hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
経済実験を用いた温室効果ガス排出権取引制度の設計

本研究では、被験者を用いた経済実験を実施することによって、京都議定書の温室効果ガス排出権取引において用いるべき制度を、特に取引の責任制度の観点から明らかにすることを試みた。責任制度の問題とは、排出削減をしていないにも関わらず排出権を他の主体に売却する主体が現れた場合、誰が不遵守(京都議定書のターゲットを達成できないこと)のペナルティを支払うのかという問題である。責任制度は、売却した主体に責任があると考えて売り手がペナルティを支払う制度(売手責任制度)と、購入した主体に責任があると考えて買い手がペナルティを支払う制度(買手責任制度)の大きく二つに分けられる。本研究では、さらに2種類の買手責任制度(純粋な買手責任制度と、売手責任に近い買手責任制度)を新たに設計し、実験的手法を用いることによって、それらの買手責任制度と売手責任制度のパフォーマンスを比較した。実験結果から、まず、純粋な買手責任制度は、削減の裏付けの無い排出権を大量に売却して意図的に破産しようとする被験者を多く発生させることが分かった。次に、売手責任制度と、売手責任に近い買手責任制度を比較すると、平均的な経済効率性の差はほとんど無いが、売手責任制度においては、競争均衡価格近くで取引が行われ高い経済効率性を達成できるケースと、序盤の排出権バブルと期末の価格暴落により低い効率性となるケースの二つに結果が大きく分かれるのに対して、売手責任に近い買手責任制度では、大きな失敗も大きな成功も起こら、ほどほどの結果となることが分かった。2008年から2012年までの京都議定書の第一約束期間において、日本が国内対策として排出権取引制度を採用する場合、規制対象となる企業に対して不遵守の場合にどのようなペナルティを課すべきかを明らかにするために、エージェントベースドシミュレーションを実施した。そこでは、ペナルティの種類として、あらかじめ決められた水準のペナルティを課す方式と、期間中の排出権の平均取引価格に対してあらかじめ決められた倍率を掛けたものをペナルティとして課す方式を比較した。さらに、前者の方式ではペナルティ額の水準が結果に与える効果も見るために、ペナルティ額を様々な水準に設定し、また後者の方式ではペナルティを計算するために平均価格に掛ける倍率の水準が結果に与える効果も見るために、倍率を様々な水準に設定した。結果は、ペナルティ水準をあらかじめ決める場合には、多くの主体がペナルティを避けるために削減目標を遵守するのに対して、ペナルティ水準を取引価格に応じて決める場合には、ペナルティを計算するために平均価格に掛ける倍率が低くなったときに、取引価格を意図的に下げてペナルティを下げ、不遵守に終わろうとした主体が現れた。このことから、ペナルティをあらかじめ決められた水準に決めておく方式の方が望ましいことが分かった。また、2008年から2012年までの京都議定書の第一約束期間において、日本国内でどのような温室効果ガスの排出規制を行うべきかを明らかにするために、炭素税を課す対策と、取引可能な排出許可証を用いた対策を、被験者を用いた経済実験を実施するによって比較することを試みた。取引可能な排出許可証を用いた対策については、排出許可証を無償で配分する場合と、オークションを用いて有償で配分する場合の2種類を実施した。この実験は、現段階で実施を終えたばかりの状態で、結果の分析はまだ終わっていない。
猫ひっかき病の特異抗原別ＥＬＩＳＡによる新血清診断法の確立と病態解明への応用

高感度ELISAによるBartonellahenselae IgG抗体価測定には特異性の高い抗原精製が必要である。B. henselaeATCC49882菌体のN-ラウロイルーサルコシン(サルコシン)抽出液には多くの有用な蛋白成分が含まれている。菌体を超音波処理せず直接、サルコシン液で連続2-4回抽出した液をイオン交換カラムクロマトグラフィ(DEAE)法で精製すると、245-295mM NaCLで溶出する蛋白成分に特異性の高い蛋白成分が含まれていることが判明した。今後はこの精製液を抗原としたELISAの確立が期待される。我々はすでにB. henselae菌体のN-ラウロイル-サルコシン(サルコシン)処理後の溶解蛋白成分が優れていることを見出している。研究初年度ではB. henselae49882株をサルコシン処理した溶解液中のB. henselae特異抗原蛋白の検索を精製せず直接試みた。その結果、1115KDa,3235 KDa,45 KDa,67 KDa、78 KDaなど、CSD患者血清と反応する多くの共通蛋白成分が含まれていることが判明した。またこれら蛋白は一部Peptidyl-prolyl cis-trans-isomeraseや50Sribosomalprotein L7/L12などと同定された。しかしサルコシン溶解液には健常人血清と反応する蛋白も未だ多く含まれているため、本研究2年目では特異蛋白同定の効率化のために、同定前にこの溶解液をイオン交換カラムクロマトグラフィ(DEAE)で精製することを試みた。【方法】DEAEにサルコシン処理B.henselae溶解液をチャージ後、01000mMNaCl加トリス塩酸緩衝液(pH8.3)を流し、それぞれを採取した。【結果・考察】NaCL70150mM緩衝液中に健常人血清(5例)と,170 280mMではCSD患者(5例)と主に反応する蛋白成分の溶出がそれぞれ認められ、また他の溶出液はELISA法に関与しない蛋白であることが判明した。これらの成績よりB. henselae特異抗原蛋白の検索には170280nm溶出液を用いて蛋白同定を進めることが有用であることが明らかとなった。本研究の目的は猫ひっかき病(CSD)の病原体で培養困難なBartonella henselaeに対する血清IgG抗体価を高感度に測定できるELISAの確立である。申請者らはB. henselae菌体成分のN-ラウロイルーサルコシン(以下サルコシン)処理液(上清液)が抗原として優れていることを見出した。本研究ではその抗原をさらに二次元電気泳動やウエスタンブロット法で解析し、イオン交換カラムクロマトグラフィ(DEAE)法で、特異性の高い蛋白成分を精製・解析することを試みた。まず菌体サルコシン処理上清液を二次元電気泳動法で解析したところ、多種類の蛋白成分が検出され、Dnak,GroEL,Tuf,RL9,GroEsなど8種類の蛋白が同定されたが不要な蛋白が多いため、CSD患者に特異的に反応する抗原蛋白の同定・検出は困難であった。そこでさらにこの抽出液をDEAE法で精製した。その結果、サルコシン抽出液はB. henselae菌体を超音波処理せず、直接にサルコシン液で連続抽出したほうが優れていることが明らかとなった。また抽出回数によりその抗原成分も異なり、一回目の抽出液のDEAE法では陰性検体と反応する蛋白成分が主に245mM以下で抽出された。一方、CSD患者血清と反応する特異性の高い蛋白成分は24回目抽出液の245-295mMNaCL溶液中に多く含まれていることが判明した。今後はこの精製液を大量生産すると同時にこの抗原液の解析により、種々の特異性の高い抗原蛋白の精製が可能となり、高感度ELISAの確立が期待される。高感度ELISAによるBartonella henselae IgG抗体価測定には特異性の高い抗原精製が必要である。本研究目的は猫ひっかき病(CSD)の病原菌で培養困難なBartonella henselaeに対する血清抗体価を高感度に測定できるELISA法の確立である。我々はすでにELISA法によるB. henselae IgG抗体価測定抗原にはB. henselaeのNーラウロイルーサルコシン処理後の溶解蛋白成分が優れていることを見出している。本研究の初年度はその溶液中に含まれるCSD患者に特異性の高いと思われる蛋白の検索を中心に研究した。【方法】B. henselae ATCC49882株のサルコシン処理した菌液を超遠心した後の上清精製液からB. henselae特異抗原蛋白の検索を試みた。まずCSD患者血清5名(IFA法でIgG256倍以上)および健常人血清5例(IFA法陰性)について、上清液中の抗原と反応する蛋白をウエスタンブロット法で解析した。

