hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
看護情報システム構築のための看護診断の標準化と評価用具のソフト開発

すでにわが国の看護の現場で使用されている北米看護診断協会(North American Nursing Diagnosis Association : NANDA)の診断カテゴリーは、北米文化の中で生まれたものであり、日本文化における妥当性研究が必要である。研究目的は、妥当性研究の調査・分析手法の確立とそのソフト開発、およびそれを使って使用頻度と重要度の高い診断カテゴリーの妥当性研究の実施であった。7年度は、わが国で使用されている看護診断名について使用頻度、重要性、および表現の適切さを調査した。その結果、頻度および重要性とも臨床分野によって幾分の差異はあるものの、疼痛、不安、感染のリスク状態、皮膚統合性の障害、セルフケアの不足、活動不耐、身体可動性の障害の順で高率であった。また、表現の適切性の是非と適切な理由についても重要なデータを得た。妥当性研究の手法は診断名に対する文献検討とその特定所見に関する内容妥当性研究を実施することにし、8年度は使用頻度と重要度が高く、まだ妥当性研究が実施されていない「活動不耐」(activity intolernce)と「ボディーイメージの障害」(body imagec disturbance)の2つの診断カテゴリーについて実施した。活動不耐については、主要診断指標は(1)呼吸困難、(2)倦怠感や衰弱感の訴え、(3)呼吸数の異常の3指標であった。ボディーイメージの障害については、主要診断指標は(1)身体の外形の変化を受け入れることができない、(2)身体の一部の欠損、(3)身体機能の変化、(4)実在と思い込んでいる身体構造や機能の変化に対する言語的反応、などであった。調査用具と分析のソフト開発については、研究過程で市販のソフトが使用できることが明らかになったので、市販のソフトの有効活用方法を研究成果報告書に提示した。平成7年度は,(1)臨床で頻発する看護診断の確認と,(2)次年度実施を予定しているの看護診断カテゴリーの妥当性研究の方法の決定とそのソフト開発を計画していた。(1)臨床で頻発する看護診断の確認については,事例研究500例から確認する予定であったが,診断記述が不明確であったために,看護診断を臨床で実施している看護婦を対象に調査をおこなった。その調査方法と結果の要約は以下の通りである。調査目的:看護診断妥当性検証のためのデータベース作成のための基礎調査調査方法と調査対象:現在臨床で使用されている109のNANDA(北米看護診断協会)の診断名について信用頻度,重要度,表現の適切さを5段階で評価を行う質問紙調査。調査対象は看護診断学会主催の国際シンポ参加者と看護診断を採用している病院の看護婦590名。調査結果:頻度および重要性とも臨床分野によって幾分の差異はあるものの疼痛,不安,感染のリスク,皮膚統合性の障害,便秘,知識不足,睡眠パターンの障害,セルフケアの不足,活動不耐,身体可動性の障害の順で高率であった。また,表現の適切性の是非と不適切な理由についても貴重なデータをえた。(2)次年度の妥当性研究の方法とソフトについては,研究方法は各カテゴリーの内容妥当性の調査とし,主としてFehringらのDiagnostic Content Validity Modelを用いた評価ツールに修正を加えて調査し,さらに分析には因子分析を加えていく予定である。そのため,市販のソフトを検索したが,これら調査ツールの作成と分析には既存のもので可能との結論になった。そこで,既存のソフトの有効な使用方法について,詳細な記述を試みることにより看護診断妥当性研究の路線を方向づける予定である。8年度の研究では、市販のソフトを使用できることが明らかになったので、(1)市販のソフトを有効に活用して診断カテゴリーの内容妥当性研究の方法と分析手法の確立、及び(2)7年度

明らかになった高頻度に使用されているカテゴリーのうち、わが国でまだ妥当性検証が実施されていない「ボディーイメージの変調」と「活動耐性の低下」について内容妥当性研究を実施した。その結果、「ボディーイメージの変調」については、決定的診断指標は(1)身体の外形の変化を受け入れることができない、(2)身体の一部の欠損、(3)身体機能の変化、(4)実在と思い込んでいる身体の構造や機能の変化に対する言語的反応、の3項目であった。支持的診断指標は(1)身体に対する否定的感情の表現、(2)絶望感や無力感を示す、(3)身体の一部を隠す、(4)実在と思い込んでいる身体の構造や機能の変化に対する非言語的反応、(5)不眠、(6)身体の一部をみない、などであった。「活動耐性の低下」については、決定的診断指標は(1)呼吸困難、(2)倦怠感や衰弱感の訴え、(3)呼吸数の異常な増加の3指標が認められた。支持的診断指標は(1)疲労の訴え、(2)労作時不快感、(3)蒼白、(4)チアノ-ゼ、(5)めまい、(6)不整脈、虚血性変化の心電図、(7)頻脈、(8)不規則な呼吸のリズム、(9)不整脈、(10)不安な表情、(11)脈拍が安静後3分以内に平常に復帰しない、の10指標が認められた。今年度はこの2つのカテゴリーに関する内容妥当性研究であったが、これらの結果はわが国の看護診断基準を設定する根拠になるものである。引き続き、他のカテゴリーの妥当性研究を導くために、既存のソフトの有効な使用方法について成果報告書に詳細な報告を行った。
ウエブマイニングの為のウェブウェアハウス構築に関する研究

