hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
インターバンドラシュバを用いたスピン軌道ブロケードの最適化

その結果、単一量子井戸で期待されるエデルシュタイン効果に比べ、DQWデバイスにおいては、40倍以上の大きさのエデルシュタイン効果を発生させられるという理論予測結果を得た。本研究は、限られた予算、人員、時間の中で計画されたものである。研究の推進方策の選択肢は、実際に遂行可能なものの何倍もの数がある。そのような中、平成28年度は、論文発表という最後の目的には直結しないが、今後長きにわたる研究の基礎技術として有益と思われる技術の開発に力をいれた。この技術が、論文発表という最終目的に到達するには、長期的な努力の継続が必要であり、平成29年度末で終了となる本研究計画内ですべてを完成させようとすることには無理がある。そこで、この内容は、本研究とは別の将来研究課題にも引き継がせ、長期的な計画で実施すること考えている。一方、平成29年度は、既存のInGaAs単一量子井戸をデバイス加工するという、技術的にはこれまでに確立した方法により試料を作製し、希釈冷凍機を用いて極低温の環境で電子輸送特性の測定を行うことにより、できるだけ論文発表に近い研究を実施する予定てある。29年度が最終年度であるため、記入しない。
事例分析による地盤の側方流動の予測に関する研究

昨年度までは,地盤・地形条件等が単純で,地盤上に大規模な構造物が構築されていない地域において事例分析を行い,模型実験や液状化土を非線形流体と見なした場合の相似則および模型地盤の流動実験の結果と総合して,傾斜地盤の地表面変位量の予測式を提案した.本年度は地盤・地形条件がやや複雑な側方流動の事例を対象として,以下の分析を行った。1) 1995年兵庫県南部地震の際に内陸傾斜地で発生した地表面の水平変位の原因究明神戸市や西宮市の六甲山麓の住宅地でも地盤の水平移動が生じ,多くの埋設管路に被害が発生したことが報告されている.これらの地域の地盤移動についての原因を,現地調査,航空写真測量,地盤調査資料等に基づき検討した結果,神戸市長田区会下山地区の六甲山麓の丘陵地を切り盛り造成した住宅地で発生した地盤移動は,地表面勾kが大きく現地調査の結果からも液状イロこよる側方流動ではなく盛土等のすべりによる可能性が高いと判断し.た.これに対して,長田区会下山の扇状地上における地盤移動および西宮市夙川上流域の六甲山麓の造成地における地盤移動は,地形:地盤条件,噴砂の発生状況などから液状化による側方流動に起因して発生した可能性が高いことが分かった.2)市街地における建物基礎等が地表面変位量に与える影響の評価1964年新潟地震における新潟駅周辺の市街地および1995年兵庫県南部地震における神戸市,西宮市の住宅地で発生した側方流動の事例分析を行い,建物基礎などの地中構造物の存在がその地域の側方流動による地盤の水平変停量に与える影響について,地震当時存在した建物の基礎構造の調査,航空写真測量,地盤データの液状化簡易解析などに基づき検討を行った.その結果,建物の基礎杭や地下室が存在する市街地における変位量は,更地ないしそれに近い地盤の変位量に比べて約半分に低減されることがわかった.昨年度までは,地盤・地形条件等が単純で,地盤上に大規模な構造物が構築されていない地域において事例分析を行い,模型実験や液状化土を非線形流体と見なした場合の相似則および模型地盤の流動実験の結果と総合して,傾斜地盤の地表面変位量の予測式を提案した.本年度は地盤・地形条件がやや複雑な側方流動の事例を対象として,以下の分析を行った。1) 1995年兵庫県南部地震の際に内陸傾斜地で発生した地表面の水平変位の原因究明神戸市や西宮市の六甲山麓の住宅地でも地盤の水平移動が生じ,多くの埋設管路に被害が発生したことが報告されている.これらの地域の地盤移動についての原因を,現地調査,航空写真測量,地盤調査資料等に基づき検討した結果,神戸市長田区会下山地区の六甲山麓の丘陵地を切り盛り造成した住宅地で発生した地盤移動は,地表面勾kが大きく現地調査の結果からも液状イロこよる側方流動ではなく盛土等のすべりによる可能性が高いと判断し.た.これに対して,長田区会下山の扇状地上における地盤移動および西宮市夙川上流域の六甲山麓の造成地における地盤移動は,地形:地盤条件,噴砂の発生状況などから液状化による側方流動に起因して発生した可能性が高いことが分かった.2)市街地における建物基礎等が地表面変位量に与える影響の評価1964年新潟地震における新潟駅周辺の市街地および1995年兵庫県南部地震における神戸市,西宮市の住宅地で発生した側方流動の事例分析を行い,建物基礎などの地中構造物の存在がその地域の側方流動による地盤の水平変停量に与える影響について,地震当時存在した建物の基礎構造の調査,航空写真測量,地盤データの液状化簡易解析などに基づき検討を行った.その結果,建物の基礎杭や地下室が存在する市街地における変位量は,更地ないしそれに近い地盤の変位量に比べて約半分に低減されることがわかった.
高脂肪食による肥満症における転写因子ＡＲＩＤ５Ｂの役割