健常人では認められず、CSD患者に特異的、かつ共通して見られる蛋白を中心に検索した。また抗原を2次元電気泳動・ウエスタンブロット後、質量分析にてそれら蛋白の同定も試みた。【結果および考察】サルコシン処理上清液中蛋白の1115KDa, 3235KDa, 45KDa, 67KDa, 78KdaがCSD患者血清中に共通した主要な蛋白候補として挙げられた。またPeptidyl-prolyl cis-trans-isomerase, 50s ribosomalprotein L7/L12,またChperone protein Dnakなど数種類蛋白が同定された。現在更に検討中である。サルコシン処理抽出液に含まれる健常人と反応する蛋白(不純物質)が少ないほど同定が容易であることが判明し、その精製法に時間を要した。また質量分析装置がトラブル続きで長期間使用不可であったため、蛋白の同定実験が大きく遅れた。菌の発育およびウエスタンブロット法の条件設定に戸惑った。イオン交換カラムクロマトグラフィー(DEAE)で精製したB. henselae菌体サルコシン液中の蛋白抗原の同定を急ぎたい。またそれら蛋白のリコミナント蛋白を精製して、ELISA法の抗原作成に努力したい。サルコシン上清中の蛋白同定およびサルコシン以外の界面活性剤(CHAPS)による上清成分との比較検討抗原精製に手間取ったことや質量分析装置のトラブルにより実験ができなかったため、予定していた試薬購入ができなかったことより予算未使用額が生じた。その額も含めて、次年度は抗原蛋白の同定と蛋白抗原作成のための消耗品(各種培地、各種シリンジ、緩衝液、抗血清、ピペット、チップなど)、人件費(データ整理、実験アシストなど)、研究成果発表のための学会費等に使用する予定である。研究が予定より遅れているため、未使用額が生じている。その未使用額を含めて、次年度は抗原精製とその有用性確認のための消耗品(各種培地、各種シリンジ、緩衝液、抗血清ピペットチップなど)、人件費(実験アシストおよびデータ整理など)、研究成果発表のための学会出席、論文投稿代等に使用する予定である。
マグロ延縄漁船の投棄物がアホウドリ類個体群へ与える栄養学的影響の解明

船に螺集したコアホウドリの栄養状態と安定同位体比、及びコアホウドリによる漁船から排出される残滓の利用について検討した。栄養状態は、個体が餌の制限を受けてからの経過日数と定義した。飼育実験により、血液成分を用いて給餌制限からの経過日数を推定する回帰式を得、これを天然個体に適用した。その結果、それら個体の餌制限経過日数は個体間の変異が大きく、船に蝟集した個体の栄養状態は様々であることが示唆された。栄養状態の良い個体は、血漿中の窒素安定同位体比が高い傾向が認められた。残滓とイカ類との窒素安定同位体比の間に統計的な有意差がなかったため、船に蝟集するコアホウドリの残滓の利用については検討できなかった。コアホウドリを水族館において飼育し、飼育期間中に給餌量を変化させ、同時に血液を採集して血液成分を計測することにより、血液成分から、最近の給餌量の推定を行う方法を開発した。洋上で、コアホウドリ6個体を捕獲し、伊豆・三津シーパラダイスへ持ち帰り、飼育を行った。まず、飼育方法を確立するため、馴致飼育期間の初期に徐々に餌を増加させてゆき、イカ・サバを給餌し、強制給餌することなく餌を食うように慣らした。13日間の馴致飼育期間後に、一定期間、給餌量を減少させたのちに、給餌量を増加させ回復させた。この期間中(30日間)に、血液を定期的に採集した。血液成分分析は、血糖、総コレステロール、中性脂肪、総タンパク質、尿素窒素、クレアチニン、無機リン、尿酸、マグネシウム、カルシウムなどを分析するとともに、コルチコステロン濃度を分析した。血液成分分析より、血中の総コレステロールは、給餌量を減らした時に減少することが示唆され、この減少度合いは体サイズによってばらつくことが示唆された。血中の総コレステロールから、コアホウドリの給餌制限の日にちを推定するには、次の式を使用することができる。【血中の総コレステロール=-1364.93(±579.96SE) + 9.137 (±3.35SE)全頭長+ 2.88(±1.16SE)給餌制限されてからの日にち】また、血中の総コレステロールと体重との関係は以下のようであった。【血中の総コレステロール=ー1292.521(±619.014SE) + 9.758 (±3.580SE)全頭長-90.624 (±66.606SE)体重】しかし、この式においては、体重のばらつきが大きかった。延縄漁船において漁獲される投機物となりうる魚類サンプルに関して、アカマンボウ、アブラソコムツ、シマガツオ、バラムツ、ビンナガ、マカジキ、ミズウオ、メカジキおよびメバチに関して採集を行った。これらサンプルは、カロリー価を計測するほか、安定同位体比分析を行う予定である。飼育実験を成功させ、血液成分より、給餌量が減少してからの日にちを算出できる式を得ることができた。低カロリーの餌は、雛の成鳥を低下させ、巣立ちを失敗させる例が知られている。コアホウドリが捕食している可能性がある漁船の投棄物が、魚類・イカ類と比較して相対的に質の良い餌かそれとも悪い餌かを検討するため、餌の熱量を測定した。試料を凍結乾燥させたのち、カロリーメータを用いて、餌の熱量を分析した。投棄物の中でも、アブラソコムツ・バラムツ・メカジキは、魚類・イカ類よりも有意に高い値を示す一方で、ヨシキリザメの筋肉は低い値を示した。また、全体として、投棄物は、魚類・イカ類よりも、高いエネルギー価を示す傾向があったが、有意ではなかった。コアホウドリを水族館において飼育し、給餌量を変化させて、給餌制限を経験した個体の血液を用いて、チロキシン・酸化ストレスを測定した。チロキシンは、給餌制限期間中は低い値を示し、餌量が少ない間代謝が低かったことが示唆された。抗酸化力は、給餌制限による一貫した傾向はなく、反応が認められなかった。酸化ストレスは、給餌制限が始まると高まり、給餌制限が終わるとゆっくりと下がる傾向が認められ、その反応幅は個体によって異なった。船の周囲に集まるアホウドリ類は、質の高い栄養を得るために漁船の餌を利用するのか、それとも日和見的に漁船の餌を利用するのかを検討した。平成27年度に作成した栄養状態の推定式を応用し、船の周囲で捕獲された個体の血液から、短期的な栄養状態を推定した。餌制限からの経過日数を推定したところ、コアホウドリは、平均-0.3日で、個体差が大きかった。このことから、空腹なコアホウドリばかりでなく、ある程度十分に採食ができている個体も船の周囲に集まっていることが示唆された。平成29年度は、大きな個体差の原因として日ごろ採食している餌が影響しているかを、安定同位体比分析を用いて検討する。予定どおりカロリーの測定・血液の測定、漁船の周囲に集まるコアホウドリの栄養状態の特定に関する解析を行っている。餌の栄養分析に関しては、行わなかったが、酸化ストレスの手法を確定して、飼育個体の血液で検討した他、代謝ホルモンであるチロキシンに関しても、検討を行っている。まぐろはえ縄漁船から排出される漁獲物残滓などの漁業関連餌が、海鳥の餌になっているケースは多く見受けられる。

