hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ATLAS実験におけるヒッグス粒子とフェルミオンの結合定数の精密検証

LHC-Run2で重心系エネルギー13TeVのデータを用いて、ヒッグス粒子がボトムクォークに崩壊するモードの探索を行なった。2016年までにATLAS実験で蓄積した約36/fbの陽子陽子衝突データでヒッグス粒子がウィークボソンと随伴生成される事象を探索し、発見感度約3.6σでヒッグス粒子がボトムクォークに崩壊するモードを世界で初観測した。また、信号強度を測定し標準模型の予言値と無矛盾な値を測定した。次世代マイクロパターンガス検出器として有望なマイクロRWell検出器を2次元読み出しが出来るように設計・製作して実際に信号を観測した。平成27年度, ATLAS検出器は世界最高重心系エネルギー13TeVの物理データを取得(Run2)した。LHCの稼働状況により当初の見込みより少ない約3.2/fbのデータが物理解析に使用出来た。標準模型ヒッグス粒子のボトムクォーク対崩壊モードの観測には取得データが足りないため,当初の計画通り13TeVのデータの理解と標準模型を越える2HDMで予言される重いCP-oddヒッグス粒子(A)がZH→llbbに崩壊するモードの探索に焦点を当てて研究を進めた。標準模型からのずれは観測されないことを確認し, Aの質量が800GeV以上の領域では今までより厳しい生成断面積の上限値をつけることに成功した。また, Run2のレプトントリガーの性能を評価し,今後の高ルミノシティ環境でもZH→llbbの信号取得効率の低下を抑えRun1と同程度のパフォーマンスを保てることを示した。さらに,ヒッグス粒子から崩壊したジェット中のbハドロンがセミレプトニック崩壊した場合のミューオンを観測し, bジェット特有のエネルギーを適用することでヒッグスの質量分解能を10%向上させることに成功した。主要背景事象であるZ+jetsのモンテカルロシミュレーション(MC)と2015年データを比較し,今後使用されるMCパラメータの再チューニングでモデリングを改善出来ることを示した。これらの研究から背景事象の系統誤差が減少できる可能性を示せたことは,今後の高統計データでヒッグス粒子がボトムクォークに崩壊するモードの初観測に向けたよい試金石となった。さらに,将来の検出器アップグレードのため,高ルミノシティでの背景事象環境に強い, 250umピッチで2次元読み出しが可能なマイクロメガス検出器の設計・試作を行った。従来の検出器で使用していた材料も見直し,アウトガスが少ない材料を用いて検出器の動作確認を行い,より詳細な性能が測定できる状態に到達できた。当初の研究計画どおり,データの蓄積がボトムクォーク対に崩壊する標準模型ヒッグス粒子の発見感度に到達しなかったため、2015年の重心系エネルギー13TeVの実データを用いて, Run2でアップグレードされた検出器とレプトントリガー, bジェット再構成アルゴリズム,そしてZH→llbb解析で重要な背景事象であるZ+bb, ttbarの理解に重点を置いて研究を進めることが出来た。解析手法が標準模型ZH→llbb解析と同様の2HDMのベンチマークシナリオであるA→ZH→llbb探索で13TeVデータを用いた初の物理結果を公表することに成功した。この解析を通して, ZH→llbb信号のトリガー性能の評価やヒッグス質量分解能の改善手法を確立することが出来た。これらの成果は平成28年度の標準模型ヒッグス粒子のボトムクォーク対崩壊モード観測にも重要な研究であり,データを用いて有効性を確認できた事は,今後の研究に重要な指針を与えた。また,背景事象の理解も2015年の重心系エネルギー13TeVの実データでモンテカルロシミュレーションのミスモデリングを評価し,モデリングを改善出来ることを確認した。これらの背景事象の系統誤差が重要になる,平成28年度以降の高統計データに対して改善されたシミュレーションを用いることが出来るのは発見感度向上に重要であると考える。また,初めて2次元読み出しのマイクロメガス検出器を作製し,検出器を動作させるところまで到達した。今後,ビームテストや高ヒットレートの放射線環境下での動作試験でさらに詳細な検出器性能を測定できるところまで研究を進めることが出来た。ヒッグス粒子がボトムクォークに崩壊するモードをベクターボソン随伴生成過程で探索しRun2の13TeV、13.2/fbのデータを用いた結果を初めて公表することに成功した。LHC・ATLAS実験のデータ取得が2016年前半は当初の予想より少なかったため、標準模型で予言されるボトムクォークに崩壊するヒッグス信号の発見感度は1.9σに到達するにとどまり、実際の観測は0.4σという結果を得た。まだデータ量が少なくヒッグス粒子がボトムクォークに崩壊するモードの発見には至っていないが、この解析を通じて、Run2におけるトリガーや粒子同定、事象選択の最適化を行う事が出来た。さらに、データと背景事象のモデリングの問題点の知見が得られ、今後の高統計データの解析において影響が大きい系統誤差を精査し、ボトムクォーク崩壊モードの初観測に向けて改善すべき点を明かにすることが出来た。Run2,2016年までのデータ36.1/fbを用いて系統誤差を減らし発見感度を向上させる研究が進んでおり、発見感度が3σ程度に到達することが期待される。また、ヒッグス粒子がミューオンに崩壊するモードの探索も36.1/fbのデータを用いて探索結果を公表した。標準模型の2.8倍の断面積まで棄却しヒッグス粒子と第2世代であるミューオンとの結合定数は、標準模型と矛盾がない結果を得ることに成功した。

