hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ツメガエルの細胞接着と受容体に関する分子生物学的研究

私はDNAマイクロアレイの手法を用いてアフリカツメガエルの循環器系組織において発現する新規遺伝子を探索した。Stage 12.5(後期原腸胚)、20(後期神経胚)、26(尾芽胚)のツメガエル胚を外科的に予定心臓血管領域とそれ以外に切り分け、それぞれからRNAを抽出してプローブを作成した。これらのプローブを我々の研究室でデザインされたXenopus 8kマイクロアレイにハイブリダイズさせて遺伝子の発現を比較した結果、予定心臓血管領域における発現量がそれ以外の領域よりも2倍以上高い遺伝子を172見出し、そのうち既知の配列との相同性の低い15遺伝子の部分配列を単離した。Whole-mount in situhybridization(WISH)法によりそれらの遺伝子の発現領域を検討した結果、そのうち3遺伝子が発生過程の循環器系の組織で明らかな発現を示した。この3遺伝子の中の一つについて、私はその幼生期における発現パターンからAmiと命名し、詳細な発現パターンと発生における役割について解析した。Amiの予想アミノ酸配列はヒトComplement Factor D、マウスAdipsinと約47%及び42%の相同性を示したが、ツメガエル成体におけるAmi mRNQの発現にはこれら哺乳類ホモログの発現と異なる点が観察されたため、これらが相同遺伝子であるかを結論するには蛋白質機能の比較など更なる検証が必要である。発生過程のAmiのmRNAは神経胚の前方腹側及び沿軸領域、尾芽胚期の前方腹側領域に発現し、幼生期には形成過程の血管に沿った発現が観察された。この幼生期の血管に沿った発現はこれまでに知られているいずれのマーカー遺伝子よりも明瞭であり、この遺伝子の発現パターンから血管形成の前方から後方への経時的な進行や、腹側における左右非対称性を観察することができた。ミトコンドリア外膜蛋白質として単離されたOMP25はツメガエルにおいて主に神経領域に発現の局在が見られ、また過剰発現することによって頭部領域に異常が見られたため、頭部及び神経形成におけるOMP25の役割を解明することを目的として研究を進めた。Morpholinoantisense oligonucleotide(MO)を用いて機能阻害を試みることとし、xenopus laevis OMP25に対するMOを設計した。卵割期のツメガエル胚にxOMP25MOを微量注入し、発生過程におけるxOMP25蛋白質の量を抑制した幼生の表現型を観察したところ、外形からは頭部構造の異常が観察された。薄切切片を作成して内部構造を観察した結果、脳、脊髄など、中枢神経系において神経組織が減少し、正常な神経管構造の形成が阻害されていることが分かった。このような表現形はxOMP25のplasmid DNA及びmRNAを共注入することで部分的にレスキューされた。これらのことから、OMP25は神経管構造の形成あるいは神経細胞の生存に関わる働きをしている可能性が考えられる。OMP25の分子的作用機序について、アクチビンシグナルとの関連を検証した。OMP25は、アクチビン受容体と結合することが知られているARIP2と互いにスプライシングバリアントであり、その結合ドメインであるPDZドメインを共有していることから、アクチビンシグナルに関与する可能性が考えられた。しかしながら、OMP25のGST融合蛋白質を作成してアクチビン受容体との結合を検証したが、結合は観察されなかった。またアニマルキャップを用いた実験系においても、OMP25の過剰発現はアクチビン蛋白質の中胚葉誘導能に影響を与えなかった。これらの結果からOMP25はアクチビンシグナルには関与しないことが示唆された。1.ミトコンドリア外膜蛋白質として単離されたOMP25はツメガエルにおいて主に神経領域に発現の局在が見られた。OMP25の役割を解明することを目的としてMorpholino antisense oligonucleotide(MO)を用いて機能阻害を行った所、外形からは頭部構造の異常が、薄切切片からは正常な神経管構造の形成阻害が観察された。OMP25は、アクチビン受容体と結合することが知られているARIP2とその結合ドメインを共有していることからアクチビンシグナルに関与する可能性が考えられたが、GSTプルダウンアッセイの結果OMP25とアクチビン受容体との結合は観察されず、アニマルキャップを用いた実験系においてもOMP25の過剰発現はアクチビンによる中胚葉誘導に影響を与えなかったことから、OMP25はアクチビンシグナルには関与しないことが示唆された。また、OMP25はミトコンドリアに局在することからアポトーシスに関与することが考えられたが、TUNEL法を用いて検証した結果、OMP25の過剰発現及び機能阻害は細胞の生存に影響しないことが示された。2.アクチビンによって誘導されることが示された受容体、Xmsrとそのリガンドであるapelinについて解析を行った。Xmsrの哺乳類ホモログAPJとそのリガンドapelinは主に脳及び血管に発現し、直接、間接的に循環器系の機能調節に関与することが知られている。Xmsrは初期発生において血管に発現することが知られているがその機能については未知であった。我々はツメガエルにおけるapelinを単離し、MOを用いた機能阻害によってXa ; elinとXmsrの初期発生における機能について解析した。その結果、Xapelin-Xmsrのシグナルは血管形成のみならず血球や心臓などの中胚葉性組織の形成に必要であることが示唆された。

Stage 12.5(後期原腸胚)、20(後期神経胚)、26(尾芽胚)のツメガエル胚を外科的に予定心臓血管領域とそれ以外に切り分け、それぞれからRNAを抽出してプローブを作成した。これらのプローブを我々の研究室でデザインされたXenopus 8kマイクロアレイにハイブリダイズさせて遺伝子の発現を比較した結果、予定心臓血管領域における発現量がそれ以外の領域よりも2倍以上高い遺伝子を172見出し、そのうち既知の配列との相同性の低い15遺伝子の部分配列を単離した。Whole-mount in situhybridization(WISH)法によりそれらの遺伝子の発現領域を検討した結果、そのうち3遺伝子が発生過程の循環器系の組織で明らかな発現を示した。この3遺伝子の中の一つについて、私はその幼生期における発現パターンからAmiと命名し、詳細な発現パターンと発生における役割について解析した。Amiの予想アミノ酸配列はヒトComplement Factor D、マウスAdipsinと約47%及び42%の相同性を示したが、ツメガエル成体におけるAmi mRNQの発現にはこれら哺乳類ホモログの発現と異なる点が観察されたため、これらが相同遺伝子であるかを結論するには蛋白質機能の比較など更なる検証が必要である。発生過程のAmiのmRNAは神経胚の前方腹側及び沿軸領域、尾芽胚期の前方腹側領域に発現し、幼生期には形成過程の血管に沿った発現が観察された。この幼生期の血管に沿った発現はこれまでに知られているいずれのマーカー遺伝子よりも明瞭であり、この遺伝子の発現パターンから血管形成の前方から後方への経時的な進行や、腹側における左右非対称性を観察することができた。
Ｄ加群のアルゴリズムとその応用