漁業活動は海鳥を混獲し死亡させるため、野生生物保護の観点から問題となる一方、外洋において、はえ縄漁船から得られる餌が栄養学的に海鳥へどのような影響を与えているのかは、不明である。外洋性海鳥であるコアホウドリについて、どのような個体が、どの程度漁船に依存し、栄養学的に正/負の影響を受けているかを検討した。本年度は、2011年10月と2012年9月に北西太平洋上で、船の周囲に集まったコアホウドリの血液を用いて、飼育実験によって得られた換算式を用いて、血中総コレステロール値と全頭長から栄養状態(最後に餌を得てからの日数)を推定するとともに、血漿、血球及び羽根の窒素及び炭素安定同位体比分析を行った。結果として、船の周囲に集まるコアホウドリの栄養状態(最後に餌を得てからの日数)は広くばらつき平均値はゼロに近く、栄養状態が良いとも悪いとも言えなかった。コアホウドリの血液・羽根の安定同位体比の分析より、直近の餌を示す血漿では栄養状態が良いほど窒素安定同位体比が高くなり、その傾向は1か月前の同位体比、越冬期の同位体比と、過去に遡るにつれて少なくなった。漁業関連餌は熱量や窒素安定同位体比が高い傾向にあった。これらの結果より、船の周囲に集まる海鳥の栄養状態にはバラツキがあったが、栄養状態の良い個体は、最近に漁業関連餌も捕食している可能性が考えられた。海鳥の保全と漁業の持続的の実現には、アホウドリ類に鉤に近づけないように漁業投棄餌の排出方法を徹底することが重要と考えられた。船に螺集したコアホウドリの栄養状態と安定同位体比、及びコアホウドリによる漁船から排出される残滓の利用について検討した。栄養状態は、個体が餌の制限を受けてからの経過日数と定義した。飼育実験により、血液成分を用いて給餌制限からの経過日数を推定する回帰式を得、これを天然個体に適用した。その結果、それら個体の餌制限経過日数は個体間の変異が大きく、船に蝟集した個体の栄養状態は様々であることが示唆された。栄養状態の良い個体は、血漿中の窒素安定同位体比が高い傾向が認められた。残滓とイカ類との窒素安定同位体比の間に統計的な有意差がなかったため、船に蝟集するコアホウドリの残滓の利用については検討できなかった。採集した、延縄漁船において漁獲投機物となりうる魚類サンプルに関して、カロリー価を計測するほか、安定同位体比分析を行う。また、船の周囲に集まる海鳥を捕獲して、採血を行って栄養状態を推定するとともに、安定同位体比分析を用いて、餌生物を推定する。これまで採集した船の周囲に集まるアホウドリ類の血液と羽根を用いて、同様に、栄養状態を推定するとともに、安定同位体比分析を用いて、餌生物を推定する。餌、血漿、血球および羽根の炭素および窒素安定同位体比を計測する。餌と捕獲個体の安定同位体比の値を用いて、混合ベイズモデルを作成し、暫定的な餌生物のうち、どの餌がどれほどの確率で含まれるかを算出し、栄養状態とどのように関連するかを調べる。コロニーにおけるコアホウドリの同位体比採集はできなかったため、その対応策として、既往の知見の整理を行い、比較ができるようにする。購入予定であった血液成分分析の薬品を購入しなかったため。繁殖地における調査がなくなったため、その分の旅費について差が生じた。血液成分分析のための薬品購入等に充てる。本研究で用いる安定同位体比分析に使用する物品を購入する。
細胞内mRNAのプロセシングと輸送の1分子蛍光イメージング