資源の無い我国においてはWW情報は貴重な資源と見なすことが出来、その有効活用が期待されるが現状ではWWWの利用形態は単純なキーワード転置に基づくサーチエンジンに留まっている。本研究では従来には無い新しい検索手法を模索すべく、WWWコンテンツを柔軟に操作可能とする強力なプラットフォームを構築することを目的としている。上記の目的を達成すべく、ウェブウェアハウスに適合した大規模処理システムアーキテクチャの構築、収集された大容量ウェブページの高度検索処理に適したデータ管理技法、さらにウェブウェアハウスの高次元利用を可能とするログ解析技法の三つの観点を柱に、研究を進めた。(1)ウェブウェアハウスに適合した大規模システムアーキテクチャでは、PCクラスタにSANで結合したストレージを組み合わせることにより、ウェブウェアハウスに適合したシステムアーキテクチャを提案、世界に先駆け、ストレージネットワーク型PCクラスタを構築し、有効性を実証した。(2)大容量ウェブページの高度検索処理に適したデータ管理技法に関する研究では,従来のテキスト検索とは異なるウェブページのハイパーリンク情報を基にページ間の関連を抽出するアプローチを採用し収集した全日本ウェブページのスナップショットからコミュニティチャートを作成した.また,抽出されたコミュニティチャートの部分集合を可視化し、ユーザによる閲覧・探索を支援するツールを提供した.(3)ウェブウェアハウスの高次利用を支援するログ解析技法に関する研究では、ウェブへのアクセスログを解析し,ユーザの行動意図の理解とそのシステムへの反映について検討を進め、大域的なユーザの挙動パターンの抽出に成功した。資源の無い我国においてはWEB情報は貴重な資源と見なすことが出来、その有効活用が期待されるが現状ではWEBの利用形態は単純なキーワードサーチに基ずくサーチエンジンに留まっている。本研究では更なる新しいサービスを模索すべく、その第一歩としてWEBコンテンツを柔軟に操作可能とする強力なプラットフォームを構築することを目的とする。本年度は、ウエブコンテツの格納構造およびアプリケーションからのアクセス形態を検討するため、日本のWEBページをある一定期間(1ヵ月)分収集し、そのデータを用いてWEBページ間のリンク構造の基礎的解析を行った。収集されたWEBページ群からハイパーリンクのみを抽出し、パイパーリンクが構成するグラフ構造を解析し、リンク構造からたどれるWEBページのグループ(コミュニティ)の抽出手法について検討を行った。また、商用大規模アクセスサイトのWEBログの解析を行い、大規模ポータルサイトにおけるユーザのアクセス行動の解析を行い、WEBログからの情報抽出手法に関して、知見を得た。さらに、WEBログから得られる情報が膨大であり、かつ、サイトのページ構成自体も複雑であるため、得られた結果を容易に解析するためのWEBログの可視化ツールの構築を行い、可視化ツールを用いたページアクセス解析手法の検討を行った。資源の無い我国においてはWWW情報は貴重な資源と見なすことが出来、その有効活用が期待されるが現状ではWWWの利用形態は単純なキーワードサーチに基づくサーチエンジンに留まっている。本研究では更なる新しいサービスを模索すべく、その第一歩としてWWWコンテンツを柔軟に操作可能とする強力なプラットフォームを構築することを目的としている。本年度は、今までに収集した数年間の全日本WWWページからWWW上のコミュニティの発展過程について知見を得た。我々は,1999,2000,2001年に定期的に収集した3つのウェブスナップショットを比較することで,ウェブコミュニティの発展過程を調査した.この際,成長率,新規率,安定率など,興味ある発展過程の抽出に有用なメトリックスを導入した.これらのメトリックスを用いると,最も成長したコミュニティや,最も新しいコミュニティなどを抽出することが可能になる.また、膨大なWWWコミュニティの解析を行うツールとして、WWWコミュニティ可視化ツールを構築した。加えて、WWWサイトにおける大量アクセスログを解析するためのツール、ならびに、種々のトラバーサルパタンを可視化するためのツールを開発し、有用性を確認した。さらに、WWWウェアハウスのプラットフォームとして、ストレージエリアネットワークを用いた従来にないPCクラスタを構築し、データインテンシブなアプリケーションに対する、有効性に関し、初期評価を進め、良好な結果を得た。資源の無い我国においては情報は貴重な資源と見なすことが出来、その有効活用が期待されるが現状ではWWWの利用形態は単純なキーワードサーチに基づくサーチエンジンに留まっている。

本研究では更なる新しいサービスを模索すべく、その第一歩としてコンテンツを柔軟に操作可能とする強力なプラットフォームを構築することを目的としている。本年度は、WWWページ間のリンクグラフから最大流アルゴリズムをベースとしたウェブコミュニティの抽出方式について検討を行い、従来のエッジ固定とは異なるHITSスコアに基づく可変辺容量設定方式を提案し、今までに収集した数年間の全日本WWWページ情報から作成されたグラフを用いて、提案する方式の有効性を確認した。また、WWWページ間リンク構造からWWWコミュニティを抽出する手法を提案しているが、この手法を用いて新たにウェブページを閲覧する人々のアクセスログ解析を行い、いわゆる従来の特定のサイト毎のログ解析とは異なるWWWページ空間全体にまたがる大域的なユーザ行動パターンの抽出を行い、今までは捉えることの出来なかったWWW上のアクセス行動における知見を得ることができた。資源の無い我国においては情報は貴重な資源と見なすことが出来、その有効活用が期待されるが現状ではWWWの利用形態は単純なキーワードサーチに基づくサーチエンジンに留まっている。本年度は、WWW検索における検索語の抽出に関し、検索語を入力した後に訪れたウェブコミュニティ(類似したウェブページの集まり)とウェブページに対する形態素解析処理により得られた名詞の集合を特徴空間に利用する手法を提案し、特徴空間に名詞を用いる手法とコミュニティを用いる手法では、抽出する関連語の傾向が異なることを確認した。さらに、WWWグラフ構造の解析手法として既に提案しているMax-Flow手法を用い、ハブに相当するリンク集が存在しなくてもコミュニティを抽出可能であることを確認した。資源の無い我国において情報は貴重な資源と見なすことが出来、その有効活用が期待されるが現状ではWWWの利用形態は単純なキーワードサーチに基づくサーチエンジンに留まっている。本年度は、テレビ視聴率調査と同様に統計的に偏りなく抽出された人を対象に、URL履歴収集を行ったログを解析し、ユーザが入力した検索後と関連する語の発見方法の検討を行った。
癌細胞および正常細胞における熱ショック蛋白質発現機構とその修飾因子に関する研究

当研究班の目的は、温熱療法の際に出現する熱耐性の機構を探り、それを基礎として熱耐性誘導を抑えること、もって温熱療法のより効果的な運用方法を探ることにある。そのような目的のため、熱耐性を担っていると考えられる熱ショック蛋白質に焦点を絞り、熱ショック蛋白質の誘導機構、また熱ショック蛋白質の誘導阻止、および温熱感受性の修飾剤の効果を探ることを当面の目標にしている。本年度の成果として、次のようなものがあげられる。コラ-ゲンに結合能を持ち、細胞のトランスフォ-メイションに感受性を持つ新しい熱ショック蛋白質HSP47のcDNAのクロ-ニングがなされた。その結果、HSP47は細胞内小胞体への残留シグナルをもち、またプロテア-ゼ阻害剤のファミリ-である“セルピン"ファミリ-に属する蛋白質であることが明らかになった。昨年度、植物フラボノイドの一種、ケルセチンが熱ショック蛋白質の誘導を阻害することを見出したが、本年度はさらに、ケルセチンが温熱耐性の誘導をも阻害することを確認した。この発見は、癌の温熱療法のより効果的な適用のために、貴重な示唆を与えるものである。主要な熱ショック蛋白質であるHSP70の細胞内から核内への移行と、温熱耐性の誘導、および蛋白質合成能の回復がそれぞれ相関することが明らかになった。HSP70と共に、重要な熱ショック蛋白質であるHSP90について、αおよびβの二つのサブユニットが、それぞれホモダイマ-を形成していること、またHSP90には、カゼインキナ-ゼIIが複合体として結合しており、HSP90を燐酸化していることも明らかにされた。
温度感受性TRPチャネルの活性化メカニズムと構造-機能連関解明

