hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光イオン化により生成したカチオン-電子対の単一分子レベル測定法の開拓

光イオン化により生成したカチオン-電子対の詳細な知見を得るための単一分子測定装置の製作を目的とし、光検出とプローブ顕微鏡の同時計測システムの設計と構築の観点から研究を行った。これに関連し蛍光ブリンキングに対する光イオン化の寄与を明らかにするために、カチオン-電子対の再結合が非常に迅速に(<=ps)進行する無極性微小液滴中の単一分子の蛍光挙動の測定を行い、ブリンキングがほとんど観測されないことを見出し、蛍光OFF状態の原因として光イオン化により生成した長寿命のカチオン-電子対の生成が重要な役割を果たしていることを示した。凝縮系の光イオン化過程によって生成する初期カチオンー電子対の対間距離分布は、その後のイオン種の反応挙動を支配する重要な因子である。本研究は、凝縮系における光イオン化過程について、より直接的な知見を得ることを目的とし、再結合発光の観測による単一分子レベルの光イオン化の検出と、プローブ顕微鏡を用いた単一ジェミネート対のカチオンおよび電子の位置測定を組み合わせ、単一分子レベルの初期対間距離分布測定方法論の探索と確立を行うことを目的とした。23年度は、既存の光学顕微鏡とCCDカメラからなる単一分子蛍光測定システムを用いて、数100nmのサイズの微小無極性液滴を対象とし、その中に存在する単一分子からの蛍光計測を行った。蛍光分子が液中に存在する場合には、蛍光の明滅現象は観測されないが、放出された電子が液体界面にトラップされ長時間存在するイオン状態が生成した場合には蛍光のOFF状態が生成する。界面活性剤を変化させた測定結果から、三重項状態からのイオン化過程を明らかにできた。また固体系試料中の蛍光分子の明滅現象の観測と解析から、イオン化と再結合に対する吸着分子の耐久性を検討した。その結果、STM測定に適した分子系として数種の有機分子が測定に使用できることが判明した。またこれらの蛍光明滅のダイナミクスから、イオン化状態からの再結合の時間分布に関する知見を獲得した。24年度には、研究室所有のプローブ顕微鏡に附属部品を購入し、STM測定を可能とするとともにカスタムメード光学系の構築を行った。STMによる荷電種の観測は可能であるが、発光の同時計測のためには、ステージや光学系の特殊な改造が必要であることが判明した。この点については、引き続き装置作成を継続する。以上のように、基礎データの獲得については十分な結果が得られると同時に、今後の発展に対して積極的にSTMの測定が展開できる結果が得られた。凝縮系の光イオン化過程によって生成する初期カチオンー電子対の対間距離分布は、その後のイオン種の反応挙動を支配する重要な因子であるとともに、気相よりは2-3eV低いエネルギーで進行する凝縮系の光イオン化過程のメカニズムとも深く関わる値である。しかしこの対間距離を直接測定することは困難であり、申請者らの知る限りでは報告例は存在しない。本研究は、凝縮系における光イオン化過程のより直接的な知見を得ることを目的とし、再結合発光のモニターによる単一分子レベルでの光イオン化の検出と、プローブ顕微鏡を用いた単一ジェミネート対のカチオンおよび電子の位置測定を組み合わせ、単一分子レベルの初期カチオンー電子対の対間距離分布測定方法論の探索と確立を行うことを目的とした。23年度は予備的な測定として、既存の光学顕微鏡とCCDカメラからなる単一分子蛍光測定システムを用いて、まず数100nmのサイズの微小無極性液滴を対象としてその中に存在する単一分子からの蛍光計測を行った。界面活性剤を変化させた測定から、界面における分子のイオン化過程の検出を行った。