hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
蛍光選別型軟X線深さ分解XAS法の開発とイオン伝導体／強磁性体界面の精密観察

電界中で強磁性体の界面における化学・磁気状態を観察するために、申請者らは従来の電子収量型深さ分解X線吸収分光(XAS)法を応用し、電界の影響を受けない蛍光収量型深さ分解XAS測定システムの開発を行ってきた。これは、軟X線を試料に照射し、吸収後に放出される蛍光を様々な出射角で検出することによって、検出深度の異なるXASスペクトル群を得る手法である。このシステムでは検出器として高分解能軟X線カメラを用いており、浅い出射角からのシグナルを効率的に取り込むことで、サブnmの深さ分解能で界面のスペクトルを抽出することができる。しかし注目する元素の表面側に厚い被膜層がある場合、被膜層からのシグナルがバックグランドとして大きく寄与するため、スペクトル形状が歪んでしまい、せっかくの深さ分解能を生かすことができない。そこで本研究では、蛍光収量型深さ分解XAS検出システムを発展させ、注目する元素の蛍光をエネルギー選別して余分な元素由来のバックグラウンドを減らすことで、S/B比の大幅な向上を目指した。これまでに蛍光収量型深さ分解XAS測定システムの開発を行い、電界中における界面観察の結果、nmレベルの深さ分解能の実現に成功した。さらにS/B比の大幅な向上を目指し、回折格子による分光機能を組み込んだ蛍光分光型深さ分解XAS検出システムを開発した。試料としてFeCo薄膜を用い、FeとCoそれぞれの蛍光シグナルを検出することで蛍光分光型深さ分解XAS測定の妥当性を検証した。その結果FeとCoそれぞれの蛍光分光型XASスペクトルが得られ、この改良によって約100倍のS/B比向上を実現した。本研究は、主に二つの計画で構成されている。一つ目は、電界中での界面状態観察を可能とする蛍光収量型深さ分解X線吸収スペクトル(XAS)分析法を発展させ、高分解能蛍光選別機能を付加してS/B比を従来の約30倍向上させることによって、サブnmの深さ分解能を実現することである。二つ目は、本手法を用いて、イオン伝導体を用いた電界印加による磁気変調をその場で観察し、イオン伝導体/強磁性体界面の化学・磁気状態の変化をサブnmの範囲で精密に調べることによって、界面イオン伝導を介した電界誘起磁気変調の機構を明らかにすることである。イオン伝導体を用いた磁性制御は、界面イオン伝導によって誘起された酸化還元反応を利用しており、界面一原子層だけでなく、より遠くまで反応が進行するため、効率的な磁気変調が期待されている。しかし比較的新しい分野であることから、イオン伝導や酸化還元反応、それに伴う磁気変調のプロセスのほとんどが理解されていない。これらのプロセスを理解するためには、電界中で直接界面の化学・磁気状態を観察することが重要である。申請者らはこれまでに、従来の電子収量型深さ分解XAS法を応用し、電界の影響を受けない蛍光収量型深さ分解XAS測定システムの開発を行ってきた。この経験から、より高精細な界面観察が可能な「蛍光選別型」深さ分解XAS分析法の開発し、イオン伝導体/強磁性体界面の化学・磁気状態の変化をサブnmの範囲で精密に調べることによって、界面イオン伝導を介した電界誘起磁気変調の機構を明らかにすることを目的としている。これまでに装置の製作と回折格子の組み込み作業は完了し、Fe箔によるテスト測定を行った。適切に動作することを確認した後、FeCo薄膜に対する蛍光分光深さ分解XAS測定を行った。その結果、5 eVのエネルギー分解能でFeとCoの蛍光を選別し、それぞれのXASスペクトルが得られた。さらにnmオーダーの検出深度を確認し、S/B比は全電子収量型XAS測定の約30倍向上した。従って平成29年度の研究計画は概ね達成された。

その結果FeとCoそれぞれの蛍光分光型XASスペクトルが得られ、この改良によって約100倍のS/B比向上を実現した。今後は電界印加可能な試料ホルダーの作製と、適切なイオン伝導体/強磁性体界面接合の作製・評価を行い、電界中での高精細な界面観察を行うことで、電界による磁気変調の機構解明を目指す。カメラ調整用ステージを新規に購入することなく、既存のものを用いたことと、カメラ用フィルタが当初の見積もりよりも安く手に入ったため、約100万円の差額が生じた。この差額分を用い、カメラをより簡便に駆動できる架台を新しく製作する予定である。簡便かつ精密な駆動系の設計が必要なため、本架台の製作に対し約100万円を見積もっている。
透光性双結晶を用いたクラック-粒界相互作用の可視化

