hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
眼球運動の発現と抑制に関わる前頭眼野と上丘の神経機構

動物は、視野内に興味ある物体が出現すると、速い眼球運動(サッケード)を行い視標を中心窩に捉える。本研究では微小電流刺激でサッケードの抑制を引き起こす大脳前頭眼野の部位と、サッケードの司令を出すと従来から考えられてきた古典的前頭眼野の部位がどの様に相互に働き、サッケードの発現と停止の制御を行っているかを解析した。さらに垂直眼球運動系において、これまで不明であった中脳上丘から外眼筋運動ニューロンに至る経路を明らかにした。動物は,視野周辺部に興味ある物体が出現すると,速い眼球運動(サッケード)を行い視標を中心窩に捉える。従ってサッケードの発現とは、今興味ある対象から次の対象に興味を移す注意の移動のメカニズムとも言える。本研究は微小電流刺激でサッケードの抑制を引き起こす前頭眼野の部位と、サッケードの司令を出すと従来から考えられてきた古典的前頭眼野の部位がどのように相互に働きサッケードの発現と停止の制御を行っているかを解析し、その上丘に対する作用を明らかにしようとするものである。今年度は、訓練したサルにおいて前頭眼野の微小電流刺激を用いたmappingを行いサッケードが誘発される古典的前頭眼野と、電気刺激によってサッケードの発現が抑制される部位を同定した。そしてその各々の部位から単一神経細胞活動を記録し、その部位の神経細胞の性質を解析した。前頭眼野では視覚性ニューロン、サッケードニューロン(運動性ニューロンと視覚運動性ニューロン)、滑動性眼球運動ニューロンが記録された。さらにそれらの細胞の活動に加えて固視に関連するニューロンが見い出された。この細胞は、サルが固視taskにおいて一点を固視している固視期間中に強い持続発射を示した。そこで、その発火頻度と固視点の有無との関係を調べた。その結果、固視ニューロンの活動は固視点の光を400ミリ秒間消しても減少せずに持続するものがあり、この活動は中心窩の光刺激に対する応答ではなく固視行動そのものに関連していることが解った。そして、サルが視覚誘導性サッケードおよび記憶誘導性サッケードtaskにおいてサッケードを行うと、固視ニューロンの活動は減少した。また視覚性ニューロン、サッケードニューロン、固視ニューロンの各ニューロンの前頭眼野内での存在部位と、サッケードの抑制またはサッケードの誘発に必要とした刺激電流閾値の分布との関係を調べ、抑制野、サッケード野における各々の細胞の分布を検討した。さらに同様の解析を上丘で行うために、上丘の微小電流刺激と単一神経細胞活動の記録を開始した。動物は、視野周辺部に興味ある物体が出現すると、速い眼球運動(サッケード)を行い視標を中心窩に捉える。本研究は微小電流刺激でサッケードの抑制を引き起こす前頭眼野の部位と、サッケードの司令を出すと従来から考えられてきた古典的前頭眼野の部位がどのように相互に働き、サッケードの発現と停止の制御を行っているかを解析し、その上丘に対する作用を明らかにしようとするものである。今年度は引き続き、訓練したサルの上丘において、電気刺激によって起こる抑制の性質と神経活動の解析を進めている。さらにネコを用いた急性実験を行い、これまで不明であった垂直眼球運動系の中枢神経回路について、上丘から上斜筋運動ニューロンに至る経路を細胞内記録法と経シナプス染色法を組み合わせて解析した。その結果、垂直眼球運動系にも水平眼球運動系と同様に上丘から2シナプス性の興奮性および抑制性入力があり、各々中脳のフォレル野およびカハール間質核を介している事を明らかにした。これまで水平眼球運動系における抑制性バースト細胞に相当するものが垂直眼球運動系では明らかにされていなかったが、本研究により垂直眼球運動系にも抑制性バースト細胞が存在することが明らかになった(Izawa, et. al.; J. Neurophysiol., 2007)。今年度は平成18、19年度の研究を継続し、訓練したサルの前頭眼野において眼球運動の抑制に関わると考えられる固視中に強い持続発火を示す固視ニューロンの神経活動の解析を行った。この固視

ニューロンの活動は、固視期間中に固視点を消しても減少しなかったので、網膜中心窩の光刺激に対する視覚性応答ではなく固視行動そのものに関連していると考えられる。さらに、サッケードの開始・停止と固視ニューロンの発火の開始・停止のタイミングがどのような時間関係にあるかを1標本Kolmogorov-Smirnov検定を用いて検討した。その結果、固視ニューロンの発火は通常、視覚誘導性および記憶誘導性サッケードの開始に先行して減少することがわかった。前頭眼野のサッケード抑制部位では固視ニューロンが多数記録されたことから、この部位は固視の際に働き、視野内に現れる視標に対して反射的に起こる眼球運動の抑制に関わるものと考えられる。
情報公開法と放射線についての研究