さらに、前年度製作した2次元読み出しマイクロメガス検出器の動作・データ取得に初めて成功した。レジスティブ層と垂直方向の読み出しで電荷の拡がりから予想される特徴的な分布も観測された。1層のマイクロメガスで、初めてミューオンの飛跡を2次元的に観測する事に成功し、学会で報告した。ヒッグス粒子がボトムクォークに崩壊するモードを用いた解析ではRun2の13TeVの2016年夏までのデータを用いた結果を初めて公表することに成功した。まだ発見感度が足りないため、2016年までの全データを用いた解析が進行中であり、前回の解析で大きかった系統誤差を低減するための解析手法の改善が進んでいる。Run2,2016年までのデータ36.1/fbで発見感度が3σに到達することが期待される。またRun1の結果も使うことによりさらに発見感度のさらなる改善が見込まれることも分かってきており、4σ以上の発見感度がRun1+Run2のデータで得られる可能性がある。27年度に初めて製作した2次元マイクロメガスの動作確認・信号読み出しに時間を要したが、信号の観測までこぎつけることが出来た。現在、レジスティブ層の抵抗値とY方向の読み出しの電荷拡散の最適化が進行中である。また、新しいマイクロパターンガス検出器の設計計画も進んでいる。製造手法や設計に時間を要したが、ほぼ開発方針も固まり、製造コストを下げる事が可能になってきた。もう少しで製造に進める段階まで到達している。本研究課題では、LHC-ATLAS実験の13TeV陽子陽子衝突データを用いて、Run1で未確認だったヒッグス粒子がボトムクォークに崩壊するモードの探索を行った。平成28年度夏までのデータ(約13.2/fb)を用いて、Run2実験で初めて探索結果の公表をした。しかし、予想発見感度は1.9σにとどまり、実際の観測は0.4σという結果だった。しかし、この結果から解析の改善点を精査し、平成28年度までのすべての陽子陽子衝突データ、約36.1/fbを用いて解析を行った。特にZH→llbbモードの解析改善に貢献し、運動学的情報を用いてヒッグスの質量分解能を約40%改善する事に成功した。この改善によりZH→llbbがもっとも探索感度が高いモードになった。Run1データ解析の結果と、他のチャンネルを統計的に統合し、ヒッグス粒子がボトムクォークに崩壊するモードを3.6σの発見感度で観測する事に成功した。また、信号強度を測定し0.90+/-0.18(統計誤差)+0.21/-0.19(系統誤差)という高精度で標準模型と無矛盾な値を測定することに成功した。この結果は、日本物理学会で公表し、平成29年度に論文に投稿され、すでに50以上の引用がついている。また、平成27年度には2次元マイクロメガス検出器を製造し、性能評価を行った。平成29年度には、次世代マイクロパターンガス検出器として有望なマイクロ-Resitive Well(μ-RWELL)検出器の設計を行い、製造した。平成28年度に製造した2次元マイクロメガス検出器のデザインを踏襲し、2次元μ-RWELLを世界で初めて製造した。
分子シャペロン複合体による膜タンパク質の成熟化・分解への双方向性調節と選択機構-唾液腺に発現する嚢胞性線維症原因遺伝子(CFTR)をモデルとして-

膜タンパク質であるCFTRの遺伝的機能不全症(嚢胞性線維症)は、全身性外分泌腺機能障害・呼吸器感染を誘発する致死率の高い疾患であるが、その多くは細胞膜上でチャネルとして機能すべきCFTRが、変異により、ERで正常なコンフォメーションをとれず、ユビキチン化され、分解されることに由来する。本研究では、分子シャペロン複合体がCFTRの成熟化と分解をいかにして調節するか、その分子機構を解明することを目的とした。従来の研究で、CFTRの成熟化にはMAPKにより機能制御される未知分子のCFTR・Rドメインへの結合が関与することが示唆され、Rドメインに接着する分子をスクリーニングし、3種類の遺伝子(the CFTR R-domain Interacting Protein (CRIP) : CRIP1,CRIP2,CRIP3)をクローニングした。CRIP遺伝子ファミリーは、相同性が高くZinc Ring Fingerを有するC末端領域で、CFTR・Rドメインに結合し、中央部でシャペロン分子Hsc70と結合する。CRIP1,CRIP2,CRIP3はMAPKによるリン酸化サイトを保有しており、活性型MAPKの発現レベルにより、タンパク質の安定性およびプロセシングのパターンが制御された。CRIPのN末端とC末端にそれぞれ異なる蛍光タンパク質(GFPとDsRed)を融合したトランスジーンを培養細胞に発現させ、生細胞内でのCRIPの挙動をタイムラプスイメージングにより観察すると、CRIPは主に核内に局在するが、一過的にCRIPのC末端領域のみが核から細胞質へ移行した。更にCRIPを強制的に細胞質もしくはERに局在させると、CFTRの発現量は低下し、分解が促進されることが示唆された。CRIPはC末端領域にZinc Ring Fingerモチーフを有するが、E3ユビキチンリガーゼとしては機能せず、逆に別のタンパク質(CHIP)によるCFTRのユビキチン化を抑制した。CRIPはMAPKによるリン酸化等により経時的に多段階に機能修飾され、一過的に、切断されたC末端が核から細胞質に移行し、ユビキチン化を介さない別経路で、CFTRの分解を引き起こすことが示唆された。本研究では嚢胞性線維症原因遺伝子(CFTR)をモデルとして、分子シャペロン複合体の構築素子が、いかにして膜タンパク質であるCFTRの成熟化と分解を、双方向性調節するか、その分子機構を解明することを目的とした。従来の研究でCFTRのRドメインがCFTRの成熟化・分解の制御に関与することが示唆され、Rドメインに接着する3種類の遺伝子(the CFTR R-domain Interacting Protein(CRIP): CRIP1,CRIP2,CRIP3)をクローニングした。CFTRは、CRIP遺伝子ファミリーの中で相同性の高いC末端領域に結合し、Zinc Ring FingerモチーフはCFTRとの結合に不可欠であることが、Zinc Ring Fingerへの点変異の導入による、結合能の欠失により明らかとなった。またCRIP遺伝子ファミリーは、シャペロン分子Hsc70と分子複合体を形成していること、およびCRIP遺伝子群でヘテロオリゴマーを形成していることが、CRIPとともに免疫沈降される分子の解析により明らかとなった。さらにCRIP遺伝子ファミリーとその変異体をCFTR発現細胞に過剰発現させた場合の、CFTRの生成量・分解速度の解析により、Zinc Ring Fingerを有するCRIPのC末端領域は、成熟型CFTRの生成に抑制的に働くこと、CRIPをER・Golgi体に強制的に局在させた場合には、それらの部位に限局するCFTRを選択的に分解すること、またCRIP遺伝子ファミリーはMAPKにより機能修飾され、成熟型CFTRの生成量・未熟型CFTRの分解速度を変化させることが明らかとなった。CRIP遺伝子ファミリーはHsc70を含む分子シャペロン複合体の構築素子として機能し、MAPKはCRIP遺伝子ファミリーの機能調節を通して、CFTRの成熟化と分解を可変的に制御することが示唆された。

更にCRIPを強制的に細胞質もしくはERに局在させると、CFTRの発現量は低下し、分解が促進されることが示唆された。CRIPはC末端領域にZinc Ring Fingerモチーフを有するが、E3ユビキチンリガーゼとしては機能せず、逆に別のタンパク質(CHIP)によるCFTRのユビキチン化を抑制した。CRIPはMAPKによるリン酸化等により経時的に多段階に機能修飾され、一過的に、切断されたC末端が核から細胞質に移行し、ユビキチン化を介さない別経路で、CFTRの分解を引き起こすことが示唆された。
ヒトの外側翼突筋の筋電図ー咀嚼時の活動様式ー