これらの結果から、三重項状態からのイオン化過程を明らかにできた。またこれらの蛍光明滅のダイナミクスから、イオン化状態の時間分布に関する知見を獲得し、24年度に行うSTM測定に対する最適化条件を得ることができた。上記の通り、24年度に実施予定のプローブ顕微鏡を用いた測定に対する準備は23年度にほぼ達成できた。またプローブ顕微鏡についても研究室に24年度に別経費で導入が予定されており、共用設備の使用では達成しにくいカスタムメード的な光学系の構築も可能となった。とくに室温における凝縮系の単分子蛍光測定測定に現れる蛍光のOFF状態のほとんどの原因が三重項状態を経た二光子イオン化であることが実証できたことは、今後の研究展開に対しては重要な意味を持つ。

特に光強度の大きなパルス光源ではなく、通常のcwレーザー光照射によってイオン化が可能となるので、蛍光測定の間にOFFに変化した際にSTM条件下でバイアスを変化させることにより蛍光のON状態を容易に作成できる可能性を持つ。すなわちイオン化状態に対しては、外部電場効果により、滅状態の時間が変化することが統計的に知ることが可能となると同時に、サイトに依存したイオン化電圧を知ることも可能になる。一方、プローブ顕微鏡としては、蛍光測定のためには光学測定とSTMの同時計測のためには、少しステージの改造などが必要であることも判明した。この点については、幸いなことに本年度に研究室に他経費でプローブ顕微鏡が導入されるので、このステージの部分だけを解像することで、十分に対応できることも判明した。以上のように、基礎データの獲得に足しては概ねの結果が得られると同時に、今後の発展に対して積極的にSTMの測定を展開できる可能性を示す結果が得られた。24年度は、23年度に観測を行った試料に対して、STMによる対間距離測定にチャレンジする。そのためには、まず光学顕微鏡観測とプローブ顕微鏡観測が同時に可能な測定装置を組み立てる必要がある分子の位置の特定のためには、まずイオン化の前に単一分子レベルの蛍光像をCCDカメラであらかじめ、ステージをスキャンさせ分子位置を特定する。我々の測定では、蛍光像の二次元解析により5-10 nmの以内の精度で分子の位置を決定できる。STMに対しては原理的にはバイアス電圧を変え、基板を絶縁性のものとした場合にはカチオンへは電子の注入が、トラップされた電子から探針への移動が起こることになる。もちろん、単一の電子の信号を検出することは困難が予想できる。イオン化の後(蛍光像が無くなったあと)、その位置にカチオンの場合には探針からの電子注入による再結合発光を観測することが原理的には可能である。したがって、まずカチオン状態の場所の特定を行った後にバイアスを変化させ、再びイオン化を行い電子の位置を特定する事を試みる。プローブ顕微鏡は、新たに導入されるプローブ顕微鏡装置に対して、本経費でSTM用の部品を購入し構築する。これらの装置開発と実験的な知見を総括し単一分子レベルのイオン化状態の検出法を開発し、その後に、高分子系や分子集団系など、ナノーメゾスコピック空間領域での電子輸送可能な系の、電荷輸送距離の直接観測等に対しても、本手法を応用可能なものとして確立することを目指す。これらの結果をとりまとめ、成果の発表を行う。24年度の研究の展開には、STMの使用が重要な役割を果たす。このために、新規導入されるプローブ顕微鏡の改造、測定システムの構築を行う。このための部品、モジュールなどの購入のために経費を使用する。特に昨年度は、主に現有の設備と運営交付金を中心に、主に単一分子蛍光家速を行い研究を推進した。また昨年度途中に、24年度にプローブ顕微鏡の導入も予定できたのでので、共同使用設備に新たなモジュールを組み合わせることは行わず、24年度に集中して研究室において使用できるプローブ顕微鏡に対して、STM関連の部品を拡充することとした。そのため、昨年度は大きな経費の使用は行わなかったが、今年度には上記のような用途に対して、集中して装置開発にあたる。