本研究は、2011年に発生した東日本大震災を受けての福島第一原子力発電所事故に関する情報収集とアーカイブ化のプロジェクトである。政府、国会等が行った調査は、原発事故とそれに対する政府の対応を明らかにしたが、日常生活に及ぼす放射能の情報は複数の機関・組織に分散したままである。こうした問題意識から、1)福島県で行われた健康診断2)環境省委託組織による調査3)放射能レベルの測量基準4)政府による除染作業5)特定避難勧奨励区域に関する情報6)除染対象地域の小中学生の健康診断についての情報を体系的に収集し、デジタル・アーカイブ化を行った。また、事故に関する行政再編成についての報告書を作成した。初年度はいくつかの重要な作業を完了することができた。最初に特定の目標にむけ、研究の焦点をしぼるための概念的な作業を行った。この作業には,行政機関やニュース媒体,その他情報発信者から公開されている情報を見直すことが含まれている。情報発信者の特性を見極める事は,どこに情報公開請求を求めれば、さもなくば一般に公開される事のない重要な情報が得られるのかを見極めるために不可欠である。この作業の一貫として,研究代表者は福島県南相馬市に出張し,放射能モニタリングの現状を調査した。第2に,特定の行政機関を限定し、また,どのような文書の情報公開請求を行うかのリストを作成した。第3に、研究代表者はスタンフォード大学で開催された電子情報と政府による情報利用についてのワークショップに参加し,情報学を専門とする研究者と情報交換を行った。とくに有意義だった点は,アメリカの地方自治体が市民に提供している「オープンデータ」という試みについて学んだことである。「オープンデータ」とは、各種のソフトウェアを介して市民が、直接、地方公共団体が所有する未加工のデータにアクセスし,情報を得る事ができるというサービスである。第4に、研究代表者は情報公開請求によって得た情報を掲載するためのウェブサイトおよびデータベースを開発し、いままで収集した情報を市民が利用できるようにするため、技術的な整備を行った。上記の作業を通じて,今後研究を発展させるための十分な土台を築く事ができた。2011年3月11日の東日本大震災後に発生した福島第一原子力発電所の事故については、人々の日常生活に影を落とす放射線の影響に関連する情報は、実施体制が複数の機関・組織に分散して、また業務委託・委託研究として実施されている。これらの情報について、公文書ベースで体系的に収集してアーカイブ化するため、福島県内で行われている県民健康管理調査の実施に関する文書、環境省を中心に業務委託で実施している調査研究、放射線量測定に係る基本的な情報(文科省から原子力規制委員会に移行)、国における除染活動に関する情報、特定避難勧奨地点の指定・解除に関する情報、除染対象地域となった基礎自治体における小中学校の学校健診情報について情報公開制度に基づく情報公開請求を行い、72,253枚の公文書を収集した。また、並行して政府等のホームページで公表されている情報の収集も行い、ファイルをハードディスクに保存した。収集・保存した公文書は文書件名ごとに整理し、また1件名当たりの分量が多いものについては、含まれる文書の個別件名をインデックス化する作業を行った。各文書については、件名ごとに紙媒体をPDF化する作業を行い、2015年3月末までの約1,300件のファイル化を行った。これらのファイルと基礎情報は、検索可能なアーカイブシステムを構築し収録した。また、原発事故発生後の対応では、政府の組織の変更(原子力規制委員会の設置、環境省への放射線に関する事務事業の移管など)により、除染、原発事故対応の所管が変更するなどしており、政策形成プロセスが追いにくくなっていることから、これらについての調査を行い、政策形成過程で関与した政府組織、過去・現在の所管などを整理利した報告書を作成した。行政法研究課題を遂行するために重要な作業を完了する事ができた。たとえば、概念の整理および理解や、情報公開請求を行うべき行政機関等の特定、およびホームページとデータベースの構築等である。また、これまでに収集した情報や研究の進捗について専門家から意見を得る事ができ,また今後も引き続き専門家と協議できるような体制を整えた。まだ、2012年度予算についての情報の公開請求を行うには至っていないが,そのための準備は行う事ができた。平成25年度は,実際に情報公開請求を行い,該当行政金から聞き取りを行った上,文書を受領する予定である。今後は,特定した情報に対して公開請求を行い、対応を待つ事になる。希望する政府文書等が入手でき次第,その内容および重要性について検討を行い,必要に応じて専門家の意見を求める事になる。入手した文書等は平成24年度に作成したウェブサイトとデータベースに加え,市民に供与する。また、専門家と共に研究会を開催し,公開された情報について議論を行い,現在公開されている他の情報と比較を行う。

専門家から得た意見を元に,今後のどのように情報公開請求をお行っていくかを検討する。また、公開された政府文書の性質や,すでに請求していても未公開とされた情報や、存在しないと言われた情報についての政府の見解を検討する。作成したウェブサイトやデータベースについて,引き続き管理を行い,必要な改良を加えていく。主としてウェブサイトとデータベースの構築のために調査業務委託を行う。すでに原型は作られており、継続的に情報の更新、技術的な改良を行っていく。また、情報公開請求を行い、公開された政府文書の検討を行う。また専門家から意見を聞き、情報の使用方法についても検討を行う予定である。これらの研究成果を発表するため、研究会を開催する予定である。また、情報の使用方法を説明するためのワークショップを福島で開催することも検討している。参加者からデータベースの使用方法等について意見を徴収し、ウェブサイトとデータベースの改良に役立てる予定である。
分子シンクロナイゼーションの時間過程の蛍光法による解析

1.液晶系での並進拡散挙動の解析液晶中での秒時間スケールの並進拡散挙動を評価するために、無蛍光性ネマチック液晶(FB-01)セル中を蛍光性液晶(5OCB)が拡散する様子を蛍光顕微鏡を用いて観測し、並進拡散係数を算出した。得られた並進拡散係数は10^<-9>10^<-11>m^2/sのオーダーであった。液晶の配向方向が拡散方向と平行な場合、それに垂直な場合にくらべて1桁程度大きな拡散係数を示し、また電場を印加した場合、その周波数が数百Hz以上になると拡散係数が1桁程度大きくなった。液晶分子が電場に追随できなくなると配向が固定され並進拡散しやすくなったと解釈した。2.高分子ミクロ相分離超薄膜への光機能性微粒子の位置選択的配置高分子薄膜のミクロ相分離構造を鋳型として光機能性微粒子を位置選択的に配置させることを試みた。ブロック共重合体(PS-co-P4VP)超薄膜をスピンコート法で作成し、薄膜を蛍光性高分子微少球(粒径20nm)もしくはポルフィリン誘導体TCPPの溶液(分散液)に浸積した。その後、純溶媒中で洗浄し、AFM像および吸収・蛍光スペクトルを観測した。ニートフィルムにおいて、P4VP相に対応する島部分の高さは、約8nmであったのに対し、浸積・洗浄後では約30nm(高分子微少球)もしくは約18nm(TCPP)に増加した。今回用いたTCPPおよび高分子微少球は共にカルボキシル基をもつため、それらがピリジル基と水素結合することにより島部分にのみ選択的に吸着もしくは導入されたと考えられる。我々は、時間分解蛍光法を用いて、液晶系の分子シンクロナイゼーション過程におけるナノ秒ダイナミクスの解明を試みている。具体的には、ネマチック液晶中に蛍光プローブ分子を分散し、(1)エキシマー発光から、並進拡散挙動を、(2)蛍光異方性比から回転拡散挙動を、それぞれ観測し、温度や電場等が分子レベルのナノ秒ダイナミクスに与える影響を考察した。(1)電場(1000Hz,数10kV/cm)や配向処理(ポリイミド膜を両面並行にラビング)の有無によって、エキシマー形成速度に顕著な差はみられなかった。また、以前に測定した温度依存性の結果でも、液晶相一等方相転移点においてエキシマー形成速度に顕著な変化はみられなかった。すなわち、液晶中のナノ秒スケールの並進拡散挙動には、マクロに配向しているかどうかはそれほど顕著な影響を及ぼさないことが示唆された。(2)液晶のメソゲンよりも長い棒状分子ジフェニルヘキサトリエンの液晶中での回転緩和時間は十数ナノ秒であったが、メソゲンと同程度の長さの分子(ジメチルアミノスチルベンおよびクマリン153)では、回転緩和時間は数ナノ秒であった。ジフェニルヘキサトリエンは、蛍光異方性比が0に収束せず、角度が制限された円錐内で揺動運動していると示唆された。一方、クマリン153は、蛍光異方性比が0に収束し、液晶中で自由回転していることがわかった。クマリン153の蛍光異方性比は、等方相温度では単一指数関数で減衰したのに対し、液晶相温度では数百ピコ秒の早い緩和成分が観測された。我々は、蛍光法を用いて、液晶系の分子シンクロナイゼーション過程におけるダイナミクスを広い時間および空間領域に渡って解明することを目指して研究を行っている。本年度は以下のことを明らかにした。(1)ピレンのエキシマー形成速度定数の温度依存性を測定したところ、液晶相-等方相転移点においてわずかな傾きの変化が観測された。配向膜の有無や電場印加によってエキシマー形成速度は変化しなかった。ピレンにアルキル鎖を導入したプローブを用いた場合、見かけのエキシマー形成速度が大きく上昇したが、これは並進拡散よりもエネルギー伝達が促進されたためと考えられた。(2)無蛍光性液晶セル内への蛍光性液晶の長距離並進拡散の様子を顕微鏡観測したところ、拡散方向に平行にラビング配向させた場合、垂直に配向させた場合よりも一桁程度大きな拡散係数を示した。また、電場印加を行い周波数依存性を調べたところ、1kHz以上の周波数では拡散係数が大きく上昇した。これは、液晶分子が電場に追随できなくなると揺らぎ運動が抑制されて並進拡散しやすくなるためと解釈した。(3)低分子イミド液晶(TPI8)の液晶分子自身の蛍光ピーク波長を各温度で観測した。TPI8は、スメクチックX相では分子間コンプレックスに由来する発光を、等方相ではモノマー発光を示した。基板にポリイミド膜を塗布した場合、等方相から徐冷した試料は室温で分子間コンプレックスに由来する発光を示したが、石英基板のみでは、徐冷試料はモノマー発光を示した。またポリイミド膜の存在下では、分子間コンプレックスからモノマー発光に変化する温度は液晶相-等方相転移温度よりも20°C高くなった。片面にのみポリイミド膜を塗布した試料を用いた測定より、このときのポリイミド膜の影響は約10ミクロンの深さまで及ぶことがわかった。液晶系では、電場等によりその配列や配向が微視的に変化し、それが動的に伝搬し系全体に広がる。我々は、これまで液晶中における分子シンクロナイゼーションでの情報変換・伝達過程を解析することを目的として、蛍光法を用いて並進拡散挙動および分子間相互作用について研究を行ってきた。