咀嚼運動時の外側翼突筋下頭の働きを明らかにすることを目的とし,成人男性8名について,右側外翼突筋(Lpt),咬筋,側頭筋の筋活動,ならびに切歯点下顎運動を同時記録し,筋活動と下顎位との時間的関係を分析し,以下のことを明らかにした。1.咀嚼1ストロ-クのLpt筋活動時間の占める割合は,作業側で69,0%,平衡側で61,6%であった。2.作業側の開口相では,Lpt筋活動は最大開口位まで持続せず最小12m sesから最大81 mses以前に消失した。この筋活動の抑制は咀嚼側への下顎の側方移動に関連する。3.平衡側のLptの筋活動は最大開口位を越えて閉口相初期まで最小4m secから最大62m secの継続があった。この筋活動は閉口筋と協調した閉口相初期の下顎側方移動に関連する。4.作業側の閉口相終末から咬合相の初期にかけてのLptの筋活動は8名中6名に認められた。この筋活動には閉口筋との協調活動としての下顎の安定化としての役割が考えられる。5.作業側の咬合相では咬筋の活動消失後の咬合相後半にLptの強い筋活動が認められた。この活動は前側方咬圧の発現と関連するものと示唆される。6.咀嚼時のLptの筋活動パタ-ンは名被験者で異なり個人差が強かった。以上のことから,ヒト外側翼突筋の咀嚼中の筋活動は開口時の下顎の下方移動と側方移動,また閉口相初期の側方移動に関連し,咀嚼運動の形成に大きな役割を果していた。また,咬合相後半の筋活動から,水平的咀嚼力の発現に関連していることが示唆された。被験者として正常有歯顎者(10名)を選択した(年令24才30才)。各被験者の上下顎歯列模型、オルソパントモ及び顎関節X線写真(シューラ氏法)を基礎的資料として準備した。この資料にはEMG分析時に筋活動パターンと各個人の咬合形式あるいは顎関節形態との関連性について検討する時に必要と考える。昭和63年度本実験計画の課題は咀嚼時のヒト外側翼突筋のEMGの記録であるが、予備実験として外側翼突筋のEMG導出に際して、同心針電極とbipor fine wire electrode(Basmajian,Stece)についての両者の本実験の適性について検討した。その結果、同心針電極は波形が安定しているが、咀嚼中当該筋に痛みが発生するなど侵襲性が高く咀嚼に困難性を訴えた。一方、wire electrodeではwireが筋中で動揺移動し、EMGに安定性を欠くが咀嚼中痛みや違和感を訴えなかったり、本筋への電極刺入は難しく失敗することも多く被験者に負担を与えていたが、本年度備品設備である2チャンネル筋電計(三栄測器社製)の設置により本筋の電極刺入の確認をEMG波形の出現としてモニターできることは本実験の遂行にあたって大きな役割を果している。被験者10名中5名についてはチューインガム、スルメ、カマボコの3食品の咀嚼50ストロークを片側の咬筋、側頭筋前部、側頭筋後部、外側翼突筋下頭の4筋のEMGとMKG下顎運動曲線との同時記録を行いすでにデータレコーダに収録済みである。

今年度研究実施計画にもとずいて、外側翼突筋のEMGおよびMKG下顎連動曲線の分析から次のような結果を得た。咀嚼側、作業側外側翼突筋について分析結果。開口相で8人の全被検者で筋活動が認められたが通常の開口と異なって、最大開口位までの活動の持続がみられず、開口途中で活動が停止した。これは咀嚼側への下顎の側方移動と符号する活動停止であることがわかった。閉口相では閉口相終末で8人中6人に咬筋と同期にした活動が認められたが、2人には活動は認められなかった。この筋活動は咬筋の強い活動と同期していることから、下顎のスタビイライザ-としての活動、とくに課題の安定に働くものと考察した。咬合相では、咬筋と同期して活動するケ-スでは咬筋の活動の消失と共に活動を停止し、インタ-バルをおいて咬合相後半で再び活動を開始し、咬合終末からさらに開口相へと連続して活動が継続した。閉口相終末に活動の認められなかった2人では、咬筋の活動消失後に同期して強い本筋の筋活動が認められ同様に閉口相に継続した。このことから、MollerやWoodらの報告する咬合相後半の本筋の活動が本実験に於ても確認された。この本筋の咬合相後半の活動は咀嚼第5相の直前の等天性活動に近い側方力の発現を考察した。また、咬筋と切り変わる筋活動パタ-ンから考えて、垂直力咀嚼力は閉口相終末の歯の接触のない時期に、咬筋によって発現され、後半歯の接触が極めて接近する接近する咬合相では歯の咬合相では歯の咬頭斜面を利用した本筋の等天性活動によって側方および前方咀嚼力が発現するという2つの咬合力発現相が遂行されることが本年度実験結果からわかった。本筋のバランミングサイドの活動についての分析は平成2年度の研究目的とする。本年度の分析目標は咀嚼時の平衡側外側翼突筋の筋活動様式を明らかにすることである。作業側外側翼突筋では最大開口位に達する以前に筋活動の消失を伴うことを前年度で報告した。これに対して平衡側外側翼突筋では8被検者中6人において最大79msecに到る最大開口位を越えての筋活動が認められた。この活動は閉口相における活動であるが,咀嚼側側頭筋と協調した対側外翼突筋の下顎の咀嚼側側方移動に呼応した活動と見なすことができる。このようなover durationの大きな被検者でのMKGチュ-イングベクトルを観察すると側方移動量の大きな動径を示した。本筋の活動停止後は咬筋によって閉口相終末に向かうがっ閉口相終末までの咬筋と協調活動は4人に認められたが,その筋活動は小さく同側側頭筋と共働する平衡側顆頭の安定に関連する活動と考察した。咬合相での活動は咬合相の終末で開口前に全ての被検者で活動が認められたがその活動時間は作業側より短くしかも電位も小さかった。この活動を平衡側顆頭のスム-ズな早期前方移動に関与するもの,すなわち咀嚼時開口に対応する準備的な先行筋活動と考えた。3年間における研究結果より下記のような結論を得た。咀嚼中の外側翼突筋は開口,側方移動に対応して作業側,平衡側で独立して,しかも両側の協調活動を通して合目的なChewing motionの動径を制御する。とくに,咀嚼側では咬筋,側頭筋による垂直的な咬合力の発現時に共働筋として関節窩での顆頭の安定を計ると同時に咬合相終末では閉口筋の活動消失後の上下機能咬頭内斜面における側方咬合力の発現にも関与することが示唆された。下顎運動経路への関与,顆頭の安定化,前方,側方咬合力の発現など咀嚼運動に極めて大きな役割を果していることが明らかとなった。
卵成熟における一酸化窒素の関与