mRNAの核から細胞質への輸送は、真核生物の遺伝子発現において重要な過程であるが、末端修飾やスプライシング等のプロセシングと輸送の関わりについてなど、そのメカニズムについては不明な点が多い。これを明らかにするため、細胞の核内におけるmRNA1分子の動きと局在を共焦点顕微鏡でビデオ観察した。さらに、1分子のmRNAのスプライシングをリアルタイムで検出するための1分子分光イメージング法を開発した。(1)mRNA1分子の核内運動のイメージングヒトβ-globin部分遺伝子のmRNA(540塩基、2つのエキソン、1つのイントロン、cap、polyAを含む)を調製し、平均1015分子のCy3で蛍光標識した。これを核にマイクロインジェクションし、蛍光像をビデオレートで観察した。細胞内の蛍光分子を局所励起するため、共焦点顕微鏡を用い、YAG2倍波(532nm)を励起光源として、ICCDで観察した。その結果、核内でのmRNA1分子の動きを観察することができた。mRNAは「動いているもの」、「止まっているもの」が、それぞれ50%の割合で観察された。止まっているmRNAは平均30秒で動き始めた。動いているmRNAの運動を解析したところ、平均の拡散定数は0.2[μm^2/s]でブラウン運動していた。この値は、水溶液中で測定した値の約1/40であった。mRNAの核内輸送が能動的な輸送でなく拡散によることを支持する結果となった。(2)mRNA1分子のスプライシングの1分子分光イメージング蛍光核内運動のイメージングヒトβ-globin部分遺伝子のmRNAの2つのエキソンと1つのイントロンを異なる3つの蛍光色素で標識した試料を作製した。これを分光することにより、スプライシングしたmRNAとしていないmRNAを1分子ごとにリアルタイムで区別できた。真核生物のスプライシング反応(mRNA前駆体からのイントロンの除去及びその前後のエキソンの再結合反応)を生きた細胞の核内で1分子イメージングするための要素技術の開発を行った。イントロンを挟む両隣のエキソンに蛍光色素ローダミンとCy5を導入し、イントロンの除去による蛍光エネルギー移動を用いてスプライシング反応の検出を試みた。スプライシング前のローダミンとCy5の距離が148塩基になるようなmRNAを合成した。このmRNAはスプライシングしていないにもかかわらず蛍光エネルギー移動が観察され、mRNAがコンパクトな構造をとっていることが示された。そこでイントロンの中央部に30残基の二本鎖mRNA領域を作ることによりスプライシング前ではエネルギー移動を起こさない試料を調整することができた。この試料のスプライシング効率を評価中である。また、mRNAの試料作りと並行して、核内のmRNAを1分子レベルでイメージングするレーザー共焦点顕微鏡システムの開発を進めた。ローダミンで蛍光標識したoligo(dT)を培養細胞の核内に注射することにより、核内のmRNAの分布をイメージングできるようになった。mRNAの多くは核内で拡散運動していることが示された。これを明らかにするための第一歩として、細胞の核内におけるmRNA1分子の動きと局在を共焦点顕微鏡でビデオ観察した。[方法] mRNAのラベル方法として、次の2つの方法を用いた。(1)ヒトβ-globin

部分遺伝子のmRNA(540塩基、2つのエキソン、1つのイントロン、cap、polyAを含む)を調製し、平均1015分子のCy3で蛍光標識した。(2)1分子のテトラメチルローダミン(TMR)が結合しているオリゴDNA「TMR-S-Oligo-dT」(内在性のmRNAに結合する)を調製した。それぞれを核にマイクロインジェクションし、蛍光像をビデオレートで観察した。細胞内の蛍光分子を局所励起するため、共焦点顕微鏡を用い、YAG2倍波(532nm)を励起光源として、ICCDで観察した。[結果]核内でのmRNA1分子の動きを観察することができた。mRNAは「動いているもの」、「止まっているもの」が、それぞれ50%の割合で観察された。止まっているmRNAは平均30秒で動き始めた。動いているmRNAの運動を解析したところ、平均の拡散定数は0.2[μm^2/s]でブラウン運動していた。この値は、水溶液中で測定した値の約1/24であった。一方、オリゴdTによりラベルしたmRNAについても同様の解析を行ったところ、同じようなブラウン運動が観察された。いずれもmRNAの核内輸送が能動的な輸送でなく拡散によることを支持する結果となった。mRNAの核から細胞質への輸送は、真核生物の遺伝子発現において重要な過程であるが、末端修飾やスプライシング等のプロセシングと輸送の関わりについてなど、そのメカニズムについては不明な点が多い。これを明らかにするため、細胞の核内におけるmRNA1分子の動きと局在を共焦点顕微鏡でビデオ観察した。さらに、1分子のmRNAのスプライシングをリアルタイムで検出するための1分子分光イメージング法を開発した。(1)mRNA1分子の核内運動のイメージングヒトβ-globin部分遺伝子のmRNA(540塩基、2つのエキソン、1つのイントロン、cap、polyAを含む)を調製し、平均1015分子のCy3で蛍光標識した。これを核にマイクロインジェクションし、蛍光像をビデオレートで観察した。その結果、核内でのmRNA1分子の動きを観察することができた。この値は、水溶液中で測定した値の約1/40であった。mRNAの核内輸送が能動的な輸送でなく拡散によることを支持する結果となった。(2)mRNA1分子のスプライシングの1分子分光イメージング蛍光核内運動のイメージングヒトβ-globin部分遺伝子のmRNAの2つのエキソンと1つのイントロンを異なる3つの蛍光色素で標識した試料を作製した。これを分光することにより、スプライシングしたmRNAとしていないmRNAを1分子ごとにリアルタイムで区別できた。
背弧域上部マントルの熱物質循環過程の解明

