいことが定量的に明らかとなった。勾配8%、距離120mは健常者のスロープ登坂の限界と思われる。(4)酸素摂取代謝指標は車いすユーザの身体的負担を定量的に評価可能と思われ、歩道のバリアフリーの客観的評価や、車いす訓練効果の評価等への応用が可能である。本研究は車いすユーザの身体的負担について、エネルギー代謝を指標として定量化し、客観的エビデンスに基づいて歩道環境のバリアフリー度を評価する手法の構築を目的とする。今年度は、「室内実験環境(平坦路と実験用スロープ)と道路環境(スロープ)での健常者による車いす走行中のエネルギー代謝の実験」を行い、酸素摂取量代謝指標(以下OCIと略す)、心拍数、仕事量と仕事率を指標としてスロープ走行時の身体的負荷を客観的に評価する試みを行った。(1)実験用スロープの8%勾配は5%勾配よりもOCIにおいて1.7倍の値を示し、身体的負担が大きい。(2)10mの短距離スロープを繰り返し走行する実験方法については、8%勾配で120mの避難スロープの連続走行実験との比較により検証した。両者のOCIの平均値の差に有意差がないことから、短距離スロープの往復により連続走行スロープの評価ができることを明らかにした。この手法は実験に物理的制約がある中で、スロープと車いすユーザの身体的負担を客観的に評価する上で有用と思われる。(3)8%勾配の道路スロープのOCIが避難スロープと比較して1.4倍大きいという差が見られた。原因としては、道路スロープの横断勾配や路面の波打ち等の影響によるものと思われる。(4)OCIを身体的負荷の指標とした時、平坦路を1とした場合、5%実験用スロープは1.5、8%実験用スロープは2.5、8%勾配の避難スロープは2.8、道路のスロープは3.8となり、身体的負担を比較する指標として利用することが可能である。(5)本研究において得られた実験結果や実験手法を用いることにより、さまざまな走行環境に対する車いすユーザの身体的負担を評価することが可能であり、道路のバリアフリー化の効果の客観的評価、負担の少ない経路選択や、スロープのユニバーサルデザイン等への応用が可能である。今年度は、道路の縦断・横断勾配の影響に関する実験と、歩道環境のバリアフリー対策として進められている「波打ち路面解消工事」の効果を検証するための車いす走行実験を行い、酸素摂取量代謝指標(以下OCIと略す)、心拍数、仕事量と仕事率を指標として車いすユーザの身体的負担を評価する試みを行った。(1)OCIを身体的負荷の指標とした時、室内平坦路を1とした場合、実験用スロープにおける縦断勾配5%では1.5、8%では2.5、8%勾配の避難スロープは2.8、同じく8%勾配の道路スロープは3.8であり、道路の縦断勾配は車いすユーザに大きな身体的負担を強いていることが明らかになった。

(2)ほぼ平坦な平均横断勾配0.4%の道路に比較すると、横断勾配2%の路面を走行する場合にはOCIが約1.3倍に増加する。室内平坦路のOCIを1とした場合、2%横断勾配は1.5の値となり、実験用スロープの縦断勾配5%の負荷と同等である。(3)波打ち路面走行時のOCIは波打ち解消工事後の約1.5倍であり、工事によりOCIの値が約2/3に低下し、身体的負担の軽減効果が明らかになった。負担の軽減は心拍数、車いすの駆動トルクから求められる仕事量と仕事率においても確認された。歩道環境のバリアフリー度を評価する指標として、心拍数は身体的負担を表す簡便な指標ではあるが評価指標としては限界がある。一方、道路の物理的抵抗を示す仕事量と仕事率は、身体の発揮できる運動耐用能と道路の負荷との関係を表す指標として有効である。OCIや仕事率は歩道のバリアフリー化の客観的な評価検証、負担の少ない経路選択、道路のユニバーサルデザイン等への応用が可能である。
欧米史上における「身分・階層と職業」の総合的研究

