hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
キチン投与がパネート細胞の分泌活動に及ぼす影響の形態計測的研究

ヒトをはじめとする多くの哺乳類小腸陰窩底部に存在するパネート細胞は、消化管内における非特異的防御機構を代表するリゾチームを分泌することがわかってきている。実際、消化管内における細菌の増殖に対して、パネート細胞はリゾチームを含んだ顆粒を放出することが確かめられ(Satoh and Vollrath,1986,Anat Embryol 173;Satoh,1988,Cell Tissue Res 251;253)、細菌の菌体成分がパネート細胞の分泌を刺激するのではないかと考えられた。そこで細菌の細胞壁を構成するムラミン酸と類似の構造をもちリゾチームにより分解されるキチンを無菌動物に経口投与し、それが消化管粘膜上皮(特にパネート細胞)に及ぼす影響を形態学的に電子顕微鏡を用いて検討した。24時間絶食の後、粗製キチンや、CMキチンを含んだ餌を無菌マウスに与えた。12時間後にカルノフスキー液にて全身潅流固定し、回腸組織片を採取し、電子顕微鏡用の試料を作製した。粗製キチン投与マウスの腸管は、通常の餌を与えられていた対照群と比べて、著明な変化はみられなかった。生体内で、より速やかに分解され易いCMキチンを投与された群の腸管では絨毛の先端から細胞が脱落していく像がしばしば観察され、顆粒放出をしているパネート細胞も時折観察された。しかしながら、電顕写真をもとにした形態計測を行ったところ、分泌顆粒の大きさや数、また水解小体や、核に統計的に有意な差となるような変化はみられなかった。基質となる物質が腸管内に入ってきてもパネート細胞に著明な変化をみなかったことから、1)基質が腸管内に入ることにより消化酵素を分泌する膵臓の腺房細胞とパネート細胞とは分泌機構が異なること(Cf.Satoh et al.1989,Anat Rec,in press)、また2)ムラミン酸以外の細菌菌体成分がパネート細胞の分泌活動を刺激していることなどが示唆された。今後は、菌体成分を用いたin vitroの実験を進める予定である。
厚肉小径管の鞍反りと連続シュー成形を併用した新加工法の確立

安価で簡単に小径管を製造するために,鞍反り予成形を利用した連続シュー成形の利用を提案した.鞍反り曲面を成形するためには,長手方向に沿った素板が必要である.そのために非対称圧延による反った素板の成形が試みられた.非対称圧延の圧下率が反り曲率に及ぼす影響が調査された.長手方向曲率は圧下率の増加とともに周期的に変動する.この現象は,小径ロールとの接触開始位置で起こる大きな塑性変形が,すべり線に沿って伝播するという仮説により説明された.長手方向に大きく反った素板を真っ直ぐに伸ばすと,幅方向に大きな反りが生じた.この幅方向の大きな反りは,連続シュー成形に有効である.異径圧延の各成形パラメータの板材長手方向カール量,鞍反り量への影響についての調査を行い,以下のことを明らかにした.有限要素シミュレーターを使用し,初期板厚が0.1mmのSPCD材を供試材とし,同周速,異周速圧延について,上下ロールのロール径比が3,圧下率が1%5%について,長手方向のカール量を算出した.その結果,圧延された板の長手方向の曲率は異周速圧延の方が同周速圧延よりも大きく圧下率3%で最大となること,板の上側と下側の流出速度差と長手方向ひずみの差が大きいほど長手方向の曲率は大きくなること,圧延後の長手方向の曲率が大きいと,鞍反りが発生した際の板の幅方向の反りの度合いは大きくなること,鞍反りが発生した際の板の幅方向曲率は,エッジ付近で最大となることを明らかにした.さらに反りの発生メカニズムについて,トップロール側の接触開始点付近で板は大きく板厚-長手方向にせん断変形し,加工硬化する.そのため圧延中の板は加工硬化の小さいボトムロール側で板厚が減少し長手方向に伸びる.それにより,長手方向の反りが発生すること,圧下率3%以上では圧下率に比例して長手方向の曲率は大きくならず,これは圧下率が大きいほどボトムロール側の板厚の縮みが大きくなり,板がボトムロール側に移動し,トップロール側の接触開始点が下流に移動し,上側の加工硬化が減少し,板が全体的に長手方向に伸びるためであることを明らかにした.また,異周速圧延ではロールの周速度差により生じる摩擦力によって板の下側が引き延ばされるため,同じ圧下率の同周速圧延で圧延された板よりも板の長手方向曲率は大きくなった.実験についてもシミュレーションと同様な結果が得られた.異径圧延の各成形パラメータの板材長手方向カール量,鞍反り量への影響について,初期板厚が0.1mmのSPCD材およびSUS304材を供試材とし,同周速,異周速圧延について,上下ロールのロール径比が3,圧下率が1%20%について,長手方向のカール量を実験により測定した.同条件について有限要素シミュレーションにより算出した.その結果,曲率の値はいずれの条件の場合も,圧下率Rrの増加とともに曲率は急激に増加し,Rr =2%付近で最大値を示した.しかし,Rr > 3%で急激に減少し,Rr = 6%で曲率がほぼ0の極小値を示した.Rr > 7%では再び急激に増加し,Rr = 12%で極大値を示し,Rr > 12%では再び減少した.異径ロール圧延の考察に先立ち,同径ロール同周速圧延でRr =3%の条件の計算を行った.算出された相当塑性ひずみ速度εpEの分布により,板厚中央面両端付近で非変形領域が見られ,変形の大きい領域はX形状に分布することを明らかにした.成形を追って考察すると,まず素板は圧延ロールと接触を開始し,接触開始位置はロールの傾きが大きいので,素板はこの位置で急激に圧縮・せん断され,大きなひずみ速度が生じる.その位置を起点とするすべり線を考えると,そのすべり線に沿った領域も,起点につられて大きいひずみ速度が生じる.つまり,接触開始点を起点とするすべり線に沿った大きなせん断変形が際立ち,変形領域がX形状に分布する.異径ロールによる非対称冷間圧延では,圧下率の増加(素板とロールとの接触長さの増加)とともに長手方向の反りの曲率は周期的に増減する.この現象を,小径ロールとの接触開始位置における大きな変形が,すべり線に沿って伝播するという仮説を立て証明した.引き続き,薄板の異径圧延による鞍反り成形の検証を行った.初期板厚が0.1mmのSPCD材およびSUS304材を供試材とし,同周速,異周速圧延について,上下ロールのロール径比が3,圧下率が1%20%について,長手方向カール量,鞍反り量を実験実験により測定した.また成形プロセスの有限要素シミュレーションを行い,鞍反りの発生メカニズムを考察した.その結果,曲率の値はいずれの条件の場合も,圧下率Rrの増加とともに曲率は急激に増加し,Rr =2%付近で最大値を示した.しかし,Rr > 3%で急激に減少し,Rr = 6%で曲率がほぼ0の極小値を示した.Rr > 7%では再び急激に増加し,Rr = 12%で極大値を示し,Rr > 12%では再び減少した.

