hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
フェルミオン系の可解模型とその応用

当該年度の主な結果として、以下の3つに関するものが挙げられる。(1) SU(n)Hubbard模型における強磁性、(2)超対称性のあるマヨラナフェルミオン系、(3)Wishart型Sachdev-Ye-Kitaev(SYK)模型。(1)平坦あるいはほぼ平坦なバンドが最下端にあるSU(2) Hubbard模型では、強磁性基底状態が出現する場合があることが知られている。この結果を、カラー自由度をもつHubbard模型に拡張した。具体的には、1次元の田崎型の模型を考え、下のバンドが完全に平坦あるいはほぼ平坦で1/nフィリングの場合に、カラーが揃った強磁性状態が基底状態となることを、SU(2)の場合の手法を改良して厳密に証明した。(2)1970年代にNicolaiによって提案されたN=2の超対称性(SUSY)をもつ格子上のフェルミオン模型の自然な拡張として、N=1のSUSYをもつ模型をマヨラナ演算子を用いて構成した。そして、この模型ではSUSYが自発的に破れる場合があり、これに伴ってギャップレスな励起モードが出現することを示した。また、有限系ではSUSYが破れるにも関わらず、無限系ではSUSYが回復することがあることを数値計算により示した。これらに加えて、SUSYの破れに伴うギャップレス励起が波数の3乗に比例する分散をもつことを数値対角化により示した。(3)SYK模型の亜種として、乱れのない場合を含むWishart-SYK模型と呼ばれるクラスのフェルミオン模型を新たに構成した。また、基底状態の縮退度は、粒子数に対して指数関数的に増大することを示した。さらに、OTOCが長時間平均の周りに大きな時間ゆらぎを示すことを数値的に明らかにした。また、この模型は、適切な変換により、Richardson-Gaudin模型と呼ばれる、既知の量子可積分系にマップできることを示した。本研究の2つの大きなテーマは、1.高い対称性をもつHubbard模型の基底状態、2.相互作用するマヨラナ・フェルミオン系とその応用、である。当該年度は、それぞれについて一定以上の進展があった。テーマ1に関して得られた、SU(n) Hubbard模型に関する結果は、長岡強磁性を除くと初めての厳密な結果である。最下端バンドが平坦な場合には、SU(2)の場合の素直な拡張と考えられるが、完全には平坦でない場合については、先行研究の手法を改良することにより得られた非自明な結果である。テーマ2に関しては、どちらの成果も他に類のないものであると考えている。特にN=1の超対称性をもつマヨラナフェルミオン模型については、無限系で超対称性が回復するパラメター領域が存在することを具体的に示した意義は大きい。また、具体的な模型としては空間1次元のものを議論しているが、高次元にも容易に拡張できるものである。実際に論文出版後にカナダのグループにより2次元カゴメ格子上に拡張されたものも議論されている。Wishart-SYK模型については、乱れのないSYK模型について調べている先行研究がなかったため調べたものであるが、意外にもその場合は可積分であることが明らかになった。また、相関のある乱れを導入した場合も可積分であることから、元のSYK模型についても一定の示唆を与えるものと考えている。その他にも、相互作用するKitaev模型の基底状態やトポロジカル数、スピン2 Bose-Hubbard模型の基底状態、一般化Ising模型とボルツマン機械の関係、などのトピックについて結果を得て論文として出版している。以上を踏まえて、テーマ1・2のどちらについても、当初の計画以上に進展していると考えている。本年度は次の2つのテーマに関する研究を遂行する。テーマ1.高い対称性をもつHubbard模型の基底状態SU(n) Hubbard模型における強磁性については一定以上の進展があったが、現在までフェルミオン数が特定のフィリングの場合についてしか、厳密な結果は得られていない。別のフィリングについても扱えるような手法を開発する、あるいはより取り扱いやすい別の模型を考え、金属的な場合のSU(n)強磁性についての議論も目指す。また、近年注目されている高次トポロジカル絶縁体のコーナー状態などの強相関系でのアナロジーについても、Hubbard模型やその亜種を用いて議論することを模索する。テーマ2.散逸や非エルミート性のある可解模型H30年度に、散逸のあるスピン鎖のLindblad方程式の解析をし一定の成果が挙がった。これらの結果は、現在論文誌に投稿中である。また、現在は横磁場Ising鎖に散逸を入れた模型についても調べている。この模型も、非エルミートな可積分系へマップできることが分かったので、そのより詳細な性質を調べる。また、その他の非エルミートな可解模型についても研究を進める。以上の他にも、超対称性のあるマヨラナフェルミオン系、スピン自由度をもつBose-Hubbard模型の研究も継続して行う予定である。

具体的には、1次元の田崎型の模型を考え、下のバンドが完全に平坦あるいはほぼ平坦で1/nフィリングの場合に、カラーが揃った強磁性状態が基底状態となることを、SU(2)の場合の手法を改良して厳密に証明した。(2)1970年代にNicolaiによって提案されたN=2の超対称性(SUSY)をもつ格子上のフェルミオン模型の自然な拡張として、N=1のSUSYをもつ模型をマヨラナ演算子を用いて構成した。そして、この模型ではSUSYが自発的に破れる場合があり、これに伴ってギャップレスな励起モードが出現することを示した。また、有限系ではSUSYが破れるにも関わらず、無限系ではSUSYが回復することがあることを数値計算により示した。これらに加えて、SUSYの破れに伴うギャップレス励起が波数の3乗に比例する分散をもつことを数値対角化により示した。(3)SYK模型の亜種として、乱れのない場合を含むWishart-SYK模型と呼ばれるクラスのフェルミオン模型を新たに構成した。また、基底状態の縮退度は、粒子数に対して指数関数的に増大することを示した。さらに、OTOCが長時間平均の周りに大きな時間ゆらぎを示すことを数値的に明らかにした。また、この模型は、適切な変換により、Richardson-Gaudin模型と呼ばれる、既知の量子可積分系にマップできることを示した。本研究の2つの大きなテーマは、1.高い対称性をもつHubbard模型の基底状態、2.相互作用するマヨラナ・フェルミオン系とその応用、である。当該年度は、それぞれについて一定以上の進展があった。テーマ1に関して得られた、SU(n) Hubbard模型に関する結果は、長岡強磁性を除くと初めての厳密な結果である。最下端バンドが平坦な場合には、SU(2)の場合の素直な拡張と考えられるが、完全には平坦でない場合については、先行研究の手法を改良することにより得られた非自明な結果である。テーマ2に関しては、どちらの成果も他に類のないものであると考えている。特にN=1の超対称性をもつマヨラナフェルミオン模型については、無限系で超対称性が回復するパラメター領域が存在することを具体的に示した意義は大きい。また、具体的な模型としては空間1次元のものを議論しているが、高次元にも容易に拡張できるものである。実際に論文出版後にカナダのグループにより2次元カゴメ格子上に拡張されたものも議論されている。Wishart-SYK模型については、乱れのないSYK模型について調べている先行研究がなかったため調べたものであるが、意外にもその場合は可積分であることが明らかになった。また、相関のある乱れを導入した場合も可積分であることから、元のSYK模型についても一定の示唆を与えるものと考えている。その他にも、相互作用するKitaev模型の基底状態やトポロジカル数、スピン2 Bose-Hubbard模型の基底状態、一般化Ising模型とボルツマン機械の関係、などのトピックについて結果を得て論文として出版している。以上を踏まえて、テーマ1・2のどちらについても、当初の計画以上に進展していると考えている。本年度は次の2つのテーマに関する研究を遂行する。
幹細胞特異的なDNAメチル基転移酵素の機能解析