放射化分析における標準添加内標準法の新たな展開

放射化分析法における定量法の開発は、その精度および正確さの向上のために不可欠の課題であり、これまで多くの研究がなされてきた。本研究で提案した標準添加内標準法は、すべての放射化分析に適用でき、組成が複雑な試料であってもそのマトリックス効果を相殺でき、かつ試料内に照射された線量を正確にモニターできる画期的かつ理想的な定量法である。しかも、高分解能γ線スペクロトメータとコンピュータの利用によって、多元素同時定量が行えるとともに、一度に複数の元素を内標準に利用できるため定量結果の相互検定をも同時に行えるという特徴が明らかになってきた。本研究ではサイクロトロンによる荷電粒子放射化分析、電子ライナックによる光量子放射化分析法および原子炉による中性子放射化分析に本法を適用し、本法の特徴を明らかにした。まず、荷電粒子放射化では13MeV陽子により放射化した。試料には主に中性子放射化で分析が難しいボロンや希土類元素の高純度金属あるいは化合物を選び、Ti、Cr、Fe、Sr、Y、Zrなど元素の分析を実施した。内標準には試料マトリックスから生じる核種またはVを添加し生成する^<51>Crを利用した。つぎに、光量子放射化では、30-MeV制動輻射により放射化した。まず、NBS配布のCoal fly ashとLow alloysteel中の微量元素を本法により定量し、それぞれを地質調査所配布の岩石試料および鉄鋼協会配布の低合金鋼の分析の際の比較試料として活用した。以上により、本法は高い精度と正確さが必要な標準化のための最適の定量法であることが実証された。中性子放射化では、土壌試料およびフライアッシュ試料中の希土類元素の定量を行った。内標準には遷移金属、アルカリ金属および定量を行わない希土元素等を利用した。2、3の金属元素を内標準にしたとき、定量値に系統的な偏差がみられた。照射粒子のエネルギー・スペクトルなど新たな情報を含んでいる可能性があり、今後更に検討を加える予定である。
適合的汎化に基づく情報検索システムの実験的研究

本研究では、検索者にも理解しやすい概念階層の汎化という考え方を利用して、ユーザの検索意図を明示化すると共に、精度落ちを抑えた情報検索システムを提案している。この概念階層を利用する情報検索システムでは、汎化の対象としてどの様な語を選ぶのかという問題に加え、あらかじめ用意する辞書における概念階層の性質に結果が依存するという問題がある。本年度は、汎化のための方法論として、適合文書群に共通する概念を利用する方法を検討した。学術論文のアブストラクトを用いたNTCIRや新聞記事を用いたIREXの2つの情報検索のテストコレクションを利用し提案手法のシステムの検索性能への影響を検討した。その結果、提案手法により検索性能が向上することが確認できた。次に、辞書の性質を議論するために、昨年度までの研究で用いていたEDR電子化辞書に加え、日本語概念語彙体系という異なるタイプのシソーラスを用いた場合の影響に関する分析を行った。検索実験の結果、日本語概念語彙体系を用いた場合に、与えた適合文書へのオーバーフィットの度合いが高いことが確認された。これは、日本語概念語彙体系とEDRが持つ概念カテゴリーの粒度の違いによるものであると考えられる。日本語概念語彙体系とEDRが持つ概念カテゴリーの数を単純に比較すると、EDRは約50000個(専門用語辞書のものを含む)であり、日本語概念語彙体系は約3000である。よって、適合的汎化による情報検索システムで用いるシソーラスは、ある程度、粒度の細かい概念を扱うことができるシソーラスであることが望まれることが確認された。
