hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
低コスト省エネ型超短パルスレーザシステムの開発

半導体可飽和吸収鏡とプリズム対を用いたモード同期Yb : YAGセラミックレーザを国内外で初めて開発した。さらに、このレーザを適当に調整することにより、2波長同時モード同期パルスを国内外で初めて観測した。また、これらのレーザは出力平均パワーが20 mWと小さかったのでプリズムを分散補償ミラーに交換し、高出力化を試み、3.9 Wという国内外で最も高い平均出力パワーを得た。最後に低分散ファイバ伝搬実験を行った。高い量子効率で濃度消光がないという特徴を持つYb^<3+>を添加した媒質はLD励起固体レーザにおいて省エネルギーレーザとして極めて魅力的である。特にYb:YAGは、LD励起にふさわしい広い吸収スペクトルと超短パルス発生を可能にする広い蛍光スペクトルを持つ、優れたレーザ媒質である。近年、電通大と神島化学(株)は高透明性Yb添加セラミックの製造に成功した。このセラミックは結晶に比べて硬度が3倍高く、また熱伝導性も良いために熱衝撃に強く、高密度強励起に向いている。また、大型製品を大量に生産可能であるという利点を持つ。このため低コストに抑えられる。Yb添加セラミックでモード同期レーザ発振も報告されたがYb:YAGセラミックについては報告されていなかった。本研究では、Yb:YAGセラミックを用いたモード同期レーザ発振に初めて成功した。9.8at.%のYb^<3+>を添加した1×5×10mm^3で厚さ1mmのYb:YAGセラミックでプリズム対と半導体可飽和吸収ミラー(SESAM)を用いたX型共振器でモード同期に成功し、得られたパルス幅233fsはカーレンズモード同期を除いたセラミックレーザでは最も短いものであった。さらにアライメント調整によりYb添加レーザでは初めて二波長同時モード同期に成功した。また、SESAMを使わずにカーレンズモード同期を試みたが、共振器内パワーが不十分だったため、良い結果は得られなかった。共振器内パワーを向上させることが今後の課題である。最後に北見工大と共同でフェムト秒レーザ光を重水中に設置したテーパファイバに伝播してスペクトル幅100nm以上の超広帯域光(スーパーコンティニウム光)を得る事に成功した。北見工大でのシミュレーションも既に始めている。前年度に開発したフェムト秒セラミックYb:YAGレーザが故障し、光学部品の交換を行った。まず可飽和吸収半導体ミラー(SESAM)が損傷したので、新品に交換した。次に励起光をレンズで小さく絞るために、単レンズだった部分を球面収差の少ない亜クロマティックレンズに交換した。また、SESAMに入射する球面ミラーを損失が少なく-100fsの負分散を持つGTIミラーに交換した。これらの改良により前年度の25%だった出力を前年度の50%の出力に引き上げることに成功した。また、最後に励起光に用いていたコア径200μmのファイバ付LDをコア径100μmのファイバ付LDに交換することにより集光強度を4倍にすることができた。なお、Yb:ビスマス系ファイバの増幅について論文投稿中である。フェムト秒レーザをフォトニック結晶ファイバ伝搬後フィードバックして更なる短パルス化を行うテーマは海外で数多く論文が出版されてしまったので、ゼロ分散を跨いで極値を有するフォトニックファイバと、ゼロ分散を跨いで極値を持たず分散値が単純増加していくフォトニックファイバについて外部機関のフェムト秒レーザを借りて実験した。このとき、これまで出力スペクトルしか取っていなかったが、SHG-FROGを用いてスペクトルだけでなく、時間波形や、位相を求めることに成功した。この成果は国際会議論文に投稿中である。またテーパーファイバを伝搬したときのスペクトルと位相の変化を理論的に解析し、論文投稿中である。我々はこれまでYb:YAGセラミックレーザのモード同期発振に成功した。しかし、透過率1%出力結合鏡(OC)使用時、励起パワー26.6Wにおいて、パルス幅417fsで平均出力パワーは250mWと低いものだった。繰り返し周波数は91MHzであり、ピークパワーは6.59kWであった。そこで、高出力化・高効率化を実現するために、レーザ共振器の改良を行った。はじめに、共振器の励起光源の集光系及びレーザ媒質であるYb:YAGセラミックの結晶厚を変更した。励起光源であるファイバ付LDのファイバコア径を200μmのものから100μmのものに、励起光集光レンズを平凸レンズからアクロマティック複合レンズに変更した。Yb:YAGセラミックは従来まで用いていた結晶厚1mmに加えて結晶厚2mm、3mmのものについても実験を行った。

その結果、3mm厚Yb:YAGセラミック、透過率2%OCを用いたモード同期Yb:YAGセラミックレーザにより、励起パワー15Wの時、中心波長1049nmにおいて、パルス幅594fsで平均出力パワー1.33W、繰り返し周波数91MHz、ピークパワー24.6kWを得た。次に、共振器の分散補償系をこれまで用いてきたプリズム対から、GTIミラー及びチャープミラーに変更した。その結果、3mm厚Yb:YAGセラミック、透過率2%OCを用いたモード同期Yb:YAGセラミックレーザにより、励起パワー25Wの時、中心波長1050nmにおいて、パルス幅379fsで平均出力パワー3.92W、繰り返し周波数87MHz、ピークパワー118.9kWを達成した。我々の知る限りにおいて、この結果は、モード同期Yb:YAGセラミックレーザでは、平均出力パワー・ピークパワー共に最高のものである。また、この光源とは別のYb系光源で低分散フォトニック結晶ファイバ伝搬によるスーパーコンティニウムの発生にも成功した。
電荷移動励起子を用いた光電変換機能の開発