ARID5B遺伝子の遺伝子多型は、虚血性心疾患・糖尿病の遺伝学的危険因子であることが明らかになっている。ARID5Bヘテロノックアウトマウスに高脂肪食負荷を与えると、野生型マウスより肥満が軽度であり脂肪細胞の肥大化も抑制された。これはPPARγヘテロノックアウトマウスの表現型に類似している。ARID5Bが、倹約遺伝子として知られ、脂肪分化に重要な役割を果たすPPARγの上流である可能性が考えられ、肥満・代謝性疾患における新規治療法の発見を目指す上で非常に興味深い知見である。転写因子ARID5Bによるアディポネクチンの発現制御を研究中に、ARID5Bヘテロノックアウトマウスは、野生型マウスより、高脂肪食負荷による肥満が軽度であるという予備的知見を得た。この現象のメカニズム解明を図るとともに、肥満・代謝性疾患の新規治療法の発見を目指し検証をすすめた。ARID5Bヘテロノックアウトマウスに高脂肪食負荷を与えると、体重増加と脂肪細胞の肥大化が抑制されるという予備的知見の再現性が得られた。ブドウ糖負荷試験では血糖値において両群に明らかな差は得られなかったものの、インスリン負荷試験ではARID5Bヘテロノックアウトマウスは野生型よりもインスリン抵抗性の惹起が抑制された。これはPPARγヘテロノックアウトマウスの表現型に類似しており、ARID5Bが倹約遺伝子として知られるPPARγの上流である可能性が考えられた。血清アディポネクチン濃度に関しては、高脂肪食下のARID5Bヘテロノックアウトマウスは野生型より低値であった。これまでのin vitro実験の結果とあわせて、ARID5BはアディポネクチンプロモーターのPPREを介してアディポネクチン発現を制御していることが示された。さらに肥満における脂肪組織のARID5Bの役割を検証するため白色脂肪細胞でARID5Bを選択的にノックアウトしたコンディショナルノックアウトマウスを作製した。ARID5Bコンディショナルノックアウトマウスはこれまでに報告がない。Flox-ARID5Bマウスの作製から開始し、臓器特異的Cre発現マウスとの交配をすすめた。新たな臓器特異的ノックアウトマウスを作製することは、転写因子の機能解析において非常に有益であり、今後このマウスに高脂肪食負荷を与えることでさらなる検証が期待できる。この現象のメカニズム解明を図るとともに、肥満・代謝性疾患の新規治療法の発見を目指し検証をすすめている。1)ARID5Bヘテロノックアウトマウスに高脂肪食負荷を与えると、野生型と比較して体重増加が抑制されるという予備的知見の検証を行った。7匹ずつの野生型マウスとARID5Bヘテロノックアウトマウスを準備し、高脂肪食を8週間与えた。結果、野生型と比較しARID5Bヘテロノックアウトマウスでは有意に体重増加と脂肪細胞の肥大化が抑制され、予備的知見の再現性が得られた。精巣上体白色脂肪組織の重量は両群に明らかな差は認められなかった。2)高脂肪食下ではARID5Bヘテロノックアウトマウスの方が野生型より血清アディポネクチン濃度が高いという予備的知見を得ていたが、今回8週間の高脂肪食を与えて行った検証ではARID5Bヘテロノックアウトマウスの血清アディポネクチン濃度は、普通食下と同様に野生型よりも有意に低値を示した。これはSNP解析やこれまでのin vitro実験の結果と一致し、ARID5Bがアディポネクチンの発現を制御している可能性が改めて示された。3)脂肪組織のmRNAレベルでは野生型よりもARID5BヘテロノックアウトマウスでPPARγ2, C/EBPαの発現が上昇した。aP2の発現も上昇しており、ARID5Bヘテロノックアウトマウスでは小型脂肪細胞の分化が進んでいることが示唆された。4)インスリン負荷試験ではARID5Bヘテロノックアウトマウスは野生型よりもインスリン抵抗性の改善が認められた。ブドウ糖負荷試験では両群に明らかな差は得られなかった。ARID5Bヘテロノックアウトマウスは高脂肪食下で体重増加と脂肪細胞の肥大化が抑制されるという表現型の再現性は得られた。血清アディポネクチン濃度に関しては、予備的実験とは異なり、ARID5Bヘテロノックアウトマウスで野生型より低値を示した。これはin vitro実験で得られた、ARID5BがアディポネクチンプロモーターのPPREサイトを介して発現制御しているという結果と合致する。しかし、インスリン負荷試験でARID5Bヘテロノックアウトマウスは野生型よりもインスリン抵抗性が改善した現象は、ARID5Bのアディポネクチン発現制御への働きだけでは説明できず、他の機序が関与している可能性がある。

近年、ARID5Bは血球系の分化に関与していると報告されており、免疫系や炎症の制御を介して、肥満・耐糖能に影響を与えているという仮説が考えられる。今後、このメカニズムのさらなる検証が必要である。また、血球系のARID5Bが免疫系や炎症の制御に寄与して肥満に影響を与えているという仮説の立証のためには、肥満における脂肪組織のARID5Bの関与を評価する必要がある。そのため、白色脂肪細胞でARID5Bを選択的にノックアウトしたコンディショナルノックアウトマウスを用いての実験が不可欠である。Flox-ARID5Bマウスの作製が完了し、すでに入手済1みであった臓器特異的Cre発現マウスとの交配を現在進めている。1)肥満における脂肪組織のARID5Bの関与を、白色脂肪細胞でARID5Bを選択的にノックアウトしたコンディショナルノックアウトマウスを用いて検証する。まずは、通常食下での体重差・WAT重量差を確認し、アディポネクチンをはじめとしたアディポサイトカインの評価、耐糖能異常の評価を行う。その後、高脂肪食下でどのように体重・WAT重量が変化するかを検証したい。精巣上体白色脂肪組織の重量は野生型とARID5Bヘテロノックアウトマウスの比較においては有意差が認められなかったため、皮下脂肪や内臓脂肪の重量も含めた検討が必要と考えられる。また、これまでの実験から、高脂肪食下では野生型とコンディショナルノックアウトマウスの脂肪組織内の炎症性変化に差が認められることが予想され、当研究室で確立されている生組織イメージングの手法を用いて脂肪組織リモデリングの詳細を検討したい。MAPs解析ではIL-6、IL-10、MCP-1、TNF-α等のバイオマーカーの定量が可能であり、炎症性変化の指標として比較検討したい。2)肥満における血球系のARID5Bの関与を評価する。まずはARID5Bが胸腺中のT細胞、脾臓中のB細胞、骨髄由来マクロファージ、腹腔マクロファージなど、どの血球系に主に発現しているのかを確認したい。ARID5Bが関与しているリンパ球・マクロファージを同定し、血球系におけるARID5Bの解明が進んだ段階で、マクロファージやリンパ球でのARID5Bを選択的にノックアウトしたコンディショナルノックアウトマウスも作製したいと考えている。白色脂肪細胞でARID5Bを選択的にノックアウトしたコンディショナルノックアウトマウスを作製するため、Flox-ARID5Bマウスと臓器特異的Cre発現マウスとの交配を進めている。実験にはlittermateのオスを用いるが、普通食下・高脂肪食下と複数の条件下での検証を予定しているため合計40匹ほど必要となる。同時にまとまった数の個体を得ることは自然交配では難しく、約100万円ほどかかるIVFが必要になる可能性が高い。また、MAPs解析ではIL-6、IL-10、MCP-1、TNF-α等のバイオマーカーの定量を網羅的に行うため、約30万円ほど必要となる見込みである。
化学英語論文における複合名詞の研究