ミツバチからTRPチャネルをクローニングし、温度応答性が示されたAmHsTRPAをヒト胎児腎由来細胞に一過性に発現させて、電気生理学的な機能解析を行った。その結果、このチャネルは34°Cが主たる活性化温度閾値であることが示された。また、アリルイソチオシアネート(ワサビ成分)、シンナムアルデヒド(シナモン成分)、カンファー(クスノキ成分)に応答することが分かり、温度刺激と化学刺激では、チャネルに対する阻害剤の効果やチャネルの開口機序が異なることが明らかとなった。このチャネルはミツバチの温度走性に寄与するアンテナに発現が見られ、ミツバチ個体の温度走性や上記化学刺激に対する忌避行動が、AmHsTRPAの阻害剤によって消失することが示された。以上の結果をまとめ、現在論文投稿中である。並行してキョウソヤドリコバチのHsTRPA(NvHsTRPA)をクローニングし、その温度応答性を検討したところ、8°C以下という低温に応答するチャネルであることが分かった。AmHsTRPAやNvHsTRPAは膜翅目(Hymenoptera)特異的に生じたチャネルであり、ショウジョウバエなどの双翅目では見られない。カイコ、コクヌストモドキ、コロモジラミを加えた計6種を対象に、TRPチャネルの進化系統樹解析を行い、先に述べたNvHsTRPAの機能解析の結果と合わせて、BMC Evolutionary Biology誌に投稿し、採択された。上記に加え、低温活性を有するチャネルの解析に適したアフリカツメガエルの卵母細胞発現系を用いた2本差し電流測定系の立ち上げを行った。また、ショウジョウバエの異なる12の近縁種から温度走性行動に重要な役割を果たすTRPA1のクローニングを進めており、その機能差が個体の温度嗜好性にもたらす効果を検討していく予定である。
Roothaan-Hartree-Fock原子波動関数の改良

基底関数展開を用いるRoothaan-Hartree-Fock近似の原子波動関数は、それ自身、原子の電子状態の解明に基本的情報を与えるだけでなく、分子系への応用における基底関数を提供するという重要な役割を持つ。1974年、ClementiとRoettiによって発表されたHeからXe原子までのRoothaan-Hartree-Fock(RHF)波動関数は、Slater型基底関数(STF)を用いた標準的な原子波動関数として、様々な研究に利用されている。しかしながら、Clementi-Roetti波動関数には種々の問題点がある事も知られている。1993年、Bungeらは中性原子に対してその改良を報告したが、使用したSTFの主量子数{n}や軌道指数{ζ}の最適化がまだ不十分であった。本研究ではまずSTFの{n}と{ζ}の同時最適化を行い、中性原子He-Xeに対する波動関数を改良した。次に同じ手法を使って、一価のカチオンLi^+-Cs^+およびアニオンH^--I^-に対する正確なRHF波動関数を開発した。最初の3つの周期のすべての中性原子とイオンに対して、本研究のRHFエネルギーのNHF(数値的Hartree-Fock)極限値からの平均誤差は0.3×10^<-6>hartreesを越えない。また、第4周期では5×10^<-6>hartreesを、第5周期では8×10^<-6>hartreesを越えない。s^-、p^-、d-対称性の最外殻軌道の今回のRHF軌道エネルギーのNHF値からの平均誤差は、すべての原子・イオンについて3×10^<-6>hartreesを越えない。また、今回のすべての波動関数のビリアル比の真の値(-2)からの誤差は、1.0×10^<-7>以下であった。今回のRHF全エネルギーのNHF値からの平均誤差は3μhartreesであり、CRに比べて、中性原子・カチオン・アニオンとも3桁向上している。また、Bungeらの中性原子の結果に対する全エネルギーの最大の改善は、Cu原子の13μhartreesであった。Bungeらは、中性原子について電子密度ρ(r)の原子核位置(r=0)での値と電子-原子核カスプ値C_<en>も報告している。しかしながら、彼らの値は軌道の電子占有数を考慮にいれておらず、誤りである。我々は、今回のRHF波動関数からρ(0)とC_<en>を計算した。すべての中性原子・カチオン・アニオンについて、今回のρ(0)値は、NHF値と有効数字4桁で一致した。また、C_<en>はすべての場合で0.9997から1.0009の範囲にあり(真の値は1)、今回開発したRHF波動関数の正確さを支持している。
普遍的性質の発見による汎化能力の獲得と学習による状態行動空間の分化（国際共同研究強化）