分子間電荷移動(CT)励起子を用いた新たな光電変換機能を開発することを目的とし、これを可能とする分子化合物半導体材料の探索を行った。その結果、中間的な電荷移動度をもつ分子化合物半導体において、光電荷キャリアの生成効率と拡散長が最大化することを見出し、これが光電変換に最適な材料系であることを明らかにした。さらに、このような材料系を用いた光電変換素子の実現にむけて、構成分子にアルキル側鎖を導入することで、製膜性に優れる分子化合物半導体材料の開発にも成功した。本研究では、有機太陽電池について、分子間電荷移動(CT)励起子を用いた新たな光電変換機能を開発することを目的とし、これを可能とする分子化合物半導体材料の探索を行った。分子化合物半導体は、構成分子であるドナーとアクセプターの組み合わせにより、分子間で電荷移動した励起状態を示すCT励起系と、分子内に局在した励起状態を示すフレンケル励起系に分けられる。まず、これら電荷移動度の異なる励起系に属する種々の分子化合物半導体について、レーザー誘起光電流法を用いて光電変換機構の検討を行った。その結果、分子化合物半導体が単一成分系有機半導体に比して光電荷キャリアを生成しやすいこと、光電荷キャリアの生成効率および拡散長が中間的な電荷移動度をもつ励起系で最大化することを見出した。同様な傾向は、分子化合物半導体の類似材料であるドナー・アクセプター型ポリマー半導体についても確認された。以上の知見をもとに、中間的な電荷移動度もつ分子化合物半導体について結晶性薄膜素子の作製に取り組んだ。具体的には、アルキル側鎖を有する有機分子が結晶性薄膜を形成し易いことに着目し、これを構成分子に用いることで、高均質・高結晶性の分子化合物半導体薄膜の作製に取り組んだ。その結果、C8-ベンゾチエノベンゾチオフェン(C8-BTBT)とテトラシアノキノジメタン(TCNQ)誘導体からなる分子化合物半導体について、両分子のπ共役骨格がアルキル側鎖で挟まれた構造を有する層状結晶性薄膜を得ることに成功した。さらに、光電変換素子作製のため基礎物性評価を行い、得られた分子化合物半導体薄膜が2種類のCT吸収を介した光電変換が可能なこと、電子と正孔の両方について高いキャリア移動度(> 0.1 cm2/Vs)をもつことから光電荷キャリアを効率的に取り出せることを明らかにした。本研究では、有機太陽電池について、電荷移動(CT)励起子を用いた新たな光電変換機能を開発することを目的とし、光電変換に最適な分子化合物半導体材料の探索を行う。分子化合物半導体は、構成分子であるドナーとアクセプターの組み合わせに依存して、分子間で電荷移動した励起状態を示すCT励起系と、分子内に局在した励起状態を示すフレンケル励起系を形成する。本年度は、フレンケル励起系からCT励起系にわたる種々の分子化合物半導体材料について、光電変換のメカニズムをレーザー誘起光電流(LBIC)法により系統的に調べた。まず、分子化合物半導体材料のLBICプロファイルの電場依存性を詳細に調べ、これが電荷キャリアのドリフトを考慮した1次元の拡散モデルによりよく再現できることを見出した。このことから、分子化合物半導体を光励起すると、通常の単一成分系有機半導体でみられるような励起子形成を介さず、電荷キャリアが直接生成することが明らかとなった。次に、LBICプロファイルの減衰幅の解析から電荷キャリアの拡散長を求め、これが、CT励起系とフレンケル励起系の中間に位置する材料で長くなる傾向にあることを見出した。このような傾向について、マーカス理論による考察を行ったところ、CT励起系とフレンケル励起系の中間に位置する材料系では、電荷分離の速度定数が再結合速度定数を大きく上回り、これが長い拡散長を導く要因となっていることが明らかとなった。上記の研究から、分子化合物半導体が電荷キャリアを生成しやすいという有機太陽電池用半導体材料として優れた性質をもつほか、このような性質がCT励起系とフレンケル励起系の中間に位置する材料系で最も強くなることを明らかにすることに成功した。本年度に実施した研究により、分子化合物半導体が電荷キャリアを生成しやすいという有機太陽電池用半導体材料として優れた性質をもつほか、このような性質がCT励起系とフレンケル励起系の中間に位置する材料系で最も強くなることを明らかにすることに成功している。これにより、本研究の目的である、1分子化合物半導体の光電変換のメカニズムを明らかにすること、2光電変換に有利な材料選定指針を見出すこと、をほぼ達成できた。前年度までの研究から、フレンケル励起系からCT励起系にわたる種々の分子化合物半導体について光電変換に有利な材料選定指針を見出すことに成功しており、当初の計画以上に研究が進展している。

そこで本年度は、分子化合物半導体についての研究をさらに進めつつ、分子化合物半導体と類似の電子構造を有するドナー・アクセプター(DA)ポリマー型半導体についても光電変換のメカニズムを調べ、ドナーとアクセプターから成る有機半導体の光電変換機構について共通の知見を得ることを試みる。近年、DAポリマー型半導体が高効率な有機太陽電池(変換効率> 9%)を与えることが報告され、その高いプロセス適合性もあって世界中で大きく注目されている。しかしながら、DAポリマー型半導体が高い変換効率を示す要因についてはよく分かっておらず、さらなる高効率化に向けて光励起状態の基本的な理解が求められている。そこで、前年度に分子化合物半導体についての研究で得た知見をもとに、励起系の異なる種々のDAポリマー型半導体について、光電変換のメカニズムを系統的に調べる。研究は、レーザー誘起光電流(LBIC)法に加えて、吸収・光電流スペクトル、蛍光寿命などの測定も行って進める。DAポリマー型半導体についての研究を進めるのに必要な、ポリマー試薬の購入、およびLBIC測定装置の高性能化に必要な物品の購入に充てる。
脱ユビキチン化酵素USP8の機能獲得型変異によるクッシング病の発症機構