結晶粒界とクラックとの相互作用について,透光性イオン双結晶における光弾性法を用いて研究した.NaCl結晶並びにその固溶体は,劈開性と塑性の両性を有し,さらに透光性という特質を合わせ持ち,載荷状態下での光弾性像その場観察により,粒界近傍のクラック,転位の運動とそれに伴う局部応力状態変化を可視化することができる.当研究では,Σ5対応粒界を有するNaCl双結晶に加え,NaCl-NaBr双結晶を作成し,クラック進展過程を光弾性その場観察するとともに固溶硬化により転位移動度を変化させた場合についても調べた.まず,NaCl結晶においては,粒界近傍にクラック先端が接近すると,一回当たりのクラック進展量が低下するとともに,クラック停留時間が長くなり,結果的にその進展が抑制されていることが確認された.その原因としては,粒界近傍でクラック先端近傍の転位密度が顕著に上昇し,転位遮蔽効果によるクラック進展抑制がその主因と考えられる.次にNaCl-0.5%NaBr固溶体結晶では,前述のように,転位の移動度が制限される.このため,転位遮蔽効果によるクラック進展抵抗の増大傾向は失われてくる.しかし粒界によるクラック進展抑制効果は認められ,これには結晶方位の変化による,粒界の存在そのものが寄与していると考えられる.さらに溶質濃度を高めたNaCl-2%NaBr結晶では,進展し始めたクラックは粒界では全く停留せず,そのまま横断してしまい,クラック進展に対する粒界の効果は明確には捉えられなかった.これは,クラック進展に要する応力拡大係数が、イオン結晶の場合,溶質原子添加とともに増加し,粒界の効果が相対的に低下すること,また転位による遮蔽効果も現れないためと考えられる.結晶粒界は,多結晶材料の力学物性,なかでも破壊現象に強く影響する。殊に,粒界に,転位群,或いはクラックが遭遇した時に発生する局部応力集中とその緩和過程は,クラックの発生・進展に決定的影響を与える.本研究では,劈開性と塑性の両性を有し,さらに透光性という特質を合わせ持つNaCl双結晶を作成し,これをモデル結晶として,載荷状態下での光弾性像その場観察により,粒界近傍のクラック,転位の運動とそれに伴う局部応力状態変化を可視化することを試みた。本年度はまず,方位を制御した2つの単結晶を組合わせて種結晶とし,チョコラルスキ法によりΣ5対応粒界を有する双結晶を成長させることに成功した.次に,この結晶から直方体に試片を切り出し,粒界の手前にクラックを導入し,DCBタイプの試片とした。これを小型引張試験機を装着した偏光顕微鏡上で引張り試験し,クラック進展,或いは辷り帯の発生を誘起し,それらと粒界面との交差線に沿う応力集中の発生と,その緩和過程を光弾性像その場観察した。その結果,粒界の存在しない単結晶の場合に比べ,クラック先端の進展が粒界に到達する以前に,既にクラック進展が抑制されていることを見いだし,その原因を明にするため,エッチピット法によって転位分布を観察したところ,クラック先端が粒界近傍に近づくと先端近傍の転位密度上昇が顕著に起こることが明らかとなった。このため,いわゆる転位遮蔽効果が,粒界のない場合と比較して,顕著に作用することが考えられる。今後さらに,得られた観察結果に対して像シミュレーションなどを駆使し,粒界近傍の局部応力状態変化を定量的に明確化する。これらの結果を通して粒界の破壊靱性値に及ぼす効果について考察する。結晶粒界とクラックとの相互作用について,透光性イオン双結晶における光弾性法を用いて研究した.NaCl結晶並びにその固溶体は,劈開性と塑性の両性を有し,さらに透光性という特質を合わせ持ち,載荷状態下での光弾性像その場観察により,粒界近傍のクラック,転位の運動とそれに伴う局部応力状態変化を可視化することができる.当研究では,Σ5対応粒界を有するNaCl双結晶に加え,NaCl-NaBr双結晶を作成し,クラック進展過程を光弾性その場観察するとともに固溶硬化により転位移動度を変化させた場合についても調べた.まず,NaCl結晶においては,粒界近傍にクラック先端が接近すると,一回当たりのクラック進展量が低下するとともに,クラック停留時間が長くなり,結果的にその進展が抑制されていることが確認された.その原因としては,粒界近傍でクラック先端近傍の転位密度が顕著に上昇し,転位遮蔽効果によるクラック進展抑制がその主因と考えられる.次にNaCl-0.5%NaBr固溶体結晶では,前述のように,転位の移動度が制限される.このため,転位遮蔽効果によるクラック進展抵抗の増大傾向は失われてくる.しかし粒界によるクラック進展抑制効果は認められ,これには結晶方位の変化による,粒界の存在そのものが寄与していると考えられる.さらに溶質濃度を高めたNaCl-2%NaBr結晶では,進展し始めたクラックは粒界では全く停留せず,そのまま横断してしまい,クラック進展に対する粒界の効果は明確には捉えられなかった.

これは,クラック進展に要する応力拡大係数が、イオン結晶の場合,溶質原子添加とともに増加し,粒界の効果が相対的に低下すること,また転位による遮蔽効果も現れないためと考えられる.結晶粒界とクラックとの相互作用について,透光性イオン双結晶における光弾性法を用いて研究した.NaCl結晶並びにその固溶体は,劈開性と塑性の両性を有し,さらに透光性という特質を合わせ持ち,載荷状態下での光弾性像その場観察により,粒界近傍のクラック,転位の運動とそれに伴う局部応力状態変化を可視化することができる.当年度は昨年度のNaCl双結晶に加え,NaCl-NaBr双結晶を作成し,固溶硬化により転位移動度を低下させた時のクラック-粒界相互作用についても調べた.前年度の研究によって,チョコラルスキー法によりΣ5対応粒界を有する双結晶の作成に成功しているが,本年度も同様の手法を用い,NaCl結晶に加えNaCl-NaBr双結晶も作成した.まず,NaCl結晶においては,粒界近傍にクラック先端が接近すると,一回当たりのクラック進展量が低下するとともに,クラック停留時間が長くなり,結果的にその進展が抑制されていることが確認された.その原因としては,粒界近傍でクラック先端近傍の転位密度が顕著に上昇し,転位遮蔽効果によるクラック進展抑制がその主因と考えられる.次にNaCl-0.5%NaBr固溶体結晶では,前述のように,転位の移動度が制限される.このため,転位遮蔽効果によるクラック進展抵抗の増大傾向は失われてくる.しかし粒界によるクラック進展抑制効果は認められ,これには結晶方位の変化による,粒界の存在そのもが寄与していると考えられる.さらに溶質濃度を高めたNaCl-2%NaBr結晶では,進展し始めたクラックは粒界では全く停留せず,そのまま横断してしまい,クラック進展に対する粒界の効果は明確には捉えられなかった.これは,クラック進展に要する応力拡大係数が,イオン結晶の場合,溶質原子添加とともに増加し,粒界の効果が相対的に低下すること,また転位による遮蔽効果も現れないためと考えられる.
接合型Ge検出器の2次元構造展開による未開拓波長帯の高感度化とその実用化