沈み込んだ海洋プレートがどの程度背弧側の上部マントルまで熱・物質的影響を及ぼしているのかを明らかにするために、ユーラシア大陸東縁部超背弧域に位置する中国・韓国に噴出した約40火山からサンプリングを行い,新生代プレート内火山の岩石学的・地球化学的検討を行った。その結果、沈み込み時に脱水した海洋地殻の融解と沈み込んだ堆積物に由来する流体の寄与による上部マントルかんらん岩の融解がそれぞれ2つの端成分的マグマの成因に寄与していることを示すことに初めて成功した。このことは沈み込むスラブの影響はマントル遷移層付近にまで及んでいる可能性を強く示唆する。本研究計画では、沈み込んだ海洋プレートからの影響がどの程度背弧側の上部マントルまで及んでいるのかを明らかにするために、中国東部・東北部の新生代プレート内火山の岩石学的・地球化学的検討を行っている。同地域には散発的かつ広範囲にアルカリ玄武岩火山が噴出しており、コンパイルしたそれらの火山岩の化学組成に基づいて、大きく2種類の端成分的性質を持つ玄武岩と、それらの混合により生成した玄武岩に分けられるとするモデルを筆者は新たに提案している。しかし本地域の玄武岩は、これまでも化学分析の報告は多数あるが、全データ(主成分、微量、同位体)の揃った報告はほとんどなかったため、詳細なマグマプロセスの検討ができないという問題があった。本計画ではこれまで、一方の端成分に当たる玄武岩の噴出している中国東部において調査・試料採取・分析を行ってきた。今年度は、もう一方の端成分に相当すると考えられる玄武岩が噴出している、中国東北部のWudalianchi(五大連池), Keluo(科洛), Kedong(京東), Neimenggu(内モンゴル)東北部に位置する玄武岩火山とその周辺の調査を6-7月にかけて新たに行い、計53試料(玄武岩、閃緑岩、花崗岩)を採取した。採取した全試料に対して、薄片試料の作成、全岩分析用粉末試料の作成を行い、粉末試料に対しては蛍光X線分析装置を用いて、主成分元素及び微量元素組成の分析を行った。全岩化学組成分析の結果は、これまで報告されている分析結果と概ね整合的であり、目的とする玄武岩試料を採取することができた。また、昨年度行った中国東部の玄武岩の研究成果を含んだ論文は、査読を経て修正を行い、再査読中である。論文修正に伴い、査読者の指摘に従って、3試料の全岩Nd-Hf同位体分析を平成24年度に新たに行い、より詳細なマントル融解モデルを構築して再計算を行った。本研究計画では、沈み込んだ海洋プレートがどの程度背弧側の上部マントルまで影響を及ぼしているのかを明らかにするために、ユーラシア大陸東縁部の新生代プレート内火山の岩石学的・地球化学的検討を行っている。同地域には散発的かつ広範囲にアルカリ玄武岩火山が噴出しており、コンパイルしたそれらの火山岩の化学組成に基づいて、大きく2種類の端成分的性質を持つ玄武岩と、それらの混合により生成した玄武岩に分けられるとする考えを筆者は新たに提案している。しかし本地域の玄武岩は、これまでも化学分析の報告は多数あるが、全データ(主成分、微量、同位体)の揃った報告はほとんどなかったため、詳細な議論ができないという問題があった。平成24年度までに当初予定していた試料の採取(中国・韓国に噴出した約40火山)は全て終了し、3分の2の試料に関しては分析も終了し、その結果を平成25年度に論文(2編)として発表した。この論文では筆者の提案している二つの端成分的マグマのそれぞれの成因について主成分元素、微量元素、放射性同位体データすべてを用いて検討した。その結果、沈み込み時に脱水した海洋地殻物質の融解と沈み込んだ堆積物に由来する流体の寄与による上部マントルかんらん岩の融解がそれぞれ2つの端成分的マグマの成因に寄与していることを示すことに初めて成功した。このことは沈み込むスラブの影響はいわゆる沈み込み帯にあたる比較的浅い部分(深さ<300km)のみならず、それよりの深いマントル遷移層付近にまで及んでいる可能性を示唆する。残りの試料に関しても、全岩の粉末試料は微量元素/同位体分析をすでに開始し、平成26年度前半にも結果が出る予定である。沈み込んだスラブからの影響がどの程度背弧側の上部マントルまで及んでいるのか検討するために、中国東部新生代プレート内火山の岩石学的・地球化学的検討を行った。これまでに採取済みの試料に対しては、全岩主要・微量元素分析・Sr-Nd-Pb同位体分析を行っている。山東省WudiおよびQixiaに噴出したアルカリ玄武岩は特に、中国東部一帯の新生代アルカリ玄武岩中で最も全岩FeOやTiO2に富み、SiO2に乏しいという端成分的特徴を有していることを明らかにしている。平成23年度は代表的な試料中の斑晶鉱物(主にかんらん石、輝石)のEPMA分析、およびWudi・Qixiaアルカリ玄武岩の全岩Hf同位体分析を新たに行い、一部の成果を論文にまとめた。斑晶に富む試料でも、かんらん石は5vol%以下、単斜輝石は1vol%以下のほぼ無斑晶質である。よって、計算により推定した石基組成も依然として極端な全岩主成分化学組成(高FeO, TiO2,低SiO2, Al2O3)を有する。

また、上記の端成分的特徴を有する試料は放射性起源Hfに富み、Nd-Hf同位体図上において、想定されるアセノスフェアマントルと太平洋MORBとの混合線上に分布する。微量元素組成は海洋島に噴出するHIMU玄武岩のそれと酷似している。そしてその特殊な玄武岩は南北1500km近くにわたり分布し、太平洋スラブの西端付近に分布する。これらの議論から起源物質として沈み込んだ海洋地殻の寄与しているモデルを提案し、Earth and Planetary Science Letters誌へ投稿中である。数億年間以上隔離された海洋地殻のリサイクルは海洋島のHIMU玄武岩で数多く指摘されているが、長期間保存される前の段階で背弧域において海洋地殻が玄武岩火山の起源物質として環流している可能性を適切に指摘したのは本研究が初めてである。本研究計画では、沈み込んだ海洋プレートがどの程度背弧側の上部マントルまで影響を及ぼしているのかを明らかにするために、ユーラシア大陸東縁部の新生代プレート内火山の岩石学的・地球化学的検討を行っている。同地域には新生代において散発的かつ広範囲にアルカリ玄武岩火山が噴出しており、コンパイルしたそれらの火山岩の化学組成に基づいて、大きく2種類の端成分的性質を持つ玄武岩と、それらの混合により生成した玄武岩に分けられるとする考えを筆者は新たに提案している。しかし本地域の玄武岩は、これまでも化学分析の報告は多数あるが、全データ(主成分、微量、同位体)の揃った報告はほとんどなかったため、詳細な議論ができないという問題があった。平成26年度までに当初予定していた試料の採取(中国・韓国に噴出した約40火山)、4分の3の試料に関しては予定していた分析も全て終了し、その結果は平成25年に1編、平成26年に2編の論文として発表した(いずれも国際誌)。これらの論文では筆者の提案している二つの端成分的マグマのそれぞれの成因について主成分元素、微量元素、放射性同位体元素すべてを用いて検討した。その結果、沈み込み時に脱水した海洋地殻物質の融解と沈み込んだ堆積物に由来する流体の寄与による上部マントルかんらん岩の融解がそれぞれ2つの端成分的マグマの成因に寄与していることを示すことに初めて成功した。このことは沈み込むスラブの影響はいわゆる沈み込み帯にあたる比較的浅い部分(深さ<300km)のみならず、それよりの深いマントル遷移層付近にまで及んでいる可能性を示唆する。残りの試料に関しても、全岩粉末試料のICP-MSによる微量元素分析を終え、残りの同位体分析を行うだけとなった。また予察的に斑晶カンラン石中に含まれるメルト包有物に対してラマン分光分析計を用いた分析を行い、二酸化炭素の存在を確認した。本研究計画では、沈み込んだ海洋プレートがどの程度背弧側の上部マントルまで熱・物質的影響を及ぼしているのかを明らかにするために、ユーラシア大陸東縁部超背弧域の新生代プレート内火山の岩石学的・地球化学的検討を行った。同地域には広範囲にアルカリ玄武岩火山が点在しており、コンパイルしたそれらの火山岩の化学組成に基づいて、2種類の端成分的性質を持つ玄武岩と、それらの混合により生成した玄武岩に分けられるとする考えを筆者は新たに提案した。平成26年度までに当初予定していた試料の採取・分析(中国・韓国に噴出した約40火山)は全て終了した.その結果の一部は平成25年度に論文(国際誌2編)として発表した。
超疎水性電極材料の創製