次の二つの観点より「化学英語論文における複合名詞」の研究を行った。1.Inorganic Chemistry誌中、英語圏の化学者と日本人が執筆した論文の各章の複合名詞(NCs)の使用頻度を比較した。両地域のNCsの利用頻度はほぼ同じで、日本人のNCs用法は適切であることがわかった。更に、NCs中に隠された表現を検討した。2.Dalton Transactions誌の英語圏化学者の論文中で使用されている頻出NCsをPERCコーパスで検索し、用法を調べた。その結果、NCsの従属部は単数形をとること、「名詞+名詞」と「形容詞+名詞」が同じ意味をとる場合、前者は意味を限定する役割があることがわかった。本研究を以下の二つの見地から行った。1.複合名詞利用頻度比較と隠された意味米国化学会のInorganic Chemistry(2008年)より、英語圏(16報)と日本人(14報)の化学者が執筆した錯体化学論文を選び、その論文中の複合名詞(NCs)を抜きだした。論文の各セクションおよび全体のNCsの使用頻度を比較した(%);要旨(英語圏4.56:日本人4.31),序論(3.69:4.67),実験(2.94:2.22),結果と考察(3.24:3.67),結論(4.35:4.25),全体(3.15:3.23)。結果として両地域の化学者のNCsの利用頻度はほぼ変わらず、日本人もNCsをうまく用いていることがわかった。更に、NCs中に隠された表現を検討し、NCsに含まれる意味を分類した;2.コーパスを用いての複合名詞の検討英国化学会の雑誌Dalton Transactions(2008年)より英語圏の出身者の錯体化学論文10報を選び、NCsを抜き出した。頻出NCsをPERCコーパスで検索し、他の論文中での用法を調べ以下の結果を得た。複合名詞の用法についてコーパスを用いて調査・考察を行った。以下に要約を記す。【結果と考察】名詞40種のPERCコーパスによる使用法の調査より、以下の傾向を見いだした。1.複合名詞の従属部は単数形:これは従属部が主要部を修飾し、形容詞的な役割をしていることによる。3単語構成の場合も同様である。例:○metal complex, ×metals complexes2. 4語以上から成る複合名詞の数は少なく、測定方法などに用いられている。3. [名詞+名詞】と[形容詞+名詞]の違い:従属部の名詞を相当する形容詞に置換した場合を次に示す。1)化学英語論文中に用いられている複合名詞(NCs)について、下記の方法で調査・考察を行った。2)NCs中に隠された意味についても考察した。以下に要約を記す。【研究方法】Dalton Transaetions誌に掲載された英語圏の出身、または英語圏の研究機関に在籍する化学者の論文を10報選び、NCsとして認識される用語を抽出した。この中より頻出名詞20種について、多くの論文での規則性や構造を調べるため、検索対象分野をchemistryに限定し、PERC(Professional English Research Consortium)コーパスにかけて、単語構成を検討した。【結果と考察】1)単・複合計40種の名詞についてのPERCコーパス調査より、以下の傾向を見いだした。2. 4語以上から成る複合名詞の数は少なく、測定方法などに用いられている。3. [名詞+名詞]と[形容詞+名詞]の違い:従属部の名詞を相当する形容詞に置換した場合を次に示す。
多文化共生社会に生きる基本的技能である対話力育成のための指導モデル作成に関する実践的研究

本研究の推進により、以下の事項が明らかにされた。1日本の青少年が対話に苦手意識をもつ要因対人関係を損なうことや、自己への評価への恐れ、コミュニケーション技能を習得していないことによる自信のなさが、大きな要因とみられる。2学校における対話力向上の方法学校教育の場で、対話スキルの習得、対話型授業の推進、対話的環境の醸成により、児童生徒の対話力着実に向上していく。3対話指導モデルの有用性学習者の実態に対応し、対話指導モデルを活用することは、対話力向上に有効である。<今後の課題>2年間の研究期間は、研究テーマ「多文化共生社会に生きる基本的技能である対話力育成のための指導モデル作成に関する実践的研究」を推進するにはあまりに短期間であった。「コミュニケーションのスキルを開発する」こと、「授業に対話を持ち込む」ことはかなり進展した。しかし、それをモデル化するためには、更なる実践検証が必要である。対話型授業とはどのように分類できるのか、それぞれの学習効果を上げるための留意点は何か等々の解明が必要である。日本型コミュニケーションの特質を考察し、以心伝心、腹芸などの物言わぬ文化の傾向を見出し今後のワールドスタンダードな、対話研究の必要性を明確にした。対話に関するさまざまな先行研究・論文を考察し、さらに、実際に海外で国際機関や企業等で活動してきた方々の体験を聴き取り、それらを集約し、対話の類型を真理研究、指示命令、対応、共創の4類型とした。4つの類型の中でも、共創型対話力を今回の映像化の方向とした。対話力育成を支えるものとは何かについて、考察し、聴く力、話す力が対話の基本であることとした。さらに聴く力、話す力について分析し、その多様な役割や、そうした力を高めるための手立てについて検討した。対話の映像化に向けて、小学校・中学校・高等学校の教員とともに推進研究会をもった。この会議で子どもたちに現状を報告し会う、共通認識を深めた。現代の子どもたちが自己表現することを厭い、また自己表現するための方法を知らないことに大きな問題を見出した。研究会では、各校種段階で本年度は、話すこと、スピーチの映像化に取り組むこととした。小学校段階では、江東区立大島第四小学校の教員を中心に、多様なスピーチの方法を映像化することとした。同様に新潟県白根中学校、東京都立九段高校でスピーチの映像化に取り組むこととした。研究会では、各校種別の分科会をもち、映像化するスピーチの種類、また映像化にむけての指導過程、解説文の作成等に向けて作業を開始している。次年度は、スピーチの映像化の検討を基に、対話場面の映像化に取り組んでいく予定である。研究成果は、1多文化共生社会の対話の概念の考察、2対話に関する児童・生徒・学生の実態調査、3ワールドスタンダードな対話の検討、4学校における対話指導モデルの開発に大別できる。1多文化共生社会の対話の概念の考察文献研究により多文化共生社会のキーワード「共生」の概念を考察した。さらに、「多文化共生社会の基本技能としての共創型対話力育成」の重要性を指摘した。2対話に関する児童・生徒・学生の実態調査全国各地の小学生・中学生・高校生・大学生を対象に対話力向上の阻害要因をアンケート調査により実施し、精神的要因と技能の不足が対話力向上を妨げていることを明らかにした。3ワールドスタンダードな対話の検討世界各国に滞在し、研究活動にとり組んでいる若い研究者たちの論考を集約した。滞在国での対話の視点からの体験やそこから感得した見解を記した論考を分析し、それらを参考にワールドスタンダードな対話力の概念をまとめた。4学校における対話指導モデルの開発「小学校・ろう学校における、共創型対話指導モデルの開発」および「中学校・高校における、共創型対話指導モデルの開発」を学校との年間を通しての協同研究により進めた。このことにより、対話指導モデルを開発し、校種別、類型別にまとめた。今後の課題、ことに対話的授業に関する研究の必要について提言した。
高効率・高分散エックス線分光器の開発研究

