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魚類の正常受精は形態学的機構でのみ保証されているか?

メダカを含む硬骨魚類では、卵膜に一カ所だけ存在する卵門により、受精時に多数の精子が卵内に進入することを物理的に防いでいる。我々はこれまで、メダカ精子にプロテアーゼの前駆体であるトリプシノーゲンが存在することと、抗トリプシノーゲン抗体存在下では人工媒精におけるメダカ卵の受精率が低下することを明らかにした。これらのことは、多くの生物で採用されているプロテアーゼを介した化学的な正常受精保証機構が硬骨魚類でも存在することを予想させた。本研究ではこの可能性を検証した。我々はまず、抗トリプシノーゲン抗体の受精阻害能がFab断片化により消失することを明らかにし、本抗体による受精阻害が非特異的である可能性を示した。メダカトリプシノーゲンは、N末端の20アミノ酸残基がエンテロキナーゼにより切断され、活性化されると予想された。そこで、メダカ精子トリプシノーゲンの活性化状態を知るため、N末20アミノ酸に対するペプチド抗体を作製した。しかし、この抗体は抗原に用いたペプチドを認識することができたが、メダカ精巣抽出液中のトリプシノーゲンを特異的に認識することができなかった。トリプシノーゲンの活性化因子であるエンテロキナーゼのメダカ未受精卵における局在を抗メダカエンテロキナーゼ抗体を用いて調べた。もし受精時にトリプシノーゲンが活性化し、化学的な受精保証機構に関わっているのであれば、卵と精子が結合する部位である卵門付近にエンテロキナーゼが局在すると期待された。しかし、本研究ではそれを確認することができなかった。本研究ではメダカ精子に存在するトリプシノーゲンが受精に関わることを積極的に支持する結果は得られなかった。しかし、メダカの受精にプロテアーゼを介した化学的な正常受精保証機構が存在する可能性は完全に否定されたわけではなく、今後、さらに精度の高い実験が必要と考えられる。メダカを含む硬骨魚類では、卵膜に存在する卵門によって形態学的(物理的)に多精を拒否することで、正常な単精受精を保証していると考えられている。本研究では、他の動物で広く採用されているプロテアーゼ等を用いた化学的受精保証機構が、メダカに存在するかを検討した。メダカ精子にはプロテアーゼ前駆体であるトリプシノーゲンが存在し、これに対する抗体の存在下で人工媒精を行うと、受精率が有意に低下する。このことから、精子に存在するプロテアーゼが受精時に何らかの役割を果たしていると考えられ、メダカでも化学的受精保証機構の存在が予想される。しかし、この実験に用いた抗体はポリクローナル抗体のため、抗体による受精阻害がトリプシノーゲンに対する作用によるのか、多価抗体のため精子が凝集するなどの物理的な作用によるのか、不明であった。抗体による阻害実験の精度を高めるため、メダカトリプシノーゲンに対するマウスモノクローナル抗体を作製し、5種のクローン(2F1、4A2、7E5、14C5、23E2)を得た。いずれの抗体もウエスタンブロットで特異的にメダカトリプシノーゲンを認識した。得られたモノクローナル抗体をプロテインGカラムで精製し、受精阻害効果を調べた結果、7E5ではポリクローナル抗体を用いた場合と同程度の受精阻害が認められたが、14C5では高濃度でも受精阻害が認められなかった。残りの3クローンの受精阻害能は7E5の半分程度であった。最も阻害能の高かった7E5をパパインでFab断片化したものでは、受精阻害は見られなかった。この結果は、7E5による受精阻害はトリプシノーゲンへの作用ではなく、精子への物理的影響によることを示唆するが、Fab断片化で抗体の反応性が変化した可能性も否定できない。今後は、7E5の受精阻害効果をさらに精密に調べるとともに、受精時におけるメダカトリプシノーゲンの活性状態を調べる必要がある。

もし受精時にトリプシノーゲンが活性化し、化学的な受精保証機構に関わっているのであれば、卵と精子が結合する部位である卵門付近にエンテロキナーゼが局在すると期待された。しかし、本研究ではそれを確認することができなかった。本研究ではメダカ精子に存在するトリプシノーゲンが受精に関わることを積極的に支持する結果は得られなかった。しかし、メダカの受精にプロテアーゼを介した化学的な正常受精保証機構が存在する可能性は完全に否定されたわけではなく、今後、さらに精度の高い実験が必要と考えられる。
占領下における教職追放政策の変化と教育における「逆コース論」の検証

1.本研究は、教職追放政策の変化が教育改革の実施過程に及ぼした影響の分析及び「逆コース論」の理論的検討を通じて、通説とされてきた「逆コース」論の再検証を目的としたものである。2.「逆コース」論の理論的検討をつうじて、この論が教育政策の転換を論ずる際に、その転換が「何から何への変化・転換なのか」、「その変化・転換の性格はどのようなものか」について説得的な論拠を示し得ていないと問題点を明らかにした。3.教育改革の実施過程に及ぼした影響を明らかにするために、ケース・スタディとして東京を対象に分析をおこなった。1948年から1950年の間の東京軍政部及び関東民事部月例活動報告書をもとに教育改革の実施過程の分析を行い、この間の改革に変化・転換があったかどうかを検討した。その結果、変化は一部(教員組合や共産主義に対する政策)に見られたが、基本的には「教育民主化」という政策で一貫していたことを明らかにした。4.以上の検討により、(1)通説である教育「逆コース」論とそれに基づき構築された戦後教育史像には大きな問題点があり、批判的な再検討が必要なこと、(2)そのために、理論的検討と同時に、GHQレベルはWeekly Reportの分析、地方レベルではさらに多数の府県の軍政部民事部が作成した月例活動報告書の分析による実証的研究が必要であること、を提起した。1.概況本年度は、3ケ年計画の初年度であったので、研究課題のテーマに関わる資料、文献の調査と収集に力点を置き、同時に教育における「逆コース論」を検証する前段階として現代史研究における「戦時・戦後の連続・断絶」論争及び「逆コース」論争の整理と検討を行った。2.資料・文献の調査と収集(1)「逆コース論」及び占領期教育史に関わる文献、資料を国立国会図書館国立教育政策研究所、北大附属図書館等で調査し収集した。(2)東京都、大阪府の占領・戦後期における教育史関係資料、文献の調査と収集を行った。東京都については、テーマと関連する資料が少なく、今後の調査によってはケーススタデイの対象の再検討も必要になるかも知れない。3.「逆コース」論争について(1)「戦時・戦後連続」説一種の「逆コース」否定論に属する「戦時・戦後連続」説には、山之内靖、雨宮昭一らの唱える総力戦体制論=「強制的均質化論」と岡崎哲二、野口悠紀男らの唱える「1940年体制論」という主張の内容と性格の異なる二つの系譜があることが明らかになった。(2)フロストの「逆コース」否定論アーマスト国際会議におけるフロスト報告とこれをめぐる評価に関する緒論の検討を行い、論文としてまとめる準備をした。日本における「逆コース」不在説(例えば、小倉裕児、柴山太)とのいくつかの点での共通性が明らかになった。1.資料・文献の調査と収集(1)「逆コース論」及び占領期政治史・外交史・教育史に関する文献・資料を国立国会図書館、北大附属図書館等で調査・収集した。(2)前年度に引き続き、東京都、大阪府の占領・戦後期における教育史関係資料・文献の調査と収集及び当事者からのヒアリングを行った。前年度の調査では東京都の資料が少なくケース・スタデイの対象になるかどうか保留していたが、本年度の調査で対象とできる見通しを得た。2.論文の作成(1)「逆コース論」について前年度の成果をもとに「逆コース論」に関して、「占領史研究と『逆コース』概念」を論文としてまとめた。「逆コース」論争の口火を切ったP.フロストの「逆コース不在論」を批判的に検討することを通じて、今後の研究課題の析出に努めた。(2)北海道の教員レッド・パージについて論文として発表するまでには至らなかったが、道庁レッド・パージとの関連も含めて草稿を作成した。3.教育における「逆コース」の検証について現段階では、教職追放政策の変化が教育政策全般の変化と必ずしも連動していないことが明らかになりつつある。分析枠組みの再検討も含めて、さらに検討を進めることが次年度の課題である。