60人の日本人Cushing病患者から外科切除した脳下垂体腫瘍におけるUSP8遺伝子の14-3-3タンパク質結合モチーフRSYSSPコード領域の変異を調べた結果、21人(35%)の腫瘍においてヘテロ体細胞変異を見出した。この結果は、USP8変異によるCushing病の発症機構の詳細な解析が、わが国におけるCushing病(厚生労働省の特定疾患に指定)の治療法を確立する上で非常に重要であることを示すものである。Cushing病で見出されるUSP8変異体は14-3-3タンパク質結合能を喪失した結果、14-3-3結合部位の近傍にユビキチン結合タンパク質STAMが結合するようになり、この変異型USP8-STAM複合体が高効率に基質タンパク質を脱ユビキチン化することを見出した。USP8は種々の膜タンパク質を脱ユビキチン化し、それらの分解を抑制することが知られている。変異型USP8はEGF受容体やバソプレシン受容体V1bを過度に脱ユビキチン化して安定化することにより、EGFに応答した細胞増殖シグナルやバソプレシンに応答したACTH分泌誘導シグナルを促進した。一方、奇妙なことにUSP8の変異を持つ下垂体腫瘍は持たない腫瘍に比べ細胞増殖能が低いが、その原因として変異型USP8がソマトスタチン受容体SSTR2/5を安定化してソマトスタチンの細胞増殖抑制活性を高めていることも示した。USP8-STAM複合体や上にあげた変異型USP8の基質タンパク質はクッシング病の治療薬開発における標的候補になる可能性がある。今後、さらなる研究によりクッシング病の病態解明と治療法開発に貢献したい。平成29年度が最終年度であるため、記入しない。Cushing病で見出されるUSP8変異体は14-3-3タンパク質結合能を喪失した結果、その結合モチーフのN末端側で分子切断されて活性化される。これまでに、この分子切断によって生じるUSP8のN末端側90-kDa断片とC末端側40-kDa断片を特異的に認識する2種類の抗体の作製に成功した。今後これらの抗体は、Cushing病の脳下垂体腫瘍におけるUSP8変異の有無を簡便に診断する試薬として利用できることが期待される。また、脳下垂体のACTH産生細胞で特異的に発現するプロオピオメラノコルチン遺伝子のプロモーターの下流にCushing病で見出されるUSP8変異体のcDNAをつないだDNAコンストラクトを導入したトランスジェニック・マウスを作製し、尾から抽出した染色体DNAを鋳型としたPCRにより、トランスジーンをもつマウスの系統が複数得られたことを確認した。今後、このトランスジェニック・マウスをこれまで存在しなかったCushing病の動物モデルとして利用できることが期待される。日本人のCushing病患者においても高頻度でUSP8変異が見られたことは、わが国におけるCushing病の治療法を検討する上で非常に大きな進捗である。また、Cushing病で見出されたUSP8変異体は14-3-3タンパク質結合モチーフRSYSSPのN末端側で分子切断を受けて活性化されるため、この分子切断で生じるUSP8のN末端側90-kDa断片とC末端側40-kDa断片を特異的に認識する抗体の作製に成功したことは、今後Cushing病におけるUSP8のはたらきを調べる上で非常に有意義なツールになると予想され、これも大きな進捗である。さらに、Cushing病患者で見出されたUSP8変異体を脳下垂体のACTH産生細胞で特異的に発現するトランスジーンをもつトランスジェニック・マウスの系統を複数得ることに成功した。脳下垂体におけるUSP8変異体タンパク質の発現の確認はこれからであるが、ヒトCushing病の病態の動物モデルの構築に向け、研究は順調に進捗している。Cushing病は、脳下垂体のACTH産生細胞の腫瘍からACTHが過剰分泌されることで、肥満、糖尿病、高血圧、筋力低下など様々な症状をきたす内分泌性疾患である。しかしCushing病の病態にはまだよくわかっていない部分が多く、その理由の1つとして、これまでCushing病の優れた動物モデルが存在しなかったことが挙げられる。そこで本研究ではCushing病の動物モデルの確立をめざし、脳下垂体のACTH産生細胞に特異的にヒトCushing病腫瘍に見られる変異USP8を発現するトランスジェニック・マウスの作出を試みている。脳下垂体のACTH産生細胞に特異的に発現するプロオピオメラノコルチン遺伝子のプロモーターの下流に変異USP8をつないだDNAをもつトランスジェニック・マウスを作出し、脳下垂体において変異USP8タンパク質を発現する系統を得た。その系統のマウスの飼育を継続しているが(最高齢で12ヶ月齢)、今のところまだCushing病に見られる症状は観察されていない。

そこで、この系統のマウスの飼育を継続して表現型の解析を続けるとともに、このシステムでは変異USP8の発現が弱くCushing病症状に至らない可能性を考え、より強い普遍的プロモーターの下流で変異USP8を発現させるトランスジェニック・マウスの作出にも着手している。その一方で、USP8変異をもつCushing病のモデル細胞を作出するため、CRISPR-Cas9システムを用いてヒトCushing病におけるUSP8変異を模倣するような欠失変異をもつマウスACTH産生細胞株AtT-20の樹立も推進している。ヒトCushing病腫瘍に見られる変異USP8を発現するトランスジェニック・マウスの作出に関しては、最初に試みた方法では脳下垂体ライセートを用いたイムノブロッティングで変異USP8の発現を検出することはできたものの、そのようなマウスにおいて現在までヒトCushing病に見られるような症状は観察されていない。しかし、脳下垂体特異的に遺伝子発現を誘導する既知のエンハンサーの種類は限定されており、変異USP8の発現量がCushing病をひき起こすに十分なレベルに到達していない可能性は当初から想定されていた。そのために、現在すでにより強力な普遍的CAGエンハンサーとCre-loxPシステムを用いたトランスジェニック・マウスの作出に着手しており、その進捗はおおむね順調ではないかと判断している。また新たに、CRISPR-Cas9法を用いてACTHを産生・分泌するマウス脳下垂体細胞株AtT-20にヒトCushing病腫瘍に見られるUSP8変異を導入した変異細胞株の作出を試みており、現在、期待する変異をもつAtT-20細胞株のクローニングを行っている段階である。これまで遺伝子導入効率が非常に低いという理由からAtT-20細胞における変異USP8の解析が困難であったため、この細胞株が樹立されれば、USP8変異によるCushing病の優れたモデル細胞になると期待され、こちらも順調に進展している。60人の日本人Cushing病患者から外科切除した脳下垂体腫瘍におけるUSP8遺伝子の14-3-3タンパク質結合モチーフRSYSSPコード領域の変異を調べた結果、21人(35%)の腫瘍においてヘテロ体細胞変異を見出した。この結果は、USP8変異によるCushing病の発症機構の詳細な解析が、わが国におけるCushing病(厚生労働省の特定疾患に指定)の治療法を確立する上で非常に重要であることを示すものである。Cushing病で見出されるUSP8変異体は14-3-3タンパク質結合能を喪失した結果、14-3-3結合部位の近傍にユビキチン結合タンパク質STAMが結合するようになり、この変異型USP8-STAM複合体が高効率に基質タンパク質を脱ユビキチン化することを見出した。USP8は種々の膜タンパク質を脱ユビキチン化し、それらの分解を抑制することが知られている。変異型USP8はEGF受容体やバソプレシン受容体V1bを過度に脱ユビキチン化して安定化することにより、EGFに応答した細胞増殖シグナルやバソプレシンに応答したACTH分泌誘導シグナルを促進した。一方、奇妙なことにUSP8の変異を持つ下垂体腫瘍は持たない腫瘍に比べ細胞増殖能が低いが、その原因として変異型USP8がソマトスタチン受容体SSTR2/5を安定化してソマトスタチンの細胞増殖抑制活性を高めていることも示した。USP8-STAM
拡張型心筋症に対するONO1301長期経口投与による心筋再生の検討

拡張型心筋症(DCM)は進行性の難治性疾患であり、根本的治療は心移植しかないが、ドナー不足もあり未だ死亡率が高いのが現状である。我々は新規薬剤ONO1301の心筋再生作用に着目し、病早期のDCM患者に早期治療介入し進行を抑制することを最終的な目的とし、本研究では非臨床研究としてONO1301をDCMモデルハムスターに反復経口投与することで心筋再生を促し心機能の改善が得られるかの検証を行う。ONO1301投与群、非投与群の比較検討実験を行い、生存率、心機能、心筋組織病理、心筋組織中のmRNA、タンパク量を計測し評価する。
タイにおける住民参加型社会福祉制度に関する実証的研究