波長30 ー60 μm帯での天体観測は、天文学的に重要な窓であるにも関わらず、他の波長帯に比べて大きな遅れをとっている(未開拓な波長帯)。未開拓な波長帯は、従来のシリコン(Si)系検出器がカバーする中間赤外線波長帯(λ<30 μm)と、ゲルマニウム(Ge)系検出器がカバーする遠赤外線波長帯(λ>60 μm)とのギャップ波長域に位置している。そのため、波長30 ー60 μm帯に高感度かつ実用的な検出器がいまだに存在しない。これが大きな遅れをとっている要因である。本研究では、新たなアイデアでもって、未開拓な波長帯に高い光感度を有する赤外線検出器の実現に挑戦する。未開拓波長帯に高い感度を有する遠中間赤外線検出器として、Geに高濃度に不純物をドープした受光層と高純度Ge層を接合させた接合型構造を採用し、2次元平面的に構造展開した新たな接合型Ge検出器(以降、2次元接合型Ge検出器)を提案する。つまり、高純度Ge基板面上に、受光層と高純度層が接するパターンが施されている。この実現には、イオン注入法の導入が欠かせない。本検出器の実用化に向けて鍵となるのが、受光層の不純物濃度と深さの制御である。2018年度では、2次元接合型Ge検出器の設計と試作を計画していた。検出器の設計として、具体的には、素子デザインの検討と受光層のドーピング濃度とその深さの検討を行った。特に後者では、実際にGe試料にイオン注入を行い、イオン注入による不純物濃度の制御性を調べた。その結果、不純物濃度は設定値に対して約30%ほど高いことが分かった。この不純物濃度の不定性を考慮した検出器の試作が必要である。また、検出器を保持する治具の設計と製作を行った。当初計画から遅れているが、検出器の試作と評価への準備はほぼ整った。検出器の設計として、具体的に、素子デザインの検討と受光層のドーピング濃度と深さの検討を行った。未開拓の波長帯30ー60 μmに高い光感度を有する実用的な検出器の実現には、赤外線の受光層における不純物濃度の制御性が重要である。そこで、検出器を試作する前に、イオン注入による不純物濃度の制御性を調査した。具体的には、高純度Ge基板へのボロンイオンを注入した試料に対して、深さ方向の不純物濃度プロファイルを調べた。その結果、ボロンの注入深さは期待通りであったが、ボロン濃度は設定値に対して約30%高いことが分かった。この不純物濃度の不定性は、検出器のS/Nを左右するため、同不定性を慎重に考慮したうえで不純物濃度を設定し、検出器を試作する必要がある。そのために、2018年度での検出器の試作を断念した。検出器の性能評価までを円滑に遂行するために、前倒しで検出器を保持する治具を設計・製作した。検出器の製作が完了次第、性能評価ができる状況にある。2019年度は、検出器の試作および性能評価を行い、未開拓波長帯での光感度の実証および、アレイ検出器としての実用性を実証する。検出器の試作においては、2種類の受光層の不純物濃度を設定することで、イオン注入による不純物濃度の不定性に対する性能保証を行う。受光層の不純物濃度が異なるそれぞれに対して、当初計画の通り、単素子と単素子を格子状に密に配列した2次元アレイ(最大5x5画素)を作製する。検出器の不良素子の発生を想定し、同じデザインの検出器を複数個製作することで、確実に性能評価が行えるように対策する。検出器の評価に関しては、単素子の波長感度特性を測定することで未開拓波長帯における光感度を定量的に評価する。さらに、低背景光環境下における暗電流を評価することで、光検出限界を定量評価する。また、アレイ検出器においては、単素子と同様の性能評価項目に加えて、アレイ検出器の性能としての素子間の電気的特性のばらつきや、電気的クロストークの有無も調べる。これらの性能評価によって、本研究が提案する新しい遠中間赤外線検出器の実用性を明らかにしていく。

つまり、高純度Ge基板面上に、受光層と高純度層が接するパターンが施されている。この実現には、イオン注入法の導入が欠かせない。本検出器の実用化に向けて鍵となるのが、受光層の不純物濃度と深さの制御である。2018年度では、2次元接合型Ge検出器の設計と試作を計画していた。検出器の設計として、具体的には、素子デザインの検討と受光層のドーピング濃度とその深さの検討を行った。特に後者では、実際にGe試料にイオン注入を行い、イオン注入による不純物濃度の制御性を調べた。その結果、不純物濃度は設定値に対して約30%ほど高いことが分かった。この不純物濃度の不定性を考慮した検出器の試作が必要である。また、検出器を保持する治具の設計と製作を行った。当初計画から遅れているが、検出器の試作と評価への準備はほぼ整った。検出器の設計として、具体的に、素子デザインの検討と受光層のドーピング濃度と深さの検討を行った。未開拓の波長帯30ー60 μmに高い光感度を有する実用的な検出器の実現には、赤外線の受光層における不純物濃度の制御性が重要である。そこで、検出器を試作する前に、イオン注入による不純物濃度の制御性を調査した。具体的には、高純度Ge基板へのボロンイオンを注入した試料に対して、深さ方向の不純物濃度プロファイルを調べた。その結果、ボロンの注入深さは期待通りであったが、ボロン濃度は設定値に対して約30%高いことが分かった。この不純物濃度の不定性は、検出器のS/Nを左右するため、同不定性を慎重に考慮したうえで不純物濃度を設定し、検出器を試作する必要がある。そのために、2018年度での検出器の試作を断念した。検出器の性能評価までを円滑に遂行するために、前倒しで検出器を保持する治具を設計・製作した。検出器の製作が完了次第、性能評価ができる状況にある。2019年度は、検出器の試作および性能評価を行い、未開拓波長帯での光感度の実証および、アレイ検出器としての実用性を実証する。検出器の試作においては、2種類の受光層の不純物濃度を設定することで、イオン注入による不純物濃度の不定性に対する性能保証を行う。受光層の不純物濃度が異なるそれぞれに対して、当初計画の通り、単素子と単素子を格子状に密に配列した2次元アレイ(最大5x5画素)を作製する。検出器の不良素子の発生を想定し、同じデザインの検出器を複数個製作することで、確実に性能評価が行えるように対策する。検出器の評価に関しては、単素子の波長感度特性を測定することで未開拓波長帯における光感度を定量的に評価する。さらに、低背景光環境下における暗電流を評価することで、光検出限界を定量評価する。また、アレイ検出器においては、単素子と同様の性能評価項目に加えて、アレイ検出器の性能としての素子間の電気的特性のばらつきや、電気的クロストークの有無も調べる。これらの性能評価によって、本研究が提案する新しい遠中間赤外線検出器の実用性を明らかにしていく。2018年度の研究結果により、同年度での検出器の試作を断念した。本研究予算は、検出器の試作費に主に割り当てられているため、次年度使用額が発生した。これと、翌年度分として請求した助成金と合わせて、2019年度で検出器の試作に主に使用する計画である。
弾性と運動による壁面近傍の渦度の成長メカニズムの解明