本研究は、階層と職業の関係の解明を主題とするものであるが、前近代においては、さらに身分(制)をふくめての三元的関係を追求しなければならない。こうした基本的観点からの三年間の共同研究は、時代・職業の種類いずれにおいても今後埋めるべき空白部分を残さざるをえなかったが、身分・階層・職業の相互関係を歴史的に明らかにするうえでの基本的な見通しをつけることはできたと思われる。その際に、本共同研究で取り上げ得た個別的テーマを挙げておけば以下のようである。古代に関してはギリシアの労働・職業観を、中世に関しては労働観とともに司教と法学者を検討対象とした。近代に関しては、ドイツの教養市民層・ユンカー・手工業者・ジャーナリストを、イギリスのユダヤ人・ジェントリを、アメリカのプランター・ジャーナリストを、フランスの聖職者・中産階級を、ロシアのインテリゲンツィアを、それぞれ検討対象とした。そして形成史・意識・行動様式などについて解明に努めた。こうした個別的検討のうえに、前近代においては身分・階層・職業の三元的関係を、近代においては階層・職業の二元的関係のあり様について認識を深め得た。ただ全体としてエリート的階層に比重がかかり、非エリート階層については、今後の課題とされた部分が多かったことは言っておかねばならない。今年度の前近代班と近代班という二班編成をし、それぞれ数回の研究会をもった。近代班では教育資格と試験制度に結合した専門職の成立過程にひとつの焦点がおかれた。この過程が英独仏米露の各国においてどのような共通性をもちつつも、それぞれ独自性がどのようにあらわれてきたかが、研究交流のポイントになった。これに対して前近代班においては、多かれ少かれ身分階層制との関連で職業配分がなされるという特質が浮彫りされた。以上のような一般的特質な時代・国に即して具体的様相を追究することに今年度の研究上の特質がある。本研究の主題は階層と職業の関係にあるが、それが前近代社会においてはさらに身分が加わり三者の関連が問題となる。したがって前近代社会研究班においては、ひとつは前近代特有の労働観の形成・構造が究明の対象とされ、第二に具体的には聖職者と法学者という二つの職業身分が分析対象として取り上げられた。とくに第二の点に関連して中世における大学の特有の役割に留意した。これに対して近代社会研究班では、ドイツに関しては知的専門職とともにユンカー(農業企業家)・手工業者を、イギリスに関してはジェントリ-(地主)とユダヤ人職業を、フランスに関しては聖職者とともに中産階級の職業を、アメリカに関しては知的専門職とともに南部の農業企業家を、さらにロシアに関しては貴族とエリート職業との関連を究明することに努めた。こうしたなかで、特に知的専門職に関しては、ドイツ・イギリス・フランス・アメリカ・ロシアそれぞれにおいて独自な特色があり、その根底にはそれぞれの国におけるエリート観の相違が伏在することが指摘された。総じて階層と職業(前近代においてはさらに身分が加わるが)という視点から歴史分析を行うことは、それぞれの時代・国における社会・文化の特質をとらえるうえで「管制塔的地点」に身をおくようなものであることが痛感された。本研究の主題は階層と職業の関係であるが、前近代においては身分制との関連も問われてくる。以上のような基本的観点から、本年度においては古代については、ギリシアにおける労働・職業観を、中世については、労働観を検討し、さらに中世における司教層と法学者に焦点をおいた研究を行った。近代については、まずドイツに関しては教養市民層、ユンカー、手工業者、ジャーナリストについて、イギリスに関してはユダヤ人とジェントリについて、アメリカに関してはプランターとジャーナリストについて、フランスに関しては聖職者と中産階級について、ロシアに関してはインテリゲンツィアについて、それぞれ形成過程、意識、社会学的位相などを解明すべく努めた。総じて、歴史における身分・階層と職業の関係は、歴史そのものを構造的にとらえるうえで、従来十分な注意が払われてこなかった「不分明な部分」に光を投げかけうる、と言っても過言ではなかろう。これらの検討作業の多くは、それぞれ論文や著書として公表されており、全体としての成果は冊子体として公刊された。
ナノ流体デバイスにおける光圧による１分子DNA操作の極限化と超並列

DNAは様々な分野で研究、応用される生体ナノ物質の代表であり、その操作と秩序の創生は光圧ナノ物質領域の重要な課題です。本研究では、我々が開拓してきた光圧とナノ流体力学操作の融合による単一ナノ物質操作の新規方法論を、ナノ粒子を代表とする0次元ナノ物質からDNAを代表とする1次元ナノ物質へと拡張させます。1分子DNAを安定的に操作することを可能とする光圧デザイン及びナノ流体操作との相乗効果を解明します。これにより、従来の1分子DNA操作の限界を突破させ、1分子DNA操作の革新的な原理及びブレークスルー技術を世界に先駆けて創出します。