1.東京都における教員レッド・パージの実施過程とその影響の分析を行い、以下のことを明らかにした。(1)法務府特別審査局は東京都の公立学校内の共産党員の動向をほぼ完全に掌握しており、レッド・パージにおいてその約60%を追放した。また、不適格教員として追放した246名のうち約82%が共産党員であり、「教育刷新」の名の下に行われた処分はレッド・パージとしての性格を有するものである。(2)レッド・パージを通じて組合内の勢力配置が大きく変化し、教員組合の反共化・労使協調化の傾向が強まった。それは東京軍政部・民事部が描いていた民主的教員組合像であり、彼らの立場からすると「逆コース」ではなく教育民主化の具体化であった。2.1948年1950年の地方軍政部・民事部文書の分析を通じ、東京都における教育改革の展開過程とその変化の分析を行い、以下のことを明らかにした。(1)軍国主義的要素の排除、学校再編=「6・3・3制」の具体化、教員の資質向上・再教育の展開、教育委員会制度の定着化、PTAの育成、社会教育の推進などの領域においては、継続性が明白であり政策の変化や「逆コース」現象は認められない。(2)他方、教員組合や共産主義対策の領域においては、一定の変化が認められる。年々、規制と反共化の攻勢が強化されているが、それは突然登場したものではなくその芽は既に1948年に存在していた。(3)この間の基本的性格は、レッド・パージの実施ということがあったにもかかわらず、教育における軍国主義の排除・教育民主化の展開過程として特徴づけることができる.
注視されない周囲環境情報の記述とその心理的影響に関する研究

本研究は、人が環境から受け取る情報を、意識的に注意の向けられた環境の局所的な部分(要素)から取り出される注視情報と、受動的に広い範囲の環境から受け取られる周囲環境情報とに大別し、後者の視覚情報をパ-ソナル・コンピュ-タを用いて定量的に記述する方法を提案し、その心理的影響との関係を求めたものである。初年度は、住宅地の屋外空間について、その場の雰囲気と、住棟や樹木の密度・配置によって異なる各環境要素ごとの立体角や可視空間量などとの対応関係を求め、樹木の立体角(環境録視量)が「自然なー人工的な」の心理尺度と、可視空間量が「圧迫感のあるー開放的な」とよい相関を示すことなでを明らかにした。次年度は、同様の方法を屋内環境の評価に適用することを試みたが、CCDカメラを用いたシミュレ-ション装置の不調からこれを断念し、やはり屋外空間について、初年度あまり明確な結果の得られなかった景観の変動性と視環境の複雑さとの関係を、シ-クエンシャンルな変化と、固定視点周りの視方位による変化の両面から究明した。その結果、後者については、パ-ソナル・コンピュ-タを用いて定量的に記述された視環聡要素の配列(視環境要素分布)の隣合う要素間の変動率によってよく説明できることが明らかになったが、前者については、視環境要素分布の連続観察点間の変化量との相関は見られたもののあまり明確な結果は得られなかった。これはシミュレ-ションの方法(スライドの連続提示)の問題とも考えられるので、今後自由な視点移動が可能なシミュレ-ション方法に改善しさらにその関係を究明する予定である。本年度は、樹木配置などの環境構成要素が系統的に異なる住宅地を想定し、視環境変量の測定と模型写真による景観評価実験を行なうことにより、それらの対応関係を以下のように求めた。1.視環境の定量的記述建物・地形・樹木デ-タ等を用い、所定の観察点を含む断面図を描き、観察点からの放射状の走査線(視線束)によって視環境属性と視線長を求め、これを繰り返すことによって、全方位にわたる視環境属性分布と視線長分布を得た。この視環境属性分布と視線長分布から、以下の視環境変量を求めた。(1)視環境属性分布から、視環境属性比率の平均値と分散およびシ-クエンス変動係数を求めた。(2)視線長分布から、水平方向より上方の範囲の視線長の相乗平均と分散およびシ-クエンス変動係数を求めた。2.模型による評価実験9種の住宅団地の模型(1/250)をモデルスコ-プによりスライド写真を撮影し、それらの連続スライド提示によりシ-クエンス景観を観察させ、言語による評価を43名の被験者に求めた。3.視環境変量と景観評価との関係環境緑視量は「自然なー人工的な」、などと相関がみられた。また環境緑視量15%あたりで「好ましい緑量」を問うME法の基準100を越えることから、このあたりを緑量のオプティマムと考える事が出来る。また建物可視量は、環境緑視量と相補的関係が得られた。またシ-クエンス変動係数については、「単調なー変化に富んだ」、「楽しいーつまらない」、などと相関がみられた。天空可視量では、「明るいー暗い」、「乾燥したー湿った」などと相関がみられた。視空間容量については、全方位にわたる半球視空間容量は、「圧迫感のあるー開放的な」、などと明かな相関がみられ、この変量の有効性が確認された。以上、本年度は視環境変量と評価との個々の対応関係を求め、変量の妥当性を確認するに留まるが、今後、複数の変量の相互作用なども含めた定量的な関係把握を行なう予定である。