北タイのチェンマイ県サンパトーン郡および東北タイのスリン県チョンプラ郡チョンプラ町とムアンリン区の村において、社会福祉制度を調査した。北タイと東北タイの町では健康基金が導入されていなかった。理由は町全体で合意を図るのが難しいためである。農村地区の2か所には健康基金が導入されていた。タックシン政権以後、補助金の受皿として多くの住民組織がつくられた。村長と自治体委員、村落保健ボランティア委員長が新しく組織された住民組織の委員長等に就任していた。なかでも村落保健ボランティア委員長は村人と広いネットワークを有していた。将来、彼/彼女が農村の市民社会形成にあたり重要な役割を果たすことが予想される。東北タイ調査についてはスリン地域総合大学特別教授のヴィラート氏がシンポジウムで来日したさい、北タイ調査についてはチェンマイ大学のナータヤ氏をお招きして、それぞれ調査対象地や進め方なとについて打ち合わせをした。そして調査に先立って、保健省が発した規則などについて資料収集をおこなった。近年、保健所や村落保健ボランティアの改革を相次いで実施しているため、その内容を具体的に知る必要があるからである。近年の変化としては、2010年から保健所でマッサージのサービスが始まったこと(1回50-100バーツをとるところが多い)、および医師や歯科医を1週間のうち最低1回巡回に派遣したり、テレビ電話で往診をおこなうことができるようにするため、保健所を区病院に格上げすること変えたことが挙げられる。東北タイの農村と町では、村落構造と村落内組織、および村落保健ボランティアの活動について調査した。なかでも、村落保健ボランティア委員の属性や委員長の活動、表彰歴などを詳細に調べた。2009年から村落保健ボランティアが毎月報酬をもらうように変わり、併せて委員の仕事量が増えている。現在、区保健所から区病院という名称へと変更している最中であり、大幅な改革がすすめられている。北タイのサンパトーン郡の農村で来年度調査できるように、対象地の選定と関係機関への挨拶回りをした。また併せて、調査予定地で簡単な聞き取り調査を実施した。北タイでは町と村の比較ではなく、まとまりのよい村とよくない村を比較することに計画を微修正しようと考えている。今年度は、北タイ農村のひとつの地区にはいりフィールドワークをおこなった。はじめに、村落の基礎的な構成(村の役員、組の編成、各種団体など)について聞き取り調査をおこない、そのうえで村落保健ボランティアの活動状況、保健所の取り組みなどを聞き取り調査と資料収集をおこなった。隣組ごとに遺跡の清掃活動をしており、地域のまとまりがよい村であった。行政村ごとに百万バーツが提供されるのに伴い、東北タイの農村では行政村の分裂が数多く見られたが、この村は分裂しなかったことがそれを物語っている。北タイ農村を調査した中でもっとも重要な事柄は、高齢者のみでなく住民一般が公的な団体の基金に加入していることである。これは、奨学金の給付や入院費用、死亡時の一時金、妊娠や出産での一時金など、チェンマイ県内だけでおこなわれている公共の社会保障である。とはいえ、チェンマイ県でも加入していない農村地区もある。加入者は1日1バーツを支払い、幅広い保障を受けることができる。この団体は1955年に設立され、現在の名称はチェンマイ・バーン・タムパコン高齢者社会福祉振興協会(sun phat thana kan chat sawadikan sangkom phu sun ayu ban tham pakon chiang mai)という基金である。また、1980年に設立された北タイ高齢者の福祉基金(munithi sonkhro kon chara phak nua)というNGOの事務所も施設内に同居し、協力して事業を推進している。一般的には、農業従事者は、民間の保険か、あるいは農業農協銀行に入り死亡時に資金をもらう銀行内の葬式組に入ることが多い。それに対して、この基金の場合は、葬式のみならず妊娠での入院や学生への奨学金の給付なども支払われ、加入するメリットは非常に大きい。この基金がタイにおける先進的な扶助であることは間違いない。しかし、タイ国全体の一部の地域だけがこの基金に加入しているにすぎないことから、こうした基金の試みが全国的に拡大するかどうか、注目される。北タイではチェンマイ県サンパトーン郡の町バーン・クラーン町とバーン・ターカーン村を、東北タイではスリン県ムアンリン郡のルワム・ウドム村とチョンプラ町をそれぞれ調査し比較考察した。北タイでも東北タイでも町ではいずれも健康基金は導入されていなかった。その理由は、町にはリーダーを含めて裕福な商人が多数居住しているため、健康保険を導入することに対して理解が得られないことである。それに対して、農村は導入されていた。東北タイのスリン県は僧侶をリーダーとする仏教理念にもとづいて普及されていた。

北タイではチェンマイ市にある公的福祉機関が助言をしサポートしたことが、健康基金設立に大きく与っていた。タックシン政権以後、多くの住民組織が補助金の受皿としてつくられてきた。そうした住民組織の委員長に、村長や区自治体委員、そして村落保健ボランティア委員会委員長が就任している。前者の二つは村にプロジェクトが導入されるさいに、彼ら/彼女らの判断が大きな影響力をもつことから権力を有しているといえる。それに対して、後者の村落保健ボランティア委員会委員長は権力を有していないが、村人と多くのネットワークを有していた。また、村落保健ボランティアは有給になるとともに、その仕事が村人の健康維持のみならず人びととの関係形成においても重要になってきている。くわえて、彼ら/彼女らは多くの住民組織の委員にも就任している。彼ら/彼女らの仕事が村人とのネットワークを築くことにもあることを考えると、村落保健ボランティア委員が市民社会を形成するうえで重要な鍵になる可能性がある。今後とも、この点に注視する必要があるだろう。今年度は、北タイ農村の一地区にはいりフィールドワークをおこなった。村落構造(村の役員、組の編成)、村落内組織(米銀行、百万バーツ基金など)、村落保健ボランティアの活動状況、保健所の取り組み、さらに福祉基金の仕組みなどについて聞き取り調査と資料収集をおこなった。研究の目的は、村落保健ボランティアの活動を促進する要因を比較考察することである。これまでの暫定的な結論としては、村長が活動に理解をもっていることや福祉基金があること、村落保健ボランティアが各自の親族関係を活用して活動することなどが見いだされている。これまでの調査のなかで北タイ農村には、高齢者のみでなく住民一般が加入できる公共の福祉基金のひとつである「1日1バーツ」があることが分かった。これは全国的に展開されている「1日1バーツ」基金と基本的には同じものであった。つまり、加入者は1日1バーツを支払い、奨学金の給付や入院費用、死亡時の一時金、出産での一時金などが支給される点は同じであった。しかし、給付内容の点で相違する点もあった。村落保健ボランティアの活動を促進する要因を比較研究してきたが、それとの関係で「1日1バーツ」基金が村落保健ボランティアの活動を促進する重要な要因のひとつである可能性があると考えられた。政府はこの福祉基金を浸透させるため資金援助をし普及に努めていることもあり、福祉基金の規模が大きく給付金額が大きいという事情が普及している背景にある。福祉基金を比較考察し基金への加入を促進する要因を分析する意義があることが分かったので、北タイと東北タイの両方で村落保健ボランティアのみならず、「1日1バーツ」福祉基金に関するデータ収集をしてきた。昨年度は東北タイ農村、今年度は北タイ農村でそれぞれ調査をし、基礎的でなおかつ重要なデータを入手してきた。25年度が最終年度であるため、記入しない。
エンドソーム形成の分子メカニズムの解析