新規型DNAメチル基転移酵素であるDnmt3aおよびDnmt3bのマウス成体組織における発現を解析した結果、小腸のcrypt細胞や、網膜の一部の神経細胞ならびに大脳の脳室周辺で産生され臭球へと移動する未分化な神経細胞の集団(RMS)や臭球内の顆粒細胞においてDnmt3aが特異的に発現されていることを明らかにした。これらの結果は成体組織に存在する幹細胞の分化過程においても新規型DNAメチル基転移酵素が重要な機能を有していること、またDnmt3aが未分化な神経細胞のマーカーとなる可能性を示す結果となった。本研究の目的はDNAのメチル化ならびにそのメチル基転移酵素の幹細胞の決定と分化における機能を解明することである。そしてこれら幹細胞の性質を明らかにする事が将来、再生医療を行う上で不可欠な基礎研究となるものと考えられる。これまでに我々は、幹細胞の分化過程においてメチル基転移酵素である、Dnmt3b並びにDnmt3aが幹細胞特異的に発現されていることを明かにした。平成19年度の研究において、さらにこれらメチル基転移酵素のマウス成体組織における詳細な発現解析をしたところ、新たに小腸のcrypt細胞や、網膜の一部の神経細胞なちびに大脳の脳室周辺で発生し、臭球へと向かう介在神経細胞の集団(RMS)や臭球内のNeuN陰性または弱陽性の顆粒細胞においてDnmt3aが強く発現されていることが解り、これらの細胞が比較的未分化神経細胞であることが示唆された。これらの結果は幹細胞の分化過程においてもDnmt3bからDnmt3aへの切り替わりが重要な機能を有していること、またDnmt3aが未分化な神経細胞のマーカーとなる可能性を示す結果となった。さらに今回、幹細胞の分化過程におけるメチル基転移酵素の機能を調べるため、Dnmt3aおよびDnmt3bとGFPの融合タンパク質またはGFPを共発現するベクターを作成し、ES細胞にトランスフェクションを行いそれぞれの融合遺伝子を恒常的に発現するES細胞株を樹立したこれらの細胞では各メチル基転移酵素がそれぞれ特徴的な核内での局在を示すこと、またその挙動をGFPの蛍光として、リアルタイムに追跡することが可能であることが確認された。現在これらのES細胞に分化誘導を行い、各メチル基転移酵素の幹細胞からの分化過程における、核内での挙動を解析するとともに、他のメチル基転移酵素の発現量を改変したES細胞株の樹立、ならびに、これらのES細胞を用いたキメラマウスの作成を進行中である。平成20度の研究において、メチル基転移酵素のマウス成体組織における詳細な発現解析をした結果、大脳の脳室周辺で産生され臭球へと向かうPSA-NCAM陽性、NewN陰性の未分化な介在神経細胞の集団(RMS)ならびに臭球内の顆粒細胞においてDnmt3aが強く発現されていることが判明した。本研究によりDnmt3aが未分化な神経細胞の分化過程で特異的に発現されることが明らかとなり、我々が提唱している、胚発生や生殖細胞の幹細胞の分化過程だけでなく、成体組織の幹細胞の分化過程においてもDnmt3bからDnmt3aへの切り替わりが必要とされているという新規型メチル基転移酵素の機能モデルを証明する結果となった。またこの結果はDnmt3aが未分化な神経細胞のマーカーとなることを示しており、今後まだ明らかにされていない新規の神経幹細胞の探索に有用となることが考えられる。今回さらに、Dnmt3aおよびDmt3bとGFPの融合タンパク質を恒常的に発現するES細胞株を樹立した。これらのES細胞株では蛍光として観察される、それぞれ特徴的な核内での局在が,内在性のDnmt3aならびにDnmt3bと同一であり、ES細胞の分化過程における核内での挙動の変化をリアルタイムで解析が可能となった。されにこれらES細胞株由来のキメラマウスを現在までに数匹得ており、現在これらのマウスの交配により、ES細胞由来のトランスジェニックマウスを作成中である。これらのマウスが得られれば、胚発生過程ならびに成体幹細胞をはじめ、すべての細胞でのDnmt3aならびにDnmt3bの細胞内での挙動がリアルタイムで解明されるものと考えられる。
漸近分枝星の道化と銀河内分布の観測的研究

本研究は、漸近分枝星(Asymptotic Giant Branch Stars:AGB星)の進化を、我々の銀河内でのAGB星の分布と関係づげて明らかにしようと試みるものである。我々は、銀河内の広域的な場所の違いによって、AGB段階の二つの主要なグループとなっている炭素星とM型星の存在比が異なっており、それぞれのグループのAGB星の進化の経路に違いがあると予測している。これを観測的に明らかにするためには炭素星およびM型星の距離を調べ、二種の星それぞれの空間分布を比較するのが良い。我々は、炭素星のエネルギーの大部分が放出されている赤外域の観測を行なって、炭素星から地球に到達している全エネルギーを観測データによって評価し、それを仮定された炭素星本来の明るさと比較することによって星の距離を推定してきた。この距離のデータを基に、銀河内での炭素星の広域的な分布を調べた。約700個の炭素星に対する我々自身の観測データと共に、他の研究者のデータも蓄積する事によって、合計1800個以上の炭素星の分布のデータを得た。また、IRAS衛星に,よって得られている約7万個の星の測光データの中から炭素星を選び出してその銀河内分布を調べる作業も行った。これらのデータを総合すると、炭素星は我々の銀河内で広範囲にわたってかなり一様な分布をしていることが分かってきた。一方、M型星の分布は、IRASデータを解析することによって、銀河内での分布を調べた結果、銀河中心への集中が著しいことが明らかになってきた。つまり炭素星とM型星の銀河内での分布に明らかな差のあることが明確になってきた。分布の違いは、太陽系近傍から反中心方向へ行くにつれて炭素星の割合が大きくなることを示している。この結果は、M型星が炭素星に進化する経路と割合は銀河内で一様ではないことを示す重要なものだといえる。本研究は、漸近分枝星(Asymptotic Giant Branch Stars:AGB星)の進化を、我々の銀河内でのAGB星の分布と関係づけて明らかにしようと試みるものである。我々は、炭素星のエネルギーの大部分が放出されている赤外域の観測を行なって炭素星から地球に到達している全エネルギーを観測データによって評価し、星の距離を推定してきた。約700個の炭素星に対する我々自身の観測データと共に、他の研究者のデータも蓄積する事によって、合計1800個以上の炭素星の分布データを得た。一方、M型星の分布は、IRAS衛星によって得られている約7万個の星の測光データを解析することによって、銀河内での分布を調べた。M型星の銀河内での分布は、銀河中心への集中が著しく、しかも質量放出の激しい星ほど中心集中の強いことが明らかになってきた。一方、炭素星は銀河中心付近には少なく、従って、太陽系近傍から反中心方向へ行くにつれて炭素星の割合が大きくなっている。炭素星とM型星の銀河内での分布に差のあることが明確になってきた。