本研究では、薄膜結晶を使った全く新しいX線分光器を考案し、その動作を実験で確かめた.このX線分光器は、高い分解能とある程度のバンドを同時に持つことができる。現状で分解能E/(δE)>1400、バンド幅ΔE>13eVを達成した。これにより、Ti K α_1とTi Kα_2を同時に分光検出することに成功した.X線の分光器は、回折格子とブラッグ反射を使った結晶分光器に大別できる.回折格子はE/(δE)>1000程度の分光能力を持ち、広いバンド幅にわたり一挙に分光することが可能である.しかし、欠点は刻印数に技術的な限度(10000本/mm程度)があるために、X線の場合は斜入射でしか、また、低エネルギーでしか使えないという問題がある.また、刻印精度の技術的な限界から、非分光成分を消すことはたいへん難しい.さらに、斜入射で使うと、0次光からの散乱を大きく受けてしまう.一方、ブラッグ反射を使った分光器では、分解能をE/(δE)>10000することも困難ではないし、高エネルギーで、大きな入射角でも使用が可能である.しかし、ブラッグ条件を使うため、分光器というよりは本質的には狭帯域フィルター(モノクロメーター)と言うべきである.もちろん、湾曲させた結晶を用いる等の工夫もできるが、その場合でも、結晶の一部に着目すればやはりモノクロメーターであり、ブラッグ条件を満足しない波長のX線はすべて捨ててしまう.だから、あるバンドを測定するには大変な時間を必要とする.そこで、両者の良いとこ取りを目指して考案したのが、薄膜結晶を使った分光器である.先に書いたように、この研究で新しい薄膜結晶を使った分光器の動作を確認することができた.さらにもう少し研究を進めることにより高分解能、高効率の分光素子として実用できるであろう.本研究では、薄膜結晶を使った全く新しいX線分光器を考案し、その動作を実験で確かめた.このX線分光器は、高い分解能とある程度のバンドを同時に持つことができる。これにより、Ti K α_1とTi Kα_2を同時に分光検出することに成功した.X線の分光器は、回折格子とブラッグ反射を使った結晶分光器に大別できる.回折格子はE/(δE)>1000程度の分光能力を持ち、広いバンド幅にわたり一挙に分光することが可能である.しかし、欠点は刻印数に技術的な限度(10000本/mm程度)があるために、X線の場合は斜入射でしか、また、低エネルギーでしか使えないという問題がある.また、刻印精度の技術的な限界から、非分光成分を消すことはたいへん難しい.さらに、斜入射で使うと、0次光からの散乱を大きく受けてしまう.一方、ブラッグ反射を使った分光器では、分解能をE/(δE)>10000することも困難ではないし、高エネルギーで、大きな入射角でも使用が可能である.しかし、ブラッグ条件を使うため、分光器というよりは本質的には狭帯域フィルター(モノクロメーター)と言うべきである.もちろん、湾曲させた結晶を用いる等の工夫もできるが、その場合でも、結晶の一部に着目すればやはりモノクロメーターであり、ブラッグ条件を満足しない波長のX線はすべて捨ててしまう.だから、あるバンドを測定するには大変な時間を必要とする.そこで、両者の良いとこ取りを目指して考案したのが、薄膜結晶を使った分光器である.先に書いたように、この研究で新しい薄膜結晶を使った分光器の動作を確認することができた.さらにもう少し研究を進めることにより高分解能、高効率の分光素子として実用できるであろう.我々の研究室には、平成7年度に別予算で設置した21mのX線ビームラインを保有しており、各種実験のために、運転している。本実験では、その21mビームラインを用いるわけであるが、若干の改造が必要であった。初年度は、このビームラインの改造を行い、実際に結晶の回折格子的使い方で、分散したX線のデータがとれるよう準備を進めている。現在までには、別実験で使用しているCCDカメラをθ-20の回転テーブルに設置するためにCCDのヘッドを作製し動作確認を行った。このCCDヘッドは冷凍器と電子冷却素子によりCCDを-45Cまで冷却でき、画像取得のためには充分な冷却能力であることを確認した。このヘッドに試験用のCCDを取りつけCCDの動作試験を行いその性能を確認した。さらに、結晶をビームライン回りに回転できるΘテーブルを設置し、動作確認を行った。この回転テーブルにより、結晶の軸の微妙な調整が可能になった。CCDの較正および、各種試験のためのX線源および、較正システムの開発を行い、充分な性能を持つシステムを作り上げた(Hashimotodani,Toneri,Kitamoto et.al.1998).そこでは、99.999%の純度のアルミニュームを電子銃のターゲットとし、アルミニューム以外の輝線を極力小さく押さえることに成功した。その結果、0.4keVから2.2keVの範囲で、放射光に匹敵するような、実験室ではかつてない精度での構造のない光源を作ることに成功した。この装置により、放射光を使用することなく、精度よい実験室での実験を可能にした。

また、21mラインのX線の偏向度を測定し、使い方によっては大きく偏向していることを明らかにした。X線の偏光は結晶の反射にたいへん影響を与える。本実験でも、反射方向をうまく設定することにより、連続成分を落とし、輝線成分をより純度高く取り出すことが可能になることがわかった。薄膜結晶を使った全く新しいX線分光器を考案し、その動作を実験で確かめた。このX線分光器は、高い分解能とある程度のバンドを同時に持つことができる。現状で分解能E/(δE)>1400、バンド幅ΔE>13eVを達成した。これにより、TiKα_1とTiKα_2を同時に分光検出することに成功した。X線の分光器は、回折格子とブラッグ反射を使った結晶分光器に大別できる。回折格子はE/δE1000程度の分光能力を持ち、広いバンド幅にわたり一挙に分光することが可能である。しかし、欠点は刻印数に技術的な限度(10000本/mm程度)がために、X線の場合は斜入射でしか、また、低エネルギーでしか使えないという問題がある。また、刻印精度の技術的な限界から、非分光成分を消すことはたいへん難しい。さらに、斜入射で使うと、0次光からの散乱を大きく受けてしまう。一方、ブラッグ反射を使った分光器では、分解能をE/δE10000以上にすることも困難ではないし、高エネルギーで、大きな入射角でも使用が可能である。しかし、ブラッグ条件を使うため、分光器というよりは本質的には狭帯域フィルター(モノクロメーター)と言うべきである。もちろん、湾曲させた結晶を用いる等の工夫もできるが、その場合でも、結晶の一部に着目すればやはりモノクロメーターであり、ブラッグ条件を満足しない波長のX線はすべて捨ててしまう。だから、あるバンドを測定するには大変な時間を必要とする。そこで、両者の良いとこ取りを目指して考案したのが、薄膜結晶を使った分光器である。先に書いたように、この研究で新しい薄膜結晶を使った分光器の動作を確認することができた。さらにもう少し研究を進めることにより高分解能、高効率の分光素子として実用できるであろう。
儒学政治思想の持続と変容：朝鮮半島の国際政治認識を中心に（国際共同研究強化）