慢性腎臓病の認知能低下におけるカルボニルストレスの病態と治療に関する研究

慢性腎臓病で増加するメチルグリオキサール(MGO)が認知機能低下例でも増加している事実が指摘されている。本研究では、MGOが直接的に認知機能に影響を与えるかを動物モデルで検討した。ラットを2群に分けて12ヶ月間にわたりMGOを経口投与、コントロール群と認知行動を検討した。MGO群では血中濃度は人の慢性腎臓病を模倣していた。経過中、認知行動能に両者に違いはなく、脳海馬組織に障害は無かった。以上より、腎機能正常例ではMGOの影響は認められない。しかしMGO投与群で抗酸化系が亢進していたことから、慢性腎臓病のような抗酸化系障害例ではMGOの障害が出やすい可能性がある。今後の検討課題と考える。酸化ストレス性の尿毒素であるメチルグリオキサール(MGO)が認知能障害、腎機能障害に関与するかを明らかにすることを目的に、本研究を計画した。基礎的検討では、前年度に引き続き、MGO負荷モデルラットの作成を行い、行動・認知機能、さらに脳組織・腎組織の影響を検討した。SDラットを対象にして、0.5% MGOを含有する飲用水を24週間投与、コントロール群と比較した。この実験モデルでは、MGO投与群の最終的なMGO血中濃度は、コントロール群の約3倍を呈しており、この値はヒトのレベルで中等度腎機能低下の体内環境に相当していた。行動認知機能の検査として、8方向放射状迷路試験を用いて、1空間参照記憶誤反応、2空間作業記憶誤反応、3空間参照・作業記憶誤反応に関して経時的に検査を実施した。初期(ラット成長期)においてはコントロール群の成績が優れる傾向が観察されたが、経時的に観察したところ、MGO群の成績がコントロール群より有意に優れるという結果が確認された。抗酸化系のNrf2発現を検討したが両群に明らかな違いは認められず、機能の違いの原因に関しては最終的な結論は得られていない。一方、腎臓においては、経時的な尿蛋白量、血中クレアチニン値に両群に違いはなかったものの、MGO群では尿中isoprostaneの増加、腎グルタチオンペルオキシダーゼの増加が認められ酸化ストレス刺激が惹起された可能性が示された。また、腎組織においてはMGO群の一部で間質炎症・線維化、糸球体癒着病変の増加が観察された。一方で、興味深いことに、MGO群では尿中・血中アンジオテンシノーゲン発現が有意に抑制されていた。以上の結果からは、尿毒素MGOは、腎障害に対しては増悪因子となっているものの、認知機能に関しては悪化因子にはなっていない可能性が示唆された。慢性腎臓病と認知障害の関連が臨床的に示されているが、その病態は不明な部分が多く、尿毒素との関連については検討されていない。しかし、透析治療にて認知機能が可逆的に回復することから尿毒素が病態の中心に関与している可能性が示唆される。本研究では、尿毒素の一つであるメチルグリオキサール(MGO)が海馬神経細胞に障害を惹起することが原因の一つに関与している可能性を示すことを目的とする。初年度は基礎的検討の予備試験を行った。SDラットを対象に、8週間に亘りMGO含有水(0.5%、1%、3%)させた。コントロールのMGO非含有水群と比較して、MGO0.5%、1%群では経過中の体重、血圧には明らかな違いは無かったが、3%群では体重の増加が少なかった。8週目の時点で空間認知機能を評価した。その結果、認知機能はコントロール群と較べてMGO群では成績にばらつきが大きく、さらに多動傾向が認められた。これには、MGO投与群では易刺激性となっている可能性が想定された。その後、脳を摘出し海馬組織と同部位の酸化ストレス関連の免疫染色を行った(解析中)。初年度の予備検討では、MGOの投与量として1%程度が適切であることが判明した。