今年度は、可視光照射で光反転するクロム(III)2,4-ペンタンジオン錯体(Cr(acac)_3)誘導体をネマチック液晶に分散し、初めての単一波長可視円偏光照射による液晶配向制御を実現した。円偏光照射で液晶の配向制御を行うには、キラルドーパントのねじれピッチ強度β_mおよび異方性ファクターgが共に大きい方が望ましい。Cr(acac)_3は大きいg値を示すことが知られているが、液晶への溶解性が極めて低い。そこで、液晶への溶解性を増すと同時に大きなβ_mを誘起できると期待し、2,4-ペンタンジオン配位子を直鎖アルキル基で修飾した錯体を合成し、実験を行った。ブチル基で修飾した錯体Cr(Buacac)_3のラセミ混合物およびキラル添加剤(R)-(+)-1,1'-bi-2-naphtholを液晶に混合し、右円偏光照射を行ったところ、ネマチック相からコレステリック相に相転移を起こした。その後さらに左円偏光(1-CPL)を照射したところ、照射前とほぼ同じ状態に戻り、フィンガープリント組織が消失した。これにより、単一波長可視円偏光により可逆的に液晶組織を制御することに初めて成功した。今後、配位子の構造をさらに工夫することで、より高速な液晶制御を実現できると期待される。1.液晶系での並進拡散挙動の解析液晶中での秒時間スケールの並進拡散挙動を評価するために、無蛍光性ネマチック液晶(FB-01)セル中を蛍光性液晶(5OCB)が拡散する様子を蛍光顕微鏡を用いて観測し、並進拡散係数を算出した。得られた並進拡散係数は10^<-9>10^<-11>m^2/sのオーダーであった。液晶の配向方向が拡散方向と平行な場合、それに垂直な場合にくらべて1桁程度大きな拡散係数を示し、また電場を印加した場合、その周波数が数百Hz以上になると拡散係数が1桁程度大きくなった。液晶分子が電場に追随できなくなると配向が固定され並進拡散しやすくなったと解釈した。2.高分子ミクロ相分離超薄膜への光機能性微粒子の位置選択的配置高分子薄膜のミクロ相分離構造を鋳型として光機能性微粒子を位置選択的に配置させることを試みた。ブロック共重合体(PS-co-P4VP)超薄膜をスピンコート法で作成し、薄膜を蛍光性高分子微少球(粒径20nm)もしくはポルフィリン誘導体TCPPの溶液(分散液)に浸積した。その後、純溶媒中で洗浄し、AFM像および吸収・蛍光スペクトルを観測した。ニートフィルムにおいて、P4VP相に対応する島部分の高さは、約8nmであったのに対し、浸積・洗浄後では約30nm(高分子微少球)もしくは約18nm(TCPP)に増加した。今回用いたTCPPおよび高分子微少球は共にカルボキシル基をもつため、それらがピリジル基と水素結合することにより島部分にのみ選択的に吸着もしくは導入されたと考えられる。
メタゲノミクス解析を用いた大腸癌肝転移巣における細菌叢解析と病理学的意義の解明

肝転移など遠隔転移を伴う大腸癌は極めて予後不良であり、対策が必要である。生体内には約100兆個の様々な細菌種が存在している。特に大腸では腸内細菌が癌周囲環境の一つとして重要な役割を担っており、apoptosis経路を介した化学療法に対する耐性に関与することが知られている。これまでにマウスモデルにおいて、原発巣だけでなく、転移巣でも腫瘍内細菌が存在することが示されているが、その生物学的意義については未だ明らかではない。本研究では、大腸癌肝転移症例の臨床検体を用いて原発巣、転移巣における腸内細菌種とその臨床病理学的因子について検討し、ヒト生体内における癌組織内細菌の臨床的意義を明らかにする。
地震波形伝送ネットワークとAIを用いた波形未来値予測による高性能な構造振動制御

現在日本国内では,振動制御されている構造物や各地の観測サイト等,多数の地点で地震波が常時実時間観測されている。本研究では,これらの観測地点をネットワークで相互接続して波形情報を伝送し,当該構造に地震波が到達する前から伝送された波形情報を用いて制御を行うことによって,従来の性能を大きく上回るような高い振動抑制性能を実現する制御手法の開発・提案を行う。制御手法として,状態フィードバック制御と外乱の未来値を用いるフィードフォワード制御からなる予見制御やその類似手法を用いる。地震外乱の未知の未来値は,ネットワークで伝送される遠隔地波形情報を元に,人工ニューラルネットワークを用いて推定する。
ケーラー幾何における超越的方法