データを一層積み上げて両者の分布の違いの特徴を更に明確にし、星の進化の上で、何が原因となってこのような分布の差が生じているのか、本研究の継続する次年度には星の進化との関連で解明していきたい。本研究は、漸近分枝星(Asymptotic Giant Branch Stars:AGB星)の進化を、我々の銀河内でのAGB星の分布と関係づけて明らかにしようと試みるものである。我々は、銀河内の広域的な場所の違いによって、AGB段階の二つの主要なグループとなっている炭素星とM型星の存在比が異なっており、それぞれのグループのAGB星の進化の経路に違いがあると予測している。これを観測的に明らかにするためには炭素星およびM型星の距離を調べ、二種の星それぞれの空間分布を比較するのが良い。我々は、炭素星のエネルギーの大部分が放出されている赤外域の観測を行なって、炭素星から地球に到着している全エネルギーを観測データによって評価し、星の距離を推定してきた。この距離のデータを基に、銀河内での炭素星の広域的な分布を調べた。約700個の炭素星に対する我々自身の観測データと共に、他の研究者のデータも蓄積する事によって、合計1800個以上の炭素星の分布のデータを得た。また、IRAS衛星によって得られている約7万個の星の測光データの中から炭素星を選び出してその銀河内分布を調べる作業も行った。これらのデータを総合すると、炭素星は我々の銀河内で広範囲にわたってかなり一様な分布をしていることが分かってきた。一方、M型星の分布は、IRASデータを解析することによって、銀河内での分布を調べた結果、銀河中心への集中が著しいことが明らかになってきた。つまり炭素星とM型星の銀河内での分布に明らかな差のあることが明確になってきた。分布の違いは、太陽系近傍から反中心方向へ行くにつれて炭素星の割合が大きくなることを示している。この結果は、M型星が炭素星に進化する経路と割合は銀河内で一様ではないことを示す重要なものだといえる。
資本自由化と為替制度の政策評価:政策選択の内生性を考慮した実証研究

本研究では、主に資本自由化と為替制度の通貨危機発生への影響について政策評価を行った。正確に為替制度の政策評価を行うためには、同時性の問題、逆因果性の問題、制度選択のセルフセレクション問題をコントロールする必要がある。しかし、先行研究はこれらの問題を明確に考慮していなかった。そこで本研究では、これらの問題をコントロールして、実際の為替制度の通貨危機発生への影響と資本自由化(規制)の下での為替制度の通貨危機発生への影響を分析するために、ミクロ計量経済学の様々な分析手法を使用した。分析結果によれば、第一に、変動相場制に比べて、固定相場制を採用することにより、通貨危機発生確率を統計的に有意に低下させていた。第二に、金融政策の自由度がなく、規律が最も厳しい制度である資本自由化の下での固定相場制が他の制度に比べて、通貨危機発生確率を統計的に有意に低下させていた。これらの分析結果は、様々な分析手法を用いても、または、様々なサンプルにおいても変わらなかったので、ロバストな結果であると言える。資本自由化(資本規制)と為替制度の政策選択問題は、国際経済学(特に国際金融)において、最も重要なトピックの一つであり、過去十数年間研究されてきた。そしてこのトピックは、現在、1990年代から2000年代はじめの一連の通貨危機により、学界、各国の政策当局者により、より議論されるようになってきた。国際的資本移動が活発に行われている現在において、安定的かつ持続可能な経済成長を達成するためには、各国は資本自由化(資本規制)とどのような為替制度を採用すれば良いのであろうか。本研究の目的は、ミクロ計量経済学によるパネルデータ分析を応用して、資本自由化政策と為替制度の経済パフォーマンスへの影響を分析することである。そこで、平成20年度では、主にデータの整備と分析手法の開発を行った。そして、為替制度と通貨危機発生の関係について実証分析を行った。具体的には、資本自由化(規制)データと為替制度のデータの組合せを用いて、資本自由化(規制)の下における為替制度と通貨危機の発生に統計的に有意な関係があるのかを検証した。分析結果によれば、第一に、実際の為替制度データを用いた場合、固定相場制が変動相場制に比べて、通貨危機発生確率を統計的に有意に低下させていた。第二に、資本自由化(規制)と為替制度の組合せを考慮した分析においては、金融政策の自由度がなく、規律が最も厳しい制度である資本自由化の下での固定相場制が他の制度に比べて通貨危機発生確率を統計的に有意に低下させていた。資本自由化(資本規制)と為替制度の政策選択問題は、国際経済学において、最も重要なトピックの一つであり、過去十数年間研究されてきた。そしてこのトピックは、現在、1990年代から2000年代の一連の通貨危機により、学界、各国の政策当局者により、より議論されるようになってきた。国際的資本移動が活発に行われている現在において、各国は資本自由化(資本規制)とどのような為替制度を採用すれば良いのであろうか。本研究の目的は、ミクロ計量経済学の分析手法を用いて、資本自由化と為替制度の政策評価分析を行うことである。そこで、前年度で行ったデータの整備と分析手法の研究を踏まえて、平成21年度では実際の為替制度の通貨危機発生への影響の分析を行った。本研究の特徴は、第一に、為替制度から通貨危機への因果性を分析するために、逆因果性の問題を明確に考慮して分析している点である。第二に、制度選択のセレクション・バイアスによる内生性の問題を明確に考慮して分析している点である。セレクション・バイアスを除去するために、ミクロ計量経済学のプログラム評価分析で最近発展している分析手法であるpropensity score matching法を用いて分析した。分析結果によれば、第一に、実際の為替制度データを用いた場合、変動相場制に比べて、固定相場制を採用することにより、通貨危機発生確率を統計的に有意に低下させていた。
シスポリイソプレンの結晶化挙動と力学的性質における脂肪酸の役割