しかし、MGOがラットの行動に影響を与えることは観察されたものの、多動の質的な意味が不明であった。認知機能を正確に捉えるためには、今後は放射迷路試験などを用いて報酬や苦痛回避といった目的行動を評価する必要があるため、このための実験を準備している。これらの検討成果によりMGO行動異常・認知障害モデルを確立できるものと期待される。当初の研究計画は以下の3項目を主目的としていた。(1)酸化ストレス惹起性の尿毒素であるMGO負荷による認知機能異常モデルラットを確立する。(2)臨床例での認知機能とMGOレベルとの関連を検討する。(3)抗酸化療法として分子状水素を含有した水素水血液透析により、認知機能に影響が出るかを検討する。現時点では、研究計画の達成状況は主に(1)にとどまっている。その大きな理由として挙げられるのは、まず、認知機能MGO負荷モデルの作成に関して当初の予定を超えて難渋したことである。適切なMGO負荷量を決定するために実験を繰り返す必要があったこと、さらに、MGOの経時的な影響を確認するためにラットの飼育期間を延長して長期間観察する必要が生じたためである。もう一つは、今回計画したMGO負荷モデルのデータが当初の予想とは全く逆の結果が出たことである。この原因を検討する必要があり、当初の計画(1)を延長せざるを得なくなった。なお、(3)の臨床研究に関してはすでに実施準備が整い、一部実施している。初年度の基礎的研究でモデル確立のための基礎的なデータを収集することができた。しかし、臨床データの収集には着手していないため当初の計画からはやや遅れていると判断した。基礎研究:MGO負荷は少なくとも腎機能が正常なモデルにおいては、認知機能を上昇させていた。本モデルは尿毒素負荷モデルではあるものの、腎機能低下モデルではない。この違いによる影響を明らかにすることで、尿毒素MGOの影響を正確に評価することができると考えている。今後、腎機能が低下したラットでのMGO負荷データも含めて、脳海馬と腎組織との病理組織・生化学的検討をすすめ、それらの違いの有無を確認した上で、MGOの病因物質としての役割をモデル動物の観点から明らかにする。臨床研究:臨床検討として、慢性腎臓病患者を対象に、水素水透析による認知機能レベルに関する予備的検討を進める。初年度の基礎的研究でモデル確立のための基礎的なデータを収集することができたので、2年目も基礎検討を優先して最終的なモデル確立を目指す。この中で、5/6腎摘出慢性腎不全ラットでの行動・認知異常を調べ、MGO投与モデルの妥当性も検証する。モデル確立の後、水素水飲用による影響を検討する。研究成果をまとめ、論文化するため計画通り使用。モデルラット作成費用、脳組織の形態、生化学的評価を進める。
飽和砂地盤の液状化対策としての薬液注入工法の適用性に関する研究

薬液注入により固結した砂地盤が強震時の液状化に対して大きな抵抗を示すことはよく知られるようになってきており,実際に現場での応用が開始されている.しかし,薬液により固結した砂がなぜ液状化に対して大きな抵抗を示すのか,その力学的性質をどのように記述すればよいのか,地盤の震動解析時にどのように組み込めばよいのかなどの基本的事項は解決されていない.このような事項の解明を目的として研究を行っている.研究期間における主要な結果は以下の通りである.(1)薬液濃度を変えた供試体に対して,繰り返し3軸試験による液状化試験を実施した.3%程度の濃度の薬液を利用した場合,ダイレイタンシー特性が薬液固結体では変化し,そのために液状化抵抗が増加することがわかった.さらに低濃度の場合には,供試体の自立が困難であり,有意な結果を得るには至らなかった.(2)低濃度の薬液の場合には,力学的挙動の改良というよりも,透水性の低下により,間隙水の流動に起因するカタストロフィックな破壊が生じないため,液状化強度が上昇するという考えの元に,クイックサンド試験を行い,低濃度であっても,間隙水の流れに対する抵抗が大きく上昇することを確認した.