スフィンゴシン1燐酸(SPP)は酵母からヒトに至る真核生物に広く存在し、強力な細胞増殖促進能やアポトーシス抑制能を有する脂質情報伝達物質である。SPPの作用点として細胞外からの作用と細胞内での作用が以前から想定されてきた。しかしながら、SPPの細胞内での作用点は依然不明のままであった。我々は最近、酵母・ツーハイブリッド法を用いてSPPの産生酵素であるスフィンゴシシ・キナーゼ1(SPHK1)に対する新規なソーティング分子RPK118を発見した。RPK118は分子量118Kの可溶性タンパク質で、分子内にPX領域、ESP領域、偽キナーゼ領域1,2等の他のタンパク質との構造上の類似領域を含むことを構造解析の結果明らかにした。このPX領域は細胞の小胞輸送に必要な初期エンドソーム膜に結合する際のセンサー部位として働くことを証明した。また、ESP領域は他のタンパク質との結合に関与するらしい。偽キナーゼ領域1及び2に関しては今回の構造解析の結果初めて明らかにされたドメイン構造であり、タンパク質合成の際に必要なリボゾームS6キナーゼに構造上頼似しているが、キナーゼ活性に必須なアミノ酸が欠如しているためにこのように命名された。RPK118はこの偽キナーゼ領域2に於いてSPHK1と結合し、SPHK1を初期エンドソームにソーティングすることが分かった。細胞に偽キナーゼ領域2のみからなるフラグメントを発現させるとSPHK1が初期エンドソームに集積しなくなり、初期エンドソームの形態異常が観察された。これらの知見は現在まで不明であったSPPの細胞内での作用点の理解に重要な知見を提供するものであり、また、SPPの作用が細胞内小胞輸送の調節に関与する可能性を強く示唆しており、今後の医学への応用、新薬の開発に期待が持てる。スフィンゴシン1燐酸(SPP)は細胞増殖の促進やアポトーシスの抑制作用を有する多機能な脂質メディエーターとして注目されているが、細胞内での作用機構に関しては不明であった。我々はSPPの細胞内での作用機構を解析する目的でSPPの産生酵素であるスフィンゴシン・キナーゼ(SPHK1)に対する結合タンパク質の分離同定を行った。まず、ラットの脳のcDNAライブラリーから酵母のtwo-hybrid法を用いてSPHK1に対する結合タンパク質のスクリーニングを行った。その結果、分子量118kの新規タンパク質がSPHK1の結合タンパク質として同定され、RPK118と命名した。RPK118はその分子内にPX、ESP、PSK1、PSK2の各ホモロジー領域を有することがアミノ酸の構造解析の結果明らかとなった。PX領域を有するタンパク質は、細胞膜に存在するホスファチジルイノシトール3燐酸に特異的に結合し、初期エンドソームの形成過程を調節することが知られる。実際にRPK118をCOS7細胞に発現させ、その細胞内分布を観察したところ、RPK118は細胞質に均一に分布したが、その一部は初期エンドソームのマーカータンパク質EEA1陽性の小胞状構造とその局在が一致した。このことからRPK118は、細胞質と初期エンドソームに存在し、小胞輸送の調節に関与することが示唆された。一方、PSK2領域から構成されるタンパク質はSPHK1と特異的に免疫沈降することが示された。以上の結果からRPK118は、PSK2領域を介してSPHK1と結合し、SPHK1をホスファチジルイノシトール3燐酸陽性の初期エンドソームにリクルートするアダプタータンパク質であることが明らかにされた。
マイクロ波合成開口レーダによる森林構造解析と熱帯の鳥類多様性との連関の検証

本課題では、マイクロ波衛星による熱帯森林構造の評価手法の確立と、森林構造を説明するマイクロ波偏波パラメータと鳥類群集の連関を明らかにすることを目的として、研究を行なっている。本研究対象地の一つであるインドネシアのユーカリ産業植林地では、下層植生の管理が不可欠で、年に一度草刈りや除草剤による雑草管理が実施されている。しかし、下層植生は、複雑な森林構造を提供する役割を担っており、先行研究(Fujita et al., 2016)は、植林地内の下層植生が森林のマルチレイヤー構造を提供し、人工林地内における生物の生息地として機能していると報告した。そこで本年度は、Lバンドマイクロ波衛星画像を用いた下層植生密度の推定を目的として研究を行った。インドネシアのユーカリ産業植林地での実地調査を2018年9月(雨季)と2019年3月(乾季)に実施した(鳥類調査は9月のみ)。実地調査では、ポイントセンサス法による鳥類調査に加え、森林構造調査(樹高、植生被度)、地表面の水分量調査(下層植生、土壌)を行なった。マイクロ波衛星(ALOS-2/PALSAR-2衛星)データ:Lバンド合成開口レーダデータと実地調査データを解析した結果、ユーカリ林地の下層植生被度と、HH偏波とHV偏波の偏波比(HH/HV)に正の相関が示された。さらに、除草剤散布による林床植生内の水分量低下が、HH偏波とHV偏波において著しく低い後方散乱強度を生じさせていることも示唆された。鳥類調査においては、統計的妥当性を得るために十分なサンプル数が必要なため、今後さらに調査解析を行うこととする。フィールド調査、衛星画像解析も概ね予定通りに進んでいる。今年度までのフィールド調査を通じて、以下の点が明らかになってきた。・2015年に起きた大規模な森林火災により、特に植林地に残されていた自然林の森林構造が大きく変化し、その影響が鳥類の観測個体数に顕著に現れており、また森林火災からの森林の回復度合いが鳥類多様性にも影響を与えている可能性が示唆された。→そこで、森林火災と鳥類多様性の関係性を明らかにするため、2007-2008年の鳥類調査結果と2018-2019年の鳥類調査の結果を比較するとともに、その周辺環境(火災の度合い、土地利用変化)との関連性を明らかにする。・ユーカリ林においては、ユーカリの樹高が10 m以上の林班では、下層植生密度と後方散乱強度に相関があることが示された。しかし、主に下層管理が必要とされる24ヶ月(樹高10 m)未満の林班では、下層植生密度と後方散乱強度の間の関係性が明確にならなかった。→そこで、今後は、波長の異なるCバンド(波長5 cm)とLバンド(波長23 cm)マイクロ波衛星を用いて、幼樹段階におけるユーカリ植林地の下層植生密度の推定を目指す。