異径ロール圧延の考察に先立ち,同径ロール同周速圧延でRr =3%の条件の計算を行った.算出された相当塑性ひずみ速度の分布により,板厚中央面両端付近で非変形領域が見られ,変形の大きい領域はX形状に分布することを明らかにした.成形を追って考察すると,まず素板は圧延ロールと接触を開始し,接触開始位置はロールの傾きが大きいので,素板はこの位置で急激に圧縮・せん断され,大きなひずみ速度が生じる.その位置を起点とするすべり線を考えると,そのすべり線に沿った領域も,起点につられて大きいひずみ速度が生じる.つまり,接触開始点を起点とするすべり線に沿った大きなせん断変形が際立ち,変形領域がX形状に分布する.異径ロールによる非対称冷間圧延では,圧下率の増加(素板とロールとの接触長さの増加)とともに長手方向の反りの曲率は周期的に増減する.この現象を,小径ロールとの接触開始位置における大きな変形が,すべり線に沿って伝播するという仮説を立て証明した.長手方向に大きく反った板を真っ直ぐにすると,幅方向に曲率が生じる.その幅方向の曲率半径が小さいほど,シュー成形において高精度な小径管の成形が可能となった.安価で簡単に小径管を製造するために,鞍反り予成形を利用した連続シュー成形の利用を提案した.鞍反り曲面を成形するためには,長手方向に沿った素板が必要である.そのために非対称圧延による反った素板の成形が試みられた.非対称圧延の圧下率が反り曲率に及ぼす影響が調査された.長手方向曲率は圧下率の増加とともに周期的に変動する.この現象は,小径ロールとの接触開始位置で起こる大きな塑性変形が,すべり線に沿って伝播するという仮説により説明された.長手方向に大きく反った素板を真っ直ぐに伸ばすと,幅方向に大きな反りが生じた.この幅方向の大きな反りは,連続シュー成形に有効である.該当年度の研究計画は,異周速圧延の各加工パラメータの板材長手方向カール量,鞍反り量への影響についての調査である.シミュレーションと実験により,同周速,異周速圧延の2条件,ロール径比1条件,圧延条件5条件について調査を行い,カール量,鞍反り量への影響を明らかにした.カール量の目標値は直径20mm直径50mmであるのに対し,直径15mmという目標値を超えるカール量が達成できた.鞍反り量の目標値はエッジの高さが0.15mm0.4mmに対し,0.25mmとなった.したがって,おおむね順調に進展していると言える.生産工学・加工学当初の計画どおり研究を進める.H27年度は熱伝達性向上のため,内面溝付き管の成形を試みる.該当年度の研究計画は,異周速圧延の各加工パラメータの板材長手方向カール量,鞍反り量への影響についての調査である.シミュレーションと実験により,同周速,異周速圧延の2条件,ロール径比1条件,圧延条件5条件について調査を行い,カール量,鞍反り量への影響を明らかにした.カール量の目標値は直径20mm直径50mmであるのに対し,直径15mmという目標値を超えるカール量が達成できた.鞍反り量の目標値はエッジの高さが0.15mm0.4mmに対し,0.25mmとなった.したがって,おおむね順調に進展していると言える.当初の計画どおり研究を進める.H26年度はシュー成形による管の成形についての調査をシミュレーションと実験から行う.H27年度は熱伝達性向上のため,内面溝付き管の成形を試みる.当該年度に断面観察および変形挙動観察用カメラ一式(日本インスツルメンツNI 1776C \550,519)を発注したが,納品が遅れて次年度扱いとなったため.当該年度に断面観察および変形挙動観察用カメラ一式(日本インスツルメンツNI 1776C \550,519)を発注したが,納品が遅れたため,次年度納品,支払いを行う予定である.
分子生理的手法による蝸牛のイオン輸送機構の解明

内耳の外有毛細胞のイオン濃度の調節機構は音受容に必須である。我々は顕微蛍光画像解析法を用いて、細胞内Ca,Na,pH濃度を測定し,Ca-Na交換輸送,Na-H交換輸送,Cl-HCO_3交換輸送,Na-K ATPaseが存在していることを明らかとした。Ca-Na交換輸送は細胞内Caの排出に,Na-HとCl-HCO_3交換輸送はpHの調節に,Na-Hポンプは細胞内Naの排出に関与していた。音受容では、聴毛の機械的刺激によって変換チャネルが開いて、主としてKイオンが流入する。その結果、生じる脱分極は膜のCaチャネルを活性化させ、細胞内のCaを上昇させる。次にCa依存性のKチャネルが開いて過分極する。この時に生じたCaとNaはCa-Na交換輸送,Na-Kポンプによって細胞内へくみ出される。血管条の辺緑細胞は内リンパ液,電位の形成に重要である。内リンパ側には非選択性陽イオンチャネルとClチャネルが存在した。前者は細胞内のpH,電位,ATPによって調節を受け、後者はプロテインキナーゼAによるリン酸化によって活性化された。
酸化ストレスが落屑緑内障線維柱帯ならびに水晶体・虹彩上皮細胞に与える影響の検討