本研究は、人が環境から受け取る情報を、意識的に注意の向けられた環境の局所的な部分(要素)から取り出される注視情報と、受動的に広い範囲の環境から受け取られる周囲環境情報とに大別し、後者の視覚情報をパ-ソナル・コンピュ-タを用いて定量的に記述する方法を提案し、その心理的影響との関連を求めたものである。初年度は、住宅地の屋外空間について、その場の雰囲気と、住棟や樹木の密度・配置によって異なる各環境要素ごとの立体角や可視空間量などとの対応関係を求め、樹木の立体角(環境緑視量)が「自然なー人工的な」の心理尺度と、可視空間量が「圧迫感のあるー開放的な」とよい相関を示すことなどを明らかにした。次年度は、同様の方法を屋内環境の評価に適用することを試みたが、CCDカメラを用いたシミュレ-ション装置の不調からこれを断念し、やはり屋外空間について、初年度あまり明確な結果の得られなかった景観の変動性と視環境の複雑さとの関係を、シ-クエンシャルな変化と、固定視点周りの視方位による変化の両面から究明した。その結果、後者については、パ-ソナル・コンピュ-タを用いて定量的に記述された視環境要素の配列(視環境要素分布)の隣合う要素間の変動率によってよく説明できることが明らかになったが、前者については、視環境要素分布の連続観察点間の変化量との相関は見られたもののあまり明確な結果は得られなかった。これはシミュレ-ションの方法(スライドの連続提示)の問題とも考えられるので、今後自由な視点移動が可能なシミュレ-ション方法に改善しさらにその関係を究明する予定である。
カーボン粒子表面ナノ構造形成による触媒ナノ粒子ダイナミクスの制御

炭素の微粒子は、固体高分子形燃料電池の金属触媒ナノ粒子を保持する担体などとして利用されており、その表面特性は触媒の耐久性を高める上で重要な要素の一つである。本研究では、炭素粒子の表面にナノスケール構造を形成することにより、炭素粒子の酸化耐性が高まることを実証するとともに、触媒ナノ粒子の保持されている局所的な炭素粒子表面上のナノ構造に依存して、触媒ナノ粒子の凝集が抑制されることを示唆する結果を得た。本研究は、無定形炭素質の球状ナノ粒子から成るカーボンブラック(CB)表面上に形成される特異なナノスケール構造により、その表面に担持された金属触媒ナノ粒子の凝集を抑制する機能性の発現を検証することを目的とする。平成26年度は研究をスターとさせるべく、まず研究環境の構築を行い、炭化水素ガス/アルコールを用いたCBの高温熱化学反応処理を実施する実験装置の製作、および各種物理化学特性の評価を実施する体制を整備した。アルコール炭素源の一つとしてエタノールを用いてその熱分解をCB表面上で行うことにより、CB表面にナノ表面構造が発達することを電子顕微鏡観察で明らかにするとともに、ラマン分光計測により結晶化度の高い表面構造が形成されること、さらに熱重量分析を用いた酸化反応の検討により耐酸化性が大きく向上することを実証した。メタン熱分解により得られたCB表面構造の特徴と比較するとともに、エタノール熱分解反応過程におけるガス組成の分析結果を通じて、形成されるCB表面構造の炭素源依存性を示した。また、CBに担持された金属触媒粒子の検討を行うため、白金ナノ粒子をコロイド法によりCB表面に担持し、CB表面上における熱負荷の影響を評価した。異なる温度条件に曝した粒子の様子を電子顕微鏡にて観察することにより、温度域に依存した凝集の進行度を確認した。さらに、CB表面形態に依存する白金粒子の動的挙動を評価するため、透過型電子顕微鏡内で温度制御を行うことにより凝集過程の直接観察を行う実験プロセスを構築し、白金粒子の初期凝集状態に依存した高温化における動的挙動を明らかにした。本研究は、無定形炭素質の球状ナノ粒子から成るカーボンブラック(CB)表面上に担持される金属触媒ナノ粒子に関して、CB表面にナノスケール構造を作製することにより発現する触媒ナノ粒子の凝集抑制機能について、その検証を目的としたものである。平成26年度は、炭化水素ガスまたはアルコールを用いた高温熱化学反応によるCBの表面構造作製方法を確立した。平成27年度は、得られたCBの表面上に白金ナノ粒子を担持する手法を構築し、透過型電子顕微鏡を用いて高温環境下で白金ナノ粒子の直接観察を行うことにより、CB上での安定性を評価した。エタノールを用いてその熱分解をCB表面上で行うことにより、CB表面にナノ表面構造が発達することを電子顕微鏡観察で明らかにするとともに、ラマン分光計測により結晶化度の高い表面構造が形成されること、さらに熱重量分析を用いた酸化反応速度の検討により耐酸化性が大きく向上することを実証した。さらに、白金ナノ粒子をCBが存在する分散液中にて合成することにより、作製されたCB表面の突起部に白金ナノ粒子が単分散状態にて担持され得ることを明らかにした。試料を透過型電子顕微鏡の内部で最高温度摂氏800度Cまで加熱し、白金ナノ粒子の凝集過程について直接観察を行った。その結果、白金粒子の初期凝集状態およびCB担体表面上の位置に依存した動的挙動を明らかにし、CB平坦部に単分散担持された白金ナノ粒子はCB担体表面上を移動し低温度域で凝集したのに対し、CB表面突起部に担持された白金ナノ粒子は顕著な表面上の移動がみられず、担体表面構造に依存した白金ナノ粒子の凝集挙動を確認することができた。平成26年度は、本研究が採択された研究開始日(2014年8月29日)からの短期間の間に、研究環境を構築し、研究の進捗を得ることができた。利用予定であった分析機器の事情により、一部の研究項目において実施年度をいれかえたものが発生したが、研究計画全体として順調に進捗している。平成27年度の研究を迅速に推進していく準備を整えることができた。27年度が最終年度であるため、記入しない。熱工学平成26年度は、研究のスタートにあたって実験環境の構築を行い、実験にて成果を得ることができた。また、研究計画において次年度に予定していたものの一部を先行実施することができ、さらに研究過程において新たな課題を発見することができた。平成27年度は、前年度の研究進捗をふまえ、迅速に研究を推進させていくとともに、本研究の最終年度であるため、研究成果をまとめていく方策である。
トランスオミクス情報を一度に獲得する手法の開発