電気化学QCM法によるPbSO_4/Pb電極の浮動充電反応の解析

二次電池の長寿命化には、微少電流にて活物質を常に活性な状態に保つ浮動充電が不可欠である。ところが、鉛蓄電池においても質量変動などの直接データに基づいて浮動充電を解析した例は無い。現在、鉛蓄電池では、高濃度硫酸を電解質とした高エネルギー密度タイプの製品開発や炭素系微粒子の添加による長寿命化の研究などの新たな展開が見られ、質量データに基づいた浮動充電反応の詳細な解析が待たれている。本研究では、電極表面の質量変動をナノグラム(10^<-9>g)オーダーでその場測定できる電気化学QCM法(Electrochemical Quartz Crystal Microbalance Technique)を用い、微少電流をPbS0_4/Pb電極に印加した際の充放電反応を解析した。得られた結果は、以下のように要約できる。(1)硫酸溶液中に浸漬されたPb-0.08mass%Ca-Sn合金上のPbSO_4の生成速度は、含有Sn量により抑制された。また、348K、4.50kmol m^<-3> H_2SO_4による604.8ksの長時間加速試験の結果は、室温、短時間で実施されたEQCM法のそれと同一であり、この計測方法の有用性が確認できた。(2)正極活物質の充電において、低電流密度ではPb→PbSO_4なる反応だけであるが、ある臨界値以上になるとPbSO_4→PbO_2の反応が進行し、質量の低下が認められた。一方、負極活物質の充電では、正極活物質の約1/4の電流値でPbSO_4→Pbなる反応が進行した。そのため、鉛蓄電池の浮動充電反応については、正極活物質PbO_2の充電がより困難であると判断できた。(3)反応性スパッタによりPbO_2薄膜を作製し、充放電反応にともなう質量変動をEQCM法によりその場測定した。その結果、これらの反応はいずれも溶解・析出機構で進行し、正極活物質PbO_2の充電には放電生成物PbSO_4の形状が強く影響することが明らかにされた。
神経伝達阻害作用を有するアルカロイド類の不斉合成研究

我々の見い出した不斉付加型Pummerer反応(文献1,2)を応用して、神経伝達阻害作用を有するアルカロイドであるhistorionicotoxin類の合成研究を行った。ビニルスルホキシド(2)の付加型Pummerer反応により、鍵中間体となる付加体(3)を光学収率90%e. e.で得ることができた。3の絶対配置は、絶対配置が既知の抗菌活性天然物(+)-malyngolideへ導くことにより、S配置と決定した。続いて、付加体(3)をperhydrohistorionicotoxin(1)へと導くためにシクロヘキサン環の立体選択的構築を検討した結果、パラジウム触媒を用いる分子内カルボニルアリル化反応によた、3連続不斉中心の立体制御に成功し、望みのスピロ化合物(5)を立体選択的に得ることができた。5は、側鎖の修飾とベックマン転位による環拡大などを経て高橋らのperhydrohistorionicotoxin合成中間体(6)へ導くことができ(文献3)、(+)-perhydrohistorionicotoxinの形式合成を達成した。今回確立したperhydrohistorionicotoxinの合成経路は、側鎖の構造の異なる種々のhistorionicotoxin類の合成にも応用が可能であり、構造活性相関や、新規化合物のデザインに役立つものと考えられる。我々は見いだした不斉付加型Pummerer反応を神経伝達阻害作用を有するアルカロイドであるhistrionicotoxin類(1)の不斉合成へ応用するため,先ず光学活性な5員環ビニルスルホキシド(2)を合成し,これに対する付加型Pummerer反応を検討した結果,付加体(3)を収率63%,光学収率90%e.e.で得ることができた.絶対配置に関しては先の知見から類推されるが,確認のため抗菌活性天然物(+)-malyngolide(4)へ導くことにより付加体(3)の不斉炭素はS配置と決定した.