しかし、主に下層管理が必要とされる24ヶ月(樹高10 m)未満の林班では、下層植生密度と後方散乱強度の間の関係性が明確にならなかった。→そこで、今後は、波長の異なるCバンド(波長5 cm)とLバンド(波長23 cm)マイクロ波衛星を用いて、幼樹段階におけるユーカリ植林地の下層植生密度の推定を目指す。今年度も衛星画像解析、ならびにインドネシアにおけるフィールド調査を行なったが、それらの解析結果を元に、調査項目を再考し、2019年度以降におけるフィールド調査を十分に実施する方が研究の効率が上がると考えたため、予算を取っておくことにした。今年度の調査解析結果をもとに調査項目を議論した上で、来年度以降において乾季と雨季の2回に分け植生調査、ならびに鳥類調査を行うこととする。
イネ配偶子致死補足遺伝子d60,galの単離

イネ品種コシヒカリと,同品種の半矮性突然変異系統北陸100号の間の交雑後代に見いだされたd60とgalは補足的に作用する配偶子遺伝子であり,d60は稈長と雌雄両配偶子形成の両方に作用をもつ遺伝子である.本研究の目的は,d60,galをポジショナルクローニングによって単離する事である.本年度は,日本品種との間で高頻度のDNA多型が観察されるインド型品種カサラスと北陸100号との交雑後代を大規模に展開して,両遺伝子の座乗候補領域を絞り込んだ.カサラスに北陸100号を連続戻し交雑して育成したd60,galが分離するBC_4F_1の自殖後代約3000個体を展開した.そのうち,約1500個体については,幼苗の段階で昨年度得られた両遺伝子に連鎖するDNAマーカーの間で組み換えを起こした個体を選抜し,水田に移植した。残りの個体は無選抜で水田に移植後,DNAを抽出し,組み換え型を選抜した.特に,配偶子致死現象とDNAマーカーの遺伝子型との関係から両遺伝子の遺伝子型が明らかな組み換え型(例えば,d60遺伝子をホモでもち,galを挟むDNAマーカーの一方がヘテロで,もう一方が北陸100号型ホモであれば,北陸100号由来のGal遺伝子をホモでもつはずである)を選抜し,遺伝子の候補領域の絞り込みに用いた.その結果,日本晴のcontigに基づいて考えると,d60は第2染色体のBACクローンOSJNBa0055M07からOJ1115_D03の間の約550kbの間に座乗し,galは第5染色体のBACクローンOJ1008D08からOSJNBb0067H15の間の約250kbの間に座乗することが明らかになった.イネ品種コシヒカリと同品種の半矮性突然変異系統北陸100号との間の交雑後代に見いだされたd60とgalは補足的に作用する配偶子致死遺伝子であり,d60は稈長と雌雄両配偶子形成の両方に作用をもつ遺伝子である.本研究の目的は,イネの配偶子致死遺伝子d60,galをポジショナルクローニングによって単離し,これらの正常対立遺伝子が配偶子形成および稈長を支配する遺伝機構で担う役割を明らかにすることである.本年度は,日本品種との間で高頻度のDNA多型が観察されるインド型品種カサラスと北陸100号との交雑後代を用いて,両遺伝子の染色体上の座乗位置の決定を試みた.カサラスに北陸100号を連続戻し交配して育成したd60,gal遺伝子が分離するBC_3F_1,BC_4F_1世代を圃場に展開し,稈長と種子稔性を調査したところ,両遺伝子をヘテロでもつと思われる長稈・種子稔性低下個体がおよそ1/3の割合で出現した.また,稈長の分離は連続的であったが,北陸100号並の短稈個体の割合はd60遺伝子単独の分離から予想される1/2より明らかに低いこと,短稈個体の中には種子稔性低下個体が認められないことから,両遺伝子が分離していることが確認された.染色体全体をカバーする176のDNAマーカーを用いた連鎖解析の結果,d60は第2染色体動原体付近のSSRマーカーRM1106との連鎖が認められ,galは第5染色体短腕のSTSマーカーR1688との連鎖が認められた.イネ品種コシヒカリと,同品種の半矮性突然変異系統北陸100号の間の交雑後代に見いだされたd60とgalは補足的に作用する配偶子遺伝子であり,d60は稈長と雌雄両配偶子形成の両方に作用をもつ遺伝子である.本研究の目的は,d60,galをポジショナルクローニングによって単離する事である.本年度は,日本品種との間で高頻度のDNA多型が観察されるインド型品種カサラスと北陸100号との交雑後代を大規模に展開して,両遺伝子の座乗候補領域を絞り込んだ.カサラスに北陸100号を連続戻し交雑して育成したd60,galが分離するBC_4F_1の自殖後代約3000個体を展開した.そのうち,約1500個体については,幼苗の段階で昨年度得られた両遺伝子に連鎖するDNAマーカーの間で組み換えを起こした個体を選抜し,水田に移植した。残りの個体は無選抜で水田に移植後,DNAを抽出し,組み換え型を選抜した.特に,配偶子致死現象とDNAマーカーの遺伝子型との関係から両遺伝子の遺伝子型が明らかな組み換え型(例えば,d60遺伝子をホモでもち,galを挟むDNAマーカーの一方がヘテロで,もう一方が北陸100号型ホモであれば,北陸100号由来のGal遺伝子をホモでもつはずである)を選抜し,遺伝子の候補領域の絞り込みに用いた.その結果,日本晴のcontigに基づいて考えると,d60は第2染色体のBACクローンOSJNBa0055M07からOJ1115_D03の間の約550kbの間に座乗し,galは第5染色体のBACクローンOJ1008D08からOSJNBb0067H15の間の約250kbの間に座乗することが明らかになった.
触媒用希少元素の節約・再利用のための担持型触媒の計算物理学と実験による設計と開発