この研究ては、主に、モイシェゾン多様体の変形極限が、再びモイシェゾン多様本となるのかという問題を研究しました。現在までに得られた結果は、不正則数が、中心ファイバーでジャンプしない場合には、変形極限がモイシェゾン多様体となることが証明されました。この結果は新しいものですが、不正則数に関する条件は、恐らく不要であり、この仮定なしに同じ結論が得られるべきものです。その意味で、この結果は、中間的なものであると言えますが、この方向の研究として非常に基本的なものであると評価されるべき結果だと思います。この方向の最良の結果は、コンパクトケーラー多様体の変形極限は、藤木クラスCであるというものです。この結果を得るためには、カレントの拡張定理を定式化し、証明することが必要だと思われますが、現在のところ計算が上手く行っていない状況です。この場合、問題の困難は、主として、正則でない直線束の「殆ど正則」な切断を拡張する点にあるのですが、この方向の計算を進め、かなり進捗しました。ただ現在のところ論文にするほどまとまった結果になっていないので、結果がまとまるにはもう少し、研究を進める必要があります。
宇宙初期におけるクォ-ク・ハドロン相転移と元素合成の研究

宇宙初期においては種々の相転移が起こることが素粒子論から示唆されているが、クオ-クからハドロンへの相転移は必ず起こる相転移であり、それが1次の相転移である可能性が極めて高いことが格子ゲ-ジ理論から示されている。この研究の目的は1)この相転移を数値計算により追跡し形成されると考えられる等温密度揺らぎの振幅、波長スペクトルを明らかにし、2)その元素合成への影響を明らかにすることである。特に密度揺らぎによって^4Heの過剰生産が抑えられ、且つDが十分形成されるかを調べバリオンによって宇宙を平坦にすることが可能か(Ω_b=1)明らかにすることである。これまでの研究において相転移の進行を解明するための第1段階としてハドロン相によって囲まれた独立クオ-ク相の進化を調べ、クォ-ク塊が残存出来るか、又蒸発を起こした場合にはバリオン数密度の空間的分布(等温揺らぎの構造)がどの様になるかを明らかにした。さらに、これらに基づき元素合成の計算を系統的に行なった。我々の開発した元素合成プログラムは現在世界に流布しているWagonerプログラムと比較すると、含まれている元素数が80余(中性子過剰核も含む)と多いだけでなく、その計算精度、安定性においても優れているが、これを中性子の空間的拡散をもインプリシットに解くプログラムに拡張し、求められたバリオン密度分布のもとで、^4He、^7Liの過剰生産が抑えられるか、且つDを十分生成できるかを調べた。その結果宇宙のバリオン数密度はこの様な非一様性を考慮してもせいぜいΩ_b=0.06までであることを明らかにした。さらに適当な等温揺らぎのサイズでは低密度側に拡散してきた中性子によりr-processが進行する可能性を定量的に調べた。しかし拡散中性子が再び高密側へ逆拡散して帰る効果のためそれが困難であることを明らかにした。宇宙初期に起こると考えられている、クオ-クからハドロンへの相転移は弱い1次の相転移と考えられている。ここではその相転移を解析すると同時に、相転移によって作られた凸凹によってどの様に宇宙初期での元素合成が変化するかを明らかにした。1)凸の部分より元素合成の初期の段階で中性子が凹の部分に拡散する事はすでに知られていたが、我々はその中性子が凸のところでHeの合成が始まると、拡散して帰ってくることを明らかにした。2)この効果により凸の部分でのHeの過剰生産を避けることはきわめて困難であることを示した。3)凹の部分では確かに中性子の数は相対的に多く中性子過剰の状態が続くが、重元素が多く作られるわけではない。4)宇宙をバリオンだけでΩ=1にできるならば、最も簡単で美しい宇宙のモデルとなるが、これまで元素合成の制限から不可能であった。しかしこの非一様な宇宙モデルでは適当なパラメ-タの値を厳選すれば可能であることを示した。5)クオ-クハドロン相転移を宇宙膨張と共に追跡することにより、この相転移によって作られるバリオンの密度の高い領域の大きさはせいぜい地平線サイズの10万分の1であり、このような小さなサイズでは元素合成の時代の核子の拡散によって消滅してしまい、跡にはなにも残さないことを示した。宇宙初期においては種々の相転移が起こることが素粒子論から示唆されているが、クォ-クからハドロンへの相転移は必ず起こる相転移であり、それが一次の相転移である可能性が極めて高いことが格子ゲ-ジ理論から示されいてる。この研究の目的は1)

この相転移を数値計算により追跡し形成されると考えられる等温密度揺らぎの振幅、波長スペクトルを明かにし、2)その元素合成への影響を明らかにすることである。特に密度揺らぎによって^4Heの過剰生産が抑えられ,且つDが十分形成されるかを調べバリオンによって宇宙を平坦にすることが可能か(Ω_b=1)明らかにすることである。これまでの研究において相転移の進行を解明するための第1段階としてハドロン相によって囲まれた孤立クオ-ク相の進化を調べ、クオ-ク塊が残存出来るか、又熱発を起こした場合にはバリオン数密度の空間的分布(等温揺らぎの構造)がどの様になるかを明らかにした。さらに、これらに基づき元素合成の計算を系統的に行なった。我々の開発した元素合成プログラムは現在世界に流布しているWagonerプログラムと比較すると、含まれている元素数が80余(中性子過剰核も含む)と多いだけでなく、その計算精度、安定性においても優れているが、これを中性子の空間的拡散をもインプリシットに解くプログラムに拡張し、求められたバリオン密度分布のもとで、^4He、^7Liの過剰生産が抑えられるか、且つDを十分生成できるかを調べた。その結果宇宙のバリオン数密度はこの様な非一様性を考慮してもせいぜいΩ_b=0.06までであることを明らかにした。さらに適当な等温揺らぎのサイズでは低密度側に拡散してきた中性子によりrーprocessが進行する可能性を定量的に調べた。しかし拡散中性子が再び高密側へ逆拡散して帰る効果のためそれが因難であることを明らかにした。
脳腫瘍のバイオマーカーの探索とその診断・治療への応用