流体構造連成解析および渦法を主として,弾性運動翼壁面近傍の渦度の成長に寄与するパラメータ,さらには,その成長メカニズムの解明を目的とし,弾性運動翼壁面上で回転成分を強化しながら成長し,後流へと放出された渦の特性を明らかした.特に,以下の知見を得た.ヒービング運動する弾性運動翼は,その弾性変形により,壁面の空間勾配が大きく変化する領域が存在する.その空間勾配が大きく変化する領域では,壁面上の広範囲に強い渦度が成長する.剛体翼に比べると,弾性翼壁面上には,約20%も広範囲に渦度が成長することが明らかになった.また,弾性翼壁面上に発達する渦度は,剛体翼に比べて,最大2.5倍の強さを有しており,強い回転成分を有する渦であることも明らかになった.ヒービング運動する弾性運動翼壁面上を成長する渦度は,弾性による壁面の瞬間的な空間勾配が強く寄与していることが明らかになった,すなわち,その壁面の空間勾配の時間変化がその成長のための重要なパラメータの一つであることが明らかになった.その一方で,翼形状そのものが持つ空間勾配は,弾性変形により生み出される空間勾配に比べると,その影響は極めて小さいことも明らかになった.ヒービング運動する弾性運動翼壁面上を成長する渦度が,弾性による壁面の空間勾配の時間変化が強く寄与していることは,渦法からも同様の結果が得られた.渦法に導入した矩形渦および渦blobの定義より,これらの渦は,壁面近傍に定義した十分に薄い渦度の層から放出された離散的な渦要素であることから,弾性運動翼の壁面の移動と渦度の成長を関連付けることが可能となった.弾性運動翼壁面近傍の渦度の成長に寄与するパラメータを見出し,その成長メカニズムを明らかにすることを目的とし,ヒービング運動する弾性翼および剛体翼まわりの流れ場を対象にした流体構造連成解析を主として行ってきた.特に,弾性翼の弾性変形に対して,その壁面近傍の流れ場を定性的に可視化するだけでなく,渦度の時間発展およびその速度分布を定量的に捉えることで,その渦度の成長メカニズムの一端を明らかにした.一年目は,弾性変形により作り出される渦の成長過程を明らかにした.特に,ヒービング運動の上死点から下死点に動く時に,下向きの弾性変形が大きくなるため,翼背面の壁面近傍には,剛体翼に比べて,時計方向回転の強い渦が広範囲に成長すること,その際,境界層に運動量を与えているかのような速度分布になること,さらには,弾性翼の壁面近傍に成長する渦は,その第二不変量が大きいことから,弾性変形により成長する壁面近傍の渦の渦度は,回転成分が支配的であることが明らかになった.二年目は,この成長する渦度に寄与するパラメータを精査した.その結果,ヒービング運動する弾性運動翼は,その弾性変形により,壁面の空間勾配が大きく変化する領域が存在し,その空間勾配が大きく変化する領域では,壁面上の広範囲に強い渦度が成長することが明らかになった.すなわち,弾性による壁面の瞬間的な空間勾配が壁面上を成長する渦度に強く寄与することがわかった.また,翼形状そのものが持つ壁面の空間勾配が壁面を成長する渦度に与える効果は,弾性変形により作り出される空間勾配に比べると非常に小さいことも明らかになった.弾性運動翼壁面上を成長する渦度に寄与するパラメータが壁面の空間勾配の時間変化であることの仮説を証明するために,ヒービング運動しながら後部だけが回転運動を行う後部駆動翼の壁面近傍の渦度の成長を定量的に評価する.主として,数値シミュレーション(ANSYSおよび渦法)により行い,特に,渦法の矩形渦および渦blobの定義を逆利用することで,壁面を生成・成長する渦度の一連の生成・成長メカニズムを明らかにする.また,渦度の生成・成長メカニズムだけでなく,その渦度の質にアプローチする.特に,壁面の空間勾配の時間変化がどのような過程を経て,渦度の生成・成長を促しているのか,さらには,後流へ吐き出され,マクロなスケールの渦へと発展した後に,どのような振る舞いをし,力学的にどのような作用をもたらすのかを定量的に明らかにする.また,弾性運動翼壁面上を生成・成長する渦度が,前縁はく離渦の動的挙動へ与える効果を明らかにする.これまでの研究成果より,弾性変形は,前縁はく離渦の成長の遅れに寄与していることも明らかになっており,そのメカニズムを明らかにする.さらには,これまでに明らかにしてきた渦度の成長メカニズムを証明するために,渦度の成長を促進する弾性変形を実現し,それに対する任意の後流構造を創造する.弾性運動翼壁面近傍の渦度の成長に寄与するパラメータを見出し,その成長メカニズムを明らかにすることを目的とし,ヒービング運動する弾性翼および剛体翼まわりの流れ場を対象にした流体構造連成解析により,以下の知見を得た.弾性翼は,弾性変形することにより,壁面近傍の広範囲に強い渦度をもつ渦を成長させることが可能となる.特に,ヒービング運動の上死点から下死点に動く時に,下向きの弾性変形が大きくなるため,翼背面の壁面近傍には,剛体翼に比べて,時計方向回転の強い渦が広範囲に成長する.弾性翼の壁面近傍に成長する渦は,その第二不変量が大きいことから,弾性変形により成長する壁面近傍の渦の渦度は,回転成分が支配的であることが明らかになった.このことから,壁面近傍において成長した渦は,最終的に,翼後縁から後流へと巻き上げられ,放出され,強い渦度を持つ渦として後流構造を決定できる.