次に,絶対配置の決定した3をperhydrohistrionicotoxinへと導くためにシクロヘキサン環の立体選択的構築にとりかかった.3をアルデヒド(5)へ導き,このものをMe2AlClを触媒とするカルボニル-エン反応により求める水酸基とブテニル基とがトランスに配置された化合物(7)を得ようとしたが,生成物は予想に反しシス体(6)であった.現在,この結果の検討と,7への選択的な閉環反応を検討中である.カルボニル-エン反応を用いた閉環反応では、水酸基とブテニル基がシスの配置を持つエピマ-のみが生じ、目的とするトランス体は得られなかった。そこで合成ルートを変え、パラジウム触媒を用いる分子内カルボニルアリル化反応により閉環したところ、3連続不斉中心の立体制御に成功し、望みのスピロ化合物(5R,6R,7R)-7-Hydoxy-1-(p-tolylthio)-6-vinylspiro[4.5]dec-1-eneを立体選択的に得ることができた。本化合物の側鎖の修飾とベックマン転位によるシクロペンテン環の環拡大などを経て、井深らのperhydrohistorionicotoxin合成中間体(6R,7R,8R)-7-Butyl-8-hydroxy-1-azaspiro[5.5]undec-2-oneへ導くことができ、ここにperhydrohistorionicotoxinの形式合成を達成した。今回確立したperhydrodhistorionicotoxinの合成経路は、側鎖の構造の異なる種々のhistorionicotoxin類の合成にも応用が可能であり、構造活性相関や、新規化合物のデザインに役立つものと考えられる。
北欧ケアの実地調査に基づく理論的基盤と哲学的背景の研究

医療,看護,リハビリ,介護,福祉,保育,教育まで広がる「北欧ケア」を,哲学・死生学・文化人類学といったこれまでこの分野にあまり関わって来なかった研究者も参加して学際的に,しかも,実地・現場の調査により現場の人たちと研究者の人たちとの議論も踏まえて研究を行い,医療と福祉をつなぐ「ケア学」の広まり,生活中心の「在宅ケア」の広まり,「連帯/共生」の思想が根づいていること,などが浮かび上がってきた。浜渦、竹之内、前野は、英国ボーンマスで国際質的学会及びヨーロッパ・ケア学アカデミーに参加、スウェーデンでケア学研究者達と意見・情報交換をし、デンマークで高齢者ケア施設を視察・意見交換をして、北欧ケアの理論的考察とケア現場の考察の接点の探求を行った(9月)。中河は、ドイツとノルウェーの音楽療法研究者を訪ね、コミュニティ音楽療法についての知見を得るとともに、現場見学、意見・情報交換を行い、今後の研究の足がかりを作ることができた(89月)。備酒は、スウェーデンおよびデンマークでのフィールドワーク研修・調査(11月)を行い、両国の高齢者施設の概要を調査するとともに、ケア現場の視察とケアスタッフとの討論を通じて、その理論的基礎を解明するてがかりを探求した。山本は、デンマークおよびノルウェーでのフィールドワーク研修・調査(911月)を通して、北欧ケアの理論について基礎的な知見を得るとともに、高齢者施設の見学を通じて実際のケア現場を視察し、また、ケアに関わる職員とのディスカッションから、ケアの在り方について考察を行った。年4回の研究会により、これら各々の研修の報告会を行うとともに、一度は北欧ケアと教育に関するシンポジウムを行って、高橋、中村、竹内、福井は、それぞれ看護、福祉学、リハビリ学、文化人類学という異なる視点から北欧ケアを考察するための手がかりを得ることができた。1年間の締めくくりとして、3月にスウェーデンからケアの研究者と実践者を一人ずつ招聘してシンポジウムを予定していたが、東日本大震災の影響により中止となり、予定通りに一年目を終えることができなかったが、半年後の10月に延期して開催することができ、半年遅れではあるが、ケア理論とケア現場を繋ぐための一つの視点を共同研究メンバー全員で共有することができた。昨年度は、4名がそれぞれスウェーデン、デンマーク、ノルウェーで研究者や施設を訪問し、視察・意見交換・情報交換を行う一方で、年4回の国内の研究会を通じて、国内外の研究者を招聘して情報提供を仰ぐとともに、互いの研究について情報交換・意見交換をした。