髄芽腫は主に小児後頭蓋に見られる悪性脳腫瘍であり、容易に髄腔内に播種し比較的予後が悪い疾患(5年生存率55%)のひとつである。この髄芽腫に対するマーカーは存在せず、造影MRI等により視認されるレベルまで腫瘍が増大した状態で診断されるのが現状である。プロテインチップシステムは1数μlの微量サンプルを化学修飾したアルミチップ上に載せ、UVレーザーを照射することによりサンプルをイオン化し真空中を飛行する時間を元にして蛋白質質量の検出を行うシステ厶である。これまで膨大な時間と労力を費やしてきた蛋白質研究における操作も、現在ではf(フェムト)M単位の資料の検出までもが短時間で、しかも簡単な操作で可能となっている。このような蛋白質検出技術はポストゲノムの時代において有用であると考えられる。我々はこのプロテインチップシステムを用い髄芽腫患者髄液の検索を行い感受性、特異性がともに高値(66.7100%)あるバイオマーカーの候補蛋白質を検出した。11例の脳腫瘍患者、脳腫瘍以外の中枢神経系疾患患者11例と健常成人36例から髄液を採取し、順相性チツプ(NP1)、陰イオン交換性チップ(SAX2)、疎水性チップ(H4)を使用した。髄芽腫髄液サンプルにおいてNP1 Chipにて2つSAX2 Chipにて4つ、H4 Chipにて4つの特異的な蛋白質ピークが認められた。それぞれのピークについて高い特異性、感受性が示された。インターネット上での蛋白質データベースの解析による蛋白質候補の解析と機能ドメイン、予測できる配列からの細胞内局在の推定を行った。このシステムを用いることでMRI、髄液細胞診よりも早期の診断が可能である事から今後の臨床診断をより早期に行うことが可能となると考えられる。プロテインチップは飛行時間型質量分析計(SELDI-TOF MS)と2次元表面修飾チップを組み合わせた新しいプロテオーム解析システムである。我々はこのプロテインチップを、髄芽腫の髄液バイオマーカーの検出に応用した。材料は正常1例、髄芽腫2例の症例から採取した髄液を用いた。髄液1μlを疎水性チップH4と陰イオン交換チップSAX-2にスポットし、室温で2時間反応させた。その後H4-chipは10%あるいは50%アセトニトリル溶液にて、SAX-2はpH3.5あるいはpH4.5の緩衝液で洗浄した。チップ上に捕捉された蛋白質をSELDI-TOF mass spectrometryで質量とイオン強度を測定し、Peaksプログラムで蛋白質の発現を検討した。H4チップを用いてサンプルの濃度や洗浄条件などの検討を行った。その結果、サンプル濃度は、採取した原液濃度が適当であり、一部の夾雑物を除くために水洗浄を付加することが適切であることが判明した。また、髄液中に含まれる大量のアルブミンにより微量蛋白質の検出に支障をきたす可能性があるため、アルブミンを除去する条件を検討する必要性が明らかとなった。SAX-2ではpH3.4の緩衝液による洗浄条件にて、H4では10%アセトニトリル溶液での洗浄によりアルブミンを溶出させることが可能となった。上記の条件で髄芽腫患者髄液を測定したところ、SAX-2チップにて11551Da,11709Da,H4チップにて8071Da,8481Da,8695Da,9290Da,9350Daの部分に正常患者髄液とは異なったピークが認められた。また、術後化学療法前の髄液では11591Da,11743Daのピークが認められたが、化学療法後はそのピークが消失し、正常髄液のデータに近いピークとなった。

脳腫瘍の分子診断と治療法確立のため、髄液中の微量蛋白質を解析することで脳腫瘍のバイオマーカーを探索した。健康成人5例、髄芽腫4例、グリオーマ3例、その他の腫瘍5例、その他の中枢神経系疾患5例の患者から、血液を混入しないように慎重に髄液を採取した。髄液は現役のまま疎水性チップ、陰イオン交換チップそして陽イオン交換チップ上に添加して、チップ表面に吸着させた後、洗浄し、energy absorption moleculeを添加した。感想後、ProtenChipリーダーでチップ表面に結合した蛋白質の分子量をSELDI-TOF mass spectrometry法にて検出した。それぞれのチップで20から30種類の蛋白質のピークを認めた。そのなかで髄芽腫に特異的に出現するピーク5種類を検出することができた。分子量とpI値によりweb searchを行い、数種類の候補蛋白質を確認することができた。現在、トリプシン消化によるマッピングを行い、それらを同定すべく研究を進行中である。またそれらの髄液中の蛋白質発現パターンをクラスター分析し、分類化が行えるかどうかをbioinformaticsにて検討している。同時に、健康成人と脳腫瘍患者とで血清中の蛋白質発現パターンの相違を同様の方法で検討している。今後血清中に認められるサロゲートマーカーを検索する予定である。
知的財産マネジメントがイノベーションに与える効果に関する研究

アメリカの代表的な電機企業であるGEとウェスチングハウス・エレクトリックの比較研究から、ライバル企業同士でも研究開発と特許管理に違いがあり、結果として特許件数も大きく異なっていることが明らかとなった。具体的には、研究(基礎科学研究)と開発(製品やプロセスの開発)にそれぞれ対応した特許管理があり、その在り方が特許出願件数に大きく影響していることが明らかとなった。研究開発の段階の違いに基づく特許管理の多様性は、現代の日本企業においても普遍的にみられるものであった。また、RCAの事例分析を通して、特許管理が主導して研究開発を促進するしくみが構築され、特許件数が拡大したことが明らかとなった。本研究の目的の一つは,企業による知的財産管理が研究開発の成果,とくにその代理指標とされる特許件数にどのような影響を与えるかを明らかにすることである。この目的を達成するため,第1に,アメリカ企業の事例としてGE社とウェスチングハウス社を取り上げ,両社の研究開発組織,特許管理,そして特許出願傾向の関係を主に特許書誌データ分析によって明らかにした。結果,特許管理の集中化/分散化,特許の国際取引の程度の違いが両社の特許出願傾向に影響を及ぼしている可能性を指摘することができた。なお,この成果はヨーロッパ経営史学会・アメリカ経営史学会合同会議(マイアミ)において発表した。第2に,マクロ的な観点から,日本とアメリカにおける特許管理の形成と展開の特徴が両国の歴史的な特許出願傾向の違いを生み出していること,したがってイノベーションの指標として特許データを用いるときは,少なくとも各国における特許管理の発生と特徴を考慮する必要があることを,国際比較分析によって明らかにした。この成果は,アメリカ経営史学会年次会議(ポートランド)において発表し,国際的な討議に付すとともに,討議により今後の研究の進め方に対する有益な情報を得ることができた。また,研究計画に従い,RCA社における特許管理の特徴を明らかにするため,セントローレンス大学(NY州)にて資料調査を行い,主に取締役会議事録の資料を収集した。加えて同社の特許管理を計量的に明らかにするため,国立国会図書館等において資料調査・収集を行い,データベースを作成した。これらの資料およびデータについては,今後の研究に用いる予定である。研究成果の発表については当初の計画以上に進展しており,特許管理がイノベーション指標とされている特許出願件数や書誌データにどのような影響を及ぼしているかについて,マクロ分析ではあるが研究発表を行い(ポートランド),国際的な討議に付すことができた。また,当初計画していたRCA社に関する資料収集と特許データベース作成については,おおむね計画通り実行することができた。他方で,デュポン社による特許管理を分析するための調査は,先行研究(2次資料)の検討にとどまっており,1次資料の調査までは行えていない。この点は,遅れ気味であるが,その理由は,ポートランドにおける研究発表を優先したため,この時期に予定していた現地(アメリカ)における資料調査を遂行できなかったためである。本研究は,技術的なイノベーションを主導してきた企業において知的財産マネジメントがどのような役割を果たしたか明らかにすることを目的としている。本年度においては,これまで作成した特許出願・登録データベースをもとに,RCA社,デュポン社に関する資料調査を,アメリカ合衆国デラウェア州ウィルミントンのHagley Museum & Libraryで行った。とくにRCA社に関しては,同社に雇用されていたエンジニアの職務発明契約(個別)を示す資料を発掘することができ,特許データとクロスさせて知的財産マネジメントの役割を分析するうえで大きな足掛かりを得た。なお,これまでに調査したインターナショナル・ハーヴェスター社,今回調査しているデュポン社については,RCA社など電機企業とは異なる知的財産マネジメントが行われていることが分かった。これらの研究成果は,速やかにまとめ学会等で報告する予定である。また,本年度は日本企業を対象として知的財産マネジメント担当者へのヒアリング調査を行った。ある企業(A社)の知的財産マネジメント担当の方へのヒアリングと,同社の研究開発現場担当の方へのヒアリングを行い,日本の事例ではあるが現代における知的財産マネジメントの仕組みを立体的に解明する足掛かりを得ることができた。昨年度のRCA社,デュポン社の特許出願・登録のデータベース作成をもとに,アメリカ現地調査によって資料発掘を行い,成果を得た。また,日本企業に対するヒアリング調査についても,1社ではあったが複数の担当者から情報を得ることができた。他方でインターナショナル・ハーヴェスター社とシンガー社の事例研究においては,渡米による現地調査ではなくすでに入手していたマイクロフィルムによる研究となった。これは想定内であった。ただし両社の経営においては電機・エレクトロニクス企業と比較すると知的財産マネジメントに重きが置かれておらず,知財管理がイノベーションに与える影響をどこまで分析できるか,慎重に検討する必要が出てきた(時間を要している)。このような点が判明したことは,一つの成果である。本研究は、企業による知的財産マネジメント(とくに特許管理)がイノベーションの代表的な指標である特許件数にどのような影響を与えているのか、またイノベーションそれ自体にどのような影響を与えているかを、事例分析を通して明らかにするものである。