2018年度には、報告者が日本に帰って、本研究課題の3年目の共同研究を行った。ワシントン大学のハ・ヨンチュル(Ha Yong-Chool)教授と遠隔で連絡を取りながら、東アジアの政治における伝統と近代の多様な関係性に関する思想と制度を総合した共同研究をまとめる作業を行うとともに、同じテーマに関して、報告者の専門である思想分野における研究をも続けた。思想分野の研究では、東アジア国際関係に関わる認識の中で、対等な国際関係を表すことで西洋近代の国際関係思想との共通性を持つ「交隣」について研究を行った。まず、朝鮮王朝前期に、日本や女真との関係を形成する中で、交隣概念が如何に具体化されたかについて研究し、その成果をまとめた韓国語の論文を漢字圏の概念史を代表する雑誌である「Concept and Communication」に発表した。さらに、ハ教授との共同研究で獲得した方法論を応用ことによって、「交隣」に対するこれまでの研究を制度と思想を含む総合的なものに拡大する可能性について気づき、2018年11月に島根県立大学で開かれた研究会の場でこのアイデアに基づいた試論について報告を行うことで、日本の研究者と共同研究の成果の一部を共有した。内定年度:20152016年度では、まず、この国際共同研究の基礎になる基盤研究の成果として「近代朝鮮半島における政治空間に対する認識の変容:家・郷・国・天下から国内・国際へ」(『名古屋大学法政論集』第269号、2017年1月、179200頁)を発表した。国際共同研究の協力者とこの成果を共有することで、この共同研究の学術的な前提、意義、志向等について、さらに具体的なイメージを形成することができた。次に、本課題の事前作業として、まず、方法論に関して議論を重ね、比較歴史研究(comparative historical research)という研究方法を共有しながら、日本側の思想研究、アメリカ側では、制度研究を一体的なものとして融合することを目指すという結論に到達した。研究対象に関しては、第一段階では、後発工業化の事例の中で、日本と韓国における伝統の役割と意義を対象にし、この成果にもとづいて、中国やロシアなどへ対象と拡げることにした。とりわけ、日韓の比較研究では、明治・大正期における日本の近代化と朴正煕政権による韓国の近代化へ焦点を絞ることにした。このような方法論と対象に関する合意にもとづいて、申請者は、日本と韓国において、また、アメリカ側の共同研究者は、アメリカにおいて関連する研究と一次資料を収集する作業を行った。以上のような研究の進展によって、3年間の共同研究の基礎になる事前準備ができた。上記のような一年目の準備のうえ、2016年度末に申請者はワシントン大学(アメリカ・シアトル市)へ渡航し、約一年間の本格的な共同研究を開始した。研究実施計画で書いたとおり、2016年度は、3年間の共同研究を順調に進めることを可能にするために必要は事前準備を、方法論、対象、資料という領域を中心に行うことを課題をした。共同研究者の積極的な協力もあって、比較歴史研究(comparative historical research)という方法論を共有する思想と制度の総合研究を、まずは日韓を対象にして行うことへの合意に達し、各々が必要な研究や資料を収集し、また共有した。以上の進捗状況からすると、研究はおおむね順調に進んでいるといえよう。2017年度には、報告者がワシントン大学ジャクソン国際関係学大学院に訪問学者として滞在しながら、本研究課題の2年目の共同研究を行った。具体的には、政治制度の専門家であるハ・ヨンチュル(Ha Yong-Chool)教授とともに、東アジアの政治における伝統と近代の多様な関係性に関する思想と制度を総合した共同研究を本格的に推進するとともに、同じテーマに関して、報告者の専門である思想分野における研究をも続けた。ハ教授との共同研究の部分では、すでに合意していた比較歴史研究(comparative historical research)を実際の研究に使えるよう、さらに磨けるとともに、如何なる事例を選択するかの問題について議論を重ねた。その結果、比較歴史研究の方法の観点から、明治時代の日本と1960ー70年代の韓国における伝統と近代の問題を取り上げることにし、思想と制度の両方に関わる重要な日韓のテキストを一緒に分析するという共同作業を展開した。研究実施計画において、2017年度では合意された方法を共有しながら、東アジアの政治における伝統と近代の問題の核心になるテーマー政治体制、国際関係、官僚制、産業化などーに関わる主要な事例や資料を一緒に検討することになっているが、実際、報告者がワシントン大学で滞在して、共同研究者と積極的に協力しながら、計画されていた作業を順調に行った。その結果、共同研究のテーマが具体的に設定され、共同研究成果の執筆の方法や分担についても明確化された。

まず、朝鮮王朝前期に、日本や女真との関係を形成する中で、交隣概念が如何に具体化されたかについて研究し、その成果をまとめた韓国語の論文を漢字圏の概念史を代表する雑誌である「Concept and Communication」に発表した。さらに、ハ教授との共同研究で獲得した方法論を応用ことによって、「交隣」に対するこれまでの研究を制度と思想を含む総合的なものに拡大する可能性について気づき、2018年11月に島根県立大学で開かれた研究会の場でこのアイデアに基づいた試論について報告を行うことで、日本の研究者と共同研究の成果の一部を共有した。2016年度末から、ワシントン大学での共同研究を開始しているが、共同研究者とは、頻繁に接触するとともに、一週間で一回は、共同研究の進捗について、確認し、また、進展を熟議する会合を持つ予定である。この会合には、ワシントン大学のJackson School of International Studies所属の多様な地域の専門家も招くことで、研究に役立たせるとともに、交流の輪を広げることにしたい。このような共同研究を通じて、2017年度末までは、政治における伝統に対する実証的な総合研究像を大体固めることにする。2018年度には、申請者が日本に帰国するが、共同研究者とは密接な連絡を取りながら、研究成果を国際的に発表する作業を行う。共同研究過程で申請者の主な担当である思想分野において得られた研究成果に関しては、すでにワシントン大学で行われたコロキウムで報告した内容を中心に、一連の単独論文を執筆し、日本語、韓国語などの複数の言語で公表する予定である。共同研究については、報告者は日本、ハ教授はアメリカにおいて、共同研究の成果をまとめて、段階的に発信を行う。具体的には、共著の形で公表する予定の論文の担当部分を執筆するとともに、お互いの担当部分を検討する作業を繰り返す。この研究成果は、英語で公表される予定であるが、まずは、2018年10月を目途にアメリカで口頭での報告を行ってから、共著の論文をまとめて英語圏の有力な学術雑誌に掲載することを目指す。
骨髄間葉系幹細胞動員因子を利用した皮膚機能向上医療開発