そのため,弾性翼後流に形成される後流構造(渦列)は,剛体翼に比べ,高い渦度をもつ渦列であることが明らかとなった.弾性翼壁面近傍には,回転成分が支配的な渦度が後部壁面に存在するために,壁面近傍には,境界層が生成される.特に,弾性翼が上死点から下死点に動き,その後部の弾性変形が非常に大きくなる際には,境界層に運動量を与えているかのような速度分布になることが明らかになった.弾性運動翼に働く非定常揚力は,ヒービング運動の上死点からさらに大きくなる.これは,翼前縁から巻き上がった前縁はく離渦の成長の遅れに寄与していることが定量的可視化(PIV)計測からも明らかになった.弾性運動翼壁面近傍の渦度の成長に寄与するパラメータを見出し,その成長メカニズムを明らかにすることを目的とし,ヒービング運動する弾性翼および剛体翼まわりの流れ場を対象にした流体構造連成解析を行ってきた.特に,弾性翼の弾性変形に対して,その壁面近傍の流れ場の可視化だけでなく,渦度の時間発展およびその速度分布を定量的に捉えることで,その渦度の成長メカニズムを明らかにした.その結果,弾性翼は,弾性変形することにより,壁面近傍の広範囲に強い渦度をもつ渦を成長させることが可能となり,特に,ヒービング運動の上死点から下死点に動く時に,下向きの弾性変形が大きくなるため,翼背面の壁面近傍には,剛体翼に比べて,時計方向回転の強い渦が広範囲に成長することが明らかになった.さらには,弾性翼の壁面近傍に成長する渦は,その第二不変量が大きいことから,弾性変形により成長する壁面近傍の渦の渦度は,回転成分が支配的であることが明らかになった.壁面近傍において強い回転成分の渦度をもつ渦は,最終的に,翼後縁から後流へと巻き上げられ,放出され,後流構造を決定できる.また,弾性翼壁面近傍には,弾性翼が上死点から下死点に動き,その後部の弾性変形が非常に大きくなる際に,境界層に運動量を与えているかのような速度分布になることが明らかになった.また,翼前縁部の流れ場に注目すると,翼前縁から巻き上がった前縁はく離渦の成長は,剛体翼に対して遅れること,さらには,その成長の遅れが弾性運動翼に働く非定常揚力に寄与していることが流体構造連成解析だけでなく,定量的可視化(PIV)計測からも明らかになった.流体構造連成解析および渦法を主として,弾性運動翼壁面近傍の渦度の成長に寄与するパラメータ,さらには,その成長メカニズムの解明を目的とし,弾性運動翼壁面上で回転成分を強化しながら成長し,後流へと放出された渦の特性を明らかした.特に,以下の知見を得た.ヒービング運動する弾性運動翼は,その弾性変形により,壁面の空間勾配が大きく変化する領域が存在する.その空間勾配が大きく変化する領域では,壁面上の広範囲に強い渦度が成長する.剛体翼に比べると,弾性翼壁面上には,約20%も広範囲に渦度が成長することが明らかになった.また,弾性翼壁面上に発達する渦度は,剛体翼に比べて,最大2.5倍の強さを有しており,強い回転成分を有する渦であることも明らかになった.ヒービング運動する弾性運動翼壁面上を成長する渦度は,弾性による壁面の瞬間的な空間勾配が強く寄与していることが明らかになった,すなわち,その壁面の空間勾配の時間変化がその成長のための重要なパラメータの一つであることが明らかになった.
界面物理制御を用いた高速マイクロリアクターの開発

本研究は、マイクロ流体デバイス内で生成した数百ナノメートルサイズの液滴(ナノ液滴)を用い、新たな微少量分析操作の開発を目的としている。本年度は、前年度に開発した自然乳化を利用したナノ液滴生成法を利用した、新たな選択的濃縮法の開発を目指した。1.ナノ液滴生成を利用したマイクロ液滴内包物の選択的濃縮法の開発前年度に、非イオン性界面活性剤(Span 80)を含む有機相中にマイクロ水滴を生成すると、マイクロ水滴からミセルへと水が分配し、マイクロ水滴界面から100 nm程度のナノ水滴が生成する(自然乳化)現象を見出した。この現象を利用し、マイクロ水滴内包物の濃縮が可能であると考えた。蛍光色素を含む40μm径のマイクロ水滴を用意し、自然乳化に伴うマイクロ水滴縮小と、マイクロ水滴内の蛍光強度の液滴径依存を観察した。その結果、親水性またはサイズの大きい分子はマイクロ水滴内に濃縮することが判明した。親水性の高いスルホローダミンを用いた場合、500倍に濃縮されることが分かった。また、サイズが小さく疎水性の分子はナノ水滴に分配し、マイクロ水滴内に濃縮されないことが分かった。2.新規選択的濃縮法の生化学分析への応用可能性実証以上の成果は、マイクロ液滴を利用した微少量分析操作システムにおいてボトルネックであった、液滴内包物検出の感度向上を可能にすると期待する。これまで、マイクロ液滴は微少量試料分析のための反応場として注目を集めている一方で、液滴の光路長の短さと試料量の少なさゆえに、その内包物の検出法が限られていた。本研究の選択的濃縮法により、液滴内包物の検出法の自由度が向上し、より柔軟な微少量試料分析システムの開発が可能になると期待する。本研究課題は平成27年度の交付申請を辞退するため、記入しない。本研究は、マイクロ流体デバイス内で生成した数百ナノメートルサイズの液滴(ナノ液滴)を用い、新たな微少量分析プラットフォームの開発を目的としている。具体的には、ナノ液滴内に試薬や試料を閉じ込め、反応・検出を行うことで、単一オルガネラや単一分子の解析が可能になると期待している。本年度は、圧力損失の低いナノ液滴の生成法の確立を目的とし、以下の2つの観点より研究を行った。1せん断型マイクロ液滴生成法縦来法)での液滴サイズ縮小に関する検討従来のマイクロ液滴生成法での液滴径の下限を予想するために、マイクロ液滴生成のメカニズム検討が重要だと考えた。従来の液滴生成の流体力学解析では、界面張力の時間変化の影響を評価できなかった。そこで本研究では、電気化学測定用のマイクロ流体デバイスを新たに開発し、電気容量計測より界面活性剤イオンの吸着を見積もることで、液滴生成時の界面張力変化をはじめて明らかにした。本研究より、液滴生成時の界面張力の時間変化が液滴サイズ制御に及ぼす影響をはじめて明らかにした。更に、従来法の最小液滴サイズは流路の毛管径の約3倍程度であり、150nm程度が液滴サイズ縮小の限界であることがs明らかとなった。2自然乳化を利用したマイクロ流体ナノ液滴生成法の開発上記の限界を踏まえ、新たに液滴生成構造のサイズに依らないナノ液滴生成法の開発を目指した。本研究では、液滴生成の原理として、非イオン性界面活性剤を利用した自然乳化に注目した。マイクロ液滴を生成し、その界面で自然乳化によりナノ液滴を生成し、流体力を用いてマイクロ/ナノ液滴を分離することで、ナノ液滴のみを分析プロセスに利用できると考えた。実際に、非イオン性界面活性剤であるSpan 80を用いナノ液滴の生成・分離を実証した。マイクロ液滴と界面活性剤溶液の接触時間を制御することで、100-150 nmサイズのナノ液滴を生成した。

これまで、マイクロ液滴は微少量試料分析のための反応場として注目を集めている一方で、液滴の光路長の短さと試料量の少なさゆえに、その内包物の検出法が限られていた。本研究の選択的濃縮法により、液滴内包物の検出法の自由度が向上し、より柔軟な微少量試料分析システムの開発が可能になると期待する。本研究課題は平成27年度の交付申請を辞退するため、記入しない。本年度は、従来法によるナノ液滴生成の限界を検討し、低圧力損失なナノ液滴生成法を新たに開発した。この結果により、ナノ液滴を利用した分析プラットフォーム開発に向けた技術的基盤が整った。本年度開発したナノ液滴生成法を利用し、微少量生化学分析を実証する予定である。具体的には、ナノ液滴内での酵素アッセイや、マイクロ・ナノ液滴間の分配を利用した生化学分析の前処理操作の実証する。
含ホウ素非線形光学材料の開発