関数をそれが満たす微分方程式を通して研究することは解析学の主要な目的の1つである。そのためには、最初に与えられた関数の満たす微分方程式を求める必要がある。本研究では、微分方程式を代数的に捉えた概念であるD加群についての本研究代表者による一般的なアルゴリズムを具体的な種々の関数に適用し、多項式の対数が満たす微分方程式、多項式不等式で定義された領域上の積分が満たす微分方程式などを正確に計算するアルゴリズムを構成し、日本で開発された数式処理システムを用いて実現した。1.いくつかのn変数多項式と、n次元アフィン空間の点が指定されたとき、局所ベルンステイン-佐藤イデアルと呼ばれるn変数多項式環のイデアルが定義される。このイデアルは、ある強い条件を満たせば単項イデアルとなることが知られているが、その条件を満たさない場合には一般には単項イデアルにはならない。実際BrianconとMaynadierは、ベルンステイン-佐藤イデアルが単項イデアルにならない例を発見したが、具体的な生成系を決定するには至らなかった。そこで、Bahloulとの共同研究において、まず局所ベルンステイン-佐藤イデアルを計算するアルゴリズムを構成し、それを神戸大学の野呂により開発された数式処理システムRisa/Asirに実装することにより、ベルンステイン-佐藤イデアルが単項イデアルにならない例を複数個構成し、Briancon-Maynadierの例も含め生成系を具体的に決定した。2.いくつかの実係数の多項式による不等式で定義されるような領域上のホロノミック関数の積分の満たすホロノミック系を計算するアルゴリズムを見出した。ホロノミック関数とは、ホロノミック系と呼ばれる解空間の次元が有限となるような連立線形偏微分方程式を満たす関数のことである。このとき上記のような積分もホロノミックになることはベルンステインにより証明されていたが、実際にそのホロノミック系を計算するアルゴリズムは知られていなかった。1.定積分の満たす微分差分方程式系の導出アルゴリズムの研究たとえばf(x)をn変数多項式とするとf(x)のs乗はxについての微分とsについての差分からなる微分差分方程式系を満たす.このような関数を,1個または複数の多項式不等式で定義される領域上でxのいくつかの変数について積分した関数を考えると,それはxの残りの変数と差分変数に関する微分差分方程式系を満たす.この微分差分方程式系を導出するアルゴリズムを構成した.その際,ホロノミックな微分差分方程式系の概念を定義し,被積分関数がホロノミックな微分差分方程式系を満たせば,その積分もホロノミックな微分差分方程式系を満たすことを示した.本研究代表者は10年程前に、全領域上の定積分の満たす微分方程式系を導くアルゴリズムを構成したが,本研究はそれを次の2点で補完するものである.(1)積分領域が多項式不等式で定義されているため,被積分関数にヘビサイド関数を掛けて全領域上の定積分で表示する.その際にヘビサイド関数(に任意多項式を代入したもの)が超関数として満たすホロノミック系,およびそれと被積分関数との積の満たすホロノミック系を計算する.これは一般には代数的なテンソル積の計算で実行可能である.(2)微分差分方程式系に対して直接積分アルゴリズムを適用することは難しいため,いわゆるメリン変換を用いて差分方程式を微分方程式に変換して(1)の方法を用いる.2.超関数に対する留数計算のアルゴリズム化実係数多項式f(x)のs乗で定義される超関数はsについて複素平面で有理型となる.そこでその極における留数を計算することは興味深い問題である.f(x)のs乗に関する関数等式を用いることにより留数の満たす微分方程式系を計算するアルゴリズムを構成した.1.ホロノミック関数(ホロノミックな線形微分方程系を満たす関数)を多項式不等式で定義される領域上で一部の変数について積分することを考える。この積分の満たすホロノミックな微分方程式系を導出するアルゴリズムを構成した。そのためにヘビサイド関数を用いる。ヘビサイド関数の満たすホロノミック系は、大阿久・高山(1999年)による複数の多項式のべき乗の積が満たすホロノミック系の計算アルゴリズムで求められることをまず示した。次に被積分関数とヘビサイド関数の積の満たすホロノミック系を計算する必要がある。このための一つの方法は、それぞれの満たすホロノミック系のD加群の意味でのテンソル積を大阿久・高山(2001年)の方法で求めることであるが、一般に計算量が著しく大きくなる。そこで、微分作用素のある種の代入を用いる方法で、この積の満たすホロノミック系を効率的に計算できることを示した。最後に大阿久・高山(1999年)による積分アルゴリズムを用いて目的の結果を得る。さらに、被積分関数が、パラメータも含めてホロノミックな微分差分方程式を満たす場合に、上記の積分の満たすホロノミックな微分差分方程式系を導出するアルゴリズムも導いた。

2.多項式の複素数べきで定義される超関数の極におけるローラン級数の係数の満たすホロノミック系を計算するアルゴリズムを構成した。3.多項式の対数の自然数乗の満たすホロノミック系を正確に計算するアルゴリズムを構成した。4.超平面の局所コホモロジー類に付随した超関数の満たすホロノミック系と局所コホモロジーの満たすホロノミック系について、包含関係が成立するための十分条件を見出した。このためにはD加群のアルゴリズムによる計算実験が有効であった。実数係数の多変数多項式の複素数べきを超関数とみなしたもの(簡単のため多項式の複素べきと呼ぶ)は、べきを表す複素変数についての超関数に値をとる有理型関数とみなすことができる。この有理型関数の極の候補はBernstein-Sato多項式によって定まる。この有理型関数の極のまわりでのLaurent展開の係数は超関数であるが、ホロノミックな線形偏微分方程式系を満たすことが知られている。たとえば、-1における0次のLaurent係数のフーリエ変換によって定数係数偏微分作用素の基本解を緩増加超関数の枠組みで構成できることが知られていた。しかしながら、このLaurent係数の満たすホロノミック系を具体的に計算する方法はほとんど知られていなかった。そこで、平成24年度までの研究で得られた多項式の対数のべきの満たすホロノミック系を計算するアルゴリズムを応用して、多項式の複素べきの任意の極における任意のLaurent係数が超関数として満たすホロノミック系を計算するアルゴリズムを見出した。このアルゴリズムを数式処理システムRisa/Asirに実装し、種々の計算実験を行った。この計算実験から得られた知見をもとに、多項式が正規交差特異点を持つ場合に、-1におけるLaurent係数の満たすホロノミック系を正確に決定することができた。さらに、いわゆる局所ゼータ関数(複素べきのある特殊なテスト関数における値)が満たす差分方程式系を計算するアルゴリズムを導出した。これについてもRisa/Asirに実装して計算実験を行った。これによって局所ゼータ関数の極の位置についてのより精密な情報が得られると期待される。これについてはいくつかの比較的簡単な例について計算で確認することができた。1.定積分の満たす微分差分方程式系を計算するアルゴリズムについての研究を行なった。ホロノミックな微分差分方程式系を満たす関数uをいくつかの変数について、いくつかの多項式による不等式で定義された領域で積分した関数をvとする。このときvは残りの変数についてのホロノミックな微分差分方程式系を満たすことを証明し、そのホロノミック系を計算するアルゴリズムを構成した。そのためにまず代数的なメリン変換によってuの満たす微分差分方程式系をホロノミックな微分方程式系(D加群)に変換し、次に積分領域を定義する多項式に関するヘビサイド関数Yをuに掛けて全空間での積分とみなす。uYの満たすホロノミックシステムは、Yの満たすホロノミックシステムとuの満たすホロノミックシステムのテンソル積として求まる。次にD加群の積分アルゴリズムによってvの満たすホロノミックな微分方程式系が計算される。
Ｔ－ＲＦＬＰを用いた歯周病細菌と咽頭部細菌の相互伝播の解明