生物は,数少ない経験から未知の多数の事象に適用可能な汎化された振る舞いを構成することができる.これは,高等生物だけではなく,小動物や昆虫などの下等生物にもみられる極めて優れた性質であり,従来の工学における「多数の事象から少数の抽象化された事象を抜き出す」という統計学的な枠組みでは説明が不可能な対照的な現象である.この生物の仕組みに注目し,本研究では,「汎化機能を実現しているものは,実世界に最初から存在している普遍的性質である」との仮説をたて,この「普遍的性質を発見し汎化を実現するためのプロセス」と,「学習により状態・行動空間を分化させ,振る舞いの精度を向上させてゆくプロセス」の2つのプロセスからなる新しい学習の枠組みについて検討した.30年度は,パイプや枝といった柱状物の昇降を目標のタスクとして,昨年度にイギリスブリストル大学との共同研究で開発したロボットをさらに改良し,8脚を有するソフトロボットを開発した.開発したロボットは,身体の柔軟性を利用して,柱状物の形状の違いを汎化するように設計されており,非常に簡単な歩容パターンを繰り返すだけで,様々な形状の未知柱状物の昇降が可能である.また,このロボットに強化学習を適用し,ある柱状物の昇降を学習することで,追加の学習を行うことなく,異なる形状の柱状物の昇降が可能であることを確認した.これらの結果から,実世界の普遍的性質である力学的な特性を利用して汎化作用を実現することが可能であり,実際のロボットの制御にも応用可能であることが確かめられた.内定年度:2015生物は,数少ない経験から未知の多数の事象に適用可能な汎化された振る舞いを構成することができる.これは,高等生物だけではなく,小動物や昆虫などの下等生物にもみられる極めて優れた性質であり,従来の工学における「多数の事象から少数の抽象化された事象を抜き出す」という統計学的な枠組みでは説明が不可能な対照的な現象である.この生物の仕組みに注目し,本研究では,「汎化機能を実現しているものは,実世界に最初から存在している普遍的性質である」との仮説をたて,この「普遍的性質を発見し汎化を実現するためのプロセス」と,「学習により状態・行動空間を分化させ,振る舞いの精度を向上させてゆくプロセス」の2つのプロセスからなる新しい学習の枠組みを提案した.28年度は,イギリスのブリストルロボティクス研究所に渡航し,ブリストルロボティクス研究所のソフトロボット技術を用いて,昨年度に日本で開発した多脚ロボットの改良を行った.具体的には,生物が先天的に有する機能に注目し,生物が身体を用いて情報を抽象化している仕組みを,ソフトロボットの技術を用いて実現する方法について検討した.その一例として,生物のタコの振る舞いに注目し,ロボット全体がシリコンによって構成された柔軟多脚ロボットを実現し,実験により,タコが物体を把持する際に用いている戦略を再現することで,様々な未知形状の物体の把持が容易に実現可能であることを確認した.既に,ソフトロボットを製作するための技術習得,並びに,ソフトロボットを申請課題に適用するためのロボットの基本設計は完了しており,現在,プロトタイプを作製しながら,問題点の洗い出しと改良を行っている段階であり,概ね予定通りに進んでいる.生物は,数少ない経験から未知の多数の事象に適用可能な汎化された振る舞いを構成することができる.これは,高等生物だけではなく,小動物や昆虫などの下等生物にもみられる極めて優れた性質であり,従来の工学における「多数の事象から少数の抽象化された事象を抜き出す」という統計学的な枠組みでは説明が不可能な対照的な現象である.この生物の仕組みに注目し,本研究では,「汎化機能を実現しているものは,実世界に最初から存在している普遍的性質である」との仮説をたて,この「普遍的性質を発見し汎化を実現するためのプロセス」と,「学習により状態・行動空間を分化させ,振る舞いの精度を向上させてゆくプロセス」の2つのプロセスからなる新しい学習の枠組みを提案した.29年度は,イギリスブリストル大学ロボティクス研究所ソフトロボットグループと共同で,全身のほぼ全てが柔軟な素材で構成された多自由度ロボットを開発し,その有用性を実験により確認した.開発したロボットは,シリコンを成形することにより実現されており,身体の形状やシリコンの硬度などの物理特性を設計パラメータとし,身体と環境との相互作用により受動的に適応的な振る舞いを生成する仕組みとなっている.具体例の一つとして、タコの振る舞いヒントとした多脚ロボットの実現を目標に、自然状態(外部から力を加えていない状態)が螺旋状となる柔軟脚を開発し、タコと同様の振る舞いが受動的に生成されるとともに、未知形状物の把持、並びに、未知形状の柱の昇降が可能であることを確認した。当初の予定通り,イギリスブリストルロボット研究所に客員研究員として1年間滞在し,共同研究を行った.また、その過程で,ソフトロボットを実現するための技術を習得した.現在は,イギリスでの研究を終了し,日本に帰国しており,日本側の研究設備を整える作業を行っている。最終年度中には,ソフトロボットを製作するために必要な工程の全てを日本で実施可能な状態となる予定である.生物は,数少ない経験から未知の多数の事象に適用可能な汎化された振る舞いを構成することができる.これは,高等生物だけではなく,小動物や昆虫などの下等生物にもみられる極めて優れた性質であり,従来の工学における「多数の事象から少数の抽象化された事象を抜き出す」という統計学的な枠組みでは説明が不可能な対照的な現象である.

この生物の仕組みに注目し,本研究では,「汎化機能を実現しているものは,実世界に最初から存在している普遍的性質である」との仮説をたて,この「普遍的性質を発見し汎化を実現するためのプロセス」と,「学習により状態・行動空間を分化させ,振る舞いの精度を向上させてゆくプロセス」の2つのプロセスからなる新しい学習の枠組みについて検討した.30年度は,パイプや枝といった柱状物の昇降を目標のタスクとして,昨年度にイギリスブリストル大学との共同研究で開発したロボットをさらに改良し,8脚を有するソフトロボットを開発した.開発したロボットは,身体の柔軟性を利用して,柱状物の形状の違いを汎化するように設計されており,非常に簡単な歩容パターンを繰り返すだけで,様々な形状の未知柱状物の昇降が可能である.また,このロボットに強化学習を適用し,ある柱状物の昇降を学習することで,追加の学習を行うことなく,異なる形状の柱状物の昇降が可能であることを確認した.これらの結果から,実世界の普遍的性質である力学的な特性を利用して汎化作用を実現することが可能であり,実際のロボットの制御にも応用可能であることが確かめられた.年度前半は,生物が先天的に有する機能に注目し,生物が身体を用いて情報を抽象化している仕組みを,ソフトロボットの技術を用いて実現する作業を行う.年度後半は,日本に帰国し,開発されたロボットに提案する学習アルゴリズムを適用し,様々な未知環境に対応可能であることを確認する.早急に,日本側の研究設備を整え,日本側だけでも,ソフトロボットを製作するために必要な工程の全てを実施可能な状態にする予定である.これと並行して,これまで得られた知見をもとに複数のロボットを製作し,実験により,理論的枠組みの妥当性,並びに,実現したロボットの有用性を検証し,学会発表,学術論文などで成果を公表していく予定である.
AlGaN/AlN量子井戸を用いた高効率深紫外発光素子の作製