担持型触媒として鈴木宮浦カップリング反応などに利用できるゼオライト担持Pd触媒と硫化金基板担持Pd触媒をターゲットに、計算物理学と実験の両面から研究した。USYゼオライトに担持させたPd触媒は鈴木カップリング反応を起こし、Pd0-PdO/USYを熱処理すると,PdOが活性種になることがわかった.硫化金基板Pd触媒も電顕・XAFS実験と計算からその構造が明らかになった。また、計算からNi触媒も可能であることが示唆され、試行実験を裏付けた。23年度は研究初年度として鳥取大・石井グループと北大・有澤グループ、鳥取大・奥村グループでそれぞれに研究を進めると共に、3グループが揃った研究会を鳥取大で開いて今後4年間の研究計画を確認した。石井グループは金基板表面に硫黄とパラジウムが原子として吸着する計算を2×2表面で計算し、吸着パラジウムが硫黄の吸着で0価になることを突き止めた。また、硫黄が硫酸基として金表面の吸着する場合の構造決定の第一原理計算を行った。計算で予測した構造は有澤グループの実験結果に近い。有澤グループはSulfur-modified Au-supported Pd ; SAPdはPdクロスカップリングの生成物中に殆どPdを残留させない(最大ppbレベル)上に、数百回の繰返し利用が可能な画期的な触媒であるが、構造が解明できてない。そこで、SAPdの理論計算をする上で必要な情報を収集すべく、SPring-8でのXAFS実験(PdとS)を行った。その結果、SAPdのPdとSがそれぞれ、Pdナノパーティクルと硫酸基であることを突き止め、計算科学をする上での重要なデータを得る事に成功した。奥村グループはPd/USY触媒による鈴木カップリング反応での基質適応性,Pd溶出,ホモカップリング反応選択性について検討した。また担体であるUSYゼオライトに約150kJmol-1という非常に強いブレンステッド酸点が存在していることを明らかにした。金をさまざまなY型ゼオライトに担持し、酸強度の強い担体ほど金がよく分散すること、水素の存在が必須であることを見出し、直径約1.8nmの金ナノ粒子を調製した。本申請研究では既に有澤らが見いだしている硫黄修飾金担持型パラジウム(Sulfur-modified Au-supported Pd:SAPd)の研究成果を礎に、新しい反応場である硫黄修飾金の生成機構や物性等学術的特徴をまとめている。またSAPdの利点を応用し、フローシステムを開発した。奥村はパラジウムおよび金の自発的高分散化によるナノ粒子生成について研究した。パラジウムについてはPd単体粉末と超安定Y(USY)型ゼオライトを混合し、900-950°Cで熱処理することでナノ粒子が生成することを見出した。PdとUSYゼオライトを混合し熱処理した試料の赤外吸収スペクトルを測定したところ、ゼオライトのOH基の強度が減少していたことから、PdとH+の交換によってPdが高分散化したものと考えられる。高温で熱処理した試料ほど鈴木カップリング反応に高活性を示し、Pdの粒子径と触媒活性に相関が見られた。金については金錯体とゼオライトなどの酸化物を乳鉢で物理混合し、水素雰囲気中で熱処理することによって直径約3nmの金ナノ粒子が生成することを見出した。ナノ粒子の生成にはCe02などの塩基性を有する担体とNaYゼオライトが有効であった。NaYゼオライトを単体として使用した場合には、金錯体に含まれるClとNaYゼオライトのNa+イオンが反応することでNaClが生成すると同時に金がNaYゼオライトの外表面上に高分散することがわかった。石井は有澤らによるSAPdでSO4分子が金表面よりパラジウム微粒子表面に吸着することを第一原理計算から示し、さらにグラフェンとh-BN表面でもパラジウム触媒の作成が可能であることを理論から予測した。またUSYゼオライトのどこにパラジウムが吸着するか数点を第一原理計算から見出し、そのそれぞれで吸着パラジウムの電子状態が違うことから、そのどれかが触媒反応に選択的に寄与していることを発見した。奥村グループはPd/USYを触媒としたHeckカップリング反応により、バッキーボウル型分子の合成を行った。溶媒・前処理・反応時間等の条件を最適化することにより、収率約60%でバッキーボウル型分子を合成することができた。繰り返して反応を行ったところ、10回使用後にもPd/USY触媒は活性を示し、不均一触媒の特徴がみられた。一方、USYゼオライトを触媒とした金触媒の研究も進めた。Au/USYを水素雰囲気中で加熱したところ、直径約2 nmの金ナノ粒子が生成することを見出した。この金ナノ粒子は700°Cでも平均直径3.8 nmのサイズを保ち、金/USYゼオライトの耐熱性が非常に高いことを明らかにした。

有澤グループは昨年に引き続きSAPdの理論計算をする上で必要な情報を収集すべく、SPring-8でのXAFS実験(Pd、Sと空壁の物質)を行った。既に、SAPdのPdとSがそれぞれ、Pdナノパーティクルと硫酸基であることは突き止めていたが、今回空壁の物質がキシレンポリマーであることを突き止め、計算科学をする上での重要なデータを得る事に成功した。なお、この実験事実をサポートするTEM実験にも成功している。石井グループは有澤グループで実験をしているSAPdの構造の解明を目的に金基板上の硫黄吸着とPd吸着の第一原理計算、特に水を考慮して水酸基による構造への影響を調べる第一原理計算を行った。また、有澤グループを中心としたSPring-8のXAFS実験の結果を受けPdナノパーティクルの第一原理計算、ナノパーティクルの半径が大きな極限としてのPd(111)面上の硫酸基とPdの供吸着系の第一原理計算を行い、硫酸基は金基板よりPdナノパーティクルに吸着しやすいことを突き止めた。研究代表者である石井グループは、有澤グループと奥村グループとそれぞれ共同研究を行い、それぞれの実験に対応する理論計算(第一原理計算)を行った。奥村グループによるPd/USYゼオライトを空気中で熱処理して調製した触媒の第一原理計算により,金属PdはUSYゼオライトのソーダライトケージのサイトIIに存在することが示された。また、有澤グループによる硫黄修飾金担持型パラジウムナノ粒子触媒(SAPd)の基板の金をグラフェンやBNに変えた場合の理論計算を行い、また、ナノ粒子のパラジウムをニッケルに代えたSANiの第一原理計算を行って、高活性な触媒となることを裏付けることに成功した。奥村グループは、Pd/USYゼオライトを空気中で熱処理して調製した触媒が、ブロモベンゼン誘導体をもちいた室温・空気中での鈴木カップリング反応に高い活性を示すことを見出した。反応後では微細な金属PdとPdOが混在していた。一方、5回繰り返して反応をおこなったのちに空気中で熱処理し、ふたたび反応した試料ではクラスター状のPdOが観察された。したがって履歴によって活性種が異なることがわかった。有澤グループは、昨年に引き続きSAPdの理論計算をする上で必要な情報を収集すべく、硫黄修飾金担持型パラジウムナノ粒子触媒(SAPd)の構造解析結果を基に、基板の金をガラスに変えたSGlPdおよび、ナノ粒子のパラジウムをニッケルに代えたSANiの製造に着手し、高活性な対応する触媒の開発に成功した。さらに、これらについてTEM実験およびSPring-8でのXAFS実験(Pd、Sと空壁の物質)を行った。第一原理計算を用いた解析により、奥村グループのPd/USYゼオライトの触媒と有澤グループのSAPdの触媒で、いくつかの類似点が明らかとなり、今後の触媒開発の指針になる可能性を持つ研究成果となった。26年度が最終年度であるため、記入しない。計算物理学26年度が最終年度であるため、記入しない。鳥取大・石井グループは19年度22年度までの科研費基盤研究Cの研究成果を土台として、北大・有澤グループと連携した硫化金基板上パラジウム触媒の構造決定について、第一原理計算は順調に進展している。北大有澤グループ、鳥取大奥村グループによる実験面からのそれぞれの触媒の構造決定も順調に進展している。
強磁性超伝導体URhGe 及び UCoGe のフェルミ面の特性研究