歯周治療後歯周病原細菌が駆除されても再感染を起こすケースがある。その再感染源として口蓋扁桃に注目した。口腔清掃が良好な患者に対し含嗽剤の介入をした。口蓋扁桃細菌を検索し、歯周病の徴候である口臭を指標として、再感染源となりうる細菌を検査した。9日間の含嗽は口臭を減少させた。口腔状態が良好な患者の咽頭部には歯周病源細菌が多く存在するわけではなく、それ以外のメチルメルカプタン産生に関わる細菌が関与している事が示唆された。この口蓋扁桃部から検出されたVeillonella, Prevotella属は口臭強度を上昇させていると考えられ、歯周病原細菌を誘導し、再感染源細菌となりうる可能性が示唆された。歯周病非罹患者からの採取したサンプルにおける,T-RFLP法による扁桃部の未知の細菌を含めた分画の評価法を確立するため,注目すべき分画の解析を行った.唾液については口臭治療科外来にて,咽頭部については当病院耳鼻科にて口蓋扁桃表層との細菌をサンプリングした.被験者は,研究協力の得られた計18名であった.オーラルクロマによる口臭測定を行い、メチルメルカプタン高値群(n=7)、低値群(n=7)、境界群(n=4)の3群に分類した.T-RFLPによる解析の結果,唾液、咽頭サンプルからDNAを抽出し、末端を蛍光標識したプライマーでのPCRを用いた16SrRNA遺伝子を増幅後、制限酵素にて断片化した。唾液(Ls,Bs,Hs)、咽頭(Lp,Bp,Hp)サンプルの各3群間にて、同一の塩基対数(bp)を持つ断片における蛍光強度のピーク面積/全面積(Peak area ratio:以下R値と表記)の比較検討を行った。唾液サンプルのRは3群間に有意な差、傾向は認められなかった.咽頭は、HpサンプルがLpサンプルと比較して、201bpでRの値が大きい傾向が認められた(p=0.085).469bpのRの値はHpサンプルではLpサンプルと比較して、有意に小さかった(p=0.007).また,含嗽が,咽頭部の細菌叢へ影響を及ぼすのかどうかを検討するため,平行して研究への同意が得られた口臭患者(メチルメルカプタンが26ppb以上検出された非歯周病患者)を被験者として,10日間のネオステリングリーン含嗽により,唾液,咽頭細菌の細菌叢への影響を調べている.歯周治療後歯周病原細菌が駆除されても再感染を起こすケースがある。歯周病治療においては,歯周病原細菌が一旦歯周ポケットから駆除されても再感染してくることが知られている.この再感染源の一つとして、唾液を介し口腔と密接に関連する咽頭部の可能性が考えられる.申請者らは,多くの健康人や歯周病患者において、歯周病原細菌以外にも再感染を助長する細菌群が,存在するのではないかと考え検討している.歯周ポケットと似た環境,すなわち扁桃陰窩を有する咽頭部の口蓋扁桃に注目した.まず,口腔内と咽頭におけるRed complexの検出と扁桃腺炎の指標ともなるASO,ASK,CRPおよび咽頭部の細菌を検査した.さらに,口臭との関連性を検討してきた。今年度は,歯周病非罹患者からの採取したサンプルにおける,T-RFLP法による扁桃部の未知の細菌を含めた分画の評価法を確立するため,注目すべき分画の解析を行った.当初,20ほど候補となる分画を決定する予定であったが,咽頭部と口腔内細菌を比較したところ,多くは分画のサイズが非常に近く,分別が困難であった.そのため,メチルメルカプタン検出の有無を基準とし,咽頭部の細菌叢における特徴ある分画を5つ選定することとした.シークエンス解析の準備として,サンプルを電気泳動し,各分画相当部分から,ゲルの切り出しを行った.現在その分画のクローニングを行う準備をしている.歯周病は、タンパク分解酵素を持つ歯周病原細菌による組織破壊を伴う炎症性病変である。生体の中でも、口腔内は湿潤下にあり嫌気性や好気性細菌など多種多様の細菌が生息している。そのため、歯周治療後、一旦歯周病原細菌が駆除され治癒しても、再感染がおこる場合がある。その再感染源として、食物の流れなどの影響を受けにくく機械的清掃ができない口蓋扁桃部に注目した。一方、口臭は歯周病の一徴候であり、歯周病原細菌の初期感染を捕えられると考えられる。【唾液と口蓋扁桃部細菌叢の違い】健康な被験者から唾液および口蓋扁桃部の細菌サンプルを採取し、細菌叢の違いを検索した。細菌叢の検索には、T-RFLP法を用いた。