RCA社を対象とした調査および分析では、アメリカ合衆国デラウェア州ウィルミントンのハグリー資料館および英国オックスフォード大学ボドリアン図書館での資料調査を通して、(1)提携企業間における国際的な特許管理により、国境を越えた技術および情報の移転が行われ、RCA社のアメリカ特許件数と、RCA社の提携会社の英マルコーニ社のイギリス特許件数は、このような国際特許管理によって規定されていたこと、(2)そのような国際的な特許管理は、米英両国におけるラジオ技術のイノベーションに影響を与えたこと、そして(3)RCA社が製造企業として自立すると、上記(1)(2)の条件を前提としつつも、自社内で研究開発と特許管理を有機的に結び付けるしくみが組織され、研究開発の成果である特許を他社にライセンスし、そこから得られるライセンス料をさらなる研究開発に投入してイノベーションが進行するというサイクルが、少なくとも1935年には作り出されたことを明らかにした。日本企業を対象とした調査および分析では、本年度は自動車企業(B社)のエンジニアリング責任者へのヒアリング調査を行った。B社は多様な製品系列を有しており、本件ヒアリングでは外国向けピックアップトラック分野の担当者に対するヒアリングとなったため、当該部門では特許管理活動のウェイトが低いことが明らかとなった。特許管理がどのような影響を及ぼしているかが直接明らかになったわけではないが、この成果は、複合企業あるいは多角化企業の特許管理のあり方について分析を進める足掛かりとなった。アメリカの代表的な電機企業であるGEとウェスチングハウス・エレクトリックの比較研究から、ライバル企業同士でも研究開発と特許管理に違いがあり、結果として特許件数も大きく異なっていることが明らかとなった。具体的には、研究(基礎科学研究)と開発(製品やプロセスの開発)にそれぞれ対応した特許管理があり、その在り方が特許出願件数に大きく影響していることが明らかとなった。研究開発の段階の違いに基づく特許管理の多様性は、現代の日本企業においても普遍的にみられるものであった。また、RCAの事例分析を通して、特許管理が主導して研究開発を促進するしくみが構築され、特許件数が拡大したことが明らかとなった。平成27年度に引き続き,アメリカの代表的企業における特許管理の分析を行う。先に記したデュポン社のほかに,研究計画にあるIH社やシンガー社についても調査・分析を行う。また,平成28年度からは,日本企業における特許管理の形成と展開についての研究に着手する。主としてヒアリングによる調査を行い,同時に書誌データベースの作成を分析を行う。RCA社を事例とした分析では,資料もほぼ調査が完了したので,成果をまとめて国際学会等で報告を行う。デュポン社に関しては,インターナショナル・ハーヴェスター社,シンガー社とともにさらなる慎重な分析を行う。日本企業の知的財産マネジメントに関する調査は,本年度行ったヒアリングを分析して調査票を刷新し,複数の企業(とくに電機・エレクトロニクス企業)への調査を継続して行う。社会科学春期休暇を利用してBHC会議(ポートランド)と同時にデュポン社資料調査を計画していたが,日程上,前者のみの計画遂行となったため。研究を英文論文にまとめて発表する際に受ける英文校閲費を見積もっていたが,研究の進捗により執行しなかった。
多様な言語文化背景をもつ子どもたちの教科学習支援を目的としたメタファー研究

2018年度は、研究課題に取り組む初年度であり、まず、これまでに発表されている概念メタファーのリスト(英語・日本語)、概念メタファー研究(日本語)のレビューを行った。当初は、既存のリスト・先行研究に照らして、教科書からメタファー表現を収集し、概念メタファーを特定していくという計画を立てていたが、リスト・先行研究には用例の恣意性や網羅性の欠如といった問題があることから、リストに囚われず、できる限り網羅的・客観的に教科書からメタファー表現を拾い出していくこととした。調査対象教科書として、外国人児童生徒在籍数が全国で最も多い愛知県の中で、平成30年度に最も多くの地区で使用されている小学校・中学校の各学年・各教科の教科書46冊を入手した。方針転換により、メタファー表現の網羅的、客観的抽出のためには、複数の抽出者によって慎重に調査を進める必要があると判断し、研究協力者の協力を得ることにした。また、当初は、小学校1年生を対象とした教科書から、順に学年を上げて調査を進める予定であったが、小学校全教科書の概観、教科書語彙の先行研究を踏まえ、まず予備的に、抽象語彙の増える中学年の社会科の教科書を対象とし、メタファーの認定基準を検討しつつ、調査を行うこととした。予備的分析として、小学校3・4年生の社会(上・下)からメタファー表現を抽出し、概念メタファーの特定を行った。2018年度は、当初の予定通りのエフォートを費やすことができず、データ取集・分析の基本方針の確定、本格的な取り組みの開始が遅れた。また、メタファーの認定に想定以上の時間を要した。そのため、予備的分析にとどまり、成果発表に至らなかった。基本的には当初の計画に従って研究を進める。2019年度は、小学校の教科書のメタファー表現の抽出、概念メタファーの分析を完了させ、小学校卒業までに身に付ける必要のある概念メタファーの提示に向けて考察を進める。その成果を国内の研究会・学会で発表する。購入予定であったノートパソコンを購入しなかったこと、研究進捗状況の遅れにより、資料のデータ整理にかかる謝金と研究発表のための外国旅費が発生しなかったことが理由である。資料データ整理の謝金、研究発表のための旅費に充てる。
高等植物成長帯のアポプラスト空間でのインドール酢酸の生合成系とその制御機構の検討