細胞の遺伝情報はゲノムにコードされており、人体を形成する細胞は全て同一の遺伝情報を持つ。そのため、細胞が固有の機能を獲得し組織形成し個体形成に至るには、選択的な遺伝子発現が不可欠である。この選択的な遺伝子発現を理解するには、(1)転写制御系の解明、転写因子の結合、ヒストン修飾やクロマチン構造変換、RNAポリメラーゼIIの遺伝子座への結合に至る一連のダイナミクスの同時測定、(2)RNA量の測定、(3)翻訳されたタンパク質量の測定に至る多角的な測定を、同一サンプルを用いて行うことが必要である。しかし、各測定はエピゲノミクス、トランスクリプトミクス、プロテオミクス、メタボロミクスのように階層ごとに計測技術が発展してきたため、同一サンプルを用いた共起情報の取得は行われていない。本研究では、各階層を横断的に測定する、すなわちトランスオミクス解析のために、網羅的な抗体を利用したトランスオミクスデータ同時取得法の確立を目指した。2017年度から2018年度の2年間にわたって技術部分の開発を進めた。本研究において主軸となったのは、エピゲノミクス、トランスクリプトミクス、プロテオミクス、メタボロミクスによる細胞内分子数の測定をRNAに変換して検出する技術である。エピゲノミクス部分については、クロマチン挿入標識法の開発に成功し2018年度に報告を行った。トランスクリプトミクス部分についてはCellSeq2法を改良化した独自の手法を樹立し現在投稿準備中である。またプロテオミクス、メタボロミクスについてもクロマチン挿入標識法と同様の手法ができることを確認しており現在検証を進めている。本研究では、各階層を横断的に測定する、すなわちトランスオミクス解析のために、網羅的な抗体を利用したトランスオミクスデータ同時取得法の確立を目指している。本年は、抗体を用いた核種プローブの作成を行いプロテオミクス検出の基盤技術を構築した。12種のタンパク質についてマウスC2C12細胞を用いた予備検討を行った。予備検討には、タンパク質量を複数且つ高感度で検出するウェスタンブロット法が必要なため本アプローチを開発し発表を行った(Kondo Y et al, PLoS One 2018)。30年度が最終年度であるため記入しない細胞の遺伝情報はゲノムにコードされており、人体を形成する細胞は全て同一の遺伝情報を持つ。30年度が最終年度であるため記入しない
ラパマイシンの血中濃度と急性拒絶反応抑制との関係

ウサギ頚部異所性心移植モデルを作成し、ラパマイシン(RAPA)及びサイクロスポリン(CSA)を耳介部静脈内に投与し(60日間)、血中濃度の測定及び副作用の確認を行った。その結果、RAPA0.05mg/kg/day (I-a群)では60%が生着不良、かつその時の血中濃度は1μg/L以下、RAPA 0.1mg/kg/day (I-b群)では90%が生着かつその時の血中濃度は310μg/Lで食欲不振かつ体重減少等の副作用も10%以下であった。しかしRAPA 0.5mg/kg/day以上の投与群では、副作用の発現が強く認められるとともに、血中濃度も10μg/Lより50μg/Lと巾が広く、今回の実験ではRAPAの投与域は0.10.5mg/kg/day、有効血中濃度も10μg/L前後であることが示唆された。また、食欲不振に伴うものと考えられるが、RAPAの血中濃度10μg/L以上では、約30%に腎機能、肝機能の異常を認め、血液生化学検査にても安全に投与しうる有効血中濃度域が極めて狭い事が示唆された。一方従来のCsAは、2mg/kg/day投与で60%、5mg/kg/dayで90%以上の生着、血中濃度も30μg/L以上(2mg/kg/day投与群で約50%)であれば生着は良好であり、今回投与した15mg/kg/day(血中濃度60130μg/L)でも肝機能の異常はII-d群(15mg/kg/day)で10%に認められにすぎず、有効かつ安全であることが示唆された。以上、今回RAPA及びCsAの投与量、血中濃度、副作用の発現の比較を行ったが、RAPAの安全投与域はCsAに比し狭く、投与に際する利点は、CsAに比し少ないことが示唆された。
内在的構造を持つ大規模高次元データ解析の理論と方法

H30年度は、以下の項目に関して研究を遂行した。(1)カーネル法の実問題に有用なモデルとして、ガウス過程ポワソン回帰を用いた集計データ解析のための効率的計算アルゴリズムを研究した。比較的広域で集計されたデータと、より解像度の高いサテライトデータなどの共変量とを合わせて、集計データが採取されたのよりも小さい地域での計数データの推定を行う問題に対し、100万地域などの大規模なケースでも推定可能な効率的アルゴリズムを開発した。ある国のマラリア患者数データと衛星データによる18種の共変量に応用し、100万個以上の小さな領域での患者数が推定可能なことを示した。(3)データが存在する空間として、平たんではない曲がった空間を表すCAT(k)空間を想定し、その距離を用いた距離行列に基づくデータ解析法を開発した。これにより、データ分布の異なるクラスタ構造などを抽出することが可能となった。この結果をまとめた論文が、一流国際誌Statistics and Computingで出版された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成26年度は,以下の研究を行った.(1)遺伝研の原,鈴木氏らとともに,高次元データのハブ現象に関して研究を行い,ハブ現象が比較的低次元でも生じることを発見し,クラスタリングと中心化によってそれを解消する方法を提案した.この結果を,人工知能関連のトップ国際会議であるAAAI conferenceにおいて発表した.(2)高次元データに対しては困難な問題である確率密度関数の推定に関して,カーネル法によるノンパラメトリックな指数分布族とスコアマッチング法を組み合わせて,正規化定数以外の関数部分を推定する方法を提案し,その数理的性質を解析した.実験の結果,従来法であるカーネル密度推定に比べて,高次元データに対して高精度に推定が可能となることが分かった.研究の結果をまとめて,論文誌に登校中である.本年度は、(1)内在的構造を持つ高次元データの数理、(2)高次元データに対するカーネル法の理論と方法、に関して以下のような研究成果が得られた。(1)高次元データに典型的に表れるハブ構造(多くのデータの最近点として表れるデータ点)を持つ高次元データに関して研究を行った。ハブ現象は大規模データベース検索などに悪影響を及ぼすことが知られており、その解消法が重量な技術となる。通常はコサイン類似度の場合にハブ現象を議論することが多いが、本研究ではユークリッド距離を用いた場合のハブ現象の理論解析と、ハブ解消法の提案を行った。データベース検索のタスクにン用いたところ、提案手法は今までのハブ解消法よりも優れた結果を示すことが分かった。この研究の成果は、人工知能分野のトップ国際会議AAAI2016に採択された。また、ツリー上に分布するデータの解析に対する基礎的研究として、距離関数が木のグラフから与えられるための条件について調べ、成果を国際論文誌に投稿し採択された。(2)2つの異なるドメインのデータにクラスタ構造があることを仮定して、カーネル法を用いて、これらのクラスタをマッチングさせる方法を研究した。特に、データ間の類似度などを全く与えられていない教師なしの状況をターゲットとした。研究の結果、カーネル平均とカーネル化ソーティングを組み合わせたグループ・カーネル化ソーティング法を提案した。これをWikipediaの対応する項目グループの多言語間でのマッチングに適用したところ、既存の方法よりも良好な結果が得られることが分かった。この成果は、国際雑誌Data Mining and Knowledge Discoveryに掲載が決定している。また、カーネル法による無限次元指数分布族の理論に関して理論解析を行い、収束レートの下限に関して考察を行った。実績欄で述べたように、課題(1)(2)に対して研究成果が出ており、トップクラスの国際会議や論文誌に採択されている。一方、高次元データに関するカーネル法の理論や、効率的アルゴリズムに関しては検討を進めている段階のものもある。この状況を総合して、研究はおおむね順調に進んでいると判断する。本年度の主たる実績の一つとして,系統樹を表現するツリーデータ全体の空間の性質を利用したデータ解析手法に関して研究を行った.その結果,Billera-Holmes-Vogtmannによるツリーデータのなす距離空間の性質を利用したクラスタリング手法を確立し,系統樹解析に応用した.具体的には,遺伝子ごとに作成された多くの系統樹データをBillera-Holmes-Vogtmann距離行列に基づいてクラスタリングし,遺伝子クラスタごとに異なる進化系統樹が構築される場合があることを確認し,実データに応用した.この結果を論文としてまとめ英文論文誌Annals of Operations Researchに発表した.さらに,高次元データのハブ構造に関して継続して研究を進めた.特に,クラスタごとにハブを解消する方法に関して基礎的検討と数値実験による評価を行った.新しい方向性の探索として,カーネル関数の近似手法であるランダムフーリエ特徴に関して研究のサーベイと考察を行い,解釈性の高くかつ効率的計算に関して基礎的な検討を行った.課題1の,「内在的構造を持つ大規模高次元データの数理」に関しては,ハブ構造やツリー構造などの内在的構造を持つデータの数理と解析手法に関して研究が進んでおり,成果をまとめた論文も発表されており,研究は順調に進んでいる.課題2の「高次元データに対するカーネル法の理論と方法」は,問題の定式化に難しさがあり,方向性の見直しが必要である.課題3の「超効率的アルゴリズムの理論と応用」については,カーネル法による積分近似などの効率的アルゴリズムの研究に注力する予定である.H29年度はカーネル法の効率的計算アルゴリズムの課題を中心に研究を遂行した.