次にSNAPを添加した培養液中でdenuded oocyteを培養した。培養後のoocyte 100個からタンパクを抽出し、SNAP添加の有無でMAPK、phosphorylated MAPKの発現の変化をwestern blotting法を用いて比較解析した。MAPKはすべての培養時間において発現が認められたが、pMAPKは6時間目より発現が認められ、その発現は12時間まで増加した。さらにoocyteをSNAPを添加培養し、2,4,6,8,10時間目に各群oocyte 100個をそれぞれ回収し、タンパクを抽出した。cdc25C抗体を用いて、western blottingを行ったところ、controlにおいては2時間目より発現が認められたが、4時間目には発現低下し、6,8時間目には再び発現が上昇した。SNAP添加群でも同様の変化を示したが、変化が遅延する傾向が認められた。以上の結果からNOはcdc2活性を抑制し、卵核成熟を抑制することが明かとなった。NOによるcdc2活性の抑制にはcdc25Cの抑制を介する経路があることが示唆された。一方、in vitroでGVBDは培養開始後約2時間後から起こってくるのに対し、pMAPK発現は6時間以前では認められないことから、ラットの卵核成熟にMAPKは関与していないものと考えられた。培養後のoocyte100個からタンパクを抽出し、SNAP添加の有無でMAPK、phosphorylated MAPKの発現の変化をwestern blotting法を用いて比較解析した。さらにoocyteをSNAPを添加培養し、2,4,6,8,10時間目に各群oocyte 100個をそれぞれ回収し、タンパクを抽出した.cdc25C抗体を用いて、western blottingを行ったところ、control群においては2時間目より発現が認められたが、4時間目には発現低下し、6,8時間目には再び発現が上昇した。
固液界面吸着分子の超高速スペクトロスコピーと界面フェムトケミストリー

本研究では、超高速分光の研究が未発展であった固液界面に対して、過渡反射率測定を適用し、電極/水溶液界面での超高速現象を観測することを通じて、固液界面のフェムトケミストリーに支配的な要素を明らかにすることを試みた。特に新規な試みとして、界面の固体側については構造が規定できる金単結晶の電極界面およびその上にアルカンチオールを修飾した系を用いており、電位制御下で超高速分光情報をその場測定することにより、界面の超高速現象と界面の分子構造との相関の解明を目指した。フェムト秒パルス光を用いた過渡反射率測定装置を開発し、金単結晶電極/水溶液界面を対象とした実験を行い、フェムト秒オーダーの時間スケールで変化する過渡反射率の経時変化を精度良く測定することに成功した。金単結晶電極/水溶液界面およびアルカンチオールで修飾した金単結晶電極/水溶液界面において、電位制御下での過渡反射率測定から、電極電位や水溶液中の支持電解質の種類および界面修飾アルカンチオール分子の有無やその炭化水素鎖長により過1渡反射率応答が異なるという新規な実験事実を得た。これらに基づいて、金単結晶/水溶液界面における金の電子状態の超高速緩和過程に対するアルカンチオールの修飾の効果、界面吸着により金の電子状態の超高速緩和過程を決定づける硫酸アニオンの特徴的な振る舞いを明らかにした。さらに、界面における水分子の配向が、金の電子状態の超高速緩和過程において重要であることが明らかにした。以上のように、固液界面のフェムトケミストリーに支配的な要素の一つは分子の吸着状態であることを実験的に示した。得られた成果をまとめて3つの国際学会で2件の招待講演を含む4件の講演を行った。また2回の国内会議にて発表すると共に国際学会誌の学術論文としても公表している。本研究では、"固液界面に吸着した分子の超高速化学(フェムトケミストー)"の開拓を指向して、新計測原理の創出にもとづく選択性向上と検出の高感度化というた分析化学的な観点からメスを入れる。特に、固液界面のフェムトケミストリーに支配的な要素を明らかにするために、固液界面吸着分子と固体との超高速相互作用を分光的に検討する。具体的には、単結晶金属表面上の良く規定された分子配列を電気化学的に制御しつつ、超高速光熱変換および界面光電子放出応答の高精度測定を行い解析する。初年度である本年度は、主に装置の開発と単一波長での実験による試料系および実験条件の設定を行った。具体的成果は以下の通り。1.装置導入と調整:既存実験系に高調波発生器・ホトンカウンタを組み込み、広帯域化された光波長域に合わせての光学系を最適化を行った。2.金単結晶(111)面/電解質系での定電位・超高速過渡反射率応答を測定し検討した。数100fsの超高速応答の電極電位依存の観測に成功した。電位依存はわずかではあるので、サイクリック電位走査測定を併用して確認を取る手法を開発した。電解質溶液中の支持塩の濃度や種類の違いが超高速応答の電位依存におよぼす影響を検討した。過塩素酸の0.1M溶液で電位依存が大きく高濃度ほど電位依存が少ないこと、硫酸溶液では電位依存が観られなくなることが分かった。これらから、表面に近接する水分子の振動が超高速緩和ダイナミクスに影響していると推論した。3.単結晶金(111)面をアルカンチオールで修飾した系で同様に検討した。未修飾系より緩和が遅いことを見出した。