その結果、唾液では、口臭強度の弱い群と強い群の間で、T-RFに差は認められなかった。口蓋扁桃部では、口臭強度により、一部のT-RFに有意な差が認められた。さらに、この塩基配列を解析し、Neisseria, Haemophilus, Prevotellaなどがその候補として挙げられた。【含嗽による口蓋扁桃部細菌叢の変化】含嗽により、口蓋扁桃部細菌叢が変化するか、また口臭に影響を与えるかについて検討した。Test群(塩化ベンゼトニウム)、Placebo群、Control群(含嗽なし)にわけ、介入試験を行った。その結果、T群では、口臭の有意な軽減が認められた。P群、Cl群では、有意な口臭の減少は認められなかった。細菌叢の変化では、P群、C群では有意な差が認められなかった。T群では、いくつかのT-RFsに含嗽後減少傾向が認められた。その変化した細菌は、Prevotella, Moraxella, Veillonella属であった。【総括】このことは、口蓋扁桃部に定着した菌は変化しにくく感染源となりうることを示している。また、口蓋扁桃部付近の細菌叢は、短期の含嗽介入では変化が起こりにくく、新たな介入方法の導入が必要である思われた。歯周病学T-RFLPにて,注目すべき分画からクローニングし,細菌種を同定する予定であったが,技術的に困難であった.また,被験者を使った含嗽の咽頭部への影響を調べる予定で研究を進めているが,基準に合致する口臭を有する患者が少ないこと,また実験スケジュールがタイトで,同意の得られた患者が当初の予定より少なく,50名の予定は26名分しかデータが得られていない.時間をかけ被験者を集めていく予定である.咽頭部細菌叢についてT-RFLP法による注目する分画を20選定予定が,5つしか選定できず,そのシークエンスの準備までしか進まなかった.ゲルの切り出しまではできたのでクローニング直前までは進んだ.クローニングによる菌種の同定がうまくいかなかったため,T-RFLP解析を健常者にも増やし,口臭患者との違いの分画をさらに探していくことを検討している.T-RFLP法の特徴ある分画が,少なかったので,サンプリング部位を唾液から歯周ポケットに拡大し,探索的細菌検査の検査対象を広げる.歯周ポケットは,部位により細菌叢が異なることが知られているので,数か所のポケットの細菌をまとめて取り扱う.いずれにしても,口腔内と咽頭部細菌叢とで異なる分画を探索し,シークエンスを検索することを従来の計画と並行して行う.さらに,ゲル切り出しの範囲を広げる.もしくは,典型的に臨床症状が異なる,サンプルが得られれば,全ゲノムの解析を数例でも,行う.含嗽の介入による咽頭部細菌への影響を調べる研究において,被験者数が当初予定していた50名にならず計画が少々遅れているため.また,クローニングが想定外にできなかったことによる.被験者については,引き続き継続するが,クローニングが困難であったため,T-RFLPの解析をメチルメルカプタンが検出されない健常者群にも拡大し,分画の解析を詳細に行うこととする.T-RFLP法で今年度選定した5つの分画についてクローニングし,配列を決定する.ライブラリーと比較し,細菌が同定されれば,その菌に注目して,解析を行っていく.もし,未知の菌である場合,プライマーとして使えるかどうかを検討する.あわせて,人を用いて,含嗽の介入試験の予備実験をする.
電波干渉計を用いた高分解能に基づく中質量原始星進化の系統的研究

中質量星形成領域オリオン分子雲-2/3領域(OMC-2/3領域)に対し、野辺山ミリ波干渉計(NMA)、サブミリ波単一鏡(ASTE)を用いた観測を行った。我々の研究目的は、低質量星形成領域で提唱されている動的降着、活発な双極流を伴った星形成シナリオがさらに重い星が形成されている領域でも成り立つかを検証する、つまり中・大質量星形成過程を解明することが最終目的である。OMC-2/3領域に存在する中質量原始星候補天体全てにおいてH^<13>CO^+(1-0)輝線およびダスト連続波輝線を用いて終了している。候補天体の多くは過去の研究からClass0進化段階(原始星初期段階)にあると診断されていたが(Chini et al.1997)、我々のNMAを用いた観測により原始星の進化段階がさらに細分化出来ることが示唆された。具体的には、(i)中心に星が形成されていない星なしコア段階、(ii)中心星が形成され、付随する高密度ガスが中心星へ降着している段階、(iii)質量降着期の後期段階にあり、高密度ガスはすでに散逸を始めている段階である。さらに、我々は原始星進化と分子流の持つ性質の違いにも注目しており、これらの天体に付随する双極分子流探査をアタカマ砂漠(チリ)に設置されているサブミリ波望遠鏡ASTEで行った。分子流の良いトレーサーであるCO(3-2)輝線を用いた観測の結果、進化段階(i)にある天体では分子流は観測されなかった。これは中心領域でまだ星が形成されていないため、それに伴う質量放出現象がみられないということで解釈可能である。一方、原始星に付随する分子流の運動量は原始星進化が(ii)-(iii)へと進むに従い、増加する傾向にあることが示唆され、中心星の進化とともに分子流が成長している様子が明らかとなってきた。このように、中質量Class0天体に付随する双極分子流の成長過程を系統的研究から明らかにした例は初めてである。以上の成果について、秋の天文学会で口頭発表を行うとともに、日本・台湾合同の研究会およびマドリードで行われた国際会議(Science meeting with ALMA)で英語口頭発表を行った。また、NMAを用いたサーベイ結果の一部はすでにAstrophysical Journalに掲載され(Takahashi et al.2007,ApJ,651,933)、ASTEの成果については、現在投稿論文を執筆中(投稿間近)である比較的近傍に存在する中質量星形成領域オリオン分子雲-2/3領域(OMC-2/3領域)に対し、野辺山ミリ波干渉計(NMA)、野辺山45m単一鏡、サブミリ波単一鏡(ASTE)を用いた観測を行った。現在までに、前年度取得済みのデータを含めてOMC-2/3領域に存在する中質量原始星候補15天体のNMA観測をH^<13>CO^+(1-0)輝線およびダスト連続波輝線を用いて終了している。候補天体の多くが過去の研究からClass0進化段階(原始星初期段階)にあると診断されていたが(Chini et al.1997)、我々のNMA+45m鏡を用いた観測により原始星の進化段階がさらに細分化出来ることが示唆された。具体的には、(i)中心に星が形成されていない星なしコア段階、(ii)中心星が形成され、付随する高密度ガスが中心星へ降着している段階、(iii)質量降着期の後期段階にあり、高密度ガスはすでに散逸を始めている段階、(iv)原始星に付随していた高密度ガスは既に散逸してしまい、原始星に付随するコンパクトな高密度エンベロープおよび、原始惑星系円盤のみがダスト連続波放射で見えている段階である。分子流の良いトレーサーである。CO(3-2)輝線を用いた観測の結果、進化段階(i)にある天体では分子流は観測されなかった。以上の成果について、秋の天文学会(年会)およびASTEワークショップで口頭発表、星形成分野の国際研究会PPV(ハワイ)においてポスター発表を行った。また、サーベイ結果の一部およびASTEの結果については、現在投稿論文(2本)を執筆中である。