本研究は,窒化物半導体AlGaN系の量子井戸構造により,波長350nm以下の紫外光源を得ようとするものである.この波長域の光は,LSIプロセス,キュアリング,表面改質,殺菌・消毒など,われわれの生活を支える幅広い分野で既に必要不可欠な光である.従来,水銀ランプやフッ素・塩素系のエキシマランプなどが用いられてきたが,低い発光効率,高い環境負荷の構成元素,短い寿命などが問題とされている.したがって,深紫外領域で,高効率,長寿命,低環境負荷の光源を半導体で実現することができれば,エネルギー問題や環境問題の解決に向けて大きく貢献しうるものと考えている.このAlGaN量子井戸構造に関して,本年度は以下の成果を得た.(1)高品質なAlN基板の入手が困難であることから,サファイア(0001)基板上へのヘテロエピタキシーを行った.サファイア基板の表面に現れる分子層ステップの位置に,貫通刃状転位列が形成されることが透過電子顕微鏡観察により明らかになった.その原因が,サファイア(0001)面の原子配列にあると予測し,偶数分子ステップを導入することにより転位列が消滅できることを予測した.それを実験的に証明するためにサファイア基板のオフ角の選定,熱処理条件の最適化を図り,その上に成長したAINにおいて実際に転位列が消滅していることを示した.(2)サファイア基板の窒化による高品質化を試みた.窒化により3ミクロン程度の厚膜でもクラックの発生が抑制出来ることがわかり,その波及効果として厚膜化により転位密度が低減することが実験的に示された.その原因として,窒化されたサファイア上ではAlNが初期成長過程において三次元成長するため,三次元成長核が合体するときに空孔が発生し,それがクラックを引き起こす歪吸収部として機能することを見出した.(3)Siをn型不純物として添加し,電気的および光学的特性を評価した.電気的には,Si添加に伴い抵抗が減少することが確認できた.光学的には,Si添加に伴う歪の変化が発光ピーク位置の変化として観察された.イオン半径が異なる材料の導入に伴う変化であると考えられ,電気特性とも合わせ,Siがドーピングされたことを示している.不純物添加による点欠陥(非輻射再結合中心)の抑制効果はクリアには観察されなかった.(4)転位密度と発光特性の関連を評価するために,さまざまな転位密度のサンプルを準備し,そのフォトルミネッセンス強度を比較した.その結果,転位密度が10^8/cm^2以下であれば,発光強度に大きな影響はないことが分かった.上記,窒化サファイア基板は有力な手法であることが確認された.(5)AlGaN量子井戸におけるポテンシャル揺らぎを評価した.揺らぎの最小において局在したキャリアが高効率発光に寄与することを実験的に示した.波長350nm以下の紫外光は,消毒や殺菌,ICや液晶の製造プロセスなど,バイオテクノロジーからエレクトロニクスまで広い分野に利用されている.現在のところ,光源としては,エキシマランプ・レーザや水銀ランプなどが用いられているが,フッ素や塩素,水銀など環境負荷の高い材料が用いられており,しかも効率が低く,寿命が短いといった欠点を持っている.これに対して本研究では,窒化物半導体AlGaNをベースとした量子井戸構造による固体光源を対象とする.p型伝導型制御が困難であるという,材料固有の問題を回避するため,電子線励起により高効率発光を得ることを目標としている.本年度は,高品質AlGaN/AlN量子井戸構造の作製と発光特性の評価を行い,電子線励起発光に関して基礎的な実験を行った結晶成長には,申請者が見いだした有機金属気相成長法を基本とした流量変調成長法を用いた.基礎光学特性評価としては,発光の不均一広がりの起源を同定するために,現有の走査型電子顕微鏡に附属の電子線励起発光分光装置によるナノスコピックな分光を行った.その結果,Al組成が空間的にサブミクロンオーダで揺らいでおり,それによるキャリア/励起子局在が,発光の高効率化に貢献していることを見出した.さらに,結晶成長条件の検討により,発光波長237nmにおいて内部量子効率69%を得た.この値は,現時点で世界最高の値である.このような高品質AlGaN/AlN量子井戸を電子線励起してその発光特性を調べた.まず,照射電子線のサンプル内での分布をモンテカルロシミュレーションしておき,それにあわせた素子構造とした.電子線励起発光の特性としては,電力効率40%,光出力100mWが得られた.とくに効率は深紫外発光ダイオードより一桁高く,電子線励起方式の有用性を示している.本研究は,窒化物半導体AlGaN系の量子井戸構造により,波長350nm以下の紫外光源を得ようとするものである.この波長域の光は,LSIプロセス,キュアリング,表面改質,殺菌・消毒など,われわれの生活を支える幅広い分野で既に必要不可欠な光である.従来,水銀ランプやフッ素・塩素系のエキシマランプなどが用いられてきたが,低い発光効率,高い環境負荷の構成元素,短い寿命などが問題とされている.したがって,深紫外領域で,高効率,長寿命,低環境負荷の光源を半導体で実現することができれば,エネルギー問題や環境問題の解決に向けて大きく貢献しうるものと考えている.このAlGaN量子井戸構造に関して,本年度は以下の成果を得た.(1)高品質なAlN基板の入手が困難であることから,サファイア(0001)基板上へのヘテロエピタキシーを行った.

AlNに関しては,AlとGa原料を交互に供給する手法が望ましいことが従来の研究でわかっているが,AlGaN量子井戸に関しては,むしろ両者を同時に供給するほうが望ましいことが分かった.原因として,同時供給ではGa原子の蒸発が抑制されるため高温成長が可能となり,点欠陥など非輻射再結合中心の導入が抑制されるためであると考えた.得られた内部量子効率は,室温において発光波長247nmで69%であり,現時点では世界最高値である.(2)AlGaN量子井戸における偏光発光特性を実験的に検討した。その結果,Al組成80%程度以下であればc軸垂直偏光することが分かった.またこの傾向は,井戸幅が薄いほうが顕著であった.この偏光方向は(0001)面からの面発光を得るうえで望ましい偏光方向である.これらの結果を理論的に裏付けるため,バンド構造をk・p摂動法により計算した.量子閉じ込め効果と分極誘起電界を考慮することにより実験結果を再現できた.(3)電子線励起による発光特性を評価した.その結果,まず,発光波長210から250nmで発光を得ることに成功し,いずれも従来の発光ダイオードよりも高い効率を持つことを実証した.また,発光のパワー効率が強い波長依存性を持っており,短波長化するに従い効率が低下することが分かった.この傾向は内部量子効率の波長依存性とよく一致しており,電子線励起の場合の発光パワー効率は,AlGaN量子井戸の内部量子効率により支配されていることが分かった.発光ダイオードのような電流注入素子の場合は,短波長化するに従いp型伝導制御が難しくなるため,電流注入効率が全体の効率を支配するのに対して,電子線励起の場合はその問題を回避でき,純粋に量子井戸の特性が現れたと考えられる.(4)電子線励起レーザの実現に向けて誘電体多層膜の作製条件を検討した.反射測定によりおおよそ90%程度の反射率が220250nmで得られた.本研究は,窒化物半導体AlGaN系の量子井戸構造により,波長350nm以下の紫外光源を得ようとするものである.この波長域の光は,LSIプロセス,キュアリング,表面改質,殺菌・消毒など,われわれの生活を支える幅広い分野で既に必要不可欠な光である.従来,水銀ランプやフッ素・塩素系のエキシマランプなどが用いられてきたが,低い発光効率,高い環境負荷の構成元素,短い寿命などが問題とされている.したがって,深紫外領域で,高効率,長寿命,低環境負荷の光源を半導体で実現することができれば,エネルギー問題や環境問題の解決に向けて大きく貢献しうるものと考えている.このAlGaN量子井戸構造に関して,本年度は以下の成果を得た.(1)高品質なAlN基板の入手が困難であることから,サファイア(0001)基板上へのヘテロエピタキシーを行った.サファイア基板の表面に現れる分子層ステップの位置に,貫通刃状転位列が形成されることが透過電子顕微鏡観察により明らかになった.その原因が,サファイア(0001)面の原子配列にあると予測し,偶数分子ステップを導入することにより転位列が消滅できることを予測した.それを実験的に証明するためにサファイア基板のオフ角の選定,熱処理条件の最適化を図り,その上に成長したAINにおいて実際に転位列が消滅していることを示した.(2)サファイア基板の窒化による高品質化を試みた.
ハイドロゲルスイッチ機能性材料設計法