また、この系にでも超高速応答が電位依存することを見出し、吸着分子の関与する超高速相互作用の存在が示された。この系は以降の検討に適切な物質系であると結論した。現在、波長を変えてスペクトル測定を行うべく準備中にある。本研究では、固液界面のフェムトケミストリーに支配的な要素を明らかにするために、固液界面への吸着分子と固体との超高速相互作用をレーザー分光計測法により検討している。(1)良く規定でき電位制御された電極界面での超高速光熱変換・界面光電子放出・多光子励起発光応答の高精度測定、(2)超高速応答スペクトルの広い波長範囲での検討、(3)金属から液体中への光電子放出過程の観測を柱として、既存の装置系に逐次改良を加えつつ実験を遂行中である。単結晶界面系の実験、試料系の検討と分子吸着系界面の実験を遂行してきた。3年計画の第2年度となる本年度の具体的な検討項目、成果を以下にまとめた。1.高周波ミリボルトメータ、ローノイズグリーンレーザー、既存のマルチチャンネル分光器を組み込む装置改良を行い、光検出器出力と反射率の高精度同時モニターを実現し、過渡的な反射率変化と定常反射率の相関の解析を可能とした。また、広域化された光の波長域に合わせての光学系の最適化を継続的に試みた。励起波長の多少の変化では顕著な応答の違いが観測できないことが判明し、励起波長域を更に広く取るべく改良に着手した。2.単結晶金(111)面をアルカンチオールで修飾した系について検討した。アルカン鎖長、電解質中アニオン、電極電位を変えて、界面電子の緩和挙動を測定解析した。特に界面からのエネルギー損失率の指標となるパラメータを定義して用いることで、超高速応答の電位依存性がアルカン鎖長による影響を半定量的に評価した。界面修飾にもまたアルカン鎖長の違いにも関わらず、溶液中の電解質アニオンの違いが最も顕著に界面での電子の緩和挙動に影響することを見いだした。3.得られた成果をまとめて3回の国内会議とともに2回の国際会議にて発表すると共に学術論文として公表した。本研究では、超高速分光の研究が未発展であった固液界面に対して、過渡反射率測定を適用し、電極/水溶液界面での超高速現象を観測することを通じて、固液界面のフェムトケミストリーに支配的な要素を明らかにすることを試みた。特に新規な試みとして、界面の固体側については構造が規定できる金単結晶の電極界面およびその上にアルカンチオールを修飾した系を用いており、電位制御下で超高速分光情報をその場測定することにより、界面の超高速現象と界面の分子構造との相関の解明を目指した。フェムト秒パルス光を用いた過渡反射率測定装置を開発し、金単結晶電極/水溶液界面を対象とした実験を行い、フェムト秒オーダーの時間スケールで変化する過渡反射率の経時変化を精度良く測定することに成功した。金単結晶電極/水溶液界面およびアルカンチオールで修飾した金単結晶電極/水溶液界面において、電位制御下での過渡反射率測定から、電極電位や水溶液中の支持電解質の種類および界面修飾アルカンチオール分子の有無やその炭化水素鎖長により過渡反射率応答が異なるという新規な実験事実を得た。これらに基づいて、金単結晶/水溶液界面における金の電子状態の超高速緩和過程に対するアルカンチオールの修飾の効果、界面吸着により金の電子状態の超高速緩和過程を決定づける硫酸アニオンの特徴的な振る舞いを明らかにした。さらに、界面における水分子の配向が、金の電子状態の超高速緩和過程において重要であることが明らかにした。
学習者と教師の必要感に基づいた家庭科住生活学習の教材・授業の提案

本研究では、これまでに明らかになった、中学生の抱く住生活学習に関する高い関心と、「学校外での実験、実習」という学習方法を望んでいることの2点から、これまでにない、住生活学習の教材と授業の提案を目指した。主たる成果は、第一に、学校行事(宿泊を伴う)を住生活の授業と繋げて計画、実践したことである。日常経験している便利な住生活と、学校行事で経験した自然環境と一体化した住生活の対比から、中学校の住生活学習を行った。第二には、学習科学の分野で開発された知識構成型ジグソー学習を用いて、高等学校において住生活の本質に迫るために、近年の住生活スタイルとして特徴的な4種の住まいについて学習を行ったことである。本年度の研究実施計画は、平成2224年度に実施した家庭科担当教諭と中学生を対象とした調査で明らかになった住生活学習上の課題を踏まえて、共同研究者間で担当題材を分担して、教材開発や授業実践研究を進めることである。第1回研究会(9月17日)では、1先の調査結果から明らかになった教材や授業実践の課題を確認すること、2「室内環境・設備」に関する先進的な研究成果について、講師をお招きして学び合うこと、3共同研究者各人の平成25,26年度の教材開発、授業実践研究の計画、その見通しなどを報告し合うことを内容とした。その後、研究分担者の一人、中島喜代子氏が突然亡くなられる(10月)という事態が発生して、一時大変混乱したが、研究代表者を中心に分担を見直すという体制を整え、再出発することになった。その後は、研究代表者・分担者各人が、担当する題材について、教材研究を行うと同時に、授業実践校を探して、具体的に依頼して授業実践の計画を立てて推進した。研究代表者の場合には、急逝した研究分担者の担当する予定であった題材を含めて、教材研究を進めている。特に、これらの題材について、家庭科の教育課程上の意義、位置づけなどについて検討を進めている。また、平成26年度の授業実践実施に向けて、実践校を決定して、実施のための具体的な計画、推進を進めている。3月末には第2回研究会を実施して、計3名になった共同研究者で集まり、本年度の成果と共に、次年度の授業実践計画を中心に情報交換を行った。平成26年度は、研究代表者と研究分担者、計3名がそれぞれ、これまでの研究成果を生かして、学校現場での住生活に関する授業実践を計画・実施して、その成果をまとめた。平成25年度までの研究で明らかになっていることは、子どもたちは教師が考えているほど住居や住生活学習に関する興味・関心は低くはなく、住生活の学習では、特に学校外での実験・実習という学習活動を取り入れることを強く望んでいるという特徴があるという点である。そこで、研究代表者の小川裕子は、伝統的な地域(奈良県明日香村)での民泊(短期のホームステイ)という学校行事での体験から繋げた、中学校における住生活授業実践(防災、安全で快適な室内環境、家族の住み方等)に取り組んだ。研究分担者の石井仁は、中学校における実験活動を取り入れた住生活授業実践(通風・換気、騒音)に取り組んだ。同様に研究分担者の小川正光は、中学校における「住民参加のまちづくり」に関する授業実践に取り組んだ。これらの授業実践の意義としては、家庭科の授業時間数が限られているという現状に対して、家庭科の時間以外の学校行事と繋げて授業を展開するという方法が有効であること、住生活の指導に苦手意識を持つ教師に、専門家(大学教員、医師、その他)がサポートすること(ビデオメッセージを含む)の効果、そして、学校外での実習として、やり方によっては課題(宿題)でも有効であることを明らかにしたことである。これらの授業実践の成果は、それぞれ、指導学生の卒業研究論文、学内紀要、そして、学会発表論文としてまとめられ、発表済み、または発表準備中である。本研究課題では、家庭科の住生活についての学習において、一つには「学校内外における実験、調査、体験による学習」、いま一つは「グループディスカッション等の討論」という方法を取り入れることを中心とした教材の開発、授業実践を進め、授業案集をまとめて、地域にその成果を広めていくことを目指している。平成27年度は、研究代表者がある全国大会の実行委員長を引き受けるという事情があり、予定通りには進めることはできなかったが、以下のことを進めることができた。静岡県下の一つの中学校において2年生の4月に開催される学年単位の宿泊体験(明日香村民泊)の機会を住生活学習の導入に繋がる「学校外での学習者に共通する居住体験」と捉えて、住生活の学習を展開したものである。平成28年2月に授業を実践した。この授業実践では、奈良県明日香村という地域の景観が守られたいわば特殊な地域であるが、そこの一般の民家に短期ホームステイという形で現地の家族と一緒に2泊3日の生活をおくるという経験を行った子ども達に、その経験の中で気づいたことに基づいて(この意味で、生徒の学習の必要感に対応した)授業を計画・実践したことが大きな特徴である。また、この体験は、学習者に普通の状況では一般的には求めることのできない学習者間の「住生活の共通体験」ともいえる。共通体験と言うためには、子ども達は3,4名ずつで多くの民家に宿泊したが、明日香村の民家が景観条例によって一定の条件を満たしていることも幸いであった。わずか1校での授業実践であるが、研究代表者自らが授業者となり、子ども達の反応をみながら授業を実践して、一定のデータを得ることができたので、この成果を、しっかり平成28年度の研究に繋げていく。