落屑物質が線維柱帯に沈着する落屑緑内障は、眼圧変動が大きく点眼加療によるコントロールが困難な難治緑内障の1つである。落屑物質形成には細胞ストレスとTGF-β1が関与しているという仮説があり、我々も過去に落屑緑内障の前房水中でTGF-β3が上昇していることを示している。本研究の目的は各種TGF-βが酸化ストレスと呼応して落屑物質形成に関与していることを示し、原因遺伝子とされるLOXL1との関連を明らかにすることであった。平成21年度から22年度までの研究において種々の手術サンプルをもとに落屑緑内障眼由来細胞の培養系を検討した結果、線維柱帯細胞は術中のマイトマイシンC処理のために増殖させ難く、また虹彩色素上皮細胞は単一細胞群として培養するには純度の問題で難しかったことから、最終的には落屑物質の産生能が示唆されており、かつ単一細胞群として培養が容易な結膜下線維芽細胞を主体として実験系を構築するのが実際的であると判明した。平成23年度においてはこの実験系を用い、最初に非緑内障眼由来の結膜下線維芽細胞に対して、培地に曝露時間を変えて各種濃度のTGF-β1, 2, 3を作用させ、LOXL1、fibrillin-1遺伝子のmRNA発現量を検討した。その結果、すべてのTGF-βにおいて両遺伝子それぞれのmRNA発現量の亢進を認めた。また過酸化水素を付加した状態で結膜線維芽細胞を培養し、酸化ストレス下での反応を確認した。続いて落屑緑内障眼由来の結膜下線維芽細胞を用いて同様の実験を予定していたところ、当科とゲノム医科学との共同研究として実施した落屑緑内障に対するゲノムワイド関連研究の結果から、落屑緑内障にはLOXL1遺伝子のみならず、他の遺伝子の関与も疑われることが明らかとなった。またLOXL1遺伝子自体も欧米人と日本人の間ではSNPの方向性が異なっており、遺伝子の関与の仕方に人種差が認められることから、一義的に原因遺伝子とは言い切れない状況にあることが判明した。このような現状を鑑み、酸化ストレスがLOXL1遺伝子関連物質のみならず、新たに判明した遺伝子の産生物質に対する影響も合わせて検討すべきであると考えられたため、研究計画の再検討を行ない、遺伝子解析を先行させた後にこれらの検討を行うべきであるとの結論に達した。落屑緑内障は偽落屑物質が房水流出部に沈着するために眼圧が上昇し、点眼加療に抵抗を示す難治な緑内障である。偽落屑物質がどのように形成されるかはまだまだ不明な点が多い。今研究の目的は、TGF-β、特にβ3が酸化ストレスと呼応して偽落屑物質の形成に関与していることを示すことである。前房構成組織細胞を初代培養にて増殖させ、得られた細胞において各種TGFβに反応して偽落屑物質構成因子が産生・蓄積するか否かを調べるようとするために、まず線維柱帯細胞の培養を試みている。

現在までのところ一眼球からの線維柱帯細胞の培養は可能であるが、線維柱帯切除術より得られる長さ4mmの線維柱帯組織からの線維柱帯細胞の培養には成功していない。原因として得られる細胞量がかなり少ないためと考えている。平行して、線維柱帯切除術時に採取できる虹彩組織からの細胞の培養をすすめており、こちらは培養が可能である。ただ線維芽細胞が混入する場合あり、その場合はMACSにて除去する予定である。次に得られている線維柱帯細胞を用いて、各種TGF-β添加時の反応をリアルタイムPCRにて検討し、適切な作用時間、濃度を調べている。今後の研究に主体的に使用する細胞には各種緑内障眼より培養可能である虹彩色素上皮細胞を考えており、これは虹彩は落屑物質の生成に主に関わっていると考えられているため、妥当なところと思われる。引き続き細胞の活性酸素を測定する系を確立し、酸化ストレスとTGF-βの相互作用の観点から偽落屑物質形成の謎を解明していきたい。落屑物質が房水流出部である線維柱帯に沈着する落屑緑内障は、眼圧が上昇して点眼加療によるコントロールが困難な難治緑内障の1つである。落屑物質形成には細胞ストレスとTGF-β1が関与しているという仮説がある。我々の施設では落屑緑内障の前房水中でTGF-β3も上昇していることを示しており、今研究の目的はTGF-β、特にTGF-β3が酸化ストレスと呼応して落屑物質形成に関与していることを示すことである。まず落屑緑内障眼由来細胞の培養系の確立を目指し、手術中に得られるサンプルをもとに線維柱帯細胞、虹彩色素上皮細胞の培養を行った。しかし線維柱帯細胞は術中のマイトマイシンC処理のために増殖させがたく、また虹彩色素上皮細胞は単一細胞群として培養するには純度の問題でむずかしく、いずれも実験系として用いるためには不十分であった。このため、同様に落屑物質の産生能が示唆されており、かつ単一細胞群として培養が容易な結膜下の線維芽細胞を主体に実験系を構築した。最初に非緑内障眼由来の結膜下線維芽細胞を用いて、培地に各種濃度のTGF-β1, 2, 3を種々の時間で作用させ、LOXL1、fibrillin-1遺伝子のmRNA発現量を検討し、発現量の亢進を認めた。また過酸化水素を負荷した状態で結膜線維芽細胞を培養し、酸化ストレス下の反応を確認し、実験系に用いるべき濃度決定を進めた。これらの実験系の確立により、実際の緑内障眼由来細胞を用いてTGF-β、酸化ストレス付加による反応の違いを調べていく準備が整いつつある。落屑物質が線維柱帯に沈着する落屑緑内障は、眼圧変動が大きく点眼加療によるコントロールが困難な難治緑内障の1つである。落屑物質形成には細胞ストレスとTGF-β1が関与しているという仮説があり、我々も過去に落屑緑内障の前房水中でTGF-β3が上昇していることを示している。本研究の目的は各種TGF-βが酸化ストレスと呼応して落屑物質形成に関与していることを示し、原因遺伝子とされるLOXL1との関連を明らかにすることであった。昨年度までの研究において種々の手術サンプルをもとに落屑緑内障眼由来細胞の培養系を検討した結果から、最終的には虹彩色素上皮細胞ではなく、結膜下線維芽細胞を主体として実験系を構築することが実際的であることが判明した。本年度においてはこの実験系を用い、最初に非緑内障眼由来の結膜下線維芽細胞に対して、培地に曝露時間を変えて各種濃度のTGF-β1,2,3を作用させ、LOXL1、fibrillin-1遺伝子のmRNA発現量を検討した。
半導体-磁性体複合ナノ構造における光スピン注入と輸送