疎水性塩(長鎖第4級アンモニウム塩)のLB膜被覆法および疎水性微粒子(テフロン微粒子)の複合めっき法により疎水性電極材料の創製に成功した。LB膜被覆電極は疎水性陰極として使用され,カルボニル化合物および活性オレフィン類の電解還元では生成物選択性の大巾な向上をもたらし,またα-ヒドロキシアルデヒド類の還元では100%の官能基選択率を達成するなど,この種の疎水性電極が電解反応の選択性の合目的的制御に極めて有効であることが実証された。一方,複合めっき電極は疎水性陰極としてのみならず疎水性陽極としても使用できることが確められた。すなわち,陰極としての使用では,カルボニル化合物および活性オレフィン類の還元において,また陽極としてはアルコ-ル類およびアミン類の酸化において,いずれも極めて顕著な電流効率の増加を示した。上記の複合めっき電極は水との接触角125゚に達する高い疎水性を示したが,電流効率増加をもたらす理由についてもボルタンメトリ-により詳しく検討され,水の酸化・還元過電圧に比べて有機基質のそれを相対的に低くするためであるとの結論が得られた。フッ化黒鉛,フッ化ピッチ,テトラフルオロエチレンオリゴマ-などの新しい疎水性物質を用いて,接触角が170゚以上の超疎水性電極とも言うべき電極の試作が進んでおり,このような高度に疎水的な電極は有機基質のエマルジョン系電解の電流効率向上に卓効あることなどが明らかになりつつある。
動的構造解析法によるプリオンの構造と異常型への変遷機構の解明

BSEやCJDなどのプリオン病では、構造異常を呈する異常型プリオンタンパク質(PrPSc)が正常型PrPCと相互作用し、その高次構造を異常型に変換させ、病態を引き起こすと考えられている。このPrPの構造変化機構には、酸性エンドソームが関与していると考えられている。本研究ではsite-directed spin labeling (SDSL)法を用い、αヘリックス1(H1)の裏側、βシート1(S1)とβシート2(S2)の3つのpH感受性領域をESRによる解析で見出した。近年、molecular dynamics (MD) simulationを用いた研究により、酸性pHが引き起こすPrPSc様のβ-sheet-rich構造への転換にアスパラギン酸177(Dl77)とヒスチジン186(H186)が重要な役割を持つと報告されたが、実際には実験的な証明はなされていない。本研究ではさらにD177とR163が形成する塩橋とH176とH186の2つのヒスチジン残基について、β-sheet2(S2)のpH感受性に対する影響をSDSL-ESR法で解析した。その結果、D177が形成する塩橋の形成がS2の中性付近でのβシート構造の維持に重要であることが明らかとなったが、近傍のH176の存在がこの構造安定性にも重要であることが見いだされた。また、H186のCJD変異についてはS2の構造安定化には寄与しておらず、βシート領域以外の別の構造変化がPrps^cの形成の引き金となることが示唆された。以上の結果は、D178Nといったアミノ酸の突然変異で発症する遺伝性CJDやFFIは、S2の構造変化が引き金となりPrPScが形成されると考えられる。また、本研究では、シングルラベルしたプリオンタンパク質にパルスESR法を適応することにより、低pHあるいは塩酸グアニジンにより誘導されるプリオン凝集体で見られる距離情報を得ることが出来ることも見いだした。これは将来、他種類のシングルラベルしたプリオンタンパク質に適応することにより、異常型プリオンの構造情報を得ることが出来る方法として期待できるものである。正常型PrPbはCu^<2+>結合タンパク質であり、現在、プリオン病発症と金属イオンとの関連が議論されている。本年度はCu^<2+>が結合しうるH95領域の近傍に部位特異的スピンラベル剤を導入し、Cu^<2+>とニトロオキシドラジカルとの分子間内距離の電子スピン共鳴法(ESR)による新たな計測技術を確立した。さらにPrPcとCu^<2+>との新たな結合様式を同定した。具体的には、マウス組み換えプリオンタンパク質を作成し、部位特異的にN96、Q97、W98、T106、V111、D144およびT190をシステイン残基に改変したタンパク質を調製した。H95AとH110Aについても作成した。また、これらシステイン残基に改変したプリオンタンパク質にNオキシルスピンプローブと反応させ部位特異的ラベルを行った。得られた試料はさらに50%グリセロールのラベルタンパク質溶液として調製後、-10°Cにて、X-バンドESRスペクトロメーターにより測定を行った。

その結果、N96C、Q97C、W98C、T106CならびにV111Cから得られたESRスペクトルからこの領域の20オングストローム以内の距離にCu^<2+>イオンが配位している事が明らかとなった。このことからこの領域のCu^<2+>が結合しうるヒスチジン残基としてH95とH110の二つが予想された。そこで、V111にスピンラベル剤を導入してこのH95とH110を同時にアラニン(A)に変異させたところ、Cu^<2+>の配位が見られなくなった。しかし、'H95AあるいはH110A単独ではこの領域に依然としてCu^<2+>が配位している事を示すシグナルが観察された。この事はCu^<2+>がH95とH110に挟まれる様な形で配位している事を示している。この新たなCu^<2+>配位構造はプリオンタンパク質の性状を明らかにする上で有用な基礎的情報となると考えられる。BSEやCJDなどのプリオン病では、構造異常を呈する異常型プリオンタンパク質(PrPSc)が正常型PrPCと相互作用し、その高次構造を異常型に変換させ、病態を引き起こすと考えられている。このPrPの構造変化機構には、酸性エンドソームが関与していると考えられている。本研究ではsite-directed spin labeling(SDSL)法を用い、αヘリックス1(H1)の裏側、βシート1(S1)とβシート2(S2)の3つのpH感受性領域をESRによる解析で見出した。近年、molecular dynamics(MD)simulationを用いた研究により、酸性pHが引き起こすPrPSc様のβ-sheet-rich構造への転換にアスパラギン酸177(D177)とヒスチジン186(H186)が重要な役割を持つと報告されたが、実際には実験的な証明はなされていない。本研究ではさらにD177とR163が形成する塩橋とH176とH186の2つのヒスチジン残基について、β-sheet2(S2)のpH感受性に対する影響をSDSL-ESR法で解析した。その結果、D177が形成する塩橋の形成がS2の中性付近でのβシート構造の維持に重要であることが明らかとなったが、近傍のH176の存在がこの構造安定性にも重要であることが見いだされた。また、H186のCJD変異についてはS2の構造安定化には寄与しておらず、βシート領域以外の別の構造変化がPrPScの形成の引き金となることが示唆された。以上の結果は、D178Nといったアミノ酸の突然変異で発症する遺伝性CJDやFFIは、S2の構造変化が引き金となりPrPScが形成されると考えられる。また、本研究では、シングルラベルしたプリオンタンバク質にパルスESR法を適応することにより、低pHあるいは塩酸グアニジンにより誘導されるプリオン凝集体で見られる距離情報を得ることが出来ることも見いだした。これは将来、他種類のシングルラベルしたプリオンタンパク質に適応することにより、異常型プリオンの構造情報を得ることが出来る方法として期待できるものである。
超伝導体－二重量子細線接合系でのクーパー対分離を用いた新奇マヨラナ粒子の実現