(3)現行の暫定的基準は,一軸圧縮強度を中心に考えているために,薬液固結体ではこの基準を満足できない場合が多い(高濃度の場合は不経済となる).このため,強度の条件を満足するセメント溶液の注入実験を行い,脈動を与えた注入の有効性を確認した.(4)薬液固結体は極めて複雑な配置を有する材料であるために,従来の均質化手法ではそのマクロ的性質をミクロの性質から求めることはかなり難しい.このため,どのようにして均質化手法を適用するかについての基本的な考察を行った.薬液固結体の構成モデルの定式化については,研究途中であり,具体的な定式化には至っていない.(5)液状化被害は,間隙水圧の上昇だけでは大きな被害とはならない.このために流動特性を考慮できる構成モデルの開発を行った。間隙水の流入に伴い間隙比が増大し,ダイレイタンシー特性が劣化するモデルを開発した.これらの成果を,業績報告書として取りまとめた.薬液注入により固結した砂地盤が強震時の液状化に対して大きな抵抗を示すことはよく知られるようになってきており,実際に現場での応用が開始されている.しかし,薬液により固結した砂がなぜ液状化に対して大きな抵抗を示すのか,その力学的性質をどのように記述すればよいのか,地盤の震動解析時にどのように組み込めばよいのかなどの基本的事項は解決されていない.このような事項の解明を目的として研究を行っている.研究期間における主要な結果は以下の通りである.(1)薬液濃度を変えた供試体に対して,繰り返し3軸試験による液状化試験を実施した.3%程度の濃度の薬液を利用した場合,ダイレイタンシー特性が薬液固結体では変化し,そのために液状化抵抗が増加することがわかった.さらに低濃度の場合には,供試体の自立が困難であり,有意な結果を得るには至らなかった.(2)低濃度の薬液の場合には,力学的挙動の改良というよりも,透水性の低下により,間隙水の流動に起因するカタストロフィックな破壊が生じないため,液状化強度が上昇するという考えの元に,クイックサンド試験を行い,低濃度であっても,間隙水の流れに対する抵抗が大きく上昇することを確認した.(3)現行の暫定的基準は,一軸圧縮強度を中心に考えているために,薬液固結体ではこの基準を満足できない場合が多い(高濃度の場合は不経済となる).このため,強度の条件を満足するセメント溶液の注入実験を行い,脈動を与えた注入の有効性を確認した.(4)薬液固結体は極めて複雑な配置を有する材料であるために,従来の均質化手法ではそのマクロ的性質をミクロの性質から求めることはかなり難しい.このため,どのようにして均質化手法を適用するかについての基本的な考察を行った.薬液固結体の構成モデルの定式化については,研究途中であり,具体的な定式化には至っていない.(5)液状化被害は,間隙水圧の上昇だけでは大きな被害とはならない.このために流動特性を考慮できる構成モデルの開発を行った。間隙水の流入に伴い間隙比が増大し,ダイレイタンシー特性が劣化するモデルを開発した.これらの成果を,業績報告書として取りまとめた.平成13年度は,薬液により固結した砂供試体の変形特性および浸透破壊に対する抵抗性の把握を中心に実験を行った.また,薬液固結体に対する均質化手法の適用,薬液固結体を含む飽和砂地盤の地震時,地震後の挙動を把握するための構成モデル,混合体理諭の適用に関する基本的な検討を行った.主要な結果は,以下の通りである.薬液(シリカ)濃度を変化させた薬液固結体の変形・破壊性状に関する一面せん断試験を実施し,濃度が高くなるほど変形・強度に対する改良効果が大きく,低濃度では変形・破壊という力学的性状はそれほど変化しないことを明らかにした.