本研究の目的は、II-VI族磁性半導体と磁性体を素材として、量子細線、量子ドット、量子井戸を組み合わせて構成する「複合ナノ構造」を作製し、この複合構造における光励起による電子スピンの輸送、注入、スピン制御を粟現させることにある。「スピン輸送」、「スピン注入」は、物質内に光や電流により電子スピンを偏極して生成させ、この電子スピン状態を保存したまま輸送し、別の場所に注入させることである。この電子スピンの制御技術は、電子のスピン状態により作動するスピントランジスターなどの将来の「スピンエレクトロニクス」の基礎要素技術として不可欠なものである。複合ナノ構造の素材としては、CdTe、CdSe、ZnTe、ZnSeなどのII-VI族半導体とMn、Coなどの磁性体、またこれらの磁性イオンを含む磁性半導体を用いた。特に磁場中の光励起により、磁性イオンを含む層にスピンを偏極させた電子正孔対を生成させ、これらの電子正孔をナノ構造の中を輸送し、他の場所にある量子井戸へ注入する手法を確立した。また複合構造における磁性体薄膜により、半導体中の電子スピンを制御することに成功した。磁性半導体-磁性体複合ナノ構造は、分子線エピタキシー法とスパッター法を組み合わせて作製した。CdTe/Cd_<1-x>Mn_xTe系、CdSe/Cd_<1-x>Mn_xSe系、ZnSe/Zn_<1-x>Mn_xSe系の二次元量子井戸およびCo系磁性層を結合させて磁性層を含む複合量子井戸構造を作製した。また、熱電界放射型の電子線描画装置により20-100nmの量子ドット、量子細線を描画し、「ウエットエッチング法」を用いて、光学特性の劣化が少ない極微細加工を行なった。これらの磁性半導体複合ナノ構造に起きる励起子のスピンダイナミクスと、スピン緩和現象を、フェムト秒パルスレーザーを用いたポンププローブ過渡吸収分光、フォトルミネッセンス時間分解分光、ブリルアン散乱分光を行い明らかにした。本研究は、II-VI族半導体と磁性体を素材として、量子細線、量子ドット、量子井戸などを組合せた「複合ナノ構造」を作製し、この複合構造における光励起による電子スピンの輸送、注入、スピン制御を研究することにある。この現象は、電子のスピン状態により作動するスピントランジスターなどの将来の「スピンエレクトロニクス」の基礎物性技術として重要である。複合ナノ構造の素材としては、Cdte、CdSe、ZnTe、ZuSeなどのII-VI族半導体とMn、Coなどの磁性体、またこれらの磁性イオンを含む磁性半導体を用いた。特に光励起により、磁性イオンを含む層にスピンを偏極させた電子正孔対を生成させ、これらの電子正孔をナノ構造の中を電界や磁界、濃度勾配により輸送し、他の場所にある量子井戸へ注入する手法を確立した。また磁性体薄膜により、電子スピンの向きを変調させ電子スピン状態の制御を試みている。半導体-磁性体複合ナノ構造は、分子線エピタキシー法によりCdTe系、CdSe系、ZnSe系の二次元量子井戸およびMn、Co系磁性層を結合させて、格子整合性のよいCdSe/Zn_<1-y>

Cd_ySe、ZnSe/Zn_<1-y>Mg_ySe系井戸および磁性層を含む量子井戸を作製し、量子井戸の井戸幅、障壁層幅および格子不整性を、X線回折により評価した。熱電界放射型の電子線描画装置により、設計仕様の量子ドット井戸、量子細線を描画し、20nmのナノ構造を作製した。また、加工精度が優れている「ドライエッチング法」と、結晶への損傷は少ない「ウエットエッチング法」を併用して、加工損傷が少なく光学特性の劣化がない極微細加工技術を確立している。これらの磁性半導体ナノ構造に起きる励起子のスピンダイナミクスと、スピン緩和現象を、フェムト秒パルスレーザーを用いたフォトルミネッセンス時間分解分光を行い明らかにした。本研究は、II-VI族半導体と磁性体を素材として、量子細線、量子ドット、量子井戸などで構成される「複合ナノ構造」を作製し、この複合構造における光励起による電子スピンの輸送、注入、スピン制御を研究することにある。「スピン輸送」、「スピン注入」は、物質内に光や電流により電子スピンを偏極して生成させ、この電子スピン状態を保存したまま輸送し、別の場所に注入させることであり、この電子スピン制御は、電子のスピン状態により作動するスピントランジスターなどの将来の「スピンエレクトロニクス」の基礎要素技術として必要なものである。複合ナノ構造の素材としては、CdTe、CdSe、ZnTe、ZnSeなどのII-VI族半導体とMn、Coなどの磁性体、またこれらの磁性イオンを含む磁性半導体を用いた。特に磁場中の光励起により、磁性イオンを含む層にスピンを偏極させた電子正孔対を生成させ、これらの電子正孔をナノ構造の中を濃度勾配により輸送し、他の場所にある量子井戸へ注入する手法を確立した。また複合構造における磁性体薄膜により、半導体中の電子スピンの向きを制御することを試みている。磁性半導体-磁性体複合ナノ構造は、分子線エピタキシー法とスパッター法を組み合わせて作製した。CdTe/Cd_<1-x>Mn_xTe系、CdSe/Cd_<1-x>Mn_xSe系、ZnTe/Zn_<1-x>Mn_xTe系、ZnSe/Zn_<1-x>Mn_xSe系の二次元量子井戸およびCo系磁性層を結合させて磁性層を含む量子井戸を作製した。これらの量子井戸の井戸幅、障壁層幅および格子不整性を、X線回折により評価した。熱電界放射型の電子線描画装置により20-100nmの量子ドット、量子細線を描画し、加工精度が優れている「ドライエッチング法」と、結晶への損傷は少ない「ウエットエッチング法」を併用して、光学特性の劣化が少ない極微細加工を行なった。これらの磁性半導体ナノ構造に起きる励起子のスピンダイナミクスと、スピン緩和現象を、フェムト秒パルスレーザーを用いたフォトルミネッセンス時間分解分光、ブリルアン散乱分光を行い明らかにした。本研究の目的は、II-VI族磁性半導体と磁性体を素材として、量子細線、量子ドット、量子井戸を組み合わせて構成する「複合ナノ構造」を作製し、この複合構造における光励起による電子スピンの輸送・注入・スピン制御を実現させることにある。「スピン輸送」、「スピン注入」は、物質内に光や電流により電子スピンを偏極して生成させ、この電子スピン状態を保存したまま輸送し、別の場所に注入させることである。
混合溶剤によるn-ヘキサンの神経毒性増強機序に関する研究

n-ヘキサンの主要代謝物2、5-ヘキサンジオン(25HD)の血中キャリア蛋白の存在を明らかにすることによりMEKによる25HDの神経毒性機構を明らかにすることを目的とした。25HDの血液中の蛋白との結合を検討するために半透膜を使用して平衡到達時間を測定した。標本数は各々10例とする。振とう時間30分、1,2,4,6時間とし、37°Cの恒温槽に25HDを10μg/1と50μg/1の濃度にしたものを振とう、原槽と両側の槽が同一になる時間を測定したところ4時間で平衡に達することがわかった。この膜平衡法を用い、25HD単独で37°C恒温槽にて24時間振とうしたが、両周辺槽の25HD濃度の減少がないことから25HDと血清蛋白との結合はみられないかあるいは極小であることが示唆された。次に、全血と25HDとの相互作用を見るために両者を混合して37°C、5時間反応させた時の分離槽の25HD濃度にも減少はみられず血球成分との結合も見られないことがわかった。また、メチルエチルケトンと25HDとの混合によっても25HD濃度の増加は認められず相互作用はないものと考えられた。この研究成果については平成5年10月の公衆衛生学会において発表予定である。
肝内胆管癌におけるIL-11の機能解析と分子マーカーへの応用

種々の癌においてIL-11の癌転移能・抗癌剤耐性への関与やバイオマーカーへの応用が報告されているが、肝内胆管癌(ICC)における報告はない。本研究においてヒトICC組織を用いた免疫染色によるIL-11およびIL-11受容体α鎖(IL-11Rα)発現と予後との関係を明らかにするほか、血中IL-11およびIL-11Rα濃度と癌進行度との関係を調べる。また、細胞レベルの実験では、ICC細胞株を用いた培養実験、xenograftマウスモデルを用いた実験により、どのようにIL-11が癌細胞および癌関連線維芽細胞の機能を制御するかを解析し、臨床応用への可能性を検討する。
精巣腫瘍患者の健側精巣の造精機能障害-その発生機序の研究