研究代表者が担当した全国大会とは、日本教育大学協会全国家庭科部門の全国大会である。平成27年8月20、21日の開催だったため、その前(平成27年度前半)はもちろん、その後も「報告書」の編集作業があり、本研究の遂行に充分な時間を割くことができなかった。しかし、平成27年度後半には、日本家政学会誌に、本研究の概要をまとめる機会を得ることができ、論文をまとめた。そのお陰で、その後、平成28年2月(平成27年度末)に、授業実践を行う準備が整い、実践することができた。本研究テーマに関して、本年度には下記の通り進めた。1.附属静岡中学校における「追求」(総合的な学習の時間)授業実践を実施した。(1)階段の研究(2016年4月から9月、計10時間)、(2)理想の部屋を作ってみよう!快適な住まいを目指してー(2016年10月から2017年2月、計10時間)2.静岡県立K高等学校における家庭科「家庭基礎」において住生活の授業実践を行った。知識構成型ジグソー学習を用いて、高校生が自らの将来の住生活スタイルを具体的に思い描くことができることを目指す授業を計画し、そのために必要な教材を作成して授業実践を行った。このジグソー学習において、エキスパート活動で取り上げ、教材として準備した資料は、以下の4件である。住生活スタイルを決めるにあたり、家族や近隣の人々とどのように関わるのかということと、周囲の自然環境とどのように関わるのかという2つの軸が重要なのではないかと考え、それぞれの軸で特徴的な位置にあると考えられる以下の4つとした。(1)伝統的な日本家屋(自然を生かした住まい・ライフスタイル)、(2)スマートハウス(エコを売りにしているものの、その実現方法は高断熱・高気密の住宅であることが前提であり、人工的で効率的な環境制御システムを取り入れた住まい)、(3)コレクティブ・ハウジング(家族それぞれの専用住戸以外に、生活を共同化するための共用空間や設備が備わっている集合住宅)、(4)超高層住宅(多数の住戸が集まった集合住宅であり、同じ棟に居住しているもののお互いに知らない場合が少なくない)この授業実践の評価に当たっては、パフォーマンス評価を取り入れ、その分析にあたっては、テキストマイニングを用いた。本年度は本研究課題の最終年度に当たり、1,2のような学習科学の視点から住生活の授業実践に新しい試みを実現でき大きな進歩である。今後、この成果を学会や講習会などで広げていく。本研究では、これまでに明らかになった、中学生の抱く住生活学習に関する高い関心と、「学校外での実験、実習」という学習方法を望んでいることの2点から、これまでにない、住生活学習の教材と授業の提案を目指した。主たる成果は、第一に、学校行事(宿泊を伴う)を住生活の授業と繋げて計画、実践したことである。日常経験している便利な住生活と、学校行事で経験した自然環境と一体化した住生活の対比から、中学校の住生活学習を行った。第二には、学習科学の分野で開発された知識構成型ジグソー学習を用いて、高等学校において住生活の本質に迫るために、近年の住生活スタイルとして特徴的な4種の住まいについて学習を行ったことである。本科研メンバーは、昨年度1名が急逝するという不幸な出来事はあったものの、従来から同じ東海地方に在住する近い分野の研究者同士で交流があった。
高齢者のQOLを高めるための運動処方に関する研究

平成13年度:1回の運動時間が3050分間、週1回、21週にわたりストレッチングやリズム体操など極めて軽度な運動を高齢者54名に実施させた。第5週と第19週に体力テストを実施した。体力テストは開眼片足立ち、握力、長座体前屈、ステッピング、3分間歩行および生活体力である。54名中40名が2回のテストを受診することができた。総合点により体力を評価すると、不変の1名を除いて39名が確実に向上した。静的テスト項目より動的なテスト項目に大きな改善が認められた。平成14年度:19名が14年も同様な運動内容を実施した。総合点により体力を評価すると前年に比べて低下した6名を除いて、13名に維持、改善が認められた。1日の活動量をみるため、1年間万歩計による歩行調査を実施した。その結果、男女10名の1日の歩行数の平均と標準偏差は8833±1387歩であり、健康日本21に示された2010年の目標値である男子6700歩、女子5900歩をはるかに凌駕していた。週1回の定期的な運動が年間を通じての歩行習慣を定着させたものと推測される。結論:高齢者は一般的に加齢とともに急速に体力が低下するが、週1回の極めて軽度な運動を定期的に実践するだけで、体力の改善が認められる傾向にあった。参加者の95%が以前より元気になったと報告し、なかには腰痛が無くなった、高血圧により通院している人の収縮期血圧が低下した、膝が痛くて座れなかった人が楽に座れるようになったなど、高齢者の生活の質が確実に向上する事実を観察することができた。65歳から84歳までの高齢者54名(男子7名、女子47名)を対象として、7月から12月まで、1回の運動時間が90分間の運動教室を21週にわたり実施した。これら54名中45名が医療受診者であったが、危険防止のための十分な監視体制を取って参加希望者の全員に参加を認めた。運動の内容は第1期8週をアセスメント期として、仲間づくりを主としてストレッチングやリズム体操、第2期8週を基本的運動の理解と実践の時期とし、みんなの体操・リズム体操・極めて軽度なレジスタンス運動等、第3期5週を日常生活における運動の習慣化の完成の時期として、家庭でできる運動やウォーキング等を実施した。なお、第5週と第19週に体力テストを実施した。体力テストは開眼片足立ち、握力、長座体前屈、ステッピング、3分間歩行および明治生命方式生活体力である。なお21回の出席率は89%と高く、40名が前後2回の体力テストを受診することができた。テストの総合点により体力を評価すると、不変の1名を除いて、39名が確実に向上した。開眼片足立ち、握力、長座体前屈などの静的テスト項目より、生活体力、ステッピング、3分間歩行テストの動的なテスト項目に大きな改善が認められた。これらの結果から、週1回の極めて軽度な運動を約半年定期的に実践するだけで高齢者にあっても体力の改善が認められた。さらに参加者の95%が以前より元気になったと報告し、なかには腰痛がなくなった、高血圧により通院している人の収縮期血圧が低下した、膝が痛くて座れなかった人が楽に座れるようになった等、軽運動の実施により高齢者の生活の質が確実に向上する事実を観察することができた。