国内からは北欧教育の研究者を招いてシンポジウムを行い、国外からは、3月の大地震・大津波・原発事故などで来日を延期されたスウェーデンの研究者と専門職の二人を10月に招へいしてシンポジウムを開催した。半年遅れではあるが、ケア理論とケア現場を繋ぐための一つの視点を共同研究メンバー全員で共有することができた。それぞれに研究を進める際の役割分担としては、次の通りである。竹之内裕文はスウェーデン・ボラス大学に客員教授として長期滞在し、哲学・死生学を中心に北欧ケアの研究を進めた。高橋照子は看護学分野のケア概念の再考に基づいて看護における北欧ケアの特性を考察した。中河豊は主にノルウェーの社会福祉制度における音楽療法のありかた、これと関連してノルウェーにおける哲学の発展について研究を進めた。備酒伸彦は(1)北欧におけるリハビリテーション・介護が行われる場所の変遷(施設ケア→在宅ケア(ケアつき高齢者住宅)→在宅ケア(元々の住まい))にかかる臨床的な研究と、(2)地域包括ケアを推進するわが国の政策と、北欧ケア政策の比較に関する研究を進めた。中村剛は現地調査を踏まえ、北欧ケアの中心的価値である連帯の哲学的背景の探究を進める。福井栄二郎は高齢者を対象として親密圏の比較文化的ケア論の研究を進めた。竹内さをりは認知症者に対するケアおよびリハビリテーションの比較研究を進めた。前野竜太郎は、重症心身障害児・者の生活世界におけるリハビリテーションの調査・研究を進めた。山本大誠は昨年度の地域ケアの実施調査を踏まえて、北欧における精神科領域の理学療法学を継続的に研究し、さらに地域ケアへの移行について実施調査を通じた具体的取り組みの研究を遂行した。浜渦辰二は北欧各国の連携協力者とも意見交換をしながら、これら研究の統括を行った。本研究は,医療,看護,リハビリ,介護,福祉,保育,教育まで広がる「北欧ケア」を,哲学・死生学・文化人類学といったこれまでこの分野にあまり関わって来なかった研究者も参加して学際的に,しかも,実地・現場の調査を踏まえ,現場の人たちと研究者の人たちとの議論も踏まえて行うというところに,これまでにない特徴をもっている。研究分担者全員が、3年間に少なくとも1回は北欧のいずれかの国に、それぞれの関心から現地調査をしたうえで、考察を発表し議論を重ねてきた。

これまでの考察から「北欧ケア」の特徴として浮かび上がって来たことは,第1に,上に広い意味で「ケア」と呼んだ各分野の連携が機能しており,医療と福祉を繋ぐ全体としての「ケア」を考える「ケア学」が広まって来ていること,第2に,これも広い意味での「在宅」を中心に「ケア」が行なわれる体制を基本として,「患者中心」よりも「生活者中心」という考え方が大切とされていること,第3に,「自立/自律」の思想とともに「連帯/共生」の思想が長い歴史とともに深く根づいていること,などである。この3年間に12回の研究会を開催するとともに、予告的な市民公開シンポジウムと最後の成果を発表する市民公開シンポジウム「いま,北欧ケアを考える」を開催し、また、ホームページを立ち上げて、研究会の案内と記録を逐次公開し、研究の成果を広く一般にも公開してきた。さらに、研究分担者と研究協力者により、最終年度に刊行された『看護研究』に「北欧ケアとは何かー看護研究への示唆」という特集を組むとともに、『地域リハビリテーション』に7回にわたって,研究分担者6人により連載「みんなでケアを考える!哲学者,文化人類学者,ケア研究者・従事者が一緒に考えるこれからの高齢者ケア」を掲載した。それらを含めて、最終的に3年間の研究業績をまとめた報告書『いま、北欧ケアを考える』を発行した。東日本大震災の影響で、平成22年度末に予定していた外国人招聘の企画が半年延期されたため、次に予定していた外国人招聘の予定が調整できず、あきらめてこちらから訪ねていくこととした。そのため、全員が情報を共有しにくくなったが、それでも他の方法を取りながら、何とかできるだけ補って進めてきているので、おおむね順調とまでは言えないかも知れないが、遅れているというほどではない。24年度が最終年度であるため、記入しない。すでに、最終年度の計画は決まり、5月5日に行った市民向けシンポジウムから始まって、6月と11月の2回の研究会を計画し、最後に、3月に再度市民向けのシンポジウムで研究成果を発表する予定である。今年度も3人が現地調査を行い、研究会で報告をしていただく予定で、外国人招聘が予定通りに行っていない分を、こちらから訪れることでカバーをしているが、それにも日程調整が必要となっている。研究成果を書籍の形で残すことも併せて検討している。