精巣腫瘍患者の精液所見は一般に不良であるが、これは健側精巣の造精機能が低下しているためと考えられる。この造精機能障害の原因を明らかにするため、組織学的検討、内分泌学的検討を行い以下の結果を得た。1.精巣腫瘍患者の造精機能:精液検査では、seminoma症例(S)に比しnon-seminoma症例(NS)において精子濃度の低下が顕著であった。組織学的検討ではNSはSに比べ造精機能障害が強く、特に腫瘍近傍の残存精細管での障害が著しいが、腫瘍から離れた部位や健側精巣においても障害が認められた。健側精巣のJohnsen's mean score countは、NSでは腫瘍重量、hCG、estradiol(以下E2)との間に負の相関を認めたが、Sでは相関を認めなかった。以上よりNSでは、hCG刺激とE2産生が造精機能低下に関与していることが示唆された。2.E2産生部位に関する検討:(1)患側精索静脈血、肘静脈血でのhCG、progesterone、DHEA、androstenedione、testosterone、E2を測定したところ、いずれもSに比しNSの精索静脈血で高値を示した。(2)患側精巣組織における、androgen産生に関与する全ての酵素P450SCC、3β-HSD、P450c17、17β-HSDおよびandrogenをestrogenに転換する酵素P450aromの局在を、免疫組織化学的に検討した。その結果、腫瘍部位ではNSの間質細胞にP450aromの発現が認められたが、それ以外の酵素の発現は認められなかった。非腫瘍部精巣では、Leydig細胞に検索した全ての酵素の発現を認めた。(3)患側精巣の腫瘍部と非腫瘍部精巣内のP450arom活性を^3H-water法で検討した。P450arom活性は、NSの腫瘍部と非腫瘍部精巣において高値を示した。以上より精巣腫瘍、特にNSにおいては、hCG刺激によりLeydig細胞におけるandrogen産生が亢進し、これがLeydig細胞および腫瘍部間質のP450aromによりstrogenに変換され、造精機能障害を引き起こすと考えられた。
無限組み合わせ論への強制法と巨大基数公理の応用

(1)反復強制法でκが超コンパクトでP_κλ上のunboundedでない集合族の成すイデアルがpartition propertyをもつモデルを構成した.(2)κがλineffableでλのcofinalityがκ以上ならば,P_κλはpartition propertyをもつことを証明した.(3)κがλコンパクトならば,P_κλ上にpartition propertyをもつ正規極大フィルターが存在することを示した.(4)IがP_κλ上の強正規κ飽和イデアルならば,Iに関するstationary reflectionが成り立つことを示した.また,反復強制法により,強正規κ^+飽和イデアルに関しては,このことが必ずしも成り立たないことも証明した.(5)P_κλの十分大きな集合上でreflectしないstationary setを付け加える強制法を開発した.(6)κがsubtleならば,Menasが定義したものより強い恵味でP_κλはsubtleであることを示した.(7)強制法で,連続体の濃度より小さい実数値可測基数が存在するモデルを構成した.(8)P_κλに濃度λのunbounded setがあり,κより小さい任意のγとνに対してP_νγに濃度がκ未満のunbounded setが存在すれば,P_κλには、non-reflecting stationary setが存在することを証明した.(9)Strong club filterはfinal segment filterにunbounded setを1つ加えるだけでは生成できないことを示した.(10)λのcofinalityがκより小さく,λに対してsquare principleが成り立っていれば,club filterはstrong club filterにweak diagonal operationを施して得られることを証明した.(1)反復強制法でκが超コンパクトでP_κλ上のunboundedでない集合族の成すイデアルがpartition propertyをもつモデルを構成した.(2)κがλineffableでλのcofinalityがκ以上ならば,P_κλはpartition propertyをもつことを証明した.(3)κがλコンパクトならば,P_κλ上にpartition propertyをもつ正規極大フィルターが存在することを示した.(4)IがP_κλ上の強正規κ飽和イデアルならば,Iに関するstationary reflectionが成り立つことを示した.また,反復強制法により,強正規κ^+飽和イデアルに関しては,このことが必ずしも成り立たないことも証明した.(5)P_κλの十分大きな集合上でreflectしないstationary setを付け加える強制法を開発した.(6)κがsubtleならば,Menasが定義したものより強い恵味でP_κλはsubtleであることを示した.(7)強制法で,連続体の濃度より小さい実数値可測基数が存在するモデルを構成した.(8)P_κλに濃度λのunbounded setがあり,κより小さい任意のγとνに対してP_νγに濃度がκ未満のunbounded setが存在すれば,P_κλには、non-reflecting stationary setが存在することを証明した.(9)Strong club filterはfinal segment filterにunbounded setを1つ加えるだけでは生成できないことを示した.(10)λのcofinalityがκより小さく,λに対してsquare principleが成り立っていれば,club filterはstrong club filterにweak diagonal operationを施して得られることを証明した.[1]κがsupercompactである基礎モデルから出発して,κ回のEascon support強制法の反復を行って,κがsupercompactでP_κλ上のboundedイデアルがpartition propertyを持つ,つまり,XがP_κλの非有界部分集合でF:[X]^2→2ならば,Xの非有界部分集合Yで,Fが[Y]^2上でconstantになるものが存在する,ようなgeneric拡大モデルを構成した。[2]κがλ-ineffableで,λのcofinalityがκ以上ならば,P_κλはpartition propertyを持つ,つまり,F:[P_κλ]^2→2ならば,P_κλのstationary subset XでFが[X]^2上でconstantになるものが存在する,ことを示した。同様なテクニックで,κがλ-supercompactならば,P_κλ上の正規極大フィルターUでpartition propertyをもつ,つまり,F:[P_κλ]^2→2ならば,UのメンバーXでFが[X]^2上でconstantであるものが存在する,ようなものがあることを示した。[3]IがP_κλ上の正規κ-飽和イデアルならば,P_κλのstationaryな部分集合はIに関して到るところでreflectする,つまり,SがP_κλのstationaryな部分集合ならば,S_∩P_<x∩κ>xがP_<x∩x>のstationaryな部分集合であるようなXの集合は,Iの双対フィルターのメンバーであることを示した。より一般的には,Iが次の性質をもてば,同様なreflectionが成立することを示した:P_κλの各メンバーXに対してf(x)がP_<x∩κ>Xのメンバーならば,あるP_κλのメンバーaに対して,f(x)<aであるようなXの集合は,Iの双対フィルターのメンバーである。さらに,κ^+-飽和イデアルに対してはreflectionが成り立つとは限らないと予想し,P_κλにnon reflectingなstationaryな部分集合を付け加える強制法を開発した。[3]min({|X|⊂P_κ^+λ: Xはunbounded})=λで任意のγ<κと非可算正則基数ν<κに対してmin({|X|:XはP_νγのunbounded set})