1天然ゴムの混合脂肪酸と結合脂肪酸の解析ハイアンモニア天然ゴムラテックスを12,000rpmで遠心分離してからクリーム層を凝固して固形ゴムを得た(HANR)。HANRの混合脂肪酸と結合脂肪酸はアセトン抽出とエステル交換により単離した。単離した脂肪酸エステルを液体クロマトグラフィー(HPLC)で測定したところ、脂肪酸以外の成分が多数含まれていることが判明した。脂肪酸はODSシリカゲルを充填したカラムを用いて全て分離できた。2シスポリイソプレンの結晶化挙動と力学的性質への脂肪酸の影響天然ゴムの結晶化は、アセトン抽出により遅くなりエステル交換により回復した。結晶化挙動に関係するガラス移転温度や平衡融点はこれらの処理により全く変化しなかった。このことから、ゴムの結晶化は結合脂肪酸と混合脂肪酸の存在に直接関係していることがわかった。そこで、合成シスポリイソプレンをモデルにした実験を行った。種々の脂肪酸を合成シスポリイソプレンとともにベンゼンに溶解して凍結乾燥法により混合物を作製した。これまでステアリン酸だけが経験的に核剤として用いられてきたが、飽和脂肪酸ではシスポリイソプレンとの混合物における脂肪酸の融点がシスポリイソプレンの結晶化温度よりやや高いときに最も優れた核剤効果を示すことがわかった。飽和脂肪酸と不飽和脂肪酸の混合物1%を合成シスポリイソプレンに加えた混合物では、飽和脂肪酸と不飽和脂肪酸の比が1:3のとき最も優れた核剤効果を示すことが明らかになった。加硫した合成シスポリイソプレンの引っ張り試験では、結晶化挙動の結果に対応して、飽和脂肪酸と不飽和脂肪酸の1:3混合物を添加したとき最も鋭い応力の立ち上がりを示すことがわかった。
東京一極集中過程における地方ゾーンの社会・経済変動と地域の対応に関する実証研究

本研究の目的は、1980年代以降に進行した人口および社会・経済・文化などの諸機能の東京一極集中化および国際化の意味を、地方社会の側から実証的に明らかにすることにあった。具体的には、事例を通して、(1)東京への一極集中、国際化、情報化、経済サービス化の進行が地方社会にいかなるインパクトを与えてきたのか、(2)それに対して、地方がいかなる対応をしてきたのか、(3)その結果として各地方に新たにどのような社会的経済的文化的状況と次段階への変動の可能性を生じさせることになったのか、を実証ししようとするものである。研究は現在継続中であり、研究成果報告書の完成には至っていないが、これまでに明らかになった点を概述すれば、以下の通りである。1)東京一極集中および経済の国際化は、概して地方の経済活動の停滞をもたらしている。事例地域に関しては、特に青森津軽、新潟魚沼が地域産業や住民生活のうえで厳しい状況にあり、産業・経済構造の再編成を引き起こし、とりわけ、労務提供型、下請加工・組立型産業の海外移転に伴う地域産業の空洞化を招いている。2)ただし、消費関連財産業や生活関連サービス産業は一定の展開を見せており、後者については大手資本の積極的な進出により地元資本の再編成が進みつつある。3)茨城に関しては、首都機能の外延的拡大による地域構造の再編成が進行しつつあり、国・県が一体となった大型プロジェクトの推進は、県域を越えた範囲での産業構造の再編成が進行しつつある。4)市町村レベルでは、厳しい状況の中で、地域の活性化のために、自治体と住民とが一体になった地域の歴史・文化資源の発掘とその観光資源としての活用が意欲的に展開され、これを地域からの情報発信することにより、「交流」を通した地域づくりが進みつつある。5)このことは、従来のような産業開発型の地域振興からの一定の方向転換を意味するものであり、新たな地域の定住条件の形成を住民が模索しようとする試みであると評価される。6)こうした過程で、市町村の枠を超えた生産・生活諸機能の多元的なネットワークづくりが、ますます必要となってきている。1.本研究の目的は、1980年代以降に進行した人口および社会・経済・文化などの諸機能の東京一極集中および国際化の意味を、地方社会の側から実証的に明らかにすることにある。研究の1年目に当たる本年度は、研究費補助金の交付決定が遅れ、補助金の受け入れが1月となったために、実質的な研究機関は約3ケ月弱であり、以下のような限定されたものとなった。2.研究活動は、主として(1)研究枠組みの確認のための研究打ち合わせ、(2)関連資料(図書資料、統計資料など)の収集と整理、(3)研究対象地域である青森県津軽地方、茨城県常磐地域、新潟県魚沼地域における社会変動の概括把握のための現地聞き取り調査、などを中心に進めた。3.収集資料の整理・分析は現在継続中であるが、これまでの研究からは暫定的に以下の知見を得ている。(1)東京一極集中と国際化は、地方圏の産業・経済構造の際編成を引き起こしつつある。とりわけ、労務提供型、下請加工・組立型産業の海外移転に伴う地域産業の空洞化を招く。(2)ただし、消費関連財産業や生活関連サービス産業は一定の展開を見せており、後者については大手資本の積極的な進出により、地元資本の再編成が進みつつある。(3)自治体と住民とが一体となった地域の歴史・文化資源の発掘とその観光資源としての活用が意欲的に展開さあれ、これを地域からの情報発信することにより、「交流」を通した地域づくりが進みつつある。(4)こうした過程で、市町村の枠を越えた生産・生活諸機能の多元的なネットワークづくりが、ますます必要となってきている。

4)市町村レベルでは、厳しい状況の中で、地域の活性化のために、自治体と住民とが一体になった地域の歴史・文化資源の発掘とその観光資源としての活用が意欲的に展開され、これを地域からの情報発信することにより、「交流」を通した地域づくりが進みつつある。5)このことは、従来のような産業開発型の地域振興からの一定の方向転換を意味するものであり、新たな地域の定住条件の形成を住民が模索しようとする試みであると評価される。6)こうした過程で、市町村の枠を超えた生産・生活諸機能の多元的なネットワークづくりが、ますます必要となってきている。
ユビキチン化CD10-CD13酵素複合体の生理的役割-培養細胞に対して-