まず,カーネル法を用いた分布間の距離尺度としてよく用いられるMaximum Mean Discrepancy (MMD)の効率的計算に関して研究を行った.MMDの計算は,そのまま実行するとサンプル数nに対してO(n^2)の計算量がかかるため大規模なデータに使うことが難しい.これに対し,MMDをU統計量として表現して,データからのランダムサンプリングを行う不完全U統計量の計算を行うと,計算量が削減されるだけでなく,分布の均一性検定の帰無分布が漸近正規性を満たすという非常に良いよい性質を持つことが分かった.この結果に基づいて,MMDの効率計算を従来から研究を行っていた事後選択推論(Post Selection Inference)に応用した論文をまとめて投稿準備を行っている.また,カーネル法を用いた自然言語処理における共起尺度に関して共同研究を行い,低ランク近似の方法を用いることによって比較的少ない計算量で尺度を構築することが可能で,巨大なコーパスからでも学習が可能であることを示した.さらに,カーネル法による分布埋め込みに関するサーベイ論文を出版した.このトピックは本課題においても大きな役割を果たす技術であるが,まとまって書かれた教科書などは存在していなかった.本サーベイ論文は技術を普及するうえで重量な役割を持つと考える.カーネル法の効率的な計算法に関して,ランダムサンプリングによる不完全U統計量の利用が良好な性質を持つことが確認でき,新たな方向性が見いだされた点で,十分な進展があったと考える.また,review論文の採択や,難関国際会議における論文採択などもあることから,研究の進捗は順調であると判断できる.H30年度は、以下の項目に関して研究を遂行した。(1)カーネル法の実問題に有用なモデルとして、ガウス過程ポワソン回帰を用いた集計データ解析のための効率的計算アルゴリズムを研究した。比較的広域で集計されたデータと、より解像度の高いサテライトデータなどの共変量とを合わせて、集計データが採取されたのよりも小さい地域での計数データの推定を行う問題に対し、100万地域などの大規模なケースでも推定可能な効率的アルゴリズムを開発した。ある国のマラリア患者数データと衛星データによる18種の共変量に応用し、100万個以上の小さな領域での患者数が推定可能なことを示した。(3)データが存在する空間として、平たんではない曲がった空間を表すCAT(k)空間を想定し、その距離を用いた距離行列に基づくデータ解析法を開発した。これにより、データ分布の異なるクラスタ構造などを抽出することが可能となった。この結果をまとめた論文が、一流国際誌Statistics and Computingで出版された。
自動車フランチャイズ・システムの国際比較と次世代流通戦略

日本,中国,韓国,米国などの自動車フランチャイズ・システムの実態を調査し,その国際比較を行った。本研究における成果の最大の一つは,新興国におけるモータリゼーションの研究である。それは新興国におけるモータリゼーションは今後どのような形で進むのか,その将来の予測を試みたことである。第二に,そのためにも先進国におけるモータリゼーションの進展プロセスを歴史的に振り返ることがなされた。とくに明らかにした事実は,自動車保有台数・販売台数・国民所得水準の分析である。また各国の自動車流通システムの歴史分析を行うことによって各国の特徴を明らかにした。日本,ミャンマー,カンボジア,ベトナム,ラオス,バングラディシュ,フィリピンで自動車市場および自動車流通に関する現地調査を実施し,その国際比較を行った。これらの国は人口1000人当たりの自動車保有台数がきわめて小さく,20台以下の国でありる。すなわち人口1000人当たりの保有台数が800台(米国),600台(日本,英国,ドイツ,フランス,イタリア),400台(韓国),200台(ロシア),100台(中国)と比較すると,保有水準がきわめて小さく,自動車よりも他の交通手段,オートバイ,自転車,三輪車,ジープニーどが都市中心部においても主要な交通手段を構成している。しかし,そうした中でも,国ごとの相違は明確であった。ミャンマーでは,トラックの荷台を改造し,人が乗れるようにして,乗合バスの代替手段として用いている。バングラディシュでは,なおも自転車の後ろに三輪車を改造して付けたシクロなどと呼ばれる交通手段が一定の比率を占めている。フィリピンでは,日本から輸入中古トラックを改造し,後部の荷台を乗合バスのようにしたジープニーが都市内でも都市間交通おかいても大きな比率を占めている。カンボジアでは米国などから輸入された中古のレクサスが市場で2030パーセントもの高いシェアを占めている。これらは米国で発生した事故現状車,あるいは修復歴のある中古車が大半を占めている。ラオスはカンボジアやベトナムに比べて少し所得水準が高いために,自動車の価格がすこし高いように思われる。以上の端緒的な発見事実を踏まえて,入手困難だが,統計的なデータを可能な限り揃えて,各国の自動車市場の国際比較をおこなっていきたい。日本,インドネシア,タイ,マレーシア,ニュージーランド,中国,韓国などの自動車フランチャイズ・システムの実態を調査し,その国際比較をおこなった。インドネシアでは日本メーカーが95パーセントものシェアを占めているが,その要因は稠密な流通ネットワークにあることが判明した。日本の自動車フランチャイズ・システムにおいては,自動車メーカーによる直営店化が進んでいることが判明した。中国では,ディーラーグル-プ化が進展するとともに、ディ-モール化が進み,世界で最もディーラーグループ化とディーラーモール化が進んだ国となった。韓国では輸入車ディーラーではフランチャイズシステムが進展したが,国産車メーカーではなおも直営営業所方式と代理店方式に依存している。他方で,中古車流通における日本,中国,韓国などの相違を明らかにすることができた。とくに,新興国(中国,インドネシア,タイなど)における自動車流通制度の実証研究が進んだ。それとともに,日系メーカーがそうした新興国に進出するためのマーケティング戦略についても解明が進んだ。まとめると,第一に,自動車流通システムの国際比較をおこなうことを通じて,国ごとの相違は何かを明らかにした。第二に,各国の自動車流通システムの相違はどこから生じているのか,その歴史的過程を明らかにした。第三に,各国に共通した傾向,法則性を明らかにした。第四に,自動車フランチャイズ・システムの問題点とその改革の方向を明らかにした。日本,韓国,中国,インドネシア,パキスタン,アラブ首長国連邦,ブラジル,アルゼンチンで自動車市場および自動流通に現地調査を実施した。自動車メーカー,ディーラー,整備工場,中古車販売店,商社,解体工場,リサイクル部品販売店,中古車オークション,中古車小売情報提供業者,自動車流通に関わる行政機関,各国の自動車工業会や自動車販売店協会などを取材調査し,研究目的に沿った視角に基づいて,それらの国の国際比較をおこなった。一つの発見事実は,これらの国は人口1000人当たりの自動車保有の点では,日本600台,韓国400台,アラブ首長国連邦700台と大きいが,他の国は中国100台,インドネシア60台,パキスタン20台,ブラジル200台,アルゼンチン220台と小さく,モータリゼーションが遅れている。そうしたモータリゼーションの発達度合いの相違に応じて,自動車流通システムも異なるが存在する。日本や韓国,アラブ首長国連邦では,自動車メーカーをフランチャイザーとする自動車フランチャイズシステムが整備され,新車販売のみでなく,整備工場機能を備えた,いわゆる3Sディーラーのネットワークが構築されている。他方,インドネシアやパキスタン,アルゼンチン,ブラジルでは,上記の3Sディーラーも存在しているが,そうでない新車販売のみのディーラーも多く存在する。もう一つの発見は,新車販売を(1)新規購入,(2)代替購入,