<κならば,P_κλにはreflectしないstationary setが存在することを示した。[4]次のことがconsistentであることを示す強制法を開発した:あらゆる関数f :ω→ωもconstantly predictされるようなpredictorの族の最小濃度はdominating numberより小さい。[5](1)最小のfine filterであるfinal segment filterに1つの集合を付け加えるだけでは,strong club filterを含むようなfilterは生成できない,(2)λ^<<λ>がある意味で小さくCf(λ)Zκのときは,strong club filterにweak diagonal operatorを施して得られるfilterはclub filterに真に含まれるが,(3)Cf(λ)<κで□λが成り立っていればclub filterと一致する。
有機ホスト化合物と複合化したヘテロポリ酸の固体触媒作用

ヘテロポリ酸のもつ独特な酸触媒、酸化還元触媒活性を利用した水中で機能する固体触媒系の開発は近年の大きなトピックの1つであるが、その高い水親和性が障害になってきた。本研究では、ホストーゲスト相互作用を利用して中性有機物のひとつであるカリックスアレーンと分子レベルで複合化することにより、ヘテロポリ酸由来の水親和性を低減した非水溶性の有機/ポリ酸複合体を作製し、その固体触媒としての性能を評価することを目指した。申請者らのこれまでの研究で、ヘテロポリ酸の対カチオンとカリックスアレーンの包接錯形成を介して、両者を分子レベルで複合化でき、さらに場合によってはポーラス構造を初めとする独特な固体高次構造をとることを明らかにしてきた。昨年度の本研究で、種々のカリックスアレーンを用いてNa_3[PM_<12>O_<40>]との3:1複合体の構造、およびその安定性を、X線結晶解析、粉末X線回折を用いて検討したところ、4つのlower rim水酸基のうち、2つにエチルエステル性官能基を導入したカリックスアレーン(C2)とNa_3[PM_<12>O_<40>]から誘導した複合体が、マイクロポーラスな結晶構造をとり、さらに極めて高い熱安定性を示すことがわかった。そこでエステル置換基であるエチル基をプロピル(C3)、ブチル(C4)、ヘキシル(C6)、ベンジル(Bn)基に変換して、得られたポリ酸との複合結晶の構造を調べたところ、C2由来の複合体と同様のポーラス構造を取ることがわかった。さらにその複合結晶の水中での安定性を調べたところ、C2由来の複合体では容易にポリ酸塩が水中に遊離してくるのに対し、C6、Bn由来の複合体は、極めて高い耐性を示した。これらの2つの複合体は同時に高い撥水性を示し水に浮遊する界面型の触媒としても期待できる。また、これらは水中からのフェノール類の取込み活性を示し、環境ホルモン類の除去材料としての利用も考えられる。水・有機溶媒を含めた広範な液状物質に溶解しない不溶性固体触媒、液-液界面で機能する界面型固体触媒は、リサイクル可能なグリーンな触媒として注目を集めている。中でも、独特な酸触媒、酸化還元触媒活性を有するヘテロポリ酸をベースとした不溶性固体触媒系は近年の大きなトピックの1つであるが、その高い水親和性が障害になってきた。本研究では、ホスト-ゲスト相互作用を利用して中性有機物と分子レベルで複合化することにより、構造が規制された『不溶性の有機/ポリ酸複合体』を作製し、その固体触媒としての性能を評価することを目指した。ここでは中性有機ホスト化合物としてカリックスアレーン類を用い、ヘテロポリ酸の対カチオンとの包接錯体形成を駆動力として両者を複合化させた。カリックスアレーンはフェノールの環状オリゴマーであり、ベンゼン環側(upper rim)、水酸基側(lower rim)に、様々な官能基を柔軟に導入できる。本年度は、水酸基側に、種々のエステル性官能基、ケトン性官能基を導入し、Na_3[PM_<12>O_<40>]との3:1複合体の構造、およびその安定性を、X線結晶解析、粉末X線回折を用いて検討した。その結果、4つのlower rim水酸基のうち、2つにエステル性官能基を導入したカリックスアレーンから誘導した複合体が、マイクロポーラスな結晶構造をとり、さらに極めて高い熱安定性を示すことが明らかとなった。続いてエステル末端の置換基の効果を調べたところ、置換基の種類にかかわらず類似のポーラス構造をとることが判明した。さらに、次年度に検討予定の水中での固体触媒系へと展開するための準備として、これらの複合体の水への溶解性、また水中での構造安定性についても検討した。

さらにその複合結晶の水中での安定性を調べたところ、C2由来の複合体では容易にポリ酸塩が水中に遊離してくるのに対し、C6、Bn由来の複合体は、極めて高い耐性を示した。これらの2つの複合体は同時に高い撥水性を示し水に浮遊する界面型の触媒としても期待できる。また、これらは水中からのフェノール類の取込み活性を示し、環境ホルモン類の除去材料としての利用も考えられる。
細胞増殖因子作用の分子機構とトランスフォーメーション

梅田は無蛋白・無脂質完全合成培地で増殖するHeLaP3細胞株の培養上清から耐熱性のDNA合成促進因子(27kDa)を精製した。平井(玲)はラット成熟TGFβが非共有結合によって蛋白と複合体を形成した不活化高分子であり、分子量3万の活性型TGFはA鎖ホモダイマーPDGFと同一であることを明らかにした。西川はウシ脳由来bFGFを抗原としてウシ・ヒト・マウスbFGFに反応する単一抗体を作製し、ヌードマウスの固型腫瘍実験からbFGFの血管新生作用を支持しない結果を得た。春日はインスリン受容体キナーゼでTyr燐酸化される分子量18.5万の蛋白質を見出した。矢追はV型コラーゲンα_1鎖由来の30K断片に強いインスリン結合性(結合部位はβ鎖)のあることを見出し、N末端より20個のアミノ酸配列を決定した。伊藤はヒト包皮由来FS-4細胞株を用いて、TGFβはTNF、EGFと異なる増殖促進シグナルを誘起し、後二者はプロスタグランジンを産生させて抑制シグナルとして作用する増殖制御系を提唱した。瀬川は細胞質に局在するT抗原をコードしNIH3T3をトランスホームする変異株の変異T抗原が野生型と全く異なるメカニズムで作用することを見出した。桑野はEGF応答欠損変異株(MO-5)のトランスフォーメーションが劣性遺伝によって制御されていることを明らかにした。河野は41.43K蛋白のTyr燐酸化が増殖促進情報伝達系の中核となっている可能性を示唆した。平井(雅)はCキナーゼの基質と見られる80kDa蛋白の精製及びcDNAのクローニングを行った。若い研究者深澤はハービマイシンがP60^<c-,v-src>のシステイン残基のSH基に結合してチロインキナーゼを失活させ細胞を脱癌化させる結果を得た。貝淵はCキナーゼの保存領域C1、C2がPDBr結合能とCa^<2+>感受性に関与して活性を制御しC3は触媒機能を担うことを明らかにした。これらの研究のいくつかは班員相互の密接な連絡の下に行われた。
高圧力場での高周波バリア放電における非平衡および熱平衡プラズマメカニズム