また,固結体の改良効果を判定するために,一面せん断試験機を用いて実施することは,結果にばらつきが多く,改良効果を判断するのに必ずしも適していないという結果が得られた.断定的な結論を得るために,今後も継続実験が必要である.シリカ濃度が低く,変形性状の変わらない薬液固結体でも発生する変位が抑えられ,液状化抵抗性が増大することが知られており,そのメカニズムを理解するために,簡単な浸透破壊実験を低濃度固結体を対象に実施した.その結果,浸透破壊実験に対しては大きな抵抗性を示すことを明らかにした.他に,注入工法において割裂を含む場合への浸透解析の応用に関する研究を行った.新しいポンプを用いた薬液注入実験により割裂が発生する限界注入速度実験を行い拘束圧依存性,密度依存性を行った.極めて複雑な配置を持ち,シリカ濃度により変形・強度特性が大きく異なる薬液固結体に関する均質化手法の適用性について基本的な検討を行っている.また,薬液固結体を含む飽和砂地盤の液状化解析を実施するための混合体理論に関する基本的検討を,構成モデルの在り方を中心に行っている.薬液注入により固結した砂地盤が強震時の液状化に対して大きな抵抗を示すことはよく知られるようになってきており,実際に現場での応用が開始されている.しかし,薬液により固結した砂がなぜ液状化に対して大きな抵抗を示すのか,その力学的性質をとのように記述すればよいのか,地盤の震動解析時にどのように組み込めばよいのかなどの基本的事項は解決されていない、このような事項の解明を目的として研究を行っている.平成14年度の主要な結果は以下の通りである.(1)薬液濃度を変えた供試体に対して,繰り返し3軸試験による液状化試験を実施した.3%程度の濃度の薬液を利用した場合,ダイレイタンシー特性が薬液固結体では変化し,そのために液状化抵抗が増加することがわかった.さらに低濃度の場合には,供試体の自立が困難であり,有意な結果を得るには至らなかった.(2)低濃度の薬液の場合には,力学的挙動の改良というよりも,透水性の低下により,間隙水の流動に起因するカタストロフィックな破壊が生じないため,液状化強度が上昇するという考えの元に,クイックサンド試験を行い,低濃度であっても,間隙水の流れに対する抵抗が大きく上昇することを確認した.(3)現行の暫定的基準は,一軸圧縮強度を中心に考えているために,薬液固結体ではこの基準を満足できない場合が多い(高濃度の場合は不経済となる).このため,強度の条件を満足するセメント溶液の注入実験を行い,脈動を与えた注入の有効性を確認した.(4)薬液固結体は極めて複雑な配置を有する材料であるために,従来の均質化手法ではそのマクロ的性質をミクロの性質から求めることはかなり難しい.このため,どのようにして均質化手法を適用するかについての基本的な考察を行った.薬液固結体の構成モデルの定式化については,研究途中であり,具体的な定式化には至っていない.薬液により固結した砂地盤が低濃度で固結体の強度が大きくなくても,液状化に対して大きな抵抗を示すことは良くられている.しかし,その抵抗がどのようなメカニズムによって発揮されるのかについての総合的研究は見られない.そのため,低濃度薬液で処理した砂供試体について,3軸繰り返し圧縮試験を実施した.薬液固結体が液状化に対して大きな抵抗を示すとしても,実務における管理基準が1軸圧縮強度で規定される場合には,薬液固結体では所定の強度を満足させることができない.そこで,セメント溶液を対象とする室内注入実験についても研究を進め,注入工法による液状化抵抗の増加についてより対象を広げ,研究を行った.平成15年度の主要な結果は以下のとおりである.(1)低濃度で処理した薬液固結体の液状化抵抗メカニズムを3軸試験機を用いて繰り返し試験を実施し,その有効応力経路とヒステリシス挙動から詳細な考察を加えた.