OMC-2/3領域に存在する中質量原始星候補天体全てにおいてH^<13>CO^+(1-0)輝線およびダスト連続波輝線を用いて終了している。候補天体の多くは過去の研究からClass0進化段階(原始星初期段階)にあると診断されていたが(Chini et al.1997)、我々のNMAを用いた観測により原始星の進化段階がさらに細分化出来ることが示唆された。具体的には、(i)中心に星が形成されていない星なしコア段階、(ii)中心星が形成され、付随する高密度ガスが中心星へ降着している段階、(iii)質量降着期の後期段階にあり、高密度ガスはすでに散逸を始めている段階である。さらに、我々は原始星進化と分子流の持つ性質の違いにも注目しており、これらの天体に付随する双極分子流探査をアタカマ砂漠(チリ)に設置されているサブミリ波望遠鏡ASTEで行った。分子流の良いトレーサーであるCO(3-2)輝線を用いた観測の結果、進化段階(i)にある天体では分子流は観測されなかった。これは中心領域でまだ星が形成されていないため、それに伴う質量放出現象がみられないということで解釈可能である。一方、原始星に付随する分子流の運動量は原始星進化が(ii)-(iii)へと進むに従い、増加する傾向にあることが示唆され、中心星の進化とともに分子流が成長している様子が明らかとなってきた。このように、中質量Class0天体に付随する双極分子流の成長過程を系統的研究から明らかにした例は初めてである。以上の成果について、秋の天文学会で口頭発表を行うとともに、日本・台湾合同の研究会およびマドリードで行われた国際会議(Science meeting with ALMA)で英語口頭発表を行った。また、NMAを用いたサーベイ結果の一部はすでにAstrophysical Journalに掲載され(Takahashi et al.2007,ApJ,651,933)、ASTEの成果については、現在投稿論文を執筆中(投稿間近)である
残差最小化アプローチに基づく新たな大規模線形方程式ソルバーの開発とその応用

計算理工学の広範な分野では,現れた線形方程式の数値解をできるだけ効率よく,しかもできるだけ高速に得ることが,より緻密に大規模な現象を解明するために重要となる.さらに,近年では現象が複雑になったため,従来の解法では時間の長大化や収束しなくなるといった現象が起こり,これまで以上に有効な解法の開発が期待されている.そこで,本研究では,従来の解法では計算時間の長大化を招く問題や収束し難い問題を解くために新たな解法を開発する.そして,開発した解法をいくつかの問題に適用し,有効性を調べる.計算理工学の広範な分野では,現れた線形方程式の数値解をできるだけ効率よく,しかもできるだけ高速に得ることが,より緻密に大規模な現象を解明するために重要となる.さらに,近年では現象が複雑になったため,従来の解法では時間の長大化や収束しなくなるといった現象が起こり,これまで以上に有効な解法の開発が期待されている.そこで,本研究では,従来の解法では計算時間の長大化を招く問題や収束し難い問題を解くために新たな解法を開発する.そして,開発した解法をいくつかの問題に適用し,有効性を調べる.線形方程式を高速に解くためにKrylov空間法が有効である.Krylov空間法は導出のプロセスの違いによっていくつかに分類される.その中に,残差最小化アプローチと呼ばれる,Krylov部分空間上で残差を最小化することによって導かれる一般化共役残差法(GCR法)やその切断版であるOrthomin(m)法などがある.また,短い漸化式によって残差,近似解が更新される共役残差法(CR法)も残差最小化アプローチに属する解法の一つとして知られている.さらに,近年,CR法と数学的に同値でアルゴリズムの表現が異なるMinimized Residual Method Based on the Three-Term Recurrence Formula of CG-Type(CG型の三項漸化式に基づく最小残差法,MRTR法)が提案され,その有効性が報告されている.しかし,Orthomin(m)法と数学的に同値でアルゴリズムの表現が異なる解法はまだ提案されていない.そこで,従来のOrthomin(m)法と数学的に同値で,アルゴリズムの表現が異なる新たなアルゴリズムを開発した.そして,正則な係数行列に対する数値実験を通して,提案するアルゴリズムと従来のOrthomin(m)法の収束振舞いが一致することを確認した.また,係数行列が特異な場合,従来のOrthomin(m)法の残差が理論と矛盾する収束振舞いであるのに対し,提案するアルゴリズムの残差は理論通りに収束することを示した.複素対称行列を係数行列として持つ線形方程式を解く場合,係数行列が正則であれば,その代表的な解法としてCOCG (Conjugate Orthogonal Conjugate Gradient)法が知られている.また,近年では,複素対称行列のためCR法としてCOCR法も提案されており,COCG法よりも滑らかな収束性が得られることが報告されている.しかし,特異な複素対称行列を係数行列として持つ線形方程式を解く場合,COCG法やCOCR法を適用するとき,COCG法の残差ノルムは振動して収束しないこと,またCOCR法の残差ノルムは一旦収束するものの最小残差ノルムより減少して最小二乗解を求めることができないことが推測される.それゆえに,複素対称行列のためのMRTR法のアルゴリズムが導出されれば,特異な複素対称行列に対してCOCG法やCOCR法よりも有効であると考えられる.そこで,複素対称行列を係数行列として持つ線形方程式を解く解法として,複素対称線形方程式用のMRTR法を新しく提案した.そして,室内音響や電磁界解析の応用問題から得られる正則または特異な複素対称行列を係数にもつ線形方程式にCOCG法,COCR法,提案するアルゴリズムを適用し,提案する解法の有効性を示した.さらに,現在,双共役勾配法(Bi-Conjugate gradient, BiCG法)に基づく従来の積型反復解法の高速化を目指し,非対称行列用CR法に基づく積型反復解法を開発中である.線形方程式を高速に解くためにKrylov空間法が有効である.非対称行列用の高速解法として,自乗共役勾配法(CGS)などの積型反復解法が提案されている.また,残差最小化アプローチと呼ばれるKry1ov部分空間上で残差ノルムを最小化することによって導出される方法として共役残差(CR)法がある.近年,われわれは非対称行列用CRに基づく新しい積型反復解法:CRS(CR Squared)法(CGS法の残差ベクトルを構成する双共役勾配法(BiCG)法の残差ベクトルを非対称行列用CR法の残差ベクトルに置き換えた)を提案し,CRS法が従来のCGS法と比べて収束が安定化することを報告した.CGS法の改良版として従来のBiCG法に基づくStabilized CGS法が提案されている.このSCGS法の残差ベクトルを構成するBiCG法の残差ベクトルを非対称行列用CR法の残差ベクトルに置き換えたSCRS法を提案する.さらに,SCRS法の1反復当たりの計算量を低減させたModified SCRS法を導き出し,提案したSCRS法とMSCRS法が従来のCGS法やSCGS法に比べて,収束が速くかつ収束性が安定していることを示した.さらに,提案したMSCRS法に対する2種類の前処理つきMSCRS法のアルゴリズムを提案し,その収束性と有用性を明らかにした.次に,実対称行列を係数行列にもつ線形方程式を扱った.共役勾配(CG)法,CR法は実対称行列を係数にもつ線形方程式を解くための解法としてよく知られている.