HeLaにSEGAP 0.1μgを添加し、0,15,30,45,60分間インキュベート後、トータルRNAを得、そのうち5μgをcDNAに逆転写してRT-PCRを行った。サイトカインの中で、IL-1β,IL-8,IL-12およびTNF-αはSEGAP刺激の有無にかかわらず発現しており、変化は観察されなかった。アポトーシス誘導に関わるFASおよび増殖反応性遺伝子c-fosも同様であった。体液性免疫に関連するレクチンの1つであるMBL(mannose binding protein)はコントロールでは発現しないが、SEGAP刺激15分から30分後にmRNAの誘導が観察された。MBLはストレス発生や感染時に標的タンパク質あるいはバクテリアのマンノース鎖に結合し、更に補体系を活性化させて細胞外での防衛反応に貢献する。一方、精子細胞膜表面にはマンノース結合部位が存在し、受精時に卵子との結合部位になる。感染があった場合、バクテリアの細胞膜上のマンノースと精子が結合する可能性が生じる。今回、精液との接触がある組織由来の細胞でSEGAP刺激によりMBLのmRNAが発現したことから、SEGAPが感染などから精子を防衛している可能性が考えられた。HL60ではサイトカインの中でIL-1β,IL-8,IL-12およびTNF-αはSEGAP刺激の有無にかかわらず発現しており、変化は観察されなかった。HL60ではiNOSがSEGAP添加15分後から発現したことから免疫抑制や抗菌・抗ウィルス作用が考えられた。HeLa (human cervical carcinoma)は5mMEDTA/PBSでハーベストし、10%FCS/RPMIで2時間回復させた後に4×10^6個ずつ分注した。SEGAP0.1μgを添加し、0,15,30,45,60分間インキュベート後、AquaPure RNA Isolation Kitを用いて約50μgのトータルRNAを得た。5μgのRNAをcDNAに逆転写してRT-PCRを行った。サイトカインの中で、IL-1β,IL-8,IL-12およびTNFはSEGAP刺激の有無にかかわらず発現しており、変化は観察されなかった。HeLa細胞におけるiNOSの発現はなく、SEGAPよる誘導も観察されなかった。体液性免疫に関連するレクチンの1つであるMBL (mannose binding protein)はコントロールでは発現しないが、SEGAP刺激15分から30分後にmRNAの誘導が観察された。HL60およびHeLaを用い、SEGAPが細胞性免疫機構および子宮頚部細胞に及ぼす影響を観察した。培養細胞にSEGAPを添加後、経時的にRNAを精製し、RT-PCRを行った。サイトカインの中でIL-1β,IL-8,IL-12およびTNF-αはSEGAP刺激の有無にかかわらず発現しており、変化は観察されなかった。MBL(mannose binding protein)はコントロールHeLaでは発現しないが、SEGAP刺激15分後にmRNAの誘導が観察されたことから、精子細胞表面に存在するマンノースサイトに細菌等が結合することによる感染からの防衛機能の可能性が考えられた。

iNOSのアミノ酸配列から2本の合成ペプチドを作製し、BSAに結合させた後に家兎に免疫した。得られた抗体はペプチドを結合させたSepharoseによりアフィニティー精製した。ヒトおよびマウスのリコンビナントiN0Sを抗原として抗体価を測定したところ、抗体1(10mg/ml)は主にヒトiN0Sに反応し、抗体2(4mg/ml)は主にマウスiNOSに反応し、いずれも1万倍希釈まで陽性であった。抗体の一部をビオチン標識し、サンドイッチELISAによるiNOS定量法の開発を進行中である。
貯水池水面変動の水理特性と降雨流出過程を考慮したダム流入量推定技術の構築

平成15年度には降雨流出過程と水面変動の水理特性を考慮できるダム流入量推定法として,流出モデルをシステムとしたカルマンフィルタに観測方程式を介して貯水位平滑化フィルタで水位から推定した流量を与える手法(カルマンフィルタ法)を構築した.この手法を用いて実際の貯水池における降雨出水時の流入量を推定したところ,水面振動の影響が見られない良好な推定が可能であった.しかし,ダム流入量の真値を計ることは不可能であり,実データを用いた得られた推定結果から本手法の精度を定量的に示すことは不可能である.また,本手法の適用にはカルマンフィルタのパラメータである観測誤差分散,状態推定誤差分散の初期値について検証することが必要であるものの,解析的にこれらパラメータの影響を調べることは難しい.本年度の研究ではシミュレーションによってこの精度評価とパラメータの推定精度への影響を調べることを行った.本研究ではシステムに用いた流出モデルのモデルパラメータに対して真値パラメータを仮定(仮想真値パラメータ)して,矩形降雨と三角形降雨の入力(仮想降雨)に対する出力を求めてこれを真値流量とした.実際の解析対象貯水池を参考にして定めた直方体貯水池に真値流量が流入したと想定して水位変動を求めて真値水位とした,この真値水位に白色ノイズを付加した水位を仮想計測貯水位とした,この仮想計測著水位と仮想降雨を用いてカルマンンフィルタ法による推定を行い,推定された流量と真値流量を比較することで本手法の精度評価を行った.本検証によってカルマンフィルタ法が高精度に流量を推定できること,および,昨年度の解析に用いた観測誤差分散や状態推定誤差分散の初期値が適当な値であることが確認された.また,カルマンフィルタ法は大きなダム貯水池を単流域とみなす為,モデルパラメータが降雨毎に変動することが考えられる.しかし,モデルパラメータの初期値が真値に対して3割程度の誤差を持つ場合でもカルマンフィルタのオンライン推定処理によってパラメータが適切に推定されることが確認された.ダム流入量は静水位から推定される為,その推定精度は静水位の推定精度に依存する.しかし,セイシュや風による水面の吹き寄せ現象に起因した水位データ中のノイズが静水位の推定を困難にしている.一般に水位平滑化処理はダム操作の弊害となる遅れ時間をもたらす.本研究は水面振動の水理特性と流入量を規定する流出現象を考慮した流入量推定法の開発によるこれら諸問題の解決を目指しており,今回の研究ではこの手法の開発に向けて(1)ダム流域を対象にした流出モデルの比較と選定(2)計測水位から静水位を直接推定する手法の開発(3)現地計測の実施に向けた観測機器の動作確認を行った.(1)では非線形2価貯留関数を応用した2段タンクモデル・線形の損失機構および非線形の損失機構を有する非線形2価貯留関数の3種類の流出モデルをダム流域に適用して得た計算流量と貯水位平滑化フィルタで得た推定流量との比較を行ったところ,2段タンクモデルによる計算流量と貯水位平滑化フィルタによる推定流量が非常に良く一致する結果を得た.この結果は,2段タンクモデルをシステムとしたカルマンフィルタに貯水位平滑化フィルタによる推定流量を観測値として与えることで,水面変動の水理特性と流出過程を考慮した流入量の推定が実現し得ることを示している.今後はカルマンフィルタの構築とシミュレーションによる検討を行うと共に2段タンクモデルの未知パラメータ数を減らすことが必要である.また,セイシュ周期が分からないと適用できない貯水位平滑化フィルタの代替法として,(2)では同期加減算処理を応用した流入量推定の検討を行った.貯水位平滑化フィルタほどの推定精度は得られないが,同期加減算処理によって従来法よりも高精度の推定流入量が得られることを確認した.セイシュ周期が未知の場合には,本手法により流出モデルをシステムとしたカルマンフィルタに与える観測流量が得られる.今年度の研究では(1)降雨と水位の情報を併用した流入量推定法の定式化(2)計測水位から水面振動に関する事前情報なしで静水位を推定する同期加減算処理の精度評価(3)新たな貯水池を対象にした水面振動解析を行った.(1)ではシステム方程式に採用した貯留型流出モデルに観測値として過去の研究で提案した貯水位平滑化フィルタによる推定流量を与えるカルマンフィルタの定式化を試みた。本手法で得た流入量には降雨情報が流出モデルの強制入力で与えられると同時に、水位情報が観測方程式から取り込まれる貯水位平滑化フィルタによる推定流量に含まれている。また、貯水位平滑化フィルタは水面振動の水理特性を考慮して設計されることから、本流量推定法は水面振動の水理特性と降雨流出過程がそれぞれ観測流量とシステム方程式で考慮された手法となる。実水位データを用いた試験計算から貯水位平滑化フィルタで得た流量に現れるノイズや位相特性に由来する時間遅れの問題が解消できる可能性を示した。今後、シミュレーション等によりカルマンフィルタの状態推定誤差分散の初期値や観測誤差分散の推定精度への影響を明らかにすると共に,これらのパラメータの決定指針を示すことが本手法の実用化に必要である。(2)では同期加減算処理の誤差評価を行ったところ、規模の小さいダムでは遅れ時間を伴うものの良好な流量推定が可能であること、本手法はダム管理所で水位平滑化法に通常使われている移動平均処理よりも精度の高い推定性能を持つことが確認された。この手法で得られた流入量は(1)で開発した手法の観測流量に採用できることから今後の有用性が期待される。