粒子と反粒子とが等しいという特性を持つマヨラナフェルミオン(MF)が、超伝導体と、強いスピン軌道相互作用(SOI)をもち隣接している2本の量子細線(DNW)との接合によって無磁場下で発現するという理論提案がなされた。この新奇MFの観測には超伝導体からDNWへの高効率なクーパー対分離の実現が必須であるが、このとき重要な役割を果たすのがTLLである。TLLの電子間相互作用によって、クーパー対が分離したときに相対的にエネルギー利得が発生するような系を構成すると、十分な分離効率が得られる。しかし、強いSOIが存在する場合にTLLがどう振る舞うのかは、理論的には活発に議論されてきた一方で実験的にはあまり検証されていない。理論においても、影響がないとするものから、SOIによってTLLが壊れうるとするものまで、多様な議論が繰り返されている。そこで、強いSOIを持つとされるInAsの量子井戸基板に細線を形成し伝導測定をすることによってSOIの影響下で1次元電子系がどのように振舞うのかを検証した。研究員らは極低温環境下で測定を行った。一般に系がTLL相であれば、電流値のバイアス電圧依存性は温度のべき乗でスケールすることが知られている。実際に研究員らが実験を行ったところ、得られたデータはきれいにスケールし、理論曲線によく一致した。もしSOIによってTLL相が壊れているとすれば、スケーリングが成り立つことは考えにくい。そこで研究員らが理論グループとの共同研究によりSOIの影響を理論的に検証した結果、SOIが極めて強いケースでもTLLへの影響は小さく、電子相関の強さはほとんど変化しないことが分かった。解析により得られた相互作用の強さは先行研究とも整合性があり、クーパー対分離効率の試算ではMF発現に十分であるということもわかった。加えてゲート電圧によって調整可能であるということも明らかになった。新奇MFの研究は、交換により位相が付与される性質を利用したトポロジカル量子コンピュータなどの工学的応用につながるだけでなく、MF出現の背景にある物理の普遍性を明らかにできるという学術的な意義も持つ。この新奇MFの観測には超伝導体からSOIの強いDNWへの高効率なクーパー対分離が必須であるが、強いSOIが存在する場合にTLLがどういった振る舞いを示すのかは、これまで理論的には活発に議論されてきた一方で、実験的にはあまり検証されていなかった。これは今までよく研究されてきたカーボンナノチューブなどではSOIが弱いことや、自己形成細線ではSOIが強くても構造上の制約が強いことなどによる。理論的な議論においても、ほとんど影響がないとするものから、SOIによってTLLが壊れうるとするものまで、さまざまな議論が長年にわたって繰り返されてきた。研究員らは、強いSOIを持つとされるInAsの量子井戸基板上に細線を形成し、伝導測定をすることによってSOIの影響下で1次元電子系がどのように振舞うのかを検証した。量子井戸を用いたことでこれまでのデバイス構造の制限を回避し、広い測定領域で高安定なデバイス作製ができた。測定により得られた結果は理論グループとの共同研究で得られた結果と整合し、SOIのTLLへの影響についての新たな知見を与えた。また一方で、試算によりMF実現のプラットフォームとしても十分な相互作用の強さが得られたことが分かった。以上の結果は、長年のTLLにおけるSOIの議論に寄与する結果であると同時に、上記のMF実現に向けた研究を大きく前進させるものである。研究員らは、本研究により得られた物理的知見およびデバイス加工のノウハウを生かし、今後もMFの観測に向けた研究を行っていく。具体的には本研究のデバイス構造をさらに発展させ、局所的に電子密度を制御するゲート構造や超伝導接合などを新たにデザイン・設計し、そのふるまいを詳細に調べる。特に超伝導と接合された半導体が超伝導化する、超伝導近接効果は上記の新奇MF実現に重要な役割を果たすと考えられているが、これについてはよくわかっていない部分が多い。そこで研究員らは、超伝導接合下の半導体部分の電子密度を制御するゲート構造を考案し、実際に作製を行っている。超伝導近接効果の検証には、超伝導体と半導体の良好な接合が必要になるほか、ヒステリシスの少ない局所ゲートの作成には絶縁素材の選定や構造の最適化が求められるなど、実験的・技術的困難は多いが、これらを一つ一つ乗り越えていく必要がある。上記のような実験が可能になれば、MF実現へ大きく近づくといえる。

そこで、強いSOIを持つとされるInAsの量子井戸基板に細線を形成し伝導測定をすることによってSOIの影響下で1次元電子系がどのように振舞うのかを検証した。研究員らは極低温環境下で測定を行った。一般に系がTLL相であれば、電流値のバイアス電圧依存性は温度のべき乗でスケールすることが知られている。実際に研究員らが実験を行ったところ、得られたデータはきれいにスケールし、理論曲線によく一致した。もしSOIによってTLL相が壊れているとすれば、スケーリングが成り立つことは考えにくい。そこで研究員らが理論グループとの共同研究によりSOIの影響を理論的に検証した結果、SOIが極めて強いケースでもTLLへの影響は小さく、電子相関の強さはほとんど変化しないことが分かった。解析により得られた相互作用の強さは先行研究とも整合性があり、クーパー対分離効率の試算ではMF発現に十分であるということもわかった。加えてゲート電圧によって調整可能であるということも明らかになった。新奇MFの研究は、交換により位相が付与される性質を利用したトポロジカル量子コンピュータなどの工学的応用につながるだけでなく、MF出現の背景にある物理の普遍性を明らかにできるという学術的な意義も持つ。この新奇MFの観測には超伝導体からSOIの強いDNWへの高効率なクーパー対分離が必須であるが、強いSOIが存在する場合にTLLがどういった振る舞いを示すのかは、これまで理論的には活発に議論されてきた一方で、実験的にはあまり検証されていなかった。これは今までよく研究されてきたカーボンナノチューブなどではSOIが弱いことや、自己形成細線ではSOIが強くても構造上の制約が強いことなどによる。理論的な議論においても、ほとんど影響がないとするものから、SOIによってTLLが壊れうるとするものまで、さまざまな議論が長年にわたって繰り返されてきた。研究員らは、強いSOIを持つとされるInAsの量子井戸基板上に細線を形成し、伝導測定をすることによってSOIの影響下で1次元電子系がどのように振舞うのかを検証した。量子井戸を用いたことでこれまでのデバイス構造の制限を回避し、広い測定領域で高安定なデバイス作製ができた。測定により得られた結果は理論グループとの共同研究で得られた結果と整合し、SOIのTLLへの影響についての新たな知見を与えた。また一方で、試算によりMF実現のプラットフォームとしても十分な相互作用の強さが得られたことが分かった。以上の結果は、長年のTLLにおけるSOIの議論に寄与する結果であると同時に、上記のMF実現に向けた研究を大きく前進させるものである。研究員らは、本研究により得られた物理的知見およびデバイス加工のノウハウを生かし、今後もMFの観測に向けた研究を行っていく。具体的には本研究のデバイス構造をさらに発展させ、局所的に電子密度を制御するゲート構造や超伝導接合などを新たにデザイン・設計し、そのふるまいを詳細に調べる。特に超伝導と接合された半導体が超伝導化する、超伝導近接効果は上記の新奇MF実現に重要な役割を果たすと考えられているが、これについてはよくわかっていない部分が多い。そこで研究員らは、超伝導接合下の半導体部分の電子密度を制御するゲート構造を考案し、実際に作製を行っている。
外部刺激による柔軟ならせん液晶分子の可逆的集合形態制御