芳香環を介在させたドナー/アクセプター系を素材として非線形光学研究がこれまで展開し、現在では新規な系の構築が求められていることは言うまでもない。我々は、ホウ素原子の特異共役能に着目し、ヘテロール縮環ボレピンを素材として研究を進めた。ピロロ[3,4-d]ボレピン(1)のN-メチル体とN-シリル体(2)の合成を、新たに達成し、物性を種々精査した。(1)はすでに合成したチオフェン縮環体(3)(4)に比べ酸に対して不安定であり、精製条件探索に時間を要した。また、中間体へのハロゲン置換基導入、ヒドロ錫化の段階に多くの条件検討を必要とした後、新規反応条件を見いだした。(2)についてはN-ケイ素結合が弱いために合成に際して、最新の注意を必要とした。物性精査手段として、すべての骨格原子の核磁気共鳴スペクトル、吸収/ケイ光スペクトル、酢酸/アミンに対する反応性、および分子軌道計算を用い、以下のことを明かとした。(1)、(2)、(3)、(4)とも基底状態の双極子モーメントは比較的小さい。励起状態と基底状態における双極子モーメント差は、(1)、(2)>(3)、(4)である。また、π電子のホウ素原子方向への非局在化は、一般に系の速度論的不安定化の原因となり、これを解消するようなヘテロールとボレピンの縮環形式が必要とされる。(2)の脱シリル/窒素アニオン生成によって、分子間ホウ素-窒素配位結合-共役系多量体形成が観測される。ホウ素原子は、上述の有為な特性を持つ一方、周期律表で第二周期に属すため分極性に基づく弱い相互作用を期待することはできない。そこで、天然に存在する元素のなかで、最も原子量が大きく高い分極性を持つビスマスの潜在性に着目し、研究を展開させつつある。さらに、理論計算から、非線形光学材料として注目されているアザアズレンが、ホウ素原子と極めて親和性の高い窒素原子を共役系に組み込んでいることに着目し、新たに、ホウ素配位アザアズレン系化合物合成に着手した。以上、含ホウ素共役系材料を含芳香環共役系に置き換えうる可能性、その可能性に基づいた分子設計と合成の一般的指針を見いだした。また、有機ホウ素と相補的な特性を持つ有機ビスマス系、含窒素非交互共役系へと研究を展開させた。芳香環を介在させたドナー/アクセプター系に材料としての限界が見いだされつつある現在、ホウ素原子をはじめとする含ヘテロ原子共役系は、充分に期待できる素材と考える。非線形光学材料設計

ため、ヘテロール縮環ボレピンについてさらに精査を進めた。これらのボレピン類について核磁気共鳴スペクトル、紫外/可視吸収スペクトル、発光スペクトル、酸分解、アミン配位能を検討し、非線形光学材に適した高分極性安定ヘテロ共役系設計の指針を得、Tetrahedronに報告した。さらにJ.Chem.Soc.,Chem.Commun.に掲載予定である。現在、ピロロ[3,4-d]ボレピン類の合成とこの指針の確認を検討中である。また比較物質としてヘテロール縮環トロポンを合成し、同様な検討をくわえた。申請した課題を進行中、ジエチル-3-ピリジルボランが窒素-ホウ素分子間配位結合により環状四量体を構築していることを見いだし報告した(J.Chem.Soc.,Chem.Commun.)。このような配位結合を用いて非線形光学応答性の高い共役系ポリマーを合成することも充分に考えられる。合成したポリマーおよびジエチルピリボルボラン類の各種環状夛量体の分子量測定のため西独KNAUER社蒸気圧浸透圧測定装置(A0280)を購入した。消耗品、旅費は以上の研究遂行と討論発表に充てた。芳香環は非線形光学材料構築に際し必要条件を満たさせる。最近の研究では、芳香環はこの環固有の閉殻性のため、電子の振動発振に限界を与えるてしまうことが指摘されている。即ち、これまで非線形光学の発展を材料の側面から支えてきた化合物系、D-芳香族環-A(D:ドナー、A:アクセプター)の性能の上限があることが示唆されたことになる。従って、芳香環と同様非線形光学材料に必要条件を満たさせ、且つ芳香環類似の欠点を持たない可能性のある含ホウ素非線形光学材料の構築が急務であることが確認された。ヘテロール縮環ボレピンとしてピロロ[3,4-d]ボレピン(1)のN-メチル体とN-シリル体(2)の合成を達成し、物性を種々精査した。前者はチオフェン縮環体(3)(4)に比べ酸に対して不安定であり、精製条件探索に時間を要した。また、中間体へのハロゲン置換基導入、ヒドロ錫化の段階に多くの条件検討を必要とした後、新規反応条件を見いだした。後者についてはN-ケイ素結合が弱いために合成に際して、細心の注意を必要とした。物性精査手段として、すべての骨格原子の核磁気共鳴スペクトル、吸収/ケイ光スペクトル、酢酸/アミンに対する反応性、および分子軌道計算を用い、以下のことが明白となった。(1)と(2)とも基底状態の双極子モーメントは比較的小さい。励起状態と基低状態における双極子モーメント差は、(3)(4)の場合に比べかなり大きい。π電子のホウ素原子方向への非局在化は、通常、系の速度論的不安定化の原因となり、これを解消するようなヘテロールとボレピンの縮環形式が必要とされる。(2)の脱シリル化/窒素アニオン生成によって、分子間ホウ素-窒素配位結合-多量体形成が観測される。比較物質として、カルボニル基をアクセプターとする系を取り上げ、ホウ素原子をアクセプターとした場合の有為さを如実に示した。理論計算から、非線形光学材料として注目されているアザアズレンが、ホウ素原子と極めて親和性の高い窒素原子を共役系に組み込んでいることに着目し、新たに、ホウ素配位アザアズレン系化合物合成に着手した。また、天然に存在する元素のなかで、最も原子量の大きいビスマスの材料としての潜在性に着目し、研究を展開させた。以上、含ホウ素共役系材料の分子設計、合成の一般的指針を見いだし、有機ビスマス系へ研究を展開させた。
後戻りに基づく動的負荷分散による並列化技法の実用化