GFP骨髄移植マウスに対する皮膚移植実験系を用いて、移植皮膚に動員される間葉系幹細胞(GFP+/Lin-/PDGFRα+)について、flow cytometoryにより定量的に解析した。その結果、皮膚移植後経時的に植皮片内GFP+/Lin-/PDGFRα+細胞が増加し、皮膚移植1週後では植皮片内全細胞の約1%程度を骨髄由来間葉系幹細胞が占めていた。植皮片内に動員される間葉系幹細胞の詳細を検討した結果、特にPDGFRα+/SSEA3+細胞が表皮細胞分化能を持つ多能性幹細胞であることが明らかとなった。さらに、皮膚移植後にHMGB1を投与することにより、移植皮膚片内のGFP+/Lin-/PDGFRα+細胞数増加効果、植皮片内の血管新生増強効果、炎症反応抑制効果を介して皮膚機能が向上することが明らかとなった。遺伝性皮膚疾患である表皮水疱症は基底膜接着分子欠損により生下時より一生涯表皮剥離を繰り返し、経過と共に表皮幹細胞を大量に消失してしまう。近年申請者は、表皮水疱症剥離皮膚から血中に放出されるHMGB1が骨髄間葉系幹細胞を皮膚へと動員し、表皮幹細胞機能を代償して水疱部皮膚の再生を誘導していることを明らかにした。本研究では、皮膚に動員された骨髄由来間葉系幹細胞の皮膚再生における役割を解明し、骨髄間葉系幹細胞動員による皮膚機能向上を可能にする新たな皮膚再生誘導医療法開発を目的として研究を進めた。具体的には、GFP骨髄移植マウスの背部に皮膚移植した後にみ換えHMGB1蛋白を静脈内投与し、植皮片の再生促進活性を種々の評価系で検討した。その結果、1)HMGB1投与群は非投与群と比較して、植皮片への骨髄由来PDGFRα陽性MSC集積が約3倍に増加することが確認された。2)HMGB1投与群は非投与群と比較して血管新生誘導因子Angiopoietin1、炎症抑制因子TSG-6の遺伝子発現が有意に増加する一方、炎症性サイトカインTNF-α遺伝子発現が有意に抑制した。3)HMGB1投与群は非投与群に比較して皮膚への炎症細胞浸が有意に減少していた。4)植皮片に集積した骨髄由来MSCは、表皮内でケラチン5/14陽性ケラチノサイトに分化し、壊死表皮の再生に寄与していた。5)VII型コラーゲン欠損表皮水疱症モデルマウス皮膚植皮系では、植皮片に集積した骨髄由来MSCは基底膜領域にVII型コラーゲンを供給し、表皮剥離を抑制的に制御した。即ち、HMGB1投与による骨髄MSCの損傷皮膚への集積促進により、血流改善、炎症抑制、表皮再生促進など種々のメカニズムによる機能的皮膚再生が誘導されることが明らかとなった。
ベネルクス経済同盟の形成過程

第二次世界大戦中.ベルギーのロンドン亡命政府は,戦後における経済再建と国際政治における発言力の確保は自国のみでは無理であることを理解し,同じ低地諸国のオランダとルクセンブルクとの経済同盟を目指すことになった.このベネルクス三国はすでに1930年代の大不況期にウーシー協定を締結したがイギリスの反対に遭い挫折した経験を持つ。戦争中,ロンドン亡命政府は職後再建構想を作成していくが,その際,占領下のベルギー国内における地下研究組織による研究成果が重要な資料となった。亡命中のベネルクス三国は通貨協定(1943年),関税協定(1944年)を締結し,戦後は資本や労働力の移動も自由な経済同盟を設立することになった。戦後の西ヨーロッパにあってベルギーとルクセンブルクはきわめて順調に復興したが、オランダは極めて困難な経済状況にあった。このため,関税同盟はようやく1948年1月に発足した。しかも,1949年からの予備同盟は機能せず経済的障壁は高いままであった。しかし、1950年代に入るとベネルクスの内と外の状況が大きく変化してくる。まず、ネーデルラント経済がようやく回復し,三国間の経済格差が縮小した。1950年代半ばまでに3国間の経済的な障壁も税制や農業分野を除いてほぼ消滅させることができた。こうして、1958年に調印されたベネルクス経済同盟はEECの内容を先取りするモデルとして、またEEC内における小国の発言力を確保する機関として歴史的意義を持ったのである。本年度は,ベネルクス経済同盟の基礎となった1948年発足の関税同盟の設立に到る過程について,実証的研究を行った。ベルギーのロンドン亡命政府は,戦後自国のみでの経済再建は困難とみて同じヨーロッパにパートナーを持つ必要性を認識した・パートナーの候補はイギリスをはじめいくつかあったが,結局,ベルギーとの密接な関係を望んだのは同じ低地地方のネーデルラント(オランダ)とルクセンブルクであった。亡命中のベルギー・ネーデルラント,ルクセンブルク三国政府は,第二次世界大戦中に通貨協定(1943年)と関税協定(1944年)を締結した。両協定は,第二次大戦中の戦後再建構想の一環であり,また,アメリカが主導する戦後世界における欧州国家の対応手段としての側面も持った。ネーデルラントの解放は大幅に遅れ,占領と戦争による被害もきわめて大きかった。このため,関税協定が発効したのは1948年のことであり,これにより域内の関税は撤廃されたが,数量制限等の非関税障壁により実際の商品移動の自由はほとんど達成されなかった。しかし,政治指導者たちは,ベネルクス三国が商品,労働力,資本が自由に移動する経済同盟を設立することを目指して1949年には予備同盟を発足させることになった。本年度の研究から,ベネルクス同盟が,戦中から戦後直後における政治指導者の強力な意志の産物であること,また,近隣の英独仏と密接な経済協定を結べなかったベネルクス諸国が,「規模の経済」が重要性を増してくる戦後世界において地域統合の先駆けとならざるを得なかった点を明らかにすることができた。本年度は,まず、1948年1月に発足したベネルクス関税同盟が具体的にどのように機能しまたどのような困難に直面したかについて、戦後ヨーロッパ経済との関係を視野に入れながら研究を行った。戦後の西ヨーロッパにあってベルギーとルクセンブルクはきわめて順調に復興したが、ネーデルラント(オランダ)は極めて困難な経済状況にあった。このため1949年からの予備同盟は機能せず経済的障壁は高いままであった。また、本格的な欧州統合がフランス主導のもとで開始された。すなわち、1950年5月にフランス外相シューマンが提案した欧州石炭鉄鋼共同体(ECSC)である。

ECSCにはフランス、ドイツ、イタリアとベネルクス3国が加盟した。1950年代にECSCは石炭業と鉄鋼業の共同市場において大きな成果をあげ、さらに同じ加盟国によってより広範な経済統合体である欧州経済共同体(EEC)が1957年調印のローマ条約によって設立された。ローマ条約の準備段階においてベネルクス3国は緊密に協力した。また、1950年代半ばまでに3国間の経済的な障壁も税制や農業分野を除いてほぼ消滅させることができた。こうして、1958年に調印されたベネルクス経済同盟はEECの内容を先取りするモデルとして、またEEC内における小国の発言力を確保する機関として歴史的意義を持ったのである。
CTデータを元にした三次元造形法による顔面補綴への応用に関する研究