らせん構造を形成するオリゴオルトフェニレン骨格の末端に長鎖アルキルを導入した誘導体が、筒状メソゲンとして機能するという新事実を明らかにした。そして、このオリゴオルトフェニレン分子は種々の円盤状液晶分子に対して相分離せずに混ざり込み、様々な混合比において、ガラス基板に対して巨視的に垂直配向することを見出した。さらに、構造類似の円盤状液晶分子が大面積で垂直配向することを発見し、これらの誘導体が顕著な異方的電荷輸送能を示すことを明らかにした。本研究は、コア末端に極性官能基を導入する独自の分子設計戦略に基づき、高密度に集積した分子集合体への外部刺激印加によるダイナミックな分子運動を誘起することにより、可逆的な液晶相転移を達成することを目的とした。これまで申請者のグループでは、溶液中、酸化還元過程において、らせん骨格を有するオルトフェニレン分子のらせんピッチが伸縮することを見出した。そこで本研究では、液晶のもつ自己組織化能に着目し、液晶状態において可逆的に“分子集合構造の自在な制御"を実現するらせん分子の創製を試みた。平成23年度は、柔軟ならせん状刺激応答分子であるオリゴオルトフェニレンの両末端にエステル基を導入した誘導体を合成し、その相転移挙動と分子集合構造の解析を行った。その結果、長鎖エステルを導入したらせん分子が液晶相を発現することを見出した。この成果は、嵩高いらせん分子が液晶性を発現するという、これまでの常識とは異なる発見であり、液晶分子が可逆的かつ異方的な分子運動を可能にするための重要な知見といえる。平成24年度は、らせん分子の外部刺激応答性の検討に先駆けて、構造類似の円盤状液晶化合物を合成し、その構造解析とデバイス特性を検討した。6個のエステル基をトリフェニレンコアに直結させた新規誘導体を合成し、その液晶挙動を調べたところ、これらの液晶分子が広い温度範囲でヘキサゴナルカラムナー相を示し、そのカラムは基板に依存せず巨視的に垂直配向することを見出した。また、この配向特性を反映し、これらの誘導体は顕著な異方的電荷輸送能を示した。これらの研究を通じて、柔軟ならせん液晶分子が外部刺激により可逆的な集合形態制御を実現するための基礎を築くことができた。本研究は、分子の立体構造と極性官能基を利用した独自の分子設計戦略に基づき、高密度に集積化した分子への外部刺激印加によるダイナミックな分子運動を誘起し、その協同作用を利用した分子構造変化がもたらす、可逆的な液晶相転移の達成を目的とする。この研究成果は機能性有機材料の新たな設計指針をもたらすと期待される。そこで本研究では、液晶状態において可逆的に構造変化するらせん分子の創成を試みる。特に、液晶のもつ自己組織化能に着目し、分子の微視的な運動の巨視的なスケールへの増幅による、"分子集合構造の自在な制御"の達成を目指す。23年度は、目的とする柔軟な刺激応答分子であるらせん分子のデザインを試みた。ここで、らせんの伸縮に伴う液晶相転移がキーポイントであることから、まずらせん構造を安定に保持した分子が液晶相を形成しなければならない。そこで、本研究では動的らせん分子としてオルトフェニレン誘導体に着目した。分子末端へアルキル鎖を導入したオリゴオルトフェニレン誘導体の熱的挙動と分子集合状態等の基礎物性を、偏光顕微鏡観察と示差走査熱量(DSC)測定、SPring-8の放射光を用いたX線回折測定により検討しところ、長鎖アルキルを導入したらせん分子が液晶相を発現することを見出した。次に、外部刺激応答性の検討に先駆けて、構造類似の円盤状液晶化合物を合成し、その集合構造と刺激応答特性を検討したところ、異方的な電荷輸送特性を示すことを見出した。これまでの研究の中で、嵩高いらせん分子が液晶性を発現するという、これまでの常識とは異なる発見がもたらされ、その液晶分子が異方的機能発現を実現する可能性をもつことを明らかにした。さらに、これらの成果は可逆的かつ異方的分子運動制御を可能にするための重要な知見であるといえる。これは、今後予定している外部刺激による柔軟ならせん液晶分子の可逆的な集合形態制御への大きなアドバンテージであり、当初の計画を上回る進捗状況であるといえる。さらに、この研究成果を学会発表し、外部からも高い評価を得た。また、電場応答特性の検討に必要な測定システムを構築し、測定条件の検討を行ったことも、今後の研究展開に有用であるといえる。今後は、合成した柔軟ならせん液晶分子のバルク中における電場応答特性を検討する。液晶材料の電場応答特性は、サンプルを2枚のITO電極基板ではさみ、三角波や交流波を印加して、分子の応答挙動を偏光顕微鏡観察とX線回折(散乱)測定で検証する。

さらなる発展研究として、修飾基板の上に機能性分子団を乗せた状態での機能発現、誘起、増幅を試みる。本研究ではフィルムやシートを容易に形成できるらせんポリマーが適している。本手法により、電場印加による基板の膜厚制御や、表面配向特性と表面極性の差異をもたらすことが期待される。以上を通じて、自在な制御が可能な"分子集積化のための場"の創製を試みる。各種測定に必要なサンプルを秤量するための天秤と、微小角入射X線構造解析による表面状態の検討に要するゴニオステージシステムを購入する。