提案する動的負荷分散計算フレームワークTascellを用いた実アプリケーションの開発,およびフレームワークそのものの改良を行った.アプリケーション開発では,多体問題シミュレーションやスパニング木の構築,グラフマイニング等の実装を行い,既存のフレームワークより高速な並列化が可能であることを確認できた.Tascell自体の改良としては,ワーカローカルストレージ,広域分散環境への対応や確率的ガードという機能の提案・実装を行い,プログラムの書き易さや性能を向上させた.提案する動的負荷分散計算フレームワークTascellを用いた実アプリケーションの開発,およびフレームワークそのものの改良を行った.アプリケーション開発では,多体問題シミュレーションやスパニング木の構築,グラフマイニング等の実装を行い,既存のフレームワークより高速な並列化が可能であることを確認できた.Tascell自体の改良としては,ワーカローカルストレージ,広域分散環境への対応や確率的ガードという機能の提案・実装を行い,プログラムの書き易さや性能を向上させた.提案している動的負荷分散フレームワークTascellを用いて,各種アプリケーションの並列化を行った.当初の例題としていたd-COPINEについては,Javaで書かれたものであり,逐次プログラムとしても採用しているデータ構造等性能上の問題があったため,C言語への移植を含む性能チューニングを行った.これの並列化およびその評価は今後の課題とする,それ以外のアプリケーションとして,N体シミュレーションのためのBarnes-Hutアルゴリズムと,spanning tree構築アルゴリズムの並列化を行った.Barnes-Hutアルゴリズムは,各質点をleafとする木を構築してそれを一回走査することで全質点間の力を近似的に計算するものである.生成される木は一般にアンバランスであるため,Tascellによる並列化が効果的に適用できる.実際,128ハードウェアスレッドを備える共有メモリ並列計算サーバにおいて,素朴に並列化したCilkプログラムより約7倍高速に計算させることに成功した.spanning tree構築アルゴリズムは,これまで効率的に並列化することが困難であったが,深さ制限つきの深さ優先探索を行いつつ溢れた呼び出しを各ワーカごとの記憶領域(ワーカローカルストレージ)に蓄え,それを次回の並列ステージで呼び出すというプログラミングの工夫により,高い並列効果を得ることに成功した.なお,ここでワーカローカルストレージの機能は,アプリケーション開発時判明したTascellに不足していた機能として新たに追加した.Barnes-Hutアルゴリズムについては,試験的に分散環境における実装も行い,ノード間で粒子の情報を効果的に交換するためのブロードキャスト機能を新たなTascellの機能として追加したが,十分な性能を得るには至らなかったため,今後プログラムやTuscellの実装の見直しを行っていく.提案している要求駆動型負荷分散フレームワークTascellを用いたアプリケーション,特にN体問題のBarnes-Hutアルゴリズムの分散メモリ環境・共有メモリ環境双方での高速化を行った.まず,分散環境における高速化を実現するために,前年度に開発したTascellのブロードキャスト機能をMPIライブラリを用いて高速化した.この高速化版をBarnes-Hutアルゴリズムの実装に適用し,16ノード×4コアのクラスタ環境において,通信時間を70%,全体の実行時間を20%程度削減できることを確認した.また,共有メモリ環境における高速化のために,Barnesu-Hutアルゴリズムにおいて粒子の位置情報を管理するための「木」の構築の並列化を行った.複数のワーカが同時に木の同一箇所の書き換えを行うことを防ぐためにロックを利用すると,頻繁に起こるロック獲得のオーバーヘッドが大きくなるため十分な性能を得ることができない.そこで,書き込むアドレスが重複しないように担当する粒子の集合を分割する空間スティーリングと呼ぶタスク分割手法を提案・実装した.この実装の評価を,128ハードウェアスレッドを有するSPARCサーバ等で実施し,単純にロックを利用する方式と比較して24倍程度の性能向上が得られることを確認した.広域分散環境における性能向上についても検討を行った.最大5クラスタをWAN上で接続した環境での性能評価により,ワークスティーリングの対象ノードの選択の偏りが性能低下の原因となることを確認した.次に,さらなる詳細な解析のためにTascellのシミュレータを実装し,その上での分析を行った.その結果,局所性を考慮したスティーリングと完全にランダムにワーカを選択するスティーリングを混合させることで性能を改善できるという予測が得られた.提案している要求駆動型負荷分散フレームワークTascellの,実用性向上のための開発を進めた.本年度の研究では,N体問題で用いられるBarnes-Hutアルゴリズムを対象として,Tascellのワークスティーリング機能とMPIライブラリの集団通信を組み合わせた実装の改良を行った.従来行っていた木情報のブロードキャストに加え,各ノードの計算結果もMPIの縮約通信で行うようにすることにより,従来のプログラムよりもクラスタ環境における計算性能が大幅に改善されることが確認できた.また,計算の分割数の増大に伴うオーバーヘッドの増加を抑えるため,ユーザが与えた確率式に基づいてワークスティールを阻止する「確率的ガード」の言語機能を開発した.本機能は,通常用いられる「閾値」によるワークスティールの抑制(自らの残りの仕事がある閾値より小さいと判断すればワークスティールを受け付けない)とは異なり,潜在的な並列性を失わずに確率的に仕事の分割単位を大きくすることができる.実際,Barnes-Hutアルゴリズムやいくつかのマイクロベンチマークにおける評価によって,特に分割のコストが大きいアプリケーションにおいて「閾値」による手法より良好な性能が得られることが確認できた.

なお,この機能は広域分散環境等,スティールのコストが大きくなるような実行環境においても有効にはたらくことが期待できる.創薬分野で用いられる部分グラフ探索問題のアプリケーションについては,枝刈りを行いつつ並列に正しく探索を実施できるアルゴリズムおよびその実装方針を検討し,ノード内並列・ノード間並列の双方でTascellを用いて効率良い実装が可能であることを確認した.当初予定していたアプリケーションであるグラフ探索問題d-COPINEの開発がやや遅れているが,別のアプリケーションN体問題のBarnes-Hutアルゴリズムの共有・分散メモリ環境それぞれにおける高速化の実装を進めることができた.Tascellに追加したブロードキャスト機能はd-COPINEの分散環境向けの実装においても利用可能である.当初次年度以降の予定であった,広域分散環境における性能向上の検討も進めることができた.24年度が最終年度であるため、記入しない。d-COPINEの実装を急ぐとともに,これまで開発を進めてきたN体問題の高速化についてもアルゴリズムの改良等,引続き開発を進める.広域分散環境においては,シミュレータを用いることにより詳細な性能分析が行えたため,この情報をもとにさらなる性能を得るための処理系の改良を行う.24年度が最終年度であるため、記入しない。
ミドリイシサンゴの変態の環境応答性と環境シグナル