腫瘍切除後などに生じた顔面欠損に対して外科的再建が行われない場合、特に眼球が含まれる場合は顔面補綴が選択される。顔面補綴は、その製作に関してさまざまな問題が挙げられてきた。周囲組織との移行性、適合、自然観が重要であり、義眼の最適な位置決定など、ワックスアップの際に熟練を要する。顔面印象による変形や患者の苦痛も問題となっている。近年、コンピュータ技術の進歩により、顔面補綴の製作に関しても三次元形状計測や三次元造形を用いた方法が報告されるようになってきた。今回、我々はCTデータをもとに、顔面形態を構築し、顔面印象を行わずに顔面補綴を製作する方法を開発した。今回、我々はCTデータをもとに、顔面形態を構築し、顔面印象を行わずに顔面補綴を製作する方法を開発することにした。本年度は、本研究に以前に別の目的で撮影したCTデータの使用に同意を得た健常者1名のデータと顔写真をもとに、典型的な顔面欠損モデルをコンピュータ上で作成し、顔面補綴を製作した。CTデータと顔写真から、MimicsとMagicsを用いて顔面欠損模型とエピテーゼパターンの3Dデータを作成した。義眼の位置をCT上の眼球の位置から決定した。粉末固着積層法により三次元造形装置で立体モデルとエピテーゼ用の鋳型を造形した。顔面印象を行わずに三次元造形により得られた石膏モデル上でエピテーゼパターンの彫刻を簡単に行うことが可能となった。H20年度は患者のデータをもとに直接パターンを造形する方法も考察する予定である。H19年度にCTデータと顔写真から、MimicsとMagicsを用いて顔面欠損模型とエピテーゼパターンの3Dデータを作成し、義眼の位置をCT上の眼球の位置から決定する方法を確立した。粉末固着積層法により三次元造形装置で立体モデルとエピテーゼ用の鋳型を造形し、顔面印象を行わずに三次元造形により得られた石膏モデル上でエピテーゼパターンの彫刻を簡単に行うことが可能となった。H20年度は1名の上顎腫瘍患者の、再発による腫瘍切除後のシミュレーションを目的としてインフォームド・コンセントで同意が得られた。経過観察のために過去に撮影したCTデータと顔写真をもとにして、予想される顔面欠損モデルをコンピュータ上で作成し、顔面補綴を製作した。MimicsとMagicsを用いて顔面欠損模型とエピテーゼパターンの3Dデータを作成した。粉末固着積層法により三次元造形装置で立体モデルとエピテーゼ用の鋳型を造形し、エピテーゼを製作した。さらに、鋳型を造形することなく、三次元造形装置をもちいて直接パターンを造形する方法も考察した。材料として、工業用ワックスおよびゴムライク(でんぷんベース、エラストマー含浸)を選択した。直接造形することでエピテーゼパターンを1ステップで得ることができたが、鋳型を使用し、従来のワックスを使用してパターンを作製したものよりも、1パターンの適合が悪く、形態修正に時間がかかった。修正後のパターンは容易に埋没・流蝋が可能であった。実用化するためには、三次元データの段階で、コンピュータによる形態修正を行う必要性が示唆された。材料についてはさらに検討する必要があると思われた。
超音速噴流を用いたＶＨＦプラズマによる高速大面積微結晶シリコン製膜法の開発

本研究は微結晶シリコン製膜プロセスの高速化・高品質化・大面積化を目指して、特にガス流れに注目し、プラズマや膜特性との関係を詳細に調べ、製膜プロセスの高度化を図ることを目的としている。シランプラズマ中で超音速噴流を用いると、ガス圧とノズル基板間距離を最適化することで従来の約1000倍以上の製膜速度が得られるが、同時に気相中に発生するクラスターが膜質を劣化させる。これに対し、マルチロッドとマルチホローを組み合わせた電極を用いることで、高品質な膜を高速かつ大面積に得られる見通しを得た。本研究は微結晶シリコン製膜プロセスの高速化・大面積一様化を目指して、特にガス流れに注目し、プラズマや膜特性との関係を詳細に調べ、製膜プロセスの高度化を図ることを目的としている。一般に製膜速度を上げると膜質が下がる傾向にあり本方式でも懸念される。そこで、本年度はガス流れとプラズマパラメータと膜質の関係を詳細に調べ、高速製膜でも品質を維持できるような装置開発を行った。まず、プラズマ生成方式として、電源周波数がVHF帯のワイドレンジで大面積一様化が可能かつ低電子温度に有利なバラン給電を採用した。さらに膜へのイオン衝撃を軽減するためリモートプラズマ型にした。プラズマパラメータを加熱プローブにより、基板への到達種を四重極質量分析器より評価した。次にガス流れとして2タイプのシャワーヘッドノズルを電極に設けた。すなわち基板方向のみに流す一方向流と、基板と基板反対側に同時流す二方向流を実現した。後者は、シランプラズマ中で生成される高次シランやクラスタをガス流れで除去することを狙っている。得られた結果は以下の通りである。(1)低パワーでは低電子温度のシランプラズマが大面積一様かつ安定に生成され、基板への高次シランの到達もほとんど無く良好な膜質が得られたが、製膜速度は遅い。一方、高パワーでは電子温度が急激に上昇し、プラズマが不安定で、イオン化した高次シランが多量に基板に到達しており、膜質も悪い(2)二種類のガス流れ間で、プラズマパラメータや膜質に大差は見られなかった。(1)はパワーを上げることで電子温度が急上昇し、プラズマ中でのクラスタ反応が促進され、プラズマの不安定性や膜質の劣化を導いたことがわかった。(2)については、今回設備が間に合わず低速噴流での実験となったため、大差が出なかったのではないかと考えられる。本研究は微結晶シリコン製膜プロセスの高速化・高品質化・大面積一様化を目指して、特にガス流れに注目し、プラズマや膜特性との関係を詳細に調べ、製膜プロセスの高度化を図ることを目的としている。昨年度までにガス流れとプラズマパラメータと膜質の関係を詳細に調べ、大面積でも膜質を維持する装置開発を行った。すなわち、プラズマ生成方式として、電源周波数がVHF帯のワイドレンジで大面積一様化が可能かつ低電子温度に有利なバラン給電、膜へのイオン衝撃を軽減するためリモートプラズマ型にし、ガス流れとしてプラズマ中のラジカルを拡散輸送支配、クラスタをガス流輸送支配となるように流量と排気速度を設定した。しかし、製膜速度を上げるために電力を増やすと高次シランが多量に発生し、特に正イオン化した高次シランイオンがプラズマから膜中へ混入して膜質を劣化させる問題点を見出した。そこで、本年度はその対策として、以下の内容を実施した。(1)基板側の電極をマルチロッド型からマルチホローカソード型に変更した。ホローを通過する際に高次シランイオンが効率的に消滅するように、実験と理論解析を行いホローの孔径と深さを最適化した。(2)ホロー内に生成するホローカソードプラズマを加熱プローブで詳細に測定し、プラズマの高密度低電子温度化を図った。(1)により、正イオン化した高次シランイオンをホロー内で消滅させることで、基板に到達する高次シランを激減させることに成功した。その結果、膜質を大幅に改善することができた。さらに(2)における低電子温度化も、高次シランの発生原因となる短寿命種の抑制を通して、高次シランの減少に寄与したものと考えられる。しかしホロー効果によるプラズマの高密度化はわずかに留まり、ホロー内で消滅するイオン種による製膜速度の減少と合わせると、製膜速度の向上には至らなかった。昨年度までに、マルチホローカソード電極を導入し、クラスター除去に多大な効果があることを確かめた。そこで本年度は、ラバールノズルタイプのシャワーヘッドノズルによる超音速流を用いて製膜を行い、その効果を調べた。先行研究で、超音速流を用いると従来のおよそ1000倍の成膜速度が得られることがわかっている。しかし、同時に膜質が劣化し、例えば欠陥密度1018cmー3台となる。主な原因として、超音速流発生条件においては不足膨張噴流となるため、超音速領域付近に急激に温度が下がる領域が発生し、クラスターが多量に発生し、さらに気相中で成長したクラスターが膜に混入することで膜質を低下させたと考えられる。これはマルチホローカソードによるフィルタリングだけでは抑えられないレベルであることを意味しており、クラスター除去の追加策として、ガス流れによるクラスター除去を試みた。