本研究では、ハイドロゲルのスイッチ機能性材料への応用を目的として、ゲルの膨潤挙動(転移点、膨潤度)をいかに制御/設計、予測するかについて検討した。非イオン性のゲルについては、その体積相転移現象に疎水性相互作用が支配的な役割を果たしていること、ゲル構成高分子の1次構造により転移温度が、架橋度あるいは界面活性剤添加(あるいは荷電基の共重合)により膨潤度ならびに転移温度がある程度制御しうるとが確認された。電解質ゲルについても、同様に疎水性相互作用が相転移に深く関連していることが示唆されたが、荷電基と対イオンとの解離平衡の寄与が大きいことが明確となった。なお、錯体を形成するような多価金属イオンが系内に存在する場合には、取り扱いに留意することを明確にし、有機溶媒中で体積相転移を発現するオルガノゲルの分子設計論を確立した。次に、これらの知見の理論的な解析/推算に対しては、Flory-Hugginsような平均場近似に基づく式の適用性の限界を指摘し、これに水素結合や疎水性相互作用を組み入れることで実験値の定性的な傾向が表現できることを示した。電解質ゲルについては、基本的には非イオン性ゲルの推算式に、荷電基と対イオン間の解離平衡を考慮することで、実験値を定性的に表現することができた。すなわち、現時点では定量的な予測には至らなかったが、最小限のデータがあれば、それを基準として目的に応じた体積相転移あるいは膨潤平衡挙動を示すゲルの分子設計がある程度可能な状況に到達できた。なお、本研究では速度論についてはあまり検討できなかったが、ゲルのスイッチ機能性材料の実現には不可欠で、今後の重要な課題である。ハイドロゲルの溶媒中における体積相転移現象の発見以来勢力的な研究が行われ、この相転移がゲルに普遍的な現象であり、温度、溶媒組成、pHや塩濃度などの種々の環境因子の変化によって引き起こされることが判明してきた。このゲルについての特異な現象を利用した種々の工学的応用法が提案されており、新しい機能性材料として注目されている。そこで本研究で大きな体積相転移を示すことが知られているイオン性ゲルを対象として、その相転移機構を明確にすることを目的とした。実験では、溶媒として用いる水と親和性の異なる高分子鎖を有するゲルを合成し、1価あるいは2価のイオンを含む電解質溶液中でのゲルの膨潤平衡率の測定を行った。また理論的な解析も行い、以下の知見を得た。1)1-1型電解質を添加した水溶液中での膨潤収縮挙動は、電解質の種類や構成高分子の親和性に強く依存し、ゲルの荷電基と会合性の高いイオンを添加し、かつ疎水性の高分子構造を有する場合に相転移が出現することが実験的に明らかになった。2)ゲルの状態方程式を、ゲル弾性力、イオンの会合と解離イオンの浸透圧ならびに構成高分子と溶媒との親和性を考慮し、Floryの理論を適用して導出した。これより、1)の結果が理論的に説明されることを示した。3)ゲル荷電基と錯体形成能のある2価のイオンを添加した際の膨潤収縮挙動は1-1型電解質とは全く異なり、相転移点のゲル分子構造に対する依存性が見られないことのあることを実験的に明らかにした。この相転移はこれまでの理論によっては予測できず、新しい理論的解析が必要なことを指摘した。ゲルの体積相転移現象は、スイッチ機能性材料への応用が期待されているが、そのためにはゲルの膨潤挙動(転移点,膨潤度)をいかに目的に応じて制御/設計するかが重要である。非イオン性のゲルについては、その体積相転移現象に疎水性相互作用が支配的な役割を果していることが明らかになり、架橋度あるいは界面活性剤添加(あるいは荷電基の共重合)によりある程度変化させうるとがわかった。

また、ゲル構成高分子の1次構造により転移温度が変化することも分子設計論の観点からは重要な知見である。電解質ゲルについても、同様に疎水性相互作用が相転移に深く関連していることが示唆されたが、非イオン性よりも現象は複雑で、これに荷電基と対イオンとの解離平衡を考慮することが必要であることが明確となった。なお、錯形成能のある金属イオンが存在する場合には、取り扱いに留意することを明確にし、有機溶媒中で体積相転移を発現するオルガノゲルの分子設計論を確立した。次に、理論的解析に用いたPrangeらのモデルでは実験値の定性的な傾向は表現できたが、いくつか検討課題も確認された.ひとつは相互作用エネルギーパラメータに分子量依存性があることであり,この点の解決が高分子量物質に対する推算モデルのブレイクスルーであると考える.電解質ゲルにつては、基本的には非イオン性ゲルの推算式に、荷電基と対イオン間の解離平衡を考慮することで、実験値を定性的に表現することができた。すなわち、現時点では定量的な予測には至らなかったが、最小限のデータがあれば、それを基準として目的に応じた体積相転移あるいは膨潤平衡挙動を示すゲルの分子設計がある程度可能であると考える。
銅酸化物絶縁体の光励起状態と非線形光学応答に関する研究

モント絶縁体の電荷ギャップは強い電子相関により生じる。したがって、半導体に代表されるハンド絶縁体とは本質的に異なる光学応答が期待される。本研究は、モット絶縁体の代表である銅酸化物絶縁体の非線形光学応答やその舞台となる光励起状態の理論的解明を行なうことを目的としており、単一ハンド・ハバード模型およびその有効模型を用いて光励起状態および非線形光学応答を調べる。二次元モット絶縁体における非線形光学応答を上記の有効模型を用いて数値計算により明らかにした。一次元系とは異なり、光で誘起されたキャリアとその周りに存在するスピン自由度との相互作用が非線形光学応答に対して重要な働きをしていることを示した。二次元銅酸化物の共鳴二マグノンラマン散乱スペクトルて見られる特異な入射光エネルギー依存性の起源もこのスピン自由度の存在にあることを明らかにした。次元の違いによる光励起状態の特徴を明らかにするため、吸収スペクトルの温度依存性の計算を行なった。一次元系ではスピン・電荷分離のため、スピン間交換相互作用の大きさ以下の温度領域では顕著な温度変化は示さない。一方、二次元系では、キャリアとその周りに存在するスピン自由度との相互作用が吸収スペクトルの温度変化に対して重要な働きをしていることが分かった。非線形光学応答には光学許容の状態だけでなく光学禁制の状態も関与する。そこで、一次元ハバード模型に対して、密度行列繰り込み群の手法を用いて光学許容および光学禁制の状態の分布を計算した。最近接格子点間のクーロン相互作用が大きく、エキシトンが形成されるようなパラメータ領域では、格子点内のクーロン相互作用が大きい場合は、光学許容と禁制の状態はほぼ縮退するが、そのクーロン相互作用が小さくなるとその縮退は外れる。現実の銅酸化物絶縁体はその縮退が外れた状況に対応すると考えられる。モット絶縁体の電荷ギャップは強い電子相関により生じる。したがって、半導体に代表されるバンド絶縁体とは本質的に異なる光学応答が期待される。特に、一次元モット絶縁体では、強相関電子系特有のスピン・電荷分離に起因する新奇な光学応答現象が期待される。実際、バンド絶縁体やパイエルス絶縁体に比べて何桁も大きな三次の非線形分極率が報告されている。本研究は、モット絶縁体の代表である銅酸化物絶縁体の非線形光学応答やその舞台となる光励起状態の理論的解明を行なうとともに、光エレクトロニクス材料としての設計指針を与えることを目的としている。銅酸化物絶縁体は、銅イオン上のクーロン相互作用が酸素イオンと銅イオンのエネルギー準位差に比べて大きい電荷移動型絶縁体であるが、銅酸化物高温超伝導物質の研究から、酸素イオンの自由度を無視した単一バンドのハバード模型で充分であることが示されている。すなわちモット絶縁体とみなしてよい。そこで、本研究では単一バンド・ハバード模型およびその有効模型を用いて光励起状態および非線形光学応答を調べることにした。まず、二次元モット絶縁体における非線形光学応答を上記の有効模型を用いて数値計算により明らかにした。また、バンド絶縁体との本質的な違いも、そのスピンの自由度にあり、実際、二次元銅酸化物の共鳴二マグノンラマン散乱スペクトルで見られる特異な入射光エネルギー依存性の起源もまたスピン自由度の存在にあることを明らかにした。特に、一次元モット絶縁体では、スピン・電荷分離に起因する新奇な光学応答現象が期待される。