ミドリイシサンゴのプラヌラ幼生は発生停止状態にあり、着生基盤上からの環境シグナルを受容して初めて変態を開始する。本研究では、変態誘導ホルモンへの反応性は反口側1/3領域に限定されているいっぽう、体外からの変態信号は全身で受容されることが明らかになった。反口組織からホルモンの下流シグナルが分泌されて全身性の変態反応を引き起こすこと、口側には別の変態情報カスケードが存在することが示唆された。多様な種類のバクテリア群集を混合状態のままフィルターに染み込ませて寒天培地の上に置いて培養する新規手法により、ミドリイシサンゴ幼生の着生を誘引するバクテリア群集を得ていた。この混合培養フィルターの中にどのような種類のバクテリアが優占しているかを調べるため、2種類のアプローチを採用した。ひとつめは、混合培養フィルターから単離培養を行って、得られた株の種類をリボソーム遺伝子塩基配列によって調べることである。ふたつめは、混合培養フィルターからDNAを抽出し、バクテリア群集のリボソーム遺伝子をPCRによって増幅し、得られたDNA断片をクローン化して塩基配列を決定して種類を調べることである。いずれも優占する種類が把握できるはずである。2系列についてそれぞれ20クローンの塩基配列を決定したところ、ふたつの手法では得られる種類が異なり、単離培養によって得ることが難しい種類が、混合培養で維持されることが示唆された。また、変態誘導株として単離された種類と同じものは得られず、活性株は群集中で少数を占めることが推測された。また、培養後のフィルターを昨年度のうちに凍結保存し、今年度になってから植え継ぎを再開し、変態誘導活性を検定した。その結果、バクテリア群集の凍結は安定的に活性を再現した。フィルターを用いた混合培養によって、バクテリア群集を混合状態のままに培養・植え継ぎそして凍結保存ができることがわかり、環境中のバクテリアの研究全般に有効な新手法として確立することができた。ミドリイシ属サンゴのプラヌラ幼生は、着生変態に先立ち、基盤に接しながら遊泳する。基盤上の環境シグナルを受容した感覚神経から変態ホルモンが分泌され、変態反応が開始されると考えられている。変態反応を制御するシグナルの経路と体内における部域性を明らかにするため、幼生をガラス針で切り分け、各断片のシグナル応答性を調べた。まず、基盤上の環境シグナルへの応答性を調べた。浸漬基盤に対して、反口端側1/2断片は変態したが、口端側1/2断片は変態しなかった。次に、感覚神経から分泌される変態ホルモンへの応答性を調べた。部域性を絞るため、1:2の比率で幼生を切断した。その結果、反口端側1/3断片は変態したが、口端側2/3断片は変態しなかった。以上により、変態ホルモン応答性は体の反口端側に局在していることが明らかとなった。環境シグナル応答性にみられた部域性は、その経路の下流にある変態ホルモン応答性の部域性のためであると考えられる。口端側断片にはホルモン応答性がなかったことから、全身での変態の実行にはホルモンの下流に更なるシグナルが必要であり、ホルモンに応答して下流シグナルを分泌する組織が反口端側に局在していると推定される。これらの部域特異性の要因を絞り込むために、変態ホルモン産生細胞の特定は重要である。変態ホルモンに対する抗体の作製を3度試みたが、ペプチドが短いこともあって特異的抗体を得ることが出来ず、ホルモン産生細胞の検出はできなかった。ミドリイシサンゴ幼生の着生行動を経時観察し、基盤上を這い回る探索行動に続いて一箇所で回転する確認行動を取り、この段階で着生するかどうかが決定され、変態へ進むか探索行動に戻るかに分かれる。これらのことから、従来は一連の複合的過程と見なされてきた着生変態を、2段階の着生行動と変態過程の3つに明確に区分することができた。確認行動の時は反口端のみで基盤に接することから、環境シグナルの受容には部域特異性が予想される。しかし幼生を切断して調べたところ、体内シグナルである変態誘導ペプチドホルモンへの応答性が反口側1/3に局在しているのに対して、環境シグナルである変態誘導バクテリアへの応答性は全身にあった。口側組織での環境シグナル受容は、探索行動時に起こる可能性が考えられた。また口側組織では、環境シグナルを受容してからその下流で働く体内シグナルとして、反口側とは異なる未知のホルモンが存在することが示唆された。変態誘導ペプチドのクローニングを進める前に、類似配列を含む遺伝子がESTデータベースに公開されたため、予想されるペプチドを合成して検定したところ、変態誘導活性は皆無であった。構造活性相関の結果からも、活性を有するアミノ酸配列ではないことが示された。しかしながら変態後のポリプに対しては、触手の特異な収縮運動を引き起したことから、これはヒドラの場合と同様に運動制御を担う神経ペプチドである可能性が考えられる。幼生における機能は未知のままである。
Mn系1次元反強磁性体の励起状態における量子効果の研究

マンガンを磁性イオンとして含む擬1次元反強磁性体(CH_3)_4NMnBr_3(以下ではTMMB)及びこれと類似物質の良質な単結晶試料を水溶法(蒸発法)によって作製した。TMMBの試料作製には数ヶ月間を必要としたが、比熱や中性子散乱の測定に必要な0.51cc程度の試料を得ている。また、TMMBでは常磁性相と秩序相での磁化の温度、磁場依存性をSQUID磁気測定システムを用いて行った。鎖軸に平行に磁場を加えた場合には反強磁性相から弱強磁性相へ1次転移的な相転移が約5500Gaussの磁場で起こるが、その際のヒステリシスは20Gaussの幅の範囲にも観測されないことがわかった。また、室温における電子スピン共鳴(ESR)の測定では、メインの吸収線の吸収線幅の角度依存性に線幅が極小となるマジックアングルが観測され、これとは別に△M=±2の遷移に対応するサテライト吸収線も観測された。これらの結果は擬1次元磁性体に特徴的な振舞いであり、本物質においては初めて確認されたものである。今後は結晶育成した0.51cc程度のTMMBの試料を用いて、強磁場・極低温での磁気比熱の測定を分子科学研究所の協力で行い、特に1次元鎖に垂直な磁場の下での磁気相図を作成する予定である。また、TMMBでは140K近傍で構造相転移を起こした後の低温の結晶構造はまだ確定していない。岡山大学自然科学研究科付属の低温X線構造解析装置を用いて、結晶構造を決定する予定である。得られた結晶構造の結果をもとに中性子散乱実験による磁気構造の測定を行う予定である。