(3)では新たに二風谷ダム貯水池を対象としたセイシュの実態把握を行ったところ約2000秒の最長周期を有するセイシュが確認された。今後は二風谷ダム貯水池も含めて流量推定法を検証して本手法の汎用性を確認したい。平成15年度には降雨流出過程と水面変動の水理特性を考慮できるダム流入量推定法として,流出モデルをシステムとしたカルマンフィルタに観測方程式を介して貯水位平滑化フィルタで水位から推定した流量を与える手法(カルマンフィルタ法)を構築した.この手法を用いて実際の貯水池における降雨出水時の流入量を推定したところ,水面振動の影響が見られない良好な推定が可能であった.しかし,ダム流入量の真値を計ることは不可能であり,実データを用いた得られた推定結果から本手法の精度を定量的に示すことは不可能である.また,本手法の適用にはカルマンフィルタのパラメータである観測誤差分散,状態推定誤差分散の初期値について検証することが必要であるものの,解析的にこれらパラメータの影響を調べることは難しい.本年度の研究ではシミュレーションによってこの精度評価とパラメータの推定精度への影響を調べることを行った.本研究ではシステムに用いた流出モデルのモデルパラメータに対して真値パラメータを仮定(仮想真値パラメータ)して,矩形降雨と三角形降雨の入力(仮想降雨)に対する出力を求めてこれを真値流量とした.実際の解析対象貯水池を参考にして定めた直方体貯水池に真値流量が流入したと想定して水位変動を求めて真値水位とした,この真値水位に白色ノイズを付加した水位を仮想計測貯水位とした,この仮想計測著水位と仮想降雨を用いてカルマンンフィルタ法による推定を行い,推定された流量と真値流量を比較することで本手法の精度評価を行った.本検証によってカルマンフィルタ法が高精度に流量を推定できること,および,昨年度の解析に用いた観測誤差分散や状態推定誤差分散の初期値が適当な値であることが確認された.また,カルマンフィルタ法は大きなダム貯水池を単流域とみなす為,モデルパラメータが降雨毎に変動することが考えられる.しかし,モデルパラメータの初期値が真値に対して3割程度の誤差を持つ場合でもカルマンフィルタのオンライン推定処理によってパラメータが適切に推定されることが確認された.
プロテオミクスによる白色腐朽菌の選択的リグニン分解機構と鍵代謝物生合成系の解明

白色腐朽菌Ceriporiopsis subvermisporaは,セルロースを極力壊さずにリグニンを選択的に分解する.その選択的リグニン分解機構を解明する一環として,今回は,リグニン分解フラグメントの1つであるバニリンに対する細胞応答を調べた.蛍光ディファレンスゲル二次元電気泳動を行い,バニリン存在下と非存在下での発現プロファイルを取得した結果,バニリンで発現が誘導される,または,抑制されるタンパク質が見つかった.また,サプレッションサブトラクティブハイブリダイゼーションによりバニリンで誘導される遺伝子を数多く取得した.リグニン分解フラグメントであるバニリン存在下及び非存在下で調製した選択的白色腐朽菌Ceriporiopsissubvermisporaの細胞内タンパク質に対して異なる2つの蛍光色素での標識を試みた.次に,これら2種類の標識したタンパク質を混合し,一枚のゲルに泳動することにより,発現差のあるタンパク質の同定が可能かどうか,蛍光標識ディファレンスゲル二次元電気泳動を行った.その結果,バニリンによって発現が誘導,或いは,抑制されるタンパク質のスポットを視覚的に検出することができるようになった.しかしながら,蛍光標識により,タンパク質の疎水性が増加したためか,前年度までに行ってきた通常の二次元電気泳動では見られないストリークが局所的に検出され,可溶化バッファーの組成や平衡化条件を改善する等の必要が出てきた.一方,前年度実施したSuppression Subtractive Hybridization法で得られたバニリンによって転写が誘導される遺伝子クローンに対し,C.subvermisporaを含めたゲノムデータベースを用いて機能の推定を行った.その結果,バニリンや芳香族化合物の分解に関与する遺伝子,脂質代謝については,脂肪酸の生合成系酵素,不飽和化酵素,輸送に関するタンパク質等の遺伝子が取得できた.二次代謝物の生合成については,非リボゾームペプチド合成酵素やシトクロームP450還元酵素等の遺伝子があり,また,シグナル伝達系については,タンパク質フォスファターゼやカルモジュリン結合タンパク質等が複数ヒットした.さらに,細胞壁の合成やDNA修復に関する遺伝子も検出された.本研究は,選択的リグニン分解菌Ceriporiopsis subvermisporaのリグニン分解機構の分子レベルでの解明を目的とし,その一環として今回,リグニン分解フラグメントであるバニリンに対する本菌の細胞応答をRNAレベル及びタンパク質レベルで解析した.まず,サプレッションサブトラクティブハイブリダイゼーション法を用いてバニリン存在下で転写が誘導される遺伝子クローンを数多く取得した.これらの遺伝子の中には,バニリン等の芳香族化合物の分解や脂肪酸の生合成及び不飽和化に関与する酵素遺伝子が存在した.これにより,バニリンが芳香族化合物分解系だけでなく,脂質代謝系を活性化させるシグナル分子の一つであることが強く示唆された.また,本菌は木材やリグニン分解フラグメントの存在下で菌体外多糖を大量に産生することから,本菌の細胞内タンパク質の調製がこれまで困難であった.しかしながら,今回,本菌から細胞内タンパク質を高純度かつ高濃度に抽出する方法を確立した.また,二次元電気泳動を行うにあたり,タンパク質の可溶化や泳動等の様々な条件を最適化した.さらに,蛍光ディファレンスゲル二次元電気泳動法により,一枚のゲルで異なる種類のタンパク質プロファイルの取得や比較,そして,発現差のあるタンパク質の分離が可能となった.一方,発現差のあるタンパク質に関しては,トリプシン消化の最適化を行い,質量分析(MS/MS解析)にかけ,その後,本菌の全タンパク質のアミノ酸配列を用いたMS/MS解析のデータベース検索を行うことでタンパク質の同定が可能となった.以上より,今回得られた成果及び本菌のタンパク質に特化したプロテオミクスの手法は,選択的リグニン分解機構や代謝物生合成系のさらなる解明に貢献するものと考えられる.白色腐朽菌Ceriporiopsis subvermisporaは,セルロースを極力壊さずにリグニンを選択的に分解する.その選択的リグニン分解機構を解明する一環として,今回は,リグニン分解フラグメントの1つであるバニリンに対する細胞応答を調べた.蛍光ディファレンスゲル二次元電気泳動を行い,バニリン存在下と非存在下での発現プロファイルを取得した結果,バニリンで発現が誘導される,または,抑制されるタンパク質が見つかった.また,サプレッションサブトラクティブハイブリダイゼーションによりバニリンで誘導される遺伝子を数多く取得した.選択的リグニン分解菌Ceriporiopsis subvermisporaは,培養条件によっては大量のゼラチン様物質を菌体に覆う形で生育する.この物質はろ過等で菌体から剥がすことが容易にできない.また,大量に水分を含むため,そのゼラチン様物質が付着した菌体を液体窒素で凍結し,破砕を行ってもその物質が凍ってしまう関係で菌体自体の破砕を大きく妨げている.以上のような原因で本菌の菌体内タンパク質の抽出を非常に悪くしている.そこで,菌体を覆うゼラチン様物質を除去する方法を検討した.菌体の洗浄,洗浄後の菌体のろ過,そして,破砕法を変更することでゼラチン用物質の除去ができ,タンパク質の抽出効率も上げることができた.次に,この確立した抽出法を用いて,ゼラチン様物質の産生が認められるバニリン(主要なリグニン分解産物)添加時の菌体から二次元電気泳動に供することができるタンパク質を抽出できるか検討を行った.その結果,糖鎖修飾によると思われるタンパク質のスポットの乱れが若干認められるものの二次元電気泳動法による発現差のあるタンパク質の解析に耐えうるプロファイルを得ることに成功した.