また,係数行列が実対称な場合,CGS法はCG法の残差ベクトルの2乗で定義される解法(残差2乗型CG法)として解釈することができる.そこで,CR法の残差の2乗で残差ベクトルが定義される実対称な線形方程式を解くための解法(sym_CRS法)を提案し,その有効性を示した.次に,提案したSOR法を用いる可変的前処理付きGCRを長方行列,および対角項に0をもつ係数行列に対して適用できるように拡張したアルゴリズムを提案し,その有効性を示した.線形方程式を高速に解くためにKrylov空間法が有効である.Krylov空間法は前処理と共に用いられるのが一般的であり,大幅に収束性が改善されることが多い.一般の非対称行列に対する前処理の代表的な方法として,スケーリング,不完全LU分解があり,これは直接法に基づく前処理である.これに対し,各反復毎に異なる前処理を適用できるFGMRES法やGMRESR法が開発されている.その前処理の計算には,主にGMRES法などのKrylov空間法が使われる.一方,最近では,SOR法を用いて前処理する可変的前処理付きGCR法が提案されている.しかし,対角項に零を持つ行列や長方行列を係数に持つような線形方程式の場合,SOR法を使うことはできない.そこで,特異行列や対角項に零を持つような行列に対してもSOR法が適用できるように,反復行列を生成する際の行列分離方法を改良し,ある種のGSOR法を提案した,そして,そのGSOR法を用いる可変的前処理付きGCR法の有効性を示した.また,対角要素の絶対値の積が最大になるように変換する手法が提案されている.この手法は係数行列の対角項を非零に変換することができるため,前処理にSOR法を適用することが可能になる.さらに,対角優位化を図るという性質により,SOR法の収束性も向上すると考えられる.そこで,対角優位化並替え手法を利用した際のSOR法を用いる可変的前処理付きGMRES(m)法の有効性について検証した.次に,非対称行列のためのKrylov空間法であるBiCG法,CGS法の初期シャドゥ残差ベクトルを用いた収束性の向上について提案した,すなわち,A^Tのべき乗を用いることによってBiCG法,CGS法の初期シャドゥ残差ベクトルを与えることを提案し,その収束改善について検証した.
単一有機分子ｎビットメモリ及び抵抗可変型分子ワイヤの提案とそのプロトタイプの創成

本研究提案で申請者は、分子エレクトロニクスに対して構造有機化学的アプローチを行うこととし、新たな作用機序にて動作する「有機π電子系の分子メモリ設計指針の提案」と「プロトタイプ分子の構築とその基本動作達成」を通じて、「単一有機分子nビット」という新概念を確立することを目的とした研究を展開している。その際、高い電気化学的双安定性を持ち、中性状態と荷電状態の電子交換が起こらないdyrex(動的酸化還元)骨格を活用し、またdyrex骨格がn個連結された有機分子とすることで、1分子がnビットを担う分子を提案創生する。dyrex骨格や連結リンカーの最適化を経て、リニア連結型、及び二次元連結型(デンドリマ様及びハニカム様連結型)オリゴマーの構築へと展開する計画である。抵抗可変型分子ワイヤの提案とそのプロトタイプの創成を目指す検討の中で、フェニレン基およびエチニレン基が直鎖上に連結されたπ型分子ワイヤを設計し、全長が約3nmに至る分子の合成に成功した。そのπ系に対して電気化学的刺激によってビフェニル骨格のねじれ角が大きく変化するスイッチングユニットを組み込み、そのユニットの個数によって分子ワイヤ全体での共役が、酸化還元前後でどのように変化するかを調べた。DFT計算による最適化構造の特定や、紫外可視吸収スペクトルの変化を長さの異なるワイヤ型分子で比較することで、目的とした分子ワイヤのモデルが構築できたことを確認した。おおむね順調に進展している最終年度には、これまで開発してきた分子群について、molecular junctionなどのデバイス化とその特性調査について鋭意検討を進める計画である。junctionの形成と測定については、National University of SingaporeのChristian A. Nijhuis教授との共同研究を推進する。電位の変化に対応してその紫外可視吸収スペクトルが変化するエレクトロクロミズム系は、調光材料として広く用いられている。代表者らはこのようなエレクトロクロミズム系の新たなデザインを行う上で、電子移動に際して可逆なC-C結合の形成および切断を生じて、動的な構造変化を伴いながら分子が酸化および還元される動的酸化還元(dyrex)系が有効であることを見出してきた。それは、ほぼ同時に二電子移動が生じるために反応活性なラジカル種の濃度を低く抑え、また電気化学的双安定性を有するからである。後者の性質は、1分子が1ビットとして働くような単一分子メモリには不可欠なものである。本研究課題は、このようはdyrex系を複数組み込んだ分子群の設計合成を行い、一分子がnビットを担い得るのメモリユニットの創製を行うことである。先にビフェニル骨格を有するdyrex系として、酸化に際して環内の結合が切断されて電荷が生じるもの(Endo型)と、酸化に際して新たに環構造を形成しながら環の外側に電荷が生じるもの(Exo型)の2系統を構築しており、本研究では、ビフェニル部の水素をすべてフッ素置換した化合物を基本ユニットとして設計した。これは、フッ素の芳香族求核置換(SNAr)反応を利用することで、ユニット構築後に複数ユニットを連結できると考えたからである。dyrex部分をつなぐ連結部位としては、アセチリドがSNAr反応の求核種として優れていることからアルキンユニットを選択した。本研究では、まず初めにパーフルオロビフェニル骨格を含むEndo型dyrex系A、及びExo型dyrex系Bにアルキニル基が導入された化合物の合成をおこなった。次いで、遷移金属触媒を用いた種々のカップリング反応を行い、同一分子内に複数dyrexユニットを有する一連の化合物の合成を行うことに成功した。Endo型及びExo型双方について、遷移金属触媒によるdyrex系の連結法の有効性が確認され、更なる研究展開において強力な手法を獲得することができた。dyrex骨格や連結リンカーの最適化を経て、リニア連結型、及び二次元連結型(デンドリマ様及びハニカム様連結型)オリゴマーの構築とその挙動調査を行う。またdyrex骨格を主鎖に組み込んだ鎖状共役系について、主鎖の伝導性が段階的に制御可能な可変抵抗分子ワイヤとしての働く可能性を探求している。今年度は、1)ダイアド、トライアド(n=2,3)の構築法の確立、2)dyrex骨格それぞれが1ビットのメモリユニットとして動作し得ることの確認、3)メモリユニットとすべきdyrex骨格の最適化/新規開発、並びに最適な連結リンカーの選択についての検討を行った。1)については、パーフルオロビフェニル骨格を基本とし、その芳香族求核置換反応によるエチニル基の導入を鍵とする合成法で、目的とする骨格が構築できることを確認した。2)について、上記で得られた、異なる共役型スペーサーを含む一連の分子群の、サイクリックボルタンメトリー、電解時の電子スペクトル変化、DFT計算から明らかとなった。3)について、1)2)の結果を合わせて考察し、選択を進めた。先の研究計画に示した通りの進捗が得られた。