(3)増車購入,と三つに区分した時に,1000人当たりの保有台数が60台よりも低い国では新規購入比率がきわめて低く,その後,保有台数が増大するにつれて新規購入比率が高くなり,1000人当たり保有台数が300台を超えると,逆に新規比率が減少する事実である。社会科学平成24年度の現地調査も含めて,日本,中国,韓国,台湾,ベトナム,タイ,ラオス,カンボジア,バングラディシュ,フィリピン,インドネシア,マレーシアにおける自動車市場と自動車流通の概括的な状況が把握できるようになった。今後は統計的なデータも組み込み,自動車フランチャイズシステムの国際比較を試みていきたい。次世代流通戦略について調査が遅れている。各国の自動車流通システムの比較をするための,現地調査は順調に進んでいる。また,インドネシアに関する論考を公表するなど,成果の公表においても着実に進んでいる。平成24年度,25年度における海外現地調査を踏まえて,26年度はさらに他の国も含めて,自動車市場と自動車流通システムを含む自動車フランチャイズシステムの国際比較の検討を進める。日本自動車工業会などの海外統計を駆使して,統計データも組み込み,国際比較を進めていく。次世代流通戦略については,日本における,中古車オークションシステムの革新という点に領域を絞って進める予定である。引き続き,自動車流通システムの国際比較を継続する。今年度も,日本,韓国,中国,ミャンマーなどの現地調査をおこない,各国の特徴を明らかにするとともに,国際比較を行う。2014年2月に行った海外調査出張にかかる費用が思ったよりも節約できたため。調査研究をさらに進めるため,旅費や図書購入に充てる。韓国,中国,ミャンマー,インドなどの現地調査に研究費の主たる部分は使用される。
キラル液晶を用いた自己組織メタサーフェスの構築と波面自在制御デバイスの開発

コレステリック液晶(ChLC)などのキラル液晶が自己組織的に形成する螺旋構造の方位をパターンニングすることにより、平面からの反射にもかかわらず反射光の波面を任意に制御可能で、集光、偏向、拡散、光渦発生などの機能を持った反射型Flat opticsの開発を目的として研究を実施した。ChLCよりブラッグ反射される光の位相は螺旋構造の空間的な位相(螺旋位相)によって変化するが、空間的に螺旋位相を制御したChLCは反射型の回折光学素子として応用できる。しかし、ChLCによって得られる光の位相勾配は0からπラジアンまでの配向角の変化に対して0から2πラジアンであり、液晶配向分布のパターニング解像度によりその回折角は制限される。そこで、ネマティック液晶(NLC)とChLCを積層した構造により、NLC層で生じるベリー位相をChLC層により反射し、増幅する新規の反射型回折光学素子を提案、実証した。はじめに、提案構造による位相勾配の増大を確認するため、入射光波長を550 nmに設定し、275 nm(半波長)のリタデーションを有するNLC層の上に右巻きChLCを積層した構造体を考え、4×4マトリクス法により解析した。次に、提案に基づく偏向素子を作製し特性を評価した。波長550 nmにおいて左円偏光が選択的に反射され、NLC層の光軸方位を0からπまで回転させると、反射位相は、その変化の4倍に比例して0から4πまで変化した。この結果から、提案素子における反射光の位相勾配は従来素子の2倍になることを確認した。NLCとChLCの積層構造により従来の反射型回折光学素子に比べて2倍の位相勾配を達成した。本研究成果は、大きな回折角を有する反射型回折光学素子の作製を容易にし、薄く平坦かつコンパクトな光学素子のさらなる高性能化の一助となることが期待される。30年度で計画していた研究項目は、(1)光配向技術の高度化と性能限界の検討、(2)デバイス応用範囲の拡大、(3)液晶の外場応答性を活用した動的・チューナブル破面制御デバイスの作製であるが、(1)に関しては、配向領域の大面積化や配向周期の微細化に関する課題を解決する目的で、マスクに用いた液晶素子の配向分布を2枚のレンズで結像、転写することによって配向領域の拡大、微細化を可能とする露光手法を新たに導入し、予備的な成果が出ており次年度に向けて大きな進捗があったと言える。(2)に関しては、すでに半透過ホログラムの実現に成功しており、(3)に関しても外場応答性の確認に向けて予備的な成果が得られている。配向領域の大面積化にむけて本年度において新たな複写露光方法の実現の目処が立ったことを受けて、さらに、配向周期の微細化に向けても検討を行い、素子の高性能化の目処立てるようにする。また、コレステリック液晶のみならず、コレステリックブルー相液晶の配向制御や電場印加による格子方位制御に関して予備的な成果が出ているので、それを発展させていく。コレステリック液晶などのキラル液晶が自己組織的に形成する螺旋構造の方位をパターンニングすることにより、平面からの反射にもかかわらず反射光の波面を任意に制御可能で、集光、偏向、拡散、光渦発生などの機能を持った反射型Flat opticsの開発を目的として研究を実施し、次の成果を得た。光配向膜上に直線偏光の方向が微小領域ごとに異なる光を照射することにより、セル内の局所的な領域で液晶の配向方向を制御したパターン配向素子が作製できる。この配向パターンセルにコレステリック液晶を導入することにより、任意にパターニングした螺旋位相分布を有する素子を作製できる。これまで、そのパターン配向コレステリック素子における反射光の位相分布の確認を行うとともに、それを応用した回折素子、レンズなどを作製してきた。本研究では、モルフォチョウを模した光散乱素子の高性能化および光渦発生素子の広帯域化を行うとともに、新たなデバイスを実現を試みた。すなわち、同一なコレステリック螺旋位相分布においても、入射方向によって反射光に付与される位相が異なることを応用して、二枚の基板上に異なる配向パターンを書き込むことにより、読み出しレーザー光の入射方向によって異なる再生像を有する非対称ホログラムを提案、作製した。このホログラムでは、円偏光選択制を利用して、異なるらせんピッチ、らせん巻き方向を有するコレステリック液晶を積層することにより、入射円偏光により二つの再生像を切り替え可能な擬似カラーホログラムを実現した。当初予定していた、モルフォチョウを模した反射素子および光渦生成素子の広帯域化は研究立ち上げ時に既に達成され、これらの成果に加えて、半透明非対称ホログラムを実現することができ、予定以上の成果が得られた。