昨年に引き続き、高等植物成長帯のアポプラスト空間のアルデヒド酸化酵素を介したインドール酢酸(IAA)の生合成について研究を行い、以下の結果を得た。昨年、黄化カボチャ下胚軸の成長帯切片で既知の植物アルデヒド酸化酵素と異なるインドールアセトアルデヒド(IAAId)を酸化してIAAに変換するアルデヒド酸化酵素が、アポプラスト中に存在することを報告した。そこで、本酵素の精製を試みた。黄化カボチャ下胚軸の成長帯切片から、50mMリン酸緩衝液(pH6.5)でinfiltrateした後に遠心法によりアポプラスト液を得、カラムクロマトグラフィーにより、精製を行った。DEAE-Sepharoseを用いたイオン交換クロマトグラフィーで、NaClのstepwise溶出で、0Mと0.3Mの二つの画分に活性を検出した。しかし、酵素が比較的早く失活してしまうのに加え、一回に集められるアポプラスト液の量が少なく、様々な方法を試みたが以降の精製を行うことが出来なかった。同時に、オオムギ幼葉鞘切片の細胞壁画分のアルデヒド酸化酵素の精製も試みたが、こちらもNaCl、LiCl、MgCl_2などの塩や界面活性剤、セルラーゼ等を用いて、酵素の可溶化を試みたがいずれもうまくいかなかった。また、IAAの基質となるIAAldの検出のために、IAAldを水素化ホウ素ナトリウムで還元しインドールエタノールに変換して検出する方法を検討した。HPLCによる分析の結果、アポプラストサンプル中のインドールエタノール量が増加した。しかし、還元率、回収率やアーティファクトの問題が残された。今後、本酵素の精製方法やIAAld検出方法を再度検討し、IAAの生合成との関連を検討したい。高等植物成長帯のナポプラスト空間でインドール酢酸(IAA)が生合成される経路について、特に黄化カボチャ芽生えの下胚軸成長帯に注目して研究を行い、以下の結果を得た。黄化カボチャ下胚軸の成長帯切片から、50mMリン酸緩衝液(pH6.5)でinfiltrateした後に遠心法によりアポプラスト液を得た。そのアポプラスト液中にインドールアセトアルデヒド(LAAId)を酸化してIAAに変換する活性が存在し、しかも、その酵素は細胞壁あるいは細胞膜外側表面に弱くイオン的に結合している可能性が示された。また、カボチャ下胚軸のシンプラストのマーカーとしてグルコース-6-リン酸デヒドロゲナーゼの活性も同時に測定することにより、アポプラスト液中のLAAId酸化活性がシンプラスト液の混入によるものではないことも確認した。さらに、native-PAGE後に行った活性染色から、アポプラストとシンプラストのアルデヒド酸化酵素のバンドの位置が異なることや、Arabido psisから得られた既知の植物アルデヒド酸化酵素であるAO1とAO2の抗体(東京都立大学小柴共一先生より寄贈)を用いたWestemblotingから、このアポプラストに存在するアルデヒド酸化酵素はそれらと異なるタンパク質であることが分かった。現在、アポプラスト中のIAAIdに特異的なアルデヒド酵素の精製を検討しているが、試料として得られる量が非常に少なく、失活も早いため現在のところ成功していない。次年度は本酵素の精製方法を確立し、IAAの生合成との関連を検討したい。
電界放射電子顕微鏡を用いた電極表面状態観測と真空中絶縁破壊現象の研究

本研究は,電界放射電子顕微鏡を用いて電界電子放出点を映像化すると同時に,その点に紫外線を照射して光電子放出を生じさせた場合の電子放出点の像の変化を観測する.研究初年度である平成9年度には以下の点が明らかにされた.1.電界電子放出素子を用いて電界放射電子顕微鏡の動作確認および調整を行った.2.その電界電子放出素子で得られた像は,細かに振動していることが観測された.これは,電子放出点が移動していることを表しているものと考えられたが,今後詳細な観測が必要である.3.この顕微鏡を用いて,真空ギャップ用の無酸素銅陰極表面に電界電子放出点が観測された.その電子放出点は,複数個の電子放出点から成ることが見出された.以上の実験結果を基に,平成10年度に真空ギャップ用電極表面上の電子放出点の観測を行った.その結果,以下の点が明らかとなった.1.紫外線をアルミ線(線径50μm)に照射し,得られた光電子放出像より,電界放射電子顕微鏡の倍率を校正した.2.無酸素銅電極表面上の電子放出点の観測から,巨視的には1点に見える電子放出点が,複数の放出点から構成されていることが判明した.3.電解研磨が施されたアルミ電極を用いて放電前後の電子放出点の変化を調べた結果,その様相が大きく変化することが明かとなった.以上のように,本研究により,実用電極表面上の電子放出点の様相を拡大して観測することができるようになり,電極表面処理が電子放出特性に及ぼす影響を明らかにすることができるようになった.本研究は,電界放射電子顕微鏡を用いて電界電子放出点を映像化すると同時に,その点に紫外線を照射して光電子放出を生じさせた場合の電子放出点の像の変化を観測する.研究初年度である平成9年度には以下の点が明らかにされた.1.電界電子放出素子を用いて電界放射電子顕微鏡の動作確認および調整を行った.2.その電界電子放出素子で得られた像は,細かに振動していることが観測された.これは,電子放出点が移動していることを表しているものと考えられたが,今後詳細な観測が必要である.3.この顕微鏡を用いて,真空ギャップ用の無酸素銅陰極表面に電界電子放出点が観測された.その電子放出点は,複数個の電子放出点から成ることが見出された.以上の実験結果を基に,平成10年度に真空ギャップ用電極表面上の電子放出点の観測を行った.その結果,以下の点が明らかとなった.1.紫外線をアルミ線(線径50μm)に照射し,得られた光電子放出像より,電界放射電子顕微鏡の倍率を校正した.2.無酸素銅電極表面上の電子放出点の観測から,巨視的には1点に見える電子放出点が,複数の放出点から構成されていることが判明した.3.電解研磨が施されたアルミ電極を用いて放電前後の電子放出点の変化を調べた結果,その様相が大きく変化することが明かとなった.以上のように,本研究により,実用電極表面上の電子放出点の様相を拡大して観測することができるようになり,電極表面処理が電子放出特性に及ぼす影響を明らかにすることができるようになった.真空中の絶縁破壊現象は電界電子放出により支配されていると考えられているので,本研究では,電界放射電子顕微鏡を用いて電界電子放出点を映像化すると同時に,その点に紫外線を照射して光電子放出を生じさせた場合の電子放出点の像の変化を観測する.研究初年度である今年は,実験装置の準備と予備実験に充てられた.まず,既に準備されていた電界放射電子顕微鏡のレンズコラムおよびチャンネルプレート,そして本補助金により用意された試料位置決め用マニピュレータ等を既設の超高真空容器に取り付けた.次いで,光電子放出による電極表面状態観測に用いる紫外線光源を本補助金により購入し,実験装置に装荷した.さらに,実験を行うのに必要なさまざまな真空部品および電子部品も用意が終わり,現在,概ね実験装置の準備が完了し,調整および予備的な実験を行っているところである.これまでに行われた実験とその結果,ならびに今後の課題は次の通りである.1.電界電子放出素子を用いて電界放射電子顕微鏡の動作確認および調整を行った.2.その電界電子放出素子で得られた像は,細かに振動していることが観測された.これは,電子放出点が移動していることを表しているものと考えられたが,今後詳細な観測が必要である.3.この顕微鏡を用いて,真空ギャップ用の無酸素銅陰極表面に電界電子放出点が観測された.その電子放出点は,複数個の電子放出点から成ることが見出された.4.以上の結果は,電気学会全国大会で発表予定であり,また国際会議にも投稿中である.5.今後,電界放射電子顕微鏡の動作特性をより詳細に把握することと,紫外線照射による光電子放出像を得て,電子放出点の像の変化を明らかにする予定である.本研究は,電界放射電子顕微鏡を用いて電界電子放出点を映像化すると同時に,その点に紫外線を照射して光電子放出を生じさせた場合の電子放出点の像の変化を観測する.研究初年度である平成9年度には以下の点が明らかにされた.1.電界電子放出素子を用いて電界放射電子顕微鏡の動作確認および調整を行った.2.その電界電子放出素子で得られた像は,細かに振動していることが観測された.これは,電子放出点が移動していることを表しているものと考えられたが,今後詳細な観測が必要である.