さらに,バニリン添加時のC. subvermisporaの細胞応答を見る目的で発現差のある遺伝子の解析をサプレッションサブトラクションハイブリダイゼーション法を用いて行った.今回はバニリン添加によって転写量が上昇する遺伝子の濃縮と真に発現差が認められる遺伝子の絞り込みを行った.その結果,約100個の発現差のある遺伝子クローンを取得した.得られたクローンの配列を基に近年公開されたC. subvermisporaのゲノムデータベースを用いて相同性検索を行ったところ約40個の遺伝子については機能を推定できた.前年度に確立した細胞内タンパク質の調製が今年度になって更に良好に行えるようになったため,これらのタンパク質を用いて二次元電気泳動を従来法から蛍光標識ディファレンスゲル二次元電気泳動法へすみやかにシフトすることができた.しかしながら,蛍光標識を行ったタンパク質の疎水性が増加したためか,泳動結果にトラブルが生じ,その影響で局所的に泳動が乱れ,良好なタンパク質プロファイルの取得が遅れている.ただ,蛍光標識ディファレンスゲル二次元電気泳動法がCeriporiopsis subvermisporaの細胞内タンパク質に適用可能であることは確認できた.本トラブルについては,いくつかの克服方法があることから定量的に発現差のあるタンパク質の特定が今後可能であると思われる.なお,「選択的リグニン分解条件」と「非選択的分解条件」での菌体内のプロファイル取得に関しては,木粉と菌体とを分離する操作に困難が生じ,二次元電気泳動に供するだけのサンプルが調製できなかった.一方,Suppression Subtractive Hybridization法でバニリン存在下で誘導される遺伝子の機能推定については,本菌のゲノムデータベース以外のデータベースも用いて再度行った結果,より多くの遺伝子について機能の推定ができた.当然,全く機能が推定できない本菌固有の遺伝子もあるが,機能は推定できないものの,既知の機能ドメインを有している酵素遺伝子も存在した.特に,バニリンを添加すると新規代謝物ceriporic acidの産生が増加することが分かったこともあり,取得した遺伝子の中にceriporic acidの生合成に関わる候補遺伝子が存在する可能性が高い.以上,プロテオミクスの面で多少困難が生じたが,それ以外は良好に進展している.二次元電気泳動法の成功の鍵はタンパク質の調製に大きく依存する.これまでは,Ceriporiopsis subvermisporaのタンパク質を調製して,二次元電気泳動に供しても一次元目の等電点電気泳動の段階でトラブルが生じたり,調製できる菌体内タンパク質の量が少量で発現量の少ないタンパク質のスポットが検出できないなどの問題が多々あった.しかしながら,今年度はタンパク質の抽出方法が大幅に改善したことから,C. subvermisporaの菌体内タンパク質の二次元電気泳動を行えるようになった.
リチウムイオン伝導体酸化物バルク結晶の育成とイオン伝導へのドメイン抑制効果