そこで、ネマティック液晶(NLC)とChLCを積層した構造により、NLC層で生じるベリー位相をChLC層により反射し、増幅する新規の反射型回折光学素子を提案、実証した。はじめに、提案構造による位相勾配の増大を確認するため、入射光波長を550 nmに設定し、275 nm(半波長)のリタデーションを有するNLC層の上に右巻きChLCを積層した構造体を考え、4×4マトリクス法により解析した。次に、提案に基づく偏向素子を作製し特性を評価した。波長550 nmにおいて左円偏光が選択的に反射され、NLC層の光軸方位を0からπまで回転させると、反射位相は、その変化の4倍に比例して0から4πまで変化した。この結果から、提案素子における反射光の位相勾配は従来素子の2倍になることを確認した。NLCとChLCの積層構造により従来の反射型回折光学素子に比べて2倍の位相勾配を達成した。本研究成果は、大きな回折角を有する反射型回折光学素子の作製を容易にし、薄く平坦かつコンパクトな光学素子のさらなる高性能化の一助となることが期待される。30年度で計画していた研究項目は、(1)光配向技術の高度化と性能限界の検討、(2)デバイス応用範囲の拡大、(3)液晶の外場応答性を活用した動的・チューナブル破面制御デバイスの作製であるが、(1)に関しては、配向領域の大面積化や配向周期の微細化に関する課題を解決する目的で、マスクに用いた液晶素子の配向分布を2枚のレンズで結像、転写することによって配向領域の拡大、微細化を可能とする露光手法を新たに導入し、予備的な成果が出ており次年度に向けて大きな進捗があったと言える。(2)に関しては、すでに半透過ホログラムの実現に成功しており、(3)に関しても外場応答性の確認に向けて予備的な成果が得られている。29年度で得られた非対称ホログラムをさらに高度化するとともに、パターン配向技術を活用した新たな素子の実現を目指す。配向領域の大面積化にむけて本年度において新たな複写露光方法の実現の目処が立ったことを受けて、さらに、配向周期の微細化に向けても検討を行い、素子の高性能化の目処立てるようにする。また、コレステリック液晶のみならず、コレステリックブルー相液晶の配向制御や電場印加による格子方位制御に関して予備的な成果が出ているので、それを発展させていく。
青少年教育施設の連携による教師教育カリキュラム開発に関する実証的研究-生涯教育構想のもとでの学校教育を担う教師の力量形成の試み-

青少年教育施設における教育的経験を包摂する教師教育カリキュラムの開発を意図する本研究は、本年度の研究活動によって次の成果を得た。(1)青少年教育施設において従来主催事業としておこなわれてきた教師志願者向研修プログラムの参加者に対する質問紙調査を実施し、この種の研修プログラムにおける教育的経験が教師教育の視点からいかなる意味をもちうるのかを分析、検証した。(2)上記研修プログラムの内容分析と企画立案担当者を対象とするインタヴュー調査にもとづき、現行プログラムの問題点とその規定要因について分析した。(3)学校教育の側からのニーズを明らかにするため、横浜市と静岡県を事例とし、質問紙調査、収集資料の分析、インタヴューによる質的調査を組み合せて現状の問題点、求められる教師の資質、教育実習とのかかわりについて分析、検討した。(4)欧米における野外教育の概念と実態、教師教育との関連と、国内における先駆的実践の事例を検証、分析することにより、今後の学校教育と教師教育における野外教育の意義を検討するとともに、現代の教師教育における直接的経験の重要性を明らかにした。
トポロジカル絶縁体を活性層とするトランジスタの超高圧特性の追求