アルミナ-ITO-チタニア系膜の電気化学的合成と光触媒特性の評価

0. 0. 1 mol/l TiCl_4水溶液中での電解は緻密アルミナ/スズドープインジュウム酸化物(ITO)カソードと炭素アノード間で10 V/cmの電場で行われた。複合体カソードは水溶液中に溶解し、その後、電極表面にTiO_2を析出させた。SEM、XRD、EPMA、ラマンスペクトル、UV-visスペクトル及びXPSは析出した膜の構造解析に使用した。膜表面上に形成したTiO_2の構造は加熱温度の増加にともなってアモルファスからルチルに変化した。TiO_2を有する析出膜は200-800nmの広域波長で光エネルギーを効率的に吸収した。光電流はpH 5. 8のシュウ酸溶液中のTiO_2を有する析出膜とPt線間に流れ、両電極でシュウ酸の分解を促進した(C_2O_4^<2->+2h→2CO_2, 2H^++2e^-→H_2)。本研究では高い光吸収特性を示したAl_2O_3-ITO焼結体のAl_2O_3-ITOの体積比を60:40から70:30と50:50にした。焼結体を酸素雰囲気、1500°Cで4h焼成すると理論密度の96.3-99.4%に緻密化した。焼結体の電解には導電性、緻密性、強度が必要である。したがって、相対密度95%以上を示した焼結体を使用した。0.10MTiCl_4中で電析した場合、焼結体表面に生成した電析膜は約340, 580, 810μmで、ITOの混合割合が30, 40, 50vol%と増加することで厚くなった。これは導電性のあるITOの増加で焼結体の電気抵抗が減少し、回路に流れる電荷量が増加したためである。電析前後および電析後200°C焼成体のXRD測定結果、結晶相に顕著な変化はなく、出発原料のAl_2O_3, In_2O_3固溶体,SnO_2および焼結中に生成したInAlO_3に基づく回折パターンが観察された。200-800nmの波長に対する焼結体の反射率は約2-15%で、ITOが増加するとピーク位置が420nmから480nmの長波長側にシフトした。一方、電析直後の焼結体は330nm以上の波長に対する反射率が増加し、450-800nmで約45-75%に増加した。これは反射率の高いAl_2O_3膜が焼結体表面に析出したためと考えられる。しかし、200°C焼成後、400-800nmで反射率の最大値は20-60%に減少した。XRD, XPS,ラマン分光測定により、電析後900°C焼成体表面にルチル型TiO_2の析出を確認した。XRD測定により700°Cまでルチル型TiO_2を検出していない。これらの結果は200°C焼成でアモルファスTiO_2が電析膜表面に生成したことを示唆する。反射率が最も小さかった60vol%Al_2O_3-40vol%ITO焼結体についてTiCl_4濃度を0.01Mから0.15と0.20Mに変更して電析を行った。TiCl_4濃度増加にともなって電析膜厚は570, 690, 880μmと増加した。結晶相に顕著な差は見られなかったが、200°C焼成後の電析膜の反射率の最大値は60-70%に増加した。これは電析膜中のAl_2O_3の割合増加が原因と考えられる。次に、0.1mol/lのTi, In, Sn, Alの塩化物溶液を10V/cmの電場で電析し、ITOガラス基板上へ直接、酸化物の成膜を試みた。その結果、電析前(87nm)に比べてかなり厚い1.3-2.5μmのアモルファスまたはIn_2O_3膜が成膜できることがわかった。前年度、0.1mol/lのAlCl_3,InCl_3,SnCl_4およびTiCl_4を10V/cmの直流電場で電析し、ITOガラス基板上へ直接、酸化物の成膜を試みた。その結果、アモルファスまたはIn_2O_3膜の成膜ができた。