高圧力環境下のメタン/空気混合気に対して高周波バリア放電による非平衡プラズマの生成挙動と点火挙動に着目し,容器内の雰囲気圧力の影響および放電周波数の影響を最小点火エネルギーの測定およびプラズマ分光計測を実施することで詳細に調べた.1180kHz以下で実験を実施したが,周波数に対して最小点火エネルギーの極小値があることがわかった.放電周波数の増加は反応性の増大に寄与するが,熱的な散逸効果がある可能性が示された.500kPaの環境下では非平衡から熱平衡プラズマへの遷移が分光計測により示された.放電周波数の増大による点火特性の改善は,プラズマ反応および燃焼反応を考慮した数値解析においても確認された.様々な圧力環境下での高周波バリア放電挙動と点火特性を調べるため,室温の定容容器内において実験を実施した.定容容器壁面にバリア放電プラグを設置し,容器内にメタン/空気希薄混合気に対して点火試験を実施した.圧力が放電状態やプラズマ形成に及ぼす影響に着目し基礎実験を実施した.本年度は高周波放電試験を実施するための電源を製作し,周波数を600kHz,800kHzおよび1030kHzとパラメータが振れるように設計を行った.高周波放電の周波数を変化させることにより,ラジカルや電子生成に及ぼす周波数の効果を実験的に調べることを目指した.本年度はバリア放電時のストリーマーの形成挙動を10kPaから1000kPaの圧力雰囲気中で調べた.100kPaまでにおいては,プラズマの発光が放電期間とほぼ一致していた.これは放電中に電子が衝突する時のみプラズマが生成し,非平衡プラズマが生成していると考えられる.一方で,大気圧以上圧力を上昇させると,十分な電圧が加えられた場合にはプラズマが保持され,プラズマの発光期間が延びることがわかった.これは非平衡プラズマから熱プラズマに遷移していると考えられる.これらの挙動の妥当性を確認するため,エシェル分光器およびイメージング分光器を使用してプラズマの発光スペクトルを実験的に調べた.空気とメタン/空気混合気に対してプラズマの発光スペクトル計測を行った.エシェル分光器により原子や分子に起因したスペクトルを同定した.その後656nmのHαのスペクトルに着目し,その周辺のスペクトルを高速度カメラを用いて測定した.その結果,3気圧程度の高圧力環境において,放電期間中にプラズマのスペクトルが原子スペクトルから連続的なスペクトルに変化しているのが観察された.非平衡プラズマから熱プラズマへの遷移が確認された.本研究の目的の一つは非平衡プラズマと熱平衡プラズマの点火特性を明らかにすることである.我々の研究グループでは,高圧力環境ではバリア放電のような放電形態においても熱平衡プラズマに遷移していると仮説をたて研究を実施してきた.本研究では本年度において,プラズマ発光の分光計測において非平衡プラズマや熱プラズマの存在が確認された.特に分光器を用いた高速計測では,放電期間中に黒体放射による連続スペクトルの発生が明確に観察され,低温プラズマから熱プラズマへの遷移が実験的に観察することができた.今後,非平衡プラズマから熱平衡プラズマへの遷移挙動を様々な圧力および放電周波数において観察することで,それらの遷移挙動を明らかにすることができる.幅広い波長域においては,エシェル分光器の感度が悪く,動的なプラズマ測定が不可能であり電子温度の測定等は困難であった.しかしながら,分光放射特性の観察により熱平衡および非平衡プラズマの遷移挙動の高速観察手法を確立できた.それにより今後の研究が大きく進展すると考える.点火挙動に関しては放電周波数を変化させて実験を実施した.放電期間を一定あるいは放電回数を一定として放電周波数を変化させて挙動を調べた.同じ放電回数を加えた場合には,高周波の方が放電期間が短いにも関わらず点火の希薄限界が拡大することが確認された.これは,我々の現象モデリングの挙動と一致しており,電子やラジカル生成挙動の仮説が確認されたと考えられる.今後,上記結果に基づき,実験パラメータを設定して実験を実施することにより非平衡,熱平衡プラズマの発生挙動を調べる.そのベースとなる基礎データと指針が本年度に得ることができた.これらの放電特性やプラズマ生成特性を理解することで,定圧力および高圧力環境下における反応性を明らかにすることが出来ると考えらえる.エンジンの高効率化および環境負荷物質低減の観点から,希薄混合気の点火が必須である.しかしながら,従来の点火手法では希薄限界付近において安定した点火は困難である.本研究は希薄環境下における安定した点火手法として,非平衡プラズマを用いた点火手法に着目している.絶縁体バリア放電プラグに対し,高周波交流電圧を加え非平衡プラズマを生成し,定容容器内においてメタン/空気混合気に対して点火試験を実施した.大気圧以下の低圧環境から高圧力環境にいたるまで,プラズマ生成特性と点火特性を調べた.また,放電周波数をパラメータとすることで,点火特性の変化を調べた.同時に非平衡プラズマ反応および燃焼素反応モデルを考慮した数値計算を実施し,点火特性に及ぼす周波数の影響を化学動力学的視点から調べた.それにより,非平衡プラズマによる点火メカニズムの解明を目指した.非平衡プラズマの生成に関しては,低圧力環境においては多くのストリーマの生成が確認された.圧力が増大するにつれて,電極間に生成するストリーマの本数の減少が顕著となり,フィラメント状の放電が観察された.周波数や電圧がプラズマ生成や点火性能に及ぼす影響が示された.分光器によりプラズマの放射挙動を測定した結果,大気圧以下の圧力では原子や分子スペクトルが明確に観察されたが,5気圧においては連続放射スペクトルが観察された.これにより熱平衡プラズマへの遷移が示唆される.放電周波数に関しては,1MHz以下の周波数において,点火エネルギーの最小値が確認された.