高容量で安全性の高い全固体リチウムイオン二次電池の開発を目指して、分解溶融酸化物固溶体であるリチウムイオン伝導体酸化物のバルク結晶をTSFZ法により育成し異相のない最適な育成条件を明らかにするとともに、イオン伝導度の異方性やドメインの影響を調べることで、リチウムイオン伝導度劣化のメカニズムを明らかにすることを目的としている。平成30年度は、チタン酸ランタンリチウムLa2/3-xLi3xTiO3 (LLTi)、ニオブ酸ランタンリチウムLa(1-x)/3LixNbO3 (LLNb)、コバルト酸リチウムLiCoO2の単結晶育成について育成条件(特に種結晶を用いたseed育成、溶媒組成)を検討した結果、直径約5mm、長さ30mm以上の大きさでドメイン構造のない単結晶を育成することができた。LLTi育成結晶においてLi濃度x=0.057であり仕込み組成x=0.117の半分以下であるにもかかわらず[110]において1.64 mS/cmの高いイオン伝導性を示した。LLNbにおいては、Li濃度x=0.071であり仕込み組成x=0.10より低いにもかかわらず[100]において0.11mS/cmであり多結晶体よりも高いイオン伝導性を示した。LiCoO2育成結晶においては、中性子回折によりLiCoO2化学量論組成に近いことが確認された。研究期間全体を通じて実施した研究の成果としては、育成条件の最適化より異相やドメイン構造のないLLTi、LLNb、LiCoO2単結晶の育成に成功した。育成単結晶のイオン伝導度の異方性から、焼結体など多結晶体のイオン伝導度では[001]のイオン伝導度が支配的であり低下させていることが明らかになった。今後は、これらのことを踏まえて単結晶を用いたリチウムイオン二次電池への応用に研究を展開して、次世代の全単結晶リチウムイオン二次電池の開発を目指す。平成28年度は、チタン酸ランタンリチウムLa2/3-xLi3xTiO3 (LLTi)とニオブ酸ランタンリチウムLa(1-x)/3LixNbO3 (LLNb)のバルク結晶育成について溶媒組成などの育成条件の最適化を行うとともに、ドメインの抑制法を検討した。LLTiはLa2Ti2O7相と液相に分解溶融したことから、原料組成(x=0.117)よりLa2Ti2O7不足な組成の溶媒を用いてTSFZ法によりLLTi(x=0.117)の結晶育成を行ったところ、5 mol%La2Ti2O7不足組成の溶媒では育成初期部にLa2Ti2O7が異相として析出したが、10 mol%La2Ti2O7不足組成の溶媒においてLa2Ti2O7相の析出が抑制されていることが明らかになった。また、LLNbはLaNbO4相と液相に分解溶融したことから、原料組成(x=0.10)よりLaNbO4不足な組成の溶媒を用いてTSFZ法によりLLNb(x=0.10)の結晶育成を行ったところ、10 mol%LaNbO4不足組成の溶媒において溶媒量を0.3から0.5gに増加させ、育成速度を5 mm/hから3 mm/hに下げることで異相の析出を抑制できることが明らかになった。ドメインの抑制法として、元素置換では容易でないことが予備実験や論文調査から明らかになり、現在、結晶成長方位によるドメインへの影響を調べるために種結晶をTSFZ法により育成して成長方位の決定を行っている段階である。TSFZ法によるLLTiおよびLLNbの単結晶育成に関しては、研究目的を達成する目途が立っている。しかし、結晶中のLi濃度の制御に関して、原料作製の段階でLi成分が蒸発している可能性があり、原料の焼成・焼結条件について再検討する必要が出てきた。また、ドメインの抑制法の検討については、種結晶の育成と結晶方位の決定に時間がかかっており、育成方位の効果を確認するまでに至っていない。平成29年度は、チタン酸ランタンリチウムLa2/3-xLi3xTiO3 (LLTi)、ニオブ酸ランタンリチウムLa(1-x)/3LixNbO3 (LLNb)、コバルト酸リチウムLiCoO2のバルク結晶育成について育成条件の最適化を行った。LLTiの単結晶育成では、成長方向[110]で結晶育成速度/原料供給速度比5.0/3.0において比較的に安定に直径5mm、長さ40mm程度の結晶を育成することができた。育成結晶のイオン伝導度は、室温においてσ[110]=1.64 mS/cm, σ[001]=0.526 mS/cmであり、異方性を観測した。

LLNbの単結晶育成では、TSFZ法によりLi濃度x=0.10において[001]方位の種結晶を用いて直径5mm,長さ40mm程度の結晶を比較的安定に育成できるようになった。育成結晶のイオン伝導度は、室温においてσ[100]=0.109 mS/cm, σ[001]=0.0741 mS/cmであり、異方性を観測した。LiCoO2の単結晶育成では、酸化コバルトと液相に分解溶融することを明らかにした。そして、Li成分過剰の溶媒を用いてTSFZ法により単結晶育成を行ったところ、育成条件を最適化して傾斜ミラー型赤外線加熱炉を用いることで溶融帯を長時間安定に維持できるようになり、その結果、Co-O異相の析出を抑止して直径5mm、長さ40mm程度の黒色結晶を育成することができた。TSFZ法によるLLTi、LLNb、LiCoO2の単結晶育成に関しては、研究目的を達成する目途が立っている。しかし、結晶中のLi濃度の制御に関して、特に、LLTiとLLNbでは、原料作製から結晶育成までのいずれの段階においてもLi成分が蒸発している可能性があることから、高いイオン伝導度のLi組成を決定するために、種々のLi濃度の原料を用いて結晶育成を行うことにした。また、ドメインの抑制法の検討については、種結晶の育成と結晶方位の決定に時間がかかっており、最適な育成方位を決定するまでに至っていない。高容量で安全性の高い全固体リチウムイオン二次電池の開発を目指して、分解溶融酸化物固溶体であるリチウムイオン伝導体酸化物のバルク結晶をTSFZ法により育成し異相のない最適な育成条件を明らかにするとともに、イオン伝導度の異方性やドメインの影響を調べることで、リチウムイオン伝導度劣化のメカニズムを明らかにすることを目的としている。平成30年度は、チタン酸ランタンリチウムLa2/3-xLi3xTiO3 (LLTi)、ニオブ酸ランタンリチウムLa(1-x)/3LixNbO3 (LLNb)、コバルト酸リチウムLiCoO2の単結晶育成について育成条件(特に種結晶を用いたseed育成、溶媒組成)を検討した結果、直径約5mm、長さ30mm以上の大きさでドメイン構造のない単結晶を育成することができた。LLTi育成結晶においてLi濃度x=0.057であり仕込み組成x=0.117の半分以下であるにもかかわらず[110]において1.64 mS/cmの高いイオン伝導性を示した。LLNbにおいては、Li濃度x=0.071であり仕込み組成x=0.10より低いにもかかわらず[100]において0.11mS/cmであり多結晶体よりも高いイオン伝導性を示した。LiCoO2育成結晶においては、中性子回折によりLiCoO2化学量論組成に近いことが確認された。研究期間全体を通じて実施した研究の成果としては、育成条件の最適化より異相やドメイン構造のないLLTi、LLNb、LiCoO2単結晶の育成に成功した。育成単結晶のイオン伝導度の異方性から、焼結体など多結晶体のイオン伝導度では[001]のイオン伝導度が支配的であり低下させていることが明らかになった。今後は、これらのことを踏まえて単結晶を用いたリチウムイオン二次電池への応用に研究を展開して、次世代の全単結晶リチウムイオン二次電池の開発を目指す。平成28年度に得られた結果を基にして、結晶育成に関してはLi濃度を変化させてリチウムイオン伝導体酸化物バルク結晶をTSFZ法により育成し、ドメイン制御に関しては結晶育成方位の影響を明らかにするとともに、強弾性構造相転移を利用して育成結晶への応力印加によるドメイン抑制の効果やイオン伝導度への影響を明らかにする。