3.この顕微鏡を用いて,真空ギャップ用の無酸素銅陰極表面に電界電子放出点が観測された.その電子放出点は,複数個の電子放出点から成ることが見出された.以上の実験結果を基に,平成10年度に真空ギャップ用電極表面上の電子放出点の観測を行った.その結果,以下の点が明らかとなった.1.紫外線をアルミ線(線径50μm)に照射し,得られた光電子放出像より,電界放射電子顕微鏡の倍率を校正した.2.無酸素銅電極表面上の電子放出点の観測から,巨視的には1点に見える電子放出点が,複数の放出点から構成されていることが判明した.3.電解研磨が施されたアルミ電極を用いて放電前後の電子放出点の変化を調べた結果,その様相が大きく変化することが明かとなった.以上のように,本研究により,実用電極表面上の電子放出点の様相を拡大して観測することができるようになり,電極表面処理が電子放出特性に及ぼす影響を明らかにすることができるようになった.
単元素準結晶超薄膜の構造と電子状態の理論的研究

本研究は、第一原理計算を用い、Ag-In-Yb準結晶5回表面上においてPb, Bi等が基板の構造を模して形成する単元素準周期超薄膜の原子構造と電子構造の解明を目指す研究である。海外の共同研究者が行うSTM実験と比較しながら研究を行っている。Biを蒸着原子として用いた実験により、これまで着目してきた準結晶基板上の典型的な表面構造(Ybの5角形がリング上に連なった構造、以下R構造と呼ぶ)ではない部分(Ybの星形構造、以下S構造と呼ぶ)に顕著な吸着元素依存性が見いだされた。以前に行ったPbを用いた実験ではR構造周辺から吸着が始まってると考えられたが、予備的な計算をおこなったところ、Pb, Sbいずれにおいても、R構造周辺よりもS構造周辺が安定であることが分かった。このことから、S構造周辺の吸着構造の調査を集中的に行った。第一原理計算によってPbとBiについての詳細なポテンシャルエネルギー面を計算したところ、表面から離れた位置においてもS構造周辺が安定であり、ポテンシャルエネルギー面を見る限りはS構造周辺から吸着が始まると考えられる。S構造周辺の詳細な吸着構造については動的過程を含めた考察が必要と考え、この分野を専門とする研究協力者と議論を行いながら解析を進めている。また、共同研究を行っているリバプール大学でInについての実験が行われていることから、比較のため本研究でもR構造周辺についてのポテンシャルエネルギー面の計算を行った。昨年度に予定していた計算はほぼ終えることができた。共同研究者とBiの実験について論文にまとめた。R構造よりもS構造が安定であることは予想外であったが、単元素準周期薄膜の成長過程を理解する上で必要な知見であると考えられる。実験、理論の共同研究者と議論しながら、得られた計算結果を解析しており、概ね順調に進んでいると判断できる。今後は、現在行っているS構造周辺の吸着構造を実験と協力して確定し、次いで電子状態を調べ、これまでの実験と理論計算との相違や、吸着過程の描像を理解することを目指す。本研究は、第一原理計算を用いてAg-In-Yb準結晶5回表面上において形成されるPb, Bi等の単元素準周期超薄膜の原子構造と電子構造の解明を目指す研究である。昨年度はまず、Bi吸着構造の再検討と、BiとPbの吸着構造の比較を行った。以前に行ったBiの予備的な計算においては、表面に近い位置でのポテンシャルエネルギー面(PES)の構造から、吸着の初期段階においてBiとPbは同じ吸着構造を形成すると結論したが、この結果はSTM実験による観測結果と一致しなかった。今回新たに表面から離れた位置におけるPESを計算し詳細に解析した結果、表面から離れた位置では基板表面のYb-Inブリッジ位置が安定であり、このYb-Inサイトが引力から斥力に転じる際に、このブリッジサイトの両脇に位置する2つのhollowサイトが安定化すること、またこの際の2つのhollowサイトの吸着エネルギーの僅かな差により、最終的なPbとBiの吸着構造に差異が生じ、Biの吸着構造は実験で観測された通りになることがわかった。また、第1層形成後の吸着構造の違いも再現できる可能性が見出されており、現在、詳細を確認している段階である。また、現時点で単元素準周期薄膜の形成が確認されているのはBiとPbのみであるため、知見を蓄積する目的でAgの初期吸着構造を調べた。Agの吸着エネルギーは、最安定な吸着サイトにおいてPb, Biの吸着エネルギーの60-70%程度と比較的小さいものの、清浄表面においては3eVの吸着エネルギーがあることやPESの構造などから、吸着の初期段階では準周期薄膜が層状成長をすることが期待される。また、吸着エネルギーの大きさに差はあるものの、PESの構造はBiと類似しており、初期段階の構造はBiと同じであることが予想される。計画していたPb吸着層の電子状態を調べることはできなかったが、BiのPESを詳細に調べたことによりPbとBiの第1層の吸着構造に違いが生じるメカニズムを明らかにできた。これは、計画の後半で予定している第1層形成後の吸着過程の解析を行ううえでも重要な知見である。また、Agの吸着構造を調べ、Pb, Biに比べて吸着エネルギーは小さいものの、被覆率が小さい段階では準周期構造が形成される可能性を見い出すことができた。これらのことから、計画全体としてはおおむね順調に進んでいると判断できる。