また,数値計算では周波数が大きいほど点火遅れ時間の短縮が示されている.非平衡プラズマの生成は高周波のほうが促進される.しかしながら,高圧力環境下では高周波数を加えると非平衡プラズマから熱平衡プラズマへの遷移が容易となると考えられれる.これはイメージング分光器を用いた高速度分光結果において確認された.高圧力環境下のメタン/空気混合気に対して高周波バリア放電による非平衡プラズマの生成挙動と点火挙動に着目し,容器内の雰囲気圧力の影響および放電周波数の影響を最小点火エネルギーの測定およびプラズマ分光計測を実施することで詳細に調べた.1180kHz以下で実験を実施したが,周波数に対して最小点火エネルギーの極小値があることがわかった.放電周波数の増加は反応性の増大に寄与するが,熱的な散逸効果がある可能性が示された.500kPaの環境下では非平衡から熱平衡プラズマへの遷移が分光計測により示された.放電周波数の増大による点火特性の改善は,プラズマ反応および燃焼反応を考慮した数値解析においても確認された.今後も大気圧以下の定圧力環境から1000kPa程度の高圧力環境下に至るまで,周波数の違いによる反応性の違いを実験的に調べる.今後は電圧および電流値を解析することにより,非平衡プラズマ生成時の投入エネルギーを調べることにより投入エネルギーと周波数および反応性の関係を実験的に調べる.プラズマ状態,状態の遷移に及ぼす影響を明らかにした後,それらの反応性に及ぼす影響を明らかにする.高圧力環境下における非平衡プラズマを生成するため,当初は10MHz程度まで放電周波数を上昇させることを想定していた.予算の制約や技術的な課題により,現状は1MHzの放電が上限となる.1MHzの周波数でも放電期間を短くすれば非平衡プラズマの生成が可能であった.放電期間のコントロールにより点火性を考察する.プラズマの温度測定に関してはエシェル分光器を用いた測定は感度不足により現状では困難である.今後は放射スペクトル測定に関して,分子や原子のスペクトル強度比を理論計算値と比較することにより推定を試みる.それらの情報を総合して,高圧力バリア放電時におけるプラズマ状態の把握を目指す.数値解析においては,非平衡プラズマと燃焼のハイブリッドモデルを作成する.主要な化学種である電子やラジカル濃度に着目しDRG法あるいはDRGEP法を適応し深さ優先探索を行うことにより,ラジカル生成のスケルタルモデルの作成を行う.それにより並進温度(=回転,振動温度)と電子温度の二温度モデルを用いたモデリングを行うことにより,プラズマ反応と燃焼反応を同時にあるいは切り替えて計算することでバリア放電が点火に及ぼす挙動を数値解析により明らかにする.またこれらのモデリングにより研究室レベルで実施可能な数値流体解析への適応を検討する.燃焼工学
グラフェンでできた超伝導／強磁性／超伝導接合における磁性と超伝導の競合

グラフェン接合における特異な伝導現象を観測するためには、1グラフェン中でバリスティック伝導が起こっていること、2グラフェンのフェルミ準位がディラック点の近傍にあること、が必須であり、本研究が対象とする、超伝導/強磁性/超伝導グラフェン接合においてもこれは当てはまる。一方で、通常の電子線リソグラフィーを用いた試料作製方法では、接合長が長く伝導は拡散的となることが知られている。本研究ではまず、バリスティック伝導の実現を目的として、極めて短いグラフェン接合の作製方法を開発し、Al/グラフェン/Alでできた長さ50nmの接合においてバリスティック伝導の温度依存性を示す超伝導電流を観測した。しかしながら、この接合では通常のグラフェンに比べて、ゲート電界に対する電気伝導率の変化量が激減することが明らかになった。この原因としてグラフェンと電極金属の仕事関数差によるグラフェンのフェルミレベルピニングを考え、実際に、同一グラフェン上に接合長の異なる接合を作製し、接合が短くなるほど電界効果が弱まることを確認した。フェルミレベルピニングがあると2が実現しない。これを軽減・除去するためには、界面に障壁を作るのが有効であるが、これは同時に超伝導近接効果を弱める。そこで、グラフェンと仕事関数が近い多層グラフェンを界面に挿入することを考えた。グラフェン成長に用いる金属触媒CVD法を応用し、SiO2/Si基板に置かれたグラフェン上に多層グラフェンを成長する方法を開発した。成長条件を工夫することで、ラマンDバンド強度を大幅に弱め、均一な多層グラフェンを得ることに成功した。また、多層グラフェンを挿入した接合、しない接合を比較し、電界効果の増大を確認した。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、新奇2次元物質グラフェンでできた超伝導/強磁性/超伝導接合におけるジョセフソン効果の観測を通して、理論予測されているディラック電子系に特有な磁性と超伝導の競合、π接合の形成等の現象を実験的に検証することを目的としている。そのためには、グラフェン中を電子が無散乱(バリスティック)に伝導すること、ゲート電圧を掃引することによって接合近傍のグラフェンのフェルミ準位がディラック点を横切ることが必要不可欠である。我々は、バリスティック伝導の実現が可能な極めて短いジョセフソン接合をななめ蒸着法によって形成する方法を開発した。その方法で作製した長さが50nmのAl/グラフェン/Alのジョセフソン接合と従来のリフトオフ法で作製した長さ220nmの接合のゲート電界効果を比較した。その結果、(1)常伝導状態では、前者では後者に比べてゲート電圧による抵抗の変調が大幅に小さくなること、(2)超伝導状態では、前者では超伝導電流のゲート電圧による変調が全く見られないこと、が明らかになった。この主要な原因として、グラフェン/電極界面では、仕事関数差によってグラフェンに電荷が注入され、界面近傍のキャリア密度が固定化されるためであると考えた(キャリア密度ピニング)。このことを立証するために、1枚のグラフェン内に長さの異なる多数の接合を形成し、電界効果を比較した。その結果、接合長さが1ミクロン以下では電気伝導度のゲート電圧依存が顕著に弱まることが分かった。すなわち、電極から0.5ミクロン程度の範囲でキャリア密度が固定化されていることが立証された。本研究の目的を実現するためには、このキャリア密度ピニングを軽減することが必要である。また、これまでグラフェンジョセフソン接合に特有な相対論的ジョセフソン効果が観測されなかった原因の一つが、キャリア密度ピニングであることも明らかとなった。バリスティック伝導が実現する短い接合において、研究計画段階では想定していなかったゲート電界効果の弱まりが観測された。

実験計画の遂行には、その主要原因であるキャリア密度ピニングを軽減することが不可欠であるので、まず、キャリア密度ピニングに関する実験を行う必要があった。その結果、計画の遂行が遅れることとなった。24年度が最終年度であるため、記入しない。まず、キャリア密度ピニングを軽減する方策を開発する。現時点では、接合界面に酸化膜などの分子膜を挟み込むことを考えている。ゲート電界効果の接合長さ依存性からピニングの強弱を評価する。キャリア密度ピニングの軽減が確認されたのち、その材料系を用いてジョセフソン効果に関する実験を行う。