本研究課題の目的は、トポロジカル絶縁体のような物理的に魅力的な電子状態を有する物質群を活性層として電界効果トランジスタ(FET)を作製し、高濃度キャリアを電界効果によって注入し、10 GPa以上の圧力を印加して超伝導のような物理的に興味深い物性を見つけ出すことである。この目的を達成するために、研究を以下の方法により遂行している当初予定に従って、トポロジカル絶縁体として、Bi2-xSbxTe3-ySey (x = 0, y = 3でBi2Se3)単結晶を用意し、これの電子状態を角度分解光電子分光(ARPES)で調べた。これよって、フェルミレベルの位置とディラックポイントの位置が、xの値とともに系統的に制御できることを確認した。次に、x=0, 0.25, 0.5ならびに1.0のBi2-xSbxTe3-ySey単結晶試料に対して、電気抵抗を1.5 Kから300 Kの範囲で測定して、常圧で超伝導が観測されないことを確認した。これに0ー15 GPaの範囲で圧力を印加して、電気抵抗を上記の温度範囲で測定して、3 GPa以上で超伝導が出現することを確認した。超伝導転移温度は圧力の印加とともに上昇していくことが見いだされた。また、圧力下でのX線回折測定を行って、この試料は0から30 GPaの圧力領域で3ないし4つの結晶構造相を取るが、構造相転移に伴って超伝導転移温度が非連続的な変化をするなどの特性は見いだされなった。この結果は、論文として現在投稿中である。イオン液体を使ったFETを作製するために、上記単結晶を活性層とするデバイスを作製して、ダイヤモンドアンビルセルに設置するための予備実験を行っている。これまでの予備実験の結果、ダイヤモンドキュレットサイズを、通常のものより大きくすることとし、最初に活性層として有機薄膜を用いて2端子測定で高圧FET動作を確認することにした。当初予定に従って、トポロジカル絶縁体であるBi2-xSbxTe3-ySey (x = 0, y = 3でBi2Se3)の基本物性と、圧力下での構造と電気特性を調べる実験を2018年度中に実施した。具体的な成果としては、角度分解光電子分光(ARPES)から、フェルミレベルとディラックポイントの位置が、xの値とともに系統的に制御できることを確認した。xの値を0, 0.25, 0.5ならびに1.0と変えたBi2-xSbxTe3-ySeyにおいて、3 GPa以上で超伝導が出現することを確認した。また、超伝導転移温度は圧力の印加とともに上昇していくことが見いだされた。超伝導転移温度の磁場依存性から、超伝導がp波カップリングであることを明らかにした。現在、上記の試料からBiを抜いたSb2Te3-ySeyの基本物性を調査中である。Bi2-xSbxTe3-ySey単結晶を活性層として、イオン液体をゲート絶縁体とする電気二重層(EDL) FETを作製して、ダイヤモンドアンビルセルに設置するための予備実験を行ってきた。これまでの予備実験の結果、ボトムゲート型のFETデバイスの場合には、圧力を印加すると、ソース・ドレイン電極とゲート電極が接触してショートしてしまうことが明らかになった。したがって、デバイス構造をサイドゲート型として、イオン液体を活性層近くに設置し、大きなキュレットサイズのダイヤモンドで活性層を押す構造にすることとした。また、活性層をトポロジカル絶縁体単結晶にする前に、扱いが簡単な有機薄膜にして、圧力下のFET動作を確認することにした。その上で、活性層をトポロジカル絶縁体に変えて、圧力下のFET動作を確認することにした。これまでに、有機薄膜を活性層とし、イオン液体をサイドゲート型で配置してFET動作を確認した。このように、当初予定に概ね従って研究が進んでいる。これまでに、トポロジカル絶縁体であるBi2-xSbxTe3-ySeyの基本的な圧力下の超伝導特性評価を終了し、現在、トポロジカル絶縁体であるSb2Te3-ySeyの圧力下の基本物性評価を行っている。更に、トポロジカル絶縁体の単結晶を活性層とするFETデバイスを作製して、ダイヤモンドアンビルセルに設置するための予備実験を行ってきた。予備実験の結果、ボトムゲート型のFETデバイスの場合には、圧力を印加すると、ソース・ドレイン電極とゲート電極が接触してショートしてしまうことが明らかになった。また、活性層をトポロジカル絶縁体とする前に、取り扱いやすい有機薄膜にして、圧力下のFET動作を確認し、その後にトポロジカル絶縁体で圧力下のFET動作を確認するという計画を立てた。現在までに、有機薄膜を活性層としイオン液体をサイドゲート型で配置したFETデバイスでFET動作を確認した。今後、3か月のうちに、イオン液体をゲート絶縁体とする有機薄膜EDL FETを使って、圧力下でのFET動作を実現することにする。一方、Bi2-xSbxTe3-ySey単結晶を活性層とし、イオン液体をゲート絶縁体とするEDL FETを作製して、今後、3か月程度のうちに、常圧でのFET動作を確認する。秋以降に両者の技術を結び付けて、Bi2-xSbxTe3-ySey単結晶EDL FETの動作特性を圧力下で観測できるようにする。

これを本年12月までに行う。最後の3か月間で、Bi2-xSbxTe3-ySey単結晶EDL FETを使ってゲート電圧印加時の電気輸送特性の温度依存性を調べて、超伝導特性などの興味深い特性を調べるとともに、Sb2Te3-ySey単結晶を使って同様な実験を行う。本研究課題の目的は、トポロジカル絶縁体のような物理的に魅力的な電子状態を有する物質群を活性層として電界効果トランジスタ(FET)を作製し、高濃度キャリアを電界効果によって注入し、10 GPa以上の圧力を印加して超伝導のような物理的に興味深い物性を見つけ出すことである。この目的を達成するために、研究を以下の方法により遂行している当初予定に従って、トポロジカル絶縁体として、Bi2-xSbxTe3-ySey (x = 0, y = 3でBi2Se3)単結晶を用意し、これの電子状態を角度分解光電子分光(ARPES)で調べた。これよって、フェルミレベルの位置とディラックポイントの位置が、xの値とともに系統的に制御できることを確認した。次に、x=0, 0.25, 0.5ならびに1.0のBi2-xSbxTe3-ySey単結晶試料に対して、電気抵抗を1.5 Kから300 Kの範囲で測定して、常圧で超伝導が観測されないことを確認した。これに0ー15 GPaの範囲で圧力を印加して、電気抵抗を上記の温度範囲で測定して、3 GPa以上で超伝導が出現することを確認した。超伝導転移温度は圧力の印加とともに上昇していくことが見いだされた。また、圧力下でのX線回折測定を行って、この試料は0から30 GPaの圧力領域で3ないし4つの結晶構造相を取るが、構造相転移に伴って超伝導転移温度が非連続的な変化をするなどの特性は見いだされなった。この結果は、論文として現在投稿中である。イオン液体を使ったFETを作製するために、上記単結晶を活性層とするデバイスを作製して、ダイヤモンドアンビルセルに設置するための予備実験を行っている。これまでの予備実験の結果、ダイヤモンドキュレットサイズを、通常のものより大きくすることとし、最初に活性層として有機薄膜を用いて2端子測定で高圧FET動作を確認することにした。当初予定に従って、トポロジカル絶縁体であるBi2-xSbxTe3-ySey (x = 0, y = 3でBi2Se3)の基本物性と、圧力下での構造と電気特性を調べる実験を2018年度中に実施した。具体的な成果としては、角度分解光電子分光(ARPES)から、フェルミレベルとディラックポイントの位置が、xの値とともに系統的に制御できることを確認した。xの値を0, 0.25, 0.5ならびに1.0と変えたBi2-xSbxTe3-ySeyにおいて、3 GPa以上で超伝導が出現することを確認した。また、超伝導転移温度は圧力の印加とともに上昇していくことが見いだされた。超伝導転移温度の磁場依存性から、超伝導がp波カップリングであることを明らかにした。現在、上記の試料からBiを抜いたSb2Te3-ySeyの基本物性を調査中である。Bi2-xSbxTe3-ySey単結晶を活性層として、イオン液体をゲート絶縁体とする電気二重層(EDL) FETを作製して、ダイヤモンドアンビルセルに設置するための予備実験を行ってきた。これまでの予備実験の結果、ボトムゲート型のFETデバイスの場合には、圧力を印加すると、ソース・ドレイン電極とゲート電極が接触してショートしてしまうことが明らかになった。