今後これらの高齢者を追跡し、年間にわたる歩行数の測定、みんなの体操やウォーキング実施中のダブルプロダクト(収縮期血圧×心拍数)の測定等により、本研究で実施した運動内容の安全性を検討し、高齢者のQOLを高めるための運動処方を作成する。平成13年度:65歳以上の後期高齢者54名を被険者として、1回の運動時間が90分間、週1回、21週にわたり実施した。54名中45名の医療受診者が含まれていたが、危険防止のための十分な監視体制を取って、参加希望者の全員に参加を認めた。運動の内容は仲間づくりを主としてストレッチングやリズム体操、みんなの体操など極めて軽度な運動である。運動開始第5週と第19週に体力テストを実施した。体力テストは開眼片足立ち、握力、長座体前屈、ステッピング、3分間歩行および明治生命方式生活体力である。54名中40名が2回のテストを受診することができた。総合点により体力を評価すると、不変の1名を除いて39名が確実に向上した。開眼片足立ち、握力、長座体前屈などの静的テスト項目より、生活体力、ステッピング、3分間歩行テストの動的なテスト項目に大きな改善が認められた。平成14年度:13年度に実施した54名中21名が引き続き14年も同様な運動内容を実施した。総合点により体力を評価すると前年に比べて低下した6名を除いて、15名に維持・改善が認められた。年間を通しての1日の活動量をみるため、13年8月から14年7月までの1年間万歩計による歩行調査を実施した。1ヶ月に20日間以上、1年を通して記録をした。その結果、男女10名の1日の歩行数の平均と標準偏差は8833±1387歩であり、健康日本21に示された2010年の目標値である男子6700歩、女子5900歩をはるかに凌駕していた。週1回の定期的な運動が年間を通じての歩行習慣を定着させたものと推測される。年間を通じて歩行数に変動があり、冬季の1,2月が少なく、5,10,11月が多かった。結論:後期高齢者は一般的に加齢とともに急速に体力の低下が認められるが、週1回の極めて軽度な運動を定期的に実践するだけで、高齢者にあっても体力の改善が認められる傾向にあった。参加者の95%が以前より元気になったと報告し、なかには腰痛が無くなった、高血圧により通院している人の収縮期血圧が低下した、膝が痛くて座れなかった人が楽に座れるようにになったなど、高齢者の生活の質が確実に向上する事実を観察することができた。
着床前診断における割球除去が胚発育挙動とエピジェネティックなプロセスに与える影響

本研究は、胚発育過程で1個の割球を除去することが、その後のその他の割球成分の分布にどのように影響するかを明らかにすることを目的とした。マウス初期胚の割球の1つを蛍光ビーズでマーキングし、胚発育における1個の割球成分の挙動を検討した。2細胞期に一つの割球にビーズを注入した胚を胚盤胞まで培養し検討した。研究の結果、内部細胞塊にのみビーズが局在するもの、栄養膜細胞層にのみ局在するものがほぼ同様の発現率で認められた。これは胚性ゲノム転写前の全能性を有すると考えられる割球にも分化の運命が決まっている可能性が存在することを示し、初期胚における割球除去の安全性の検討をさらに追試する必要性が示唆された。【研究の目的】世界的な傾向として着床前診断はその適応の幅を広げつつあり、本邦においても臨床への導入に関して種々の議論が展開されていることは周知の事実である。着床前診断の開発の歴史を現在まで辿ると、割球を摘出すること自体が発生に与える影響に関しての基礎的な検証は報告されていない。最近、生殖補助技術で行われる配偶子、胚の体外操作がその発生過程でのエピジェネティックなプロセスに異常を来たしていることが示唆されている。そこで本研究はヒトおよびマウス割球除去後胚の発育挙動とそのエピジェネティックなプロセスの変化を検討し、本技術の人類の将来に対する影響に関する情報を発信することを目的とする。【研究実施計画】着床前診断で行われるヒト初期胚割球除去操作自体が我々人類に及ぼす影響とその安全性の検証のために以下の検討を行う。1体外受精施行時凍結余剰卵子を用いた、割球除去後ヒト胚の発育挙動の連続観察による正常胚との比較(ハッチングまでの経過に関する発育挙動曲線の作成)2割球除去がヒト胚の胚遺伝子転写開始時期に与える影響の検討3マウスモデルを用いた割球除去胚発育の細胞生物学的検討(蛍光ナノドットの割球内注入による分割期マウス胚のそれぞれの割球細胞質の胚発育における挙動観察)4マウスモデルを用いた割球除去後発育胚のゲノムインプリント解析と正常胚との比較検討。3、4に関してはマウスモデルで注視すべき知見が得られた場合、凍結保存余剰胚を用いてヒト胚における知見を集積する。以上の知見を統括して、着床前における割球除去がヒト胚発育に与える影響:その発育挙動とエピジェネティックな変化に関する解析と題した報告を作成する。世界的な傾向として着床前診断はその適応の幅を広げつつあり、本邦においても臨床への導入に関して種々の議論が展開されていることは周知の事実である。そこで本研究はヒトおよびマウス割球除去後胚の発育挙動とそのエピジェネティックなプロセスの変化を検討し、かつ胚発育過程で1個の割球を除去することが、その後のその他の割球成分の分布にどのように影響するかを明らかにすることを目的とした。マウス初期胚の割球の1つに蛍光マイクロビーズをマイクロインジェクション〈マーキング〉し胚発育における1個の割球成分の挙動を胚盤胞から産仔の期間で検討した。胚発育に影響をあたえず、かつ蛍光顕微鏡でその分布の同定が可能な注入するビーズの大きさと濃度に関しての予備検討をおこなった。その後、2細胞期に一つの割球にビーズを注入した胚を胚盤胞まで培養しビーズの局在を検討した。内部細胞塊にのみビーズが局在するもの、栄養膜細胞層にのみ局在するものがほぼ同様の発現率で認められた。この事実は胚性ゲノム転写前のいわゆる全能性を有すると考えられる割球にもある程度分化の運命が決まっている可能性が存在することを示し、初期胚における割球除去の安全性の検討はさらに追試してゆく必要性が考えられた。割球除去後の産仔のインプリント遺伝子の遺伝子DNAのメチル化解析に関しては現時点では未だ明確な結論は得られていない。