強磁性状態において超伝導を示すURhGe及びUCoGeについて、フェルミ面の特性と超伝導特性との関係を明らかにするため、高純度単結晶育成に取り組み、輸送特性の測定を行った。UCoGeにおいて、小さいフェルミ面の存在と大きなサイクロトロン有効質量の直接観測にはじめて成功した。これらの特性は、磁気異方性及び超伝導特性の異方性とも極めて密接に関連していることを明らかにした。本研究の目的は、強磁性超伝導体URhGe及びUCoGeにおけるフェルミ面の特性をドハース・ファンアルフェン(dHvA)効果測定により調べ、磁性と超伝導発現に深くかかわる5f電子の状態を明らかにすることである。22年度、UCoGeについてはフランス原子力庁(CEA-Grenoble)との共同研究において、微小ながら高純度単結晶の育成に成功し、磁気抵抗測定を行った。その結果、シュブニコフ・ドハース信号の観測に成功し、さらに角度依存性を調べることで比較的重い有効質量(約25m_0)を持つ球状ポケットフェルミ面の存在を明らかにした。この結果は、組成比111のウラン化合物で観測された初めての量子振動であると同時に、本研究課題であるUCoGeの電子状態の解明に対する最初の成果である。研究の計画に対しては当初の予定に従い、結晶育成条件とフェルミ面観測に必要な純度の目安が明確となった。今後の磁場変調法によるdHvA効果測定による詳細な研究に対しては、高純度結晶の大型化が課題である。URhGeについては、当初の研究計画に従い、ウラン金属原料の純良化と結晶育成・評価をすすめ、結晶の高純度化条件の絞込みを行った。特に、ウラン金属原料の純良化については、URu_2Si_2等の他のウラン化合物の純良化も含めて有効性を明らかにし、条件は確立した。URhGeの単結晶については、次年度以降計画されているdHvA効果測定用に、試料の準備と結晶育成を継続し、dHvA信号の観測に向けた世界最高純度を目指している段階である。本研究の目的は、強磁性超伝導体URhGe及びUCoGeにおけるフェルミ面の特性をドハース・ファンアルフェン(dHvA)効果測定により調べ、磁性と超伝導発現に深くかかわる5f電子状態を明らかにすることである。平成22年度までの研究で、UCoGeについては既にシュブニコフ・ドハース信号の観測に成功しており、平成23年度では、磁場変調法による高感度測定を行う予定であった。しかし、東日本大震災の影響により、極低温測定実験が十分できなかったため、一部実験計画を変更し、高純度試料育成に力点を置いて実験を行った。その結果、対象物質の研究として先行しているフランスの研究グループ等で得られている試料と同程度以上の試料育成条件を確立しつつあり、また関連する物質についても試料育成がすすんだ。そのため、平成24年度に実施予定である磁場変調法によるドハース・ファンアルフェン効果測定について、準備が整いつつある状態である。また一方、平成23年度にフランス国立科学研究所(CNRS)で行われた高磁場中輸送特性の予備的実験結果から、UCoGeにおいては温度2Kで数十テスラを超える磁場中において、磁気的異常が観測されることをはじめて明らかにした。本研究の目的は、強磁性超伝導体URhGe及びUCoGeにおけるフェルミ面の特性を調べ、磁性と超伝導発現に深くかかわる5f電子状態を明らかにすることである。平成23年度までの研究で、UCoGeについてシュブニコフ・ドハース(SdH)信号の観測に成功し、また関連する物質についても高純度単結晶試料の育成がすすんだ。これら高純度単結晶試料を用い、フランス国立科学研究所(CNRS)で行ったパルス磁場中輸送特性の予備的実験結果から、UCoGeの磁化困難軸(b軸)方向において、数十テスラを超える高磁場の磁気的異常を発見した。この結果を受け、平成24年度においては、予備実験を行った温度2Kより、さらに低温での磁気抵抗及び磁化測定実験を行い、それらの量子振動の観測、磁気異常に関する磁場温度相図の確立を目指した。この実験により、SdHに関する新しいフェルミ面の極値に対応するシグナルを観測することはできなかったものの、磁場約50T付近で観測される異常が、常磁性相からの磁場誘起の磁気モーメントの整列に対応する異常であることを確認した。この異常は、温度の上昇とともに低磁場側へシフトし、30 K以上では徐々に消滅するが、低磁場における帯磁率の極大値を示す温度へ接続していくことが明らかになった。また、URhGeに関しても同様の磁化困難軸に対する磁気抵抗測定実験を行い、磁気温度相図を決定し比較を行った。URhGeの場合は、強磁性相からの磁気モーメントの再配列に対応した異常であり、UCoGeの場合とは異なるが、磁気抵抗そのものの振る舞い、あるいは相図に関する類似性を明らかにした。また、本研究の目的に関連するウラン及び希土類化合物のフェルミ面、磁気異常に関する研究についても成果をあげた。

平成22年度末に起きた東日本大震災の影響により、平成23年度は低温測定実験が十分できないことが予想されたため、当初の実験計画を一部変更し、ドハース・ファンアルフェン効果測定に必要な高純度試料育成に力を入れた。平成24年度に行う予定である測定実験について試料準備を順調にすすめている。24年度が最終年度であるため、記入しない。既に得られている高純度単結晶試料について、試料内の純度の均一性等を調べるために、低温比熱測定を行う。その上で、磁場変調法によるドハース・ファンアルフェン効果測定を行う。装置は、17テスラ超伝導マグネット及び希釈冷凍機を用いた30mKの極低温で実験を行う。