本研究提案で申請者は、分子エレクトロニクスに対して構造有機化学的アプローチを行うこととし、新たな作用機序にて動作する「有機π電子系の分子メモリ設計指針の提案」と「プロトタイプ分子の構築とその基本動作達成」を通じて、「単一有機分子nビット」という新概念を確立することを目的とした研究を展開している。その際、高い電気化学的双安定性を持ち、中性状態と荷電状態の電子交換が起こらないdyrex(動的酸化還元)骨格を活用し、またdyrex骨格がn個連結された有機分子とすることで、1分子がnビットを担う分子を提案創生する。dyrex骨格や連結リンカーの最適化を経て、リニア連結型、及び二次元連結型(デンドリマ様及びハニカム様連結型)オリゴマーの構築へと展開する計画である。本研究を遂行するにあたり、基本となるdyrex骨格の設計では従来、電子供与性ヘテロ原子を組み込んだ分子設計が行われてきた。これは、中性状態で十分な電子供与性を持ちかつ陽イオン状態での熱力学的安定性を保証するためである。本年は、炭化水素のみで構築されるdyrex骨格に注目した研究を展開し、精密に設計された分子について軌道間相互作用を組み込むことで電子供与性を確保することや、非ベンゼン系芳香族性を利用した陽イオン状態での安定化を鍵としたdyrex炭化水素群の構築に成功した。またその研究過程で、C-C結合長が1.8Aを超える安定な炭化水素の創成を達成し、「超結合」という新たな概念を提案することができた。「超結合」の発見/提案など、先の研究計画に示した以上の進捗が得られた。抵抗可変型分子ワイヤの提案とそのプロトタイプの創成を目指す検討の中で、フェニレン基およびエチニレン基が直鎖上に連結されたπ型分子ワイヤを設計し、全長が約3nmに至る分子の合成に成功した。そのπ系に対して電気化学的刺激によってビフェニル骨格のねじれ角が大きく変化するスイッチングユニットを組み込み、そのユニットの個数によって分子ワイヤ全体での共役が、酸化還元前後でどのように変化するかを調べた。DFT計算による最適化構造の特定や、紫外可視吸収スペクトルの変化を長さの異なるワイヤ型分子で比較することで、目的とした分子ワイヤのモデルが構築できたことを確認した。
希土類イオン-ナノ粒子間エネルギー移動現象を利用した発光体の開発

ゾルゲル法を適用しシリカ骨格内に安定に、希土類添加SnO_2ナノ結晶を固定化することができている。このSnO_2:Re^<3+>ナノ結晶はEu^<3+>の場合、近紫外光(340nm)励起において高い量子効率をもって発光することが分かっており、昨年度までにSnO_2:Tb^<3+>(緑)、SnO_2:Ce^<3+>(青)を加えて3原色化も可能にしている。これらはSiO_2骨格へのRe^<3+>イオンおよびSn^<4+>の固溶度が極めて低いためであり、高効率ナノ結晶材料として有望である。しかしながら、シリカSiO_2は絶縁体であるため電子線励起では発光しないなどディスプレイ材料への展開を困難にしている課題があった。そこで、マトリックスに同じ4価金属酸化物であり導電性も期待できるTiO_2に替え、TiO_2-SnO_2:Eu^<3+>の発光特性を調べた。試薬にTi(OC_4H_9)_4,(CH_2CH_2OH)_2NH,SnCl_2-2H_2O,EuCl_3-6H_2Oを用いゾルを調整し、石英ガラス基板にディップコーティングを施したものを乾燥させて、前駆体薄膜を作製した。ディップコーティング乾燥の工程は2回行った。TiO_2の結晶化には、(A)空気中で2時間加熱処理を行なう、(B)紫外線レーザー(3倍波YAGレーザー,355nm,10ns)を照射する、という2つの方法を採用した。TiO_2結晶相はRamanスペクトルから決定した。(A)の方法では、400°C以上でアナターゼ、900°C以上でルチルが得られ、添加したEu^<3+>の発光は300°Cにおいてはブロードな^5D_0-^7F_2赤色発光であったが、400°C以上で不均一広がりが減少し、結晶内の:Eu^<3+>発光に特徴的な鋭い発光線が得られた。発光強度は加熱温度の上昇にともなって増加した。しかしながら、900°C以上でアナターゼールチル転移が起こるとHu^<3+>発光はブロードに、強度は減少し、1000°C加熱ではもはや発光は得られなくなった。アナターゼ相においてEu^<3+>発光の励起スペクトルを測定したところ、310nmおよび390nmに励起バンドを確認した。前者はナノサイズ化したSnO_2結晶の、後者はアナターゼ母体の、それぞれバンド間遷移に対応している。一方、(B)レーザー照射法では800mW、5分以上の照射時間で直接ルチルが析出することが分かった。Eu^<3+>の発光強度は照射時間と共に増大していった。発光スペクトルからはEu^<3+>は乱れた構造に位置していることが分かった。励起スペクトルでは、340nmおよび410nmにバンドが存在し、それぞれ、ナノサイズSnO_2結晶、ルチル型TiO_2結晶母材のバンド間遷移に対応していた。(A),(B)の場合共に、Eu^<3+>イオンは半導体のバンド間遷移で励起された電子-正孔対の非輻射的エネルギー移動により、発光していることが分かった。導電性母材への展開にはルチル型が好ましいと考えており、レーザー照射法がSnO_2ナノ結晶を包含したTiO_2系蛍光体の作製に有用であることが分かった。本研究では、希土類イオン-ナノ粒子間エネルギー移動現象を利用した高効率三原色蛍光体の開発を目指し、(A)半導体ナノ結晶の合成とガラスへの分散技術、(B)ナノ結晶を利用した希土類イオン高効率蛍光体の作製と構造・組織について検討した。そして、ガラス内部に閉じ込めた半導体ナノ結晶SnO_2:Eu^<3+>が近紫外光励起(340nm)により強い赤色発光を示すことが分かった。また、還元処理によるナノ結晶の消滅および800nmフェムト秒レーザー照射による再ナノ結晶化についても調査し、Eu^<3+>イオンははじめ優先的にSnO_2ナノ結晶中に導入され、強い赤色発光には半導体ナノ結晶からのエネルギー移動が大きな役割を担っていることが分かった。今回新たに、フェムト秒レーザーを照射して微小領域にナノ結晶を再析出させる技術を用いて得られたEu^<3+>高効率発光についても調べた。また、SnO_2半導体ナノ結晶に青色発光を示すCe^<3+>をドープすることも試み、青色発光の基礎特性について研究した結果を報告する。組成はEu_2O_3を1wt%添加した5SnO_2・95SiO_2である。原料としてSi(OC_2H_5)_4(TEOS),SnCl_2・2H_2O,EuCl_3・7H_2Oを用いたゾルゲル法により、まずEu^<3+>とSn^<2+>を含むSiO_2ゲルを作製した。150°C,30hの水蒸気処理を行った後、空気中700°Cで5h加熱することでガラス試料を得た(このガラス内には粒径約5nmのSnO_2ナノ結晶が析出している)。その後20%H_2-80%N_2雰囲気中500°Cで5時間熱処理を行い試料とした。