最近、生殖補助技術で行われる配偶子、胚の体外操作がその発生過程でのエピジェネティックなプロセスに異常を来していることが示唆されている。そこで本研究は人類の将来に対する影響に関する情報を発信することを目的とする。【研究実施計画】着床前診断で行われるヒト初期胚割球除去操作自体が我々人類に及ぼす影響とその安全性の検証のために以下の検討を行う。(1)体外受精施行時凍結余剰卵子を用いた、割球除去後ヒト胚の発育挙動の連続観察による正常胚との比較(ハッチングまでの経過に関する発育挙動曲線の作成)(2)割球除去がヒト胚の胚遺伝子転写開始時期に与える影響の検討(3)マウスモデルを用いた割球除去胚発育の細胞生物学的検討(蛍光ナノドットの割球内注入による分割期マウス胚のそれぞれの割球細胞質の胚発育における挙動観察)(4)マウスモデルを用いた割球除去後胚発育のゲノムインプリント解析と正常胚との比較検討(3)、(4)に関しては、(1)、(2)の進捗状況を見て、マウスモデルで注視すべき知見が得られた場合、凍結保存余剰胚を用いてヒト胚における知見を集積する。以上知見を総括して、着床前における割球除去がヒト胚発育に与える影響:その発育挙動とエピジェネティックな変化に関する解析と題した報告を作成する。当科実験室にタイムラプスレコーダー付のインキュベータを設置してマウス胚の発育の連続観察をスタートするところである。以上より上記1ー4の研究を遂行するための準備を整備し、知見を集積しているところである。25年度が最終年度であるため、記入しない。現在までに当科実験室にタイムラプスレコーダー付きのインキュベータを設置してマウス胚の発育の連続観察はスタートした。また、同実験室にピエゾ圧電子素付きの顕微注入ユニットを整備して、蛍光ナノドットビーズの注入の予備的な検討をしている。以上より上記(1)-(4)の研究を遂行するための準備はすでに整備され、知見を集積しているところである。上述のように、研究遂行のための基盤的状況を整備しているところである。上述のごとく、研究遂行のための基盤的状況は整ったので出産および育児が落ち着いたのちに(1)-(4)に関して取り掛かる所存である。
新機構Ｈｆ系ＭＯＮＯＳ型不揮発性多値メモリデバイスの高性能化に関する研究

現代の情報化社会の発展により不揮発性メモリの需要が増大しており、高集積化に適したMetal/Oxide/Nitride/Oxide/Si (MONOS)型不揮発性メモリの研究が盛んに行われている。薄膜化によるMONOS型不揮発性メモリの低電圧動作化には、絶縁膜/Si基板界面のラフネスを低減することによる信頼性の向上が重要となる。そこで、本研究ではSi(100)表面原子レベル平坦化によるHf系MONOS型不揮発性メモリの高性能化について検討した。まず、Hf系MONOS構造の膜厚および窒素組成比を変化させて、電荷の注入効率および捕獲量を制御することで、書き込み条件10 V/1 s、消去条件-10 V/1 sで測定したC-V特性において、メモリウィンドウ(MW)が4.5 Vまで増加することを明らかにした。次に、本研究で初めて実現したAr/4%H2雰囲気中熱処理により原子レベル平坦化したSi(100)基板上に、Hf系MONOS型ダイオードを形成し、メモリ特性に関する検討を行った。平坦化により、MWが4.5 Vから4.8 Vに増加することが分かった。さらに、新たに自動測定系を構築することで電荷捕獲中心(Zeff)の解析を可能にし、平坦化によりZeffが電荷捕獲層(CTL)の中心近傍からブロック層近傍の0.2 nmの位置に変化することを初めて明らかにした。最後に、原子レベル平坦化したSi(100)基板上に、Hf系MONOS型トランジスタを作製し、メモリ特性に関する検討を行った。平坦化により、MWが1.1 Vから3.2 Vに増加することを初めて明らかにした。さらに、Hf系MONOS型不揮発性メモリのチャネル方向への多値(2 bits/cell)動作について検討し、多値動作可能である事を初めて明らかにした。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。現代の情報化社会の発展により、不揮発性メモリの需要が増大している。そこで、高集積化に適したMetal/Oxide/Nitride/Oxide/Si(MONOS)型不揮発性メモリの研究が盛んに行われている。薄膜化によるMONOS型不揮発性メモリの低電圧動作化にはSi(100)基板表面のラフネスを低減することが重要となる。そこで、本研究ではHf系MONOS型不揮発性メモリの高性能化を目的として、Si(100)表面原子レベル平坦化による電気特性向上に関する検討を行う。まず、Si(100)表面原子レベル平坦化プロセスに関する検討を行った。化学酸化膜(0.7 nm)を形成したSi(100)基板をAr/4%H2雰囲気中1050°C/60分の熱処理を行うことで、テラス幅約125 nmの原子レベル平坦表面を形成出来ることを明らかにした。次に、原子レベル平坦化したSi(100)基板上に形成した、Hf系MONOSダイオードに関する検討を行った。平坦化により、書き込み条件10 V/1 s、消去条件-8 V/1 sで測定したC-V特性において、メモリウィンドウ(MW)が1.9 Vから3.3 Vに増加することが分かった。また、85°Cで1000回の書き込み/消去を行った疲労特性測定後に測定したJ-V特性において、リーク電流値が20μA/cm2から2μA/cm2(VG= -8 V)に低減することが分かった。最後に、Hf系MONOS型トランジスタの電気特性に関する検討を行った。まず、書き込み条件10 V/1 s、消去条件-10 V/1 s、ドレイン電圧1.5 Vで測定したHf系MONOSトランジスタのID-VG特性において、4.2 VのMWを得ることに初めて成功した。さらに、±6 V/2 msでのメモリ特性を確認し、Hf系MONOS型不揮発性メモリの高速・低電圧動作化の優位性を示した。本研究では、Hf系MONOS型不揮発性メモリの高性能化を目的として、Si(100)表面原子レベル平坦化プロセスおよびHf系MONOS型不揮発性メモリの電気的・物理的評価を行った。まず、Ar/H2混合雰囲気中熱処理によるSi(100)表面原子レベル平坦化プロセスの熱処理条件に関する検討を行った。Ar/4%H2混合雰囲気で1050-1100°C/10分の熱処理を行うことで、Si(100)表面に部分的に原子ステップが形成されることが分かった。また、熱処理前に室温で、H2O2中にSi(100)基板を60分浸すことにより化学酸化膜(0.7 nm)を形成しAr/4%H2雰囲気中1050°C/60分の熱処理により、熱処理の初期段階に形成される数μm周期のラフネスが低減でき、テラス幅約125 nmの原子レベル平坦表面を形成出来ることを明らかにした。次に、原子レベル平坦化したSi(100)基板上に形成した、Hf系MONOSダイオードのメモリ特性に関する検討を行った。Si(100)表面の原子レベル平坦化により、MWの増加と保持特性および疲労特性の改善、リーク電流値の低減を実現した。今後は、MONOS構造の成膜条件の最適化および電荷捕獲位置の評価を行う。最後に、Si(100)表面原子レベル平坦化プロセスの、Hf系MONOS型トランジスタへの適用に関する検討を行った。まず、Hf系MONOS積層構造について、Ar/Cl2プラズマを用いたドライエッチングによりコンタクトホールの形成が可能であることが分かった。