実際、バンド絶縁体やパイエルス絶縁体に比べて何桁も大きな三次の非線形分極率が報告されている。本研究は、モット絶縁体の代表である銅酸化物絶縁体の非線形光学応答やその舞台となる光励起状態の理論的解明を行なうことを目的としており、単一バンド・ハバード模型およびその有効模型を用いて光励起状態および非線形光学応答を調べる。次元の違いによる光励起状態の特徴を明らかにするため、吸収スペクトルの温度依存性の計算を行なった。有効模型で記述される有限サイズのクラスターの固有状態を数値的に求め、有限温度でのスペクトルを計算した。一次元系ではスピンと電荷の自由度の分離のため、スピン間交換相互作用の大きさ以下の温度領域では顕著な温度変化は示さない。一方、二次元系では、光で誘起されたキャリアとその周りに存在するスピン自由度との相互作用が吸収スペクトルの温度変化に対して重要な働きをしていることが分かった。この成果は現在、投稿中である。非線形光学応答には光学許容の状態だけでなく光学禁制の状態も関与する。そこで、一次元ハバード模型に対して、密度行列繰り込み群の手法を用いて光学許容および光学禁制の状態の分布を計算した。最近接格子点間のクーロン相互作用が大きく、エキシトンが形成されるようなパラメータ領域では、格子点内のクーロン相互作用が大きい場合は、光学許容と禁制の状態はほぼ縮退するが、そのクーロン相互作用が小さくなるとその縮退は外れる。現実の銅酸化物絶縁体はその縮退が外れた状況に対応すると考えられる。
糖尿病性腎症におけるNADPHオキシダーゼNoxアイソフォームの病態的意義の解明

糖尿病性腎症進展にはNADPHオキシダーゼ活性化が関与しているが、その細胞膜Noxアイソフォームの病態的意義は不明である。そこでNox1、Nox4遺伝子改変マウスの糖尿病モデルを用いて検討した。欠損(KO)/野生型に糖尿病/対照群を作成、20週で解析した。Nox1KO、Nox4KOともアルブミン尿増加は軽減されたが、糸球体硬化はNox1KOで抑制傾向であった。Nox2、フィブロネクチン、α-SMAのmRNA発現上昇もNox1KOのみ抑制された。糸球体ニトロチロシン蓄積はNox1KOで完全に抑制されたが、Nox4KOでは抑制不十分であった。糖尿病性腎症進展にはNox1活性化の関与が示唆された。糖尿病性腎症進展には活性酸素種の主要産生源の1つNADPHオキシダーゼの活性化が関与していることが知られている。しかし、その細胞膜アイソフォームNox1、Nox2、Nox4の病態的意義は解明されていない。そこで、遺伝子改変マウスのストレプトゾトシン(STZ)誘発糖尿病モデルを用いて、糖尿病性腎症進展における各々の病態的意義を解明することを目的とし、本研究を開始した。1.動物モデルの作成6週齢雄性Nox1、Nox2、Nox4各遺伝子欠損型(KO)及び野生型(WT)マウスにSTZ腹腔内投与による糖尿病群と偽投与対照群を作成した。糖尿病発症後10及び20週目に腎組織を採取した。3.腎組織障害度20週WTでは糖尿病により糸球体硬化度が上昇(糸球体硬化が進行)していた。Nox1KOでは抑制傾向がみられたが、Nox2KO、Nox4KOでは抑制されなかった。4.RT-PCR法による各種病態関連遺伝子のmRNA発現上記結果を踏まえ、Nox1、Nox4について、解析を行った。10週Nox1WTでは糖尿病によりNox2、フィブロネクチン、α-平滑筋アクチン(SMA)mRNAの有意な発現上昇を認め、Nox1KOで抑制されていた。一方、Nox4KOでは糖尿病によるNox2、フィブロネクチン、α-SMA mRNA発現上昇は抑制されなかった。5.免疫染色による各種病態関連蛋白の発現糸球体ニトロチロシン(NT)蓄積は20週Nox1WTで糖尿病により有意に増加し、Nox1KOで完全に抑制されていた。一方、Nox4KOでは糖尿病による糸球体NT蓄積は抑制されるも十分ではなかった。糖尿病性腎症進展には活性酸素種の主要産生源の1つNADPHオキシダーゼの活性化が関与している。そこで、遺伝子改変マウスのストレプトゾトシン(STZ)誘発糖尿病モデルを用いて、糖尿病性腎症進展における各々の病態的意義を解明することを目的とした。前年度、Nox1、Nox4各遺伝子欠損型(KO)及び野生型マウスに糖尿病群と偽投与対照群を作成し、糖尿病発症後10及び20週目でデータ及び腎組織解析を行った。Nox1KO、Nox4KOともに20週糖尿病によるアルブミン尿増加は軽減されていたが、糸球体硬化についてはNox1KOでのみ抑制傾向がみられた。10週糖尿病によるNox2、フィブロネクチン、α-SMAのmRNA発現上昇は、Nox1KOで抑制されていたが、Nox4KOでは抑制されなかった。20週糖尿病による糸球体ニトロチロシン蓄積は、Nox1KOで完全に抑制されていたが、Nox4KOでは十分に抑制されなかった。最終年度はさらに組織解析を進め、以下の結果を得た。腎臓学Nox1、Nox2、Nox4各遺伝子欠損型(KO)及び野生型(WT)マウスにおける糖尿病および非糖尿病モデルの作成に成功し、アルブミン尿や腎組織障害度、RT-PCR法による各種病態関連遺伝子のmRNA発現、そして免疫染色による各種病態関連蛋白の発現を解析評価するに至った。これらの検討項目については、当初の設定どおり、本年度中に終えることができたことは評価できる。一方で、内皮特異的(Tie2-Cre)Nox2 KO/WTマウスのSTZ誘導糖尿病モデルの作成については、相当の時間を要する作業であり、次年度も継続して取り組む予定である。Nox1、Nox2、Nox4各遺伝子欠損型(KO)及び野生型(WT)マウスにおける糖尿病および非糖尿病モデルにおける、これまでの解析結果より、糖尿病性腎症進展にはNox2、Nox4よりもNox1活性化の関与が示唆されている。