さらに、このガラスにフェムト秒レーザー(Spectra Physics, Hurricane,800nm,1kHz,170fs,600W/cm^2)を照射し、発光スペクトルの測定とTEM観察を行った。光源には、N_2レーザー(337nm)を用いた。まず、500°Cの還元雰囲気で加熱することでSnO_2:Eu^<3+>ナノ結晶は消失し400nmにピークを持つ2配位Sn(>Sn^<2+>)からの発光が支配的となることが分かった。さらにこのガラスにフェムト秒レーザーを照射すると2配位Snからの発光は減少し、照射時間と共にEu^<3+>イオンからの発光が再び現れた。TEM観察からSnO_2微結晶の再析出も確認した。励起スペクトルの測定結果より、Eu^<3+>の発光はSnO_2半導体からのエネルギー移動によるものであることが分かった。次に、Ce_2O_3を1wt%添加したガラスも上記と同様な方法で作製した。加熱温度は600900°Cの範囲で変化させ、加熱時間は5hとした。比較のためCe_2O_3添加SiO_2ガラスも作製し発光特性を比較した。測定に際してはCCDのゲート時間を制御した時間分解発光スペクトルの手法を用いた。Ce^<3+>添加SnO_2-SiO_2ガラスの青色発光はCe^<3+>添加SiO_2ガラスのものよりも弱いが、SnO_2ナノ結晶が存在することでCe^<3+>青色発光の温度消光を抑えることができることが分かった。これは、Ce^<3+>からSnO_2ナノ結晶、またはSnO_2ナノ結晶からCe^<3+>へのエネルギー移動が大きく影響しているためであると考えられる。また、10msオーダーの寿命をもつ500nmバンド発光を初めて発見した。この起源を明らかにすることで青色発光効率が改善されると考えられる。ゾルゲル法を適用しシリカ骨格内に安定に、希土類添加SnO_2ナノ結晶を固定化することができている。このSnO_2:Re^<3+>ナノ結晶はEu^<3+>の場合、近紫外光(340nm)励起において高い量子効率をもって発光することが分かっており、昨年度までにSnO_2:Tb^<3+>(緑)、SnO_2:Ce^<3+>(青)を加えて3原色化も可能にしている。これらはSiO_2骨格へのRe^<3+>イオンおよびSn^<4+>の固溶度が極めて低いためであり、高効率ナノ結晶材料として有望である。しかしながら、シリカSiO_2は絶縁体であるため電子線励起では発光しないなどディスプレイ材料への展開を困難にしている課題があった。そこで、マトリックスに同じ4価金属酸化物であり導電性も期待できるTiO_2に替え、TiO_2-SnO_2:Eu^<3+>の発光特性を調べた。試薬にTi(OC_4H_9)_4,(CH_2CH_2OH)_2NH,SnCl_2-2H_2O,EuCl_3-6H_2Oを用いゾルを調整し、石英ガラス基板にディップコーティングを施したものを乾燥させて、前駆体薄膜を作製した。ディップコーティング乾燥の工程は2回行った。TiO_2の結晶化には、(A)空気中で2時間加熱処理を行なう、(B)紫外線レーザー(3倍波YAGレーザー,355nm,10ns)を照射する、という2つの方法を採用した。TiO_2結晶相はRamanスペクトルから決定した。(A)の方法では、400°C以上でアナターゼ、900°C以上でルチルが得られ、添加したEu^<3+>の発光は300°Cにおいてはブロードな^5D_0-^7F_2赤色発光であったが、400°C以上で不均一広がりが減少し、結晶内の:Eu^<3+>発光に特徴的な鋭い発光線が得られた。発光強度は加熱温度の上昇にともなって増加した。
持続可能なフードバンク活動の推進と生活困窮者支援との接合に関する研究

日本におけるフードバンクの先駆けは、平成12年より東京で始められた「炊き出しのための連帯活動」であったが、その後、「食に事欠く」生活困窮者の顕在化と共に、これらの日常生活圏における貧困問題解決に乗り出すフードバンクが増加した。特に、その数は平成23年の東日本大震災をきっかけに、被災地支援を目的とするフードバンク団体が増加し、さらに平成27年から施行された生活困窮者支援法もフードバンクの増加に拍車をかけている。そして、近年は生活困窮者世帯の居場所としての役割も発揮しつつある「子ども食堂」との連携でフードバンクが注目されている。一方、食品ロスの問題も社会的に注目されており、国会においても「食品ロス防止対策」に関わっての検討が進行している。このように、日本のフードバンクの社会的な役割に注目が置かれるようになったが、多くのフードバンクは規模が小さく、運営に困難を抱えているケースも散在している。そこで、平成30年度の研究では、フードバンク運営の持続可能性という観点から、以下の調査・研究を進めた。第一は、日本におけるフードバンクと行政、企業との協働に実態を調査した。今年は日本の主なフードバンク団体の協働関係の予備的取り組みとして、群馬県前橋市とNPO法人三松会の連携について現地調査を行い、行政との連携による運営面での持続可能性の条件を見出した。また、石川県におけるフードバンクの実態を調査した。第二は、フードバンク活動の老舗ともいえるアメリカ・シカゴのフードパントリーを訪問し、現地のスタッフからヒアリグを行った。その結果、運営上の持続可能性の条件として、ボランティアスタッフの調達や寄付金の調達が極めて重要な要因であることが判明した。現在学部長職を務めており、その公務に割かなければならない時間が予想以上に大きかったことが起因して、初年度予定していた日本のフードバンク団体へのアンケートならびにヒアリング調査が十分に遂行できず、全数調査ではなく、予めピックアップした主な団体への調査に切り替え、令和元年度に実施することにした。令和元年度は、日本におけるフードバンク団体の持続可能性について、日本のフードバンク団体70団体の中から、運営が安定している団体と運営が不安定な団体をそれぞれ10団体ほど抽出し、それら団体に対してアンケート調査を実施する。そして、主な団体に対してヒアリングを実施し、日本のフードバンク団体の運営上の問題点とその克服策を検討する。第二に、日本における生活困窮者支援とフードバンクとの効果的な接合に関する検討を行う。生活困窮者支援に関しては、フードバンクが副次的に関わるケースが多いと考えられるが、そのような中にあっても、フードバンクが主体的に生活困窮者支援に関与する場合があり、そのようなケースにおけるフードバンクの実態を調べ、今後の生活困窮者支援に果たすフードバンクの役割について考察する。第三に、海外におけるフードバンクの実態等について、主に文献調査を進める。