すなわち、超音速噴流が基板と衝突した後の巻き込みが起こっている領域で特にクラスターが溜りやすい場所をシミュレーションで予測し、その近傍を重点的に排気したところ、膜質の大幅な向上が見られた。以上のシステムにより、欠陥密度を一桁以上減少させ、製膜速度1μm/sを達成した。さらなる製膜速度の向上を狙い、マルチホローカソードに直流負バイアスを印加し、正イオン化したシリル(SiH3)の引き出しを試みた。その結果ホロー内の電子密度、イオン密度が大幅に増加し、結果製膜速度も印加電圧にほぼ比例して上昇した。しかし、バイアスをかけすぎると膜質が低下した。イオン衝撃効果によるものと考えられ、膜質を維持するために最適なバイアス電圧値を選ぶことが重要であることがわかった。本研究は微結晶シリコン製膜プロセスの高速化・高品質化・大面積化を目指して、特にガス流れに注目し、プラズマや膜特性との関係を詳細に調べ、製膜プロセスの高度化を図ることを目的としている。シランプラズマ中で超音速噴流を用いると、ガス圧とノズル基板間距離を最適化することで従来の約1000倍以上の製膜速度が得られるが、同時に気相中に発生するクラスターが膜質を劣化させる。これに対し、マルチロッドとマルチホローを組み合わせた電極を用いることで、高品質な膜を高速かつ大面積に得られる見通しを得た。バラン給電によるプラズマの大面積一様化と新たに導入したマルチホローカソード電極による強力な正イオンクラスタの除去により、欠陥密度1016 cm-3台の膜を大面積に作製することができるようになった。これはクラスタの膜混入を抑制したことと、イオン衝撃を低減させたことが挙げられる。また、昨年までの方式では電力30 mW/cm2以上にするとシランプラズマ中に多量のクラスタが発生してプラズマが不安定になっていたが、本方式では電力を増加させてもプラズマが不安定になることはなかった。これは電力の大半がホローカソードプラズマ生成に使われ、電子温度は上がらず短寿命種生成が抑制されたと考えられる。しかし、投入電力を上げても、製膜速度はそれほど上がらなかった。すなわち、マルチホローカソード電極は、膜質の向上には大きな効果を示すが、製膜速度の向上にはつながらないことがわかった。製膜速度に関しては超音速流を用いることで大幅に改善できると考えている。応用物理学本研究では超音速流を作るのに、ラバールノズルを用いた不足膨張噴流を考えている。不足膨張噴流は特別な設備を要せず比較的容易に超音速流を作れるが、流れの中では流速・温度・密度などが激しく変化する。したがって本研究へ適用する場合、特にマッハディスク近傍の低温領域でクラスタの多量発生が懸念される。しかし、これまで開発したクラスタ除去対策により十分対応できると考えている。すなわち、プラズマによる負イオンクラスタの閉じ込め、ホローカソードによる正イオンクラスタの除去などである。なお、現実験設備では流せるシランガス流量に制約があり、大面積にわたって不足膨張噴流を発生させることは困難である。そこで、電極サイズを小型化したノズル電極を新たに製作することにした。これは電極のシャワーヘッドノズルの一部を抽出することに相当する。これにより超音速噴流下での高速製膜実験を行い、高品質膜を高速に作製する手法を確立する予定である。なお、本手法はガス設備があれば大面積化への拡張も容易である。
局在化軌道を活用した高速化第一原理分子動力学法の開発と結晶成長の原子制御への応用

研究代表者は、結晶成長過程のシミュレーションの重要性をいち早く認識し、世界に先駆けて酸化物のエピタキシャル成長をシミュレーションすることが可能な分子動力学計算プログラムを開発した。しかし、上記の方法では表面化学反応や電子移動を伴う結晶成長プロセスを解明することはできない。それを可能とする手段として第一原理分子動力学法が存在するが、実際には計算時間の関係上、結晶成長シミュレーションを行うことは全く不可能である。そこで、本研究では局在化軌道を活用した高速な第一原理量子分子動力学計算手法を開発することを目的とする。昨年度は、局在化軌道を用いた高速化アルゴリズムの定式化に成功し、実際に研究代表者らが開発済みの量子分子動力学計算プログラムに組み込むことに成功した。さらに上記プログラムに基づく結晶成長シミュレータの開発にも成功した。また本年度は、更なる高速計算を実現するために、古典分子動力学法とのハイブリッド化を実現させたハイブリッド局在化軌道量子分子動力学計算プログラムの開発に成功した。結晶成長シミュレーションにおいては、化学反応が起こるのは基板表面のみであり、基板下部は基板の結晶構造の維持や温度を保つための熱浴としての意味しか持たない。そこで、基板下部を古典分子動力学法で、基板上部を局在化軌道量子分子動力学法で扱うことによって、さらなる高速計算を実現させた。また、上記の開発プログラムをMgO薄膜の結晶成長や酸化物基板上の金属微粒子膜の成長など様々な材料の結晶成長シミュレーションに応用することに成功した。研究代表者は、結晶成長過程の分子シミュレーションの重要性をいち早く認識し、世界に先駆けて酸化物のエピタキシャル成長をシミュレーションすることが可能な分子動力学計算プログラムを開発し、本プログラムが様々な酸化物薄膜の3次元構造予測に有効であることを示している。しかし、残念ながら上記の方法では化合物半導体の結晶成長過程をシミュレーションすることはできない。これは、化合物半導体の結晶成長では表面化学反応が支配的であるため、経験的ポテンシャルに基づく古典分子動力学法では扱うことができないからである。それを可能とする手段として第一原理分子動力学法が存在するが、計算時間の関係上第一原理量子分子動力学法を用いて結晶成長シミュレーションを行うことは全く不可能である。そこで、本研究では局在化軌道を活用することによって高速化した第一原理量子分子動力学計算手法を開発することを目的とする。本年度は、局在化軌道を用いた高速化アルゴリズムの定式化に成功し、実際に研究代表者らが開発済みの量子分子動力学計算プログラムColorsに組み込むことに成功した。このプログラム開発により約30倍の高速計算を実現することに成功した。これは1ヶ月かかる計算をたったの1日で終了できることを意味し、画期的な進歩と言える。さらに本プログラムをMgO(001)面のホモエピタキシャル成長過程やMgO(001)面上のPd微粒子の結晶成長プロセスに応用し、従来の古典分子動力学法では不可能であった電子移動を伴う結晶成長シミュレーションを世界的にも初めて実現することに成功した。