さらに補完データの解析を進め、各Noxアイソフォームの病態的意義を検証していきたい。次年度は、まずは、内皮特異的(Tie2-Cre)Nox2 KO/WTマウスのSTZ誘導糖尿病モデルの作成に注力する。そして、糖尿病性腎症の病態下での、糸球体内皮におけるNox2の役割の解明につなげたい。
新しい価値観・世界観にたった環境教育の体系化とその教材開発に関する研究

地球環境の悪化が指摘されて久しいが、その研究は緒についた段階で方法論的にも多様化し混沌としている。研究の場でさえこのような状況下にあるので、教育の場における環境教育とは言葉のみが先行し、その体系化や具体的方法論などは確立されていない。本報は環境教育を生涯教育、学校教育、教科教育の観点に立って位置づけ、その関係を明確にし、(1)教科教育における新しい世界観・価値観を導入した環境教育の必要性と、これを踏まえた社会科教育、(2)自然地理学、植物学における具体的な環境教育について取り組み、一応の成果を得ることができた。ここで提起する環境教育とは人類が生きていく上での「心の支え」を構築する基本的価値観に根ざすものであり、それ故に生涯教育の根幹をなす思想でなくてはならないが、人類が生きる上で必要不可欠なこれらの思想の育成については学校教育の果たす役割が極めて大きい。しかしこの効果が波及し始めるためには10^1年のオーダーの歳月が必要となるので、学校教育の場での長期的展望に立った教育実践とこれを支える明確な環境教育の体系化と方法論の確立が必要不可欠である。環境教育の遂行には新しい世界観に培われた価値観への変革と発想の転換が不可欠となる。一国内の国家観に立脚した国家干渉や技術指導などでは他国を主な発生源とする大気汚染のような汎地球的現象について、その保全のための手だては不可能に近いというのが実状であろう。このためには新しい世界観と価値観に立った地球環境の保全のための理念とその技術指導が不可欠であるが、むずかしい問題である。それ故に長期的展望に立った学校教育における環境教育の位置づけや役割が存在するものと考える。また、地理的分野における自然環境に適応した人類の生産活動としてきた数例の現象について環境教育の観点からは教材の見直しをせざるを得ないことが明らかになった。
ＤＢＴＴ周辺のＳｉシャッフル転位とグライド転位の本性と破壊靭性値の関係

Siは半導体デバイスに広く用いられている。しかし、最近、長時間、応力下で使用すると、これまでの経験では説明ができない現象が観察されている。すなわち、1疲労の発現、2100°C近傍での破壊靭性値の向上などである。これらの現象には、機械的性質を担う転位が関与しているはずである。そこで、1100400°Cの中温度におけるジグザグ状のshuffle-set転位の本性を明らかした。2このようなshuffle-set転位の変態が破壊靭性値の向上にどのように関連しているかを明らかにした。1)レーザー照射という極端条件下でSi中に転位を導入すると、極めて特異な転位が導入されることが分った。これらの転位の本性について予備的な成果を得た。レーザー照射による超高歪速度加工を開発し、融点直下で超高歪速度変形されたSi単結晶中の転位の同定を試みた。2)4H-SiC中の貫通転位の芯構造に関し、詳細な電子顕微鏡観察を行い、その構造を決定した。ほぼらせん転位のもの(TnSD)と混合転位のもの(TMD)2種類を同定した。後者のものは本研究で初めて見出された。TnSDは電流リークにはほとんど関与しないが、TMDは大きなリーク電流を示した。、そのほかに知られている完全らせん転位(TpSD)のと上記2種類の形成エネルギーをバーガースベクトルから求めると、その存在確立と矛盾した。この問題を分解モデルから論じ説明した。この成果はPhilosophical MagazineLettersに2報の論文として発表した。また、貫通転位は純粋な刃状あるいはらせん転位よりずれていることを見出した。(1)Si中の転位の本性を以下のように同定した。1)ステージI:液体窒素300K:直線的なshuffle転位。2)ステージII:300K370K:やや折れ曲がったshuffle転位。。3)ステージIII:370K 750K:細かく折れ曲がったshuffle転位。4)750K以上:分解したglide転位。(2)細かく折れ曲がったshuffle転位は60°転位であり、らせん転位ではない。この折れ曲がりをshuffle-glide遷移の前駆現象と考えると、らせん転位の交叉辷りがshuffle-glide遷移を支配する機構とは考えがたい。半導体のエピ膜では貫通転位が種々の性能劣化を招来する。最終年度においてはstep-control epitaxy technique法で成長させた4HーSiCエピ膜中の貫通転位の方向を理論的に求めた。その結果、貫通刃状・貫通らせん転位のいずれにおいても転位線はこれまで漠然と仮定されていた[0001]軸よりずれることを示した。また、Cu-Al合金中の転位が自然時効によってどのように変化するかを観察し、その形状から溶質原子・点欠陥の挙動を明らかにした。38年前塑性変形したCu-Al合金中の転位をH800で観察し、38年間の自然時効によりその形態がどのように変化した調査した。38年間の自然時効により、Cu-Al合金中の転位は大幅に拡張し、溶質原子であるAlが転位に偏析するいわゆる「鈴木効果」が発現することを証明した。この結果に基づき、Cu中のAlの室温における拡散係数を算出したところ、高温より外挿した値よりはるかに高い値が得られた。これは、室温といえども38年間の自然時効により金属材料の組織が変化すること、換言すればその特性(たとえば強度などの機械的性質)が変化(場合によっては劣化)することを示唆している。さらに長時間の自然時効ではその変化(劣化)が一層進行することはいうを待たない。材料物理学a)レーザー照射による超高歪速度加工を開発し、融点直下で超高歪速度変形されたSi単結晶中の転位の同定を試み、予備的な結果を得た。(達成度50%)b)真空中、空気中、水中の3つの異なる環境下で、Siの表面のスクラッチにより転位を導入し、損傷組織をTEM観察した。この成果は、精密工学会の春季講演会で口頭発表した。(達成率70%)4H-SiCエピ層中の貫通転位についてその芯構造の解明を行った。(達成率100%)研究計画と対比して達成度を評価すると以下のようになる。1Shuffle-set転位の形態を詳しく調べるため、液体窒温度から700°Cまでの温度範囲で導入した転位について、詳細に調べる。100%達成した。2複雑な形状の転位の3次元的な情報を得るために、名大に設置された反応科学超高圧電子顕微鏡の3Dトモグラフィーを活用する。100%達成した。3また転位芯の原子的な構造については弱ビーム法と高分解能観察法を併用する。100%達成した。