無機高分子材料表面の生体活性発現に関する研究

本研究では、Fe,V等の遷移金属酸化物を添加及び無添加のCaO(Na_2O)-SiO_2系ガラスを粉砕後、粒径を150300μmにそろえ、人の体液とほぼ等しい無機イオン濃度を有する擬似体液中に互いに接触しないよう浸漬し、1日7日間の所定の期間経過後、ガラス粒子を取り出し、表面水酸基生成状態を^<29>Si固体高分解能マジック角度回転法による核磁気共鳴(MAS-NMR)分光法により調べた。0.05mol%程度の遷移金属酸化物の添加によって、ガラス粒子表面に短期間で形成されたシリカゲル層の表面水酸基(シラノール基)量は同組成の板状ガラス試料表面と比較して多くなり、アパタイト形成も速くなった。微量の遷移金属酸化物の添加は、板状ガラス試料ではアパタイト核誘起に重要なシリカゲル層の形成を抑制するが、ガラス粒子に対しては、擬似体液中でのシリカゲル層の形成を抑制するよりも、形成したシリカゲル層の溶出を抑制する効果の方が大きいため、アパタイト核誘起能が高くなると考えられる。各期間浸漬後の擬似体液中のCaおよびP濃度を分析した結果、リン酸塩の析出量は表面シラノール基量とほぼ比例関係があることが分かった。^<31>PMAS-NMR分光法によってガラス表面に形成したリン酸塩の化学状態(重合度、電荷、Ca/P比)を解析した結果、擬似体液中に存在するH_2PO_4^-,HPO_4^<2->イオンではなく、吸着初期(アパタイト核形成段階)から兎の皮質骨中のアパタイトと同様のPO_4^<3->イオンの状態であった。NMR分光法により決定したQ^3(OH)/Q^4比に基づき、表面シリカゲル構造モデルを構築した。分子軌道計算によってガラスマトリックス構造中にQ^2(OH)_2構造単位を含む場合においてもQ^3(OH)がリン酸塩の吸着サイトであることが示唆された。今後の材料設計の指針として、CaO(Na_2O)-SiO_2系ガラスへの微量の遷移金属酸化物の添加は、生体模倣反応を利用したガラス粒子表面でのアパタイト合成に有利でり、アパタイト核を誘起するQ^3(OH)/Q^4比を有する化学的に安定なシリカゲル構造の材料表面との複合化が考えられる。
歯周組織再生誘導法による歯槽堤増大の実験病理的研究

Guided tissue Regenerationは歯槽提の増大において有用性が証明されているが、本法で使用される材料は非吸収性であるため、感染・材料除去の2次手術などの問題が指摘されてきた。そこで本研究では、形態付与性を有する吸収性膜を開発し、イヌ骨欠損モデルを作製後臨床における歯槽骨欠損に対して歯槽骨の再生の可能性について検索することを目的とする。イヌ下顎左右側第1後臼歯抜去後3ヶ月で本実験を行った。実験は無歯顎部の歯肉弁の切開剥離を行い近遠心幅5mm、深さ5mmの頬舌側にわたる広範な骨欠損を作成した後、高さ約5mmのスペースが確保できるようロッド補強コラーゲン膜によって骨欠損を被履したものを実験群とし、対照群は骨欠損作成後歯肉弁の復位縫合を行った。実験終了後、同部のX線規格撮影を行った後、術後12週で屠殺し、再度X線規格撮影を行った。X線写真は骨欠損作製直後のものと実験期間終了時のものと比較し、その再生量を計測しデジタルサプトラクションによりその再生量について解析した。また、通法に従い病理組織標本を作製し、病理組織学的に検索を行った。X線学的には実験部周囲既存骨の変化量は対照群において多く認められ、また実験部における再生量は実験群において多く認められた。病理組織学的には対照群で歯槽頂部における陥凹が著名に認められ、実験群では既存歯槽骨骨頂部とほぼ平坦に移行した状態で骨の再生が認められた。また新生骨と既存歯槽骨との境界は比較的不明瞭であった。実験群においては、コラーゲン膜の残存はほとんど認められず、膜設置部位周囲における炎症性細胞の存在も観測されなかった。本研究ではGuided bone regeneration法に形態付与性を有する吸収性膜を開発し、イヌ骨欠損モデルにおける歯槽骨の再生量について検索を行った。すなわち、イヌ下顎左右側第1後臼歯抜去後3カ月で本実験を行った。第2後臼歯と第4後臼歯にアマルガムのポイントを3カ所を作製し、簡易X線規格撮影装置にて規格撮影を行った。その後無歯顎部の歯肉弁の切開剥離を行い近遠心幅10mm深さ5mmの頬舌側にわたる広範囲な骨欠損を作製した。高さ約5mmのスペースが確保できるようロッド補強コラーゲン膜をトリミング試適し、応用したものを実験群とした。対照群は歯肉弁の切開剥離を行い骨欠損作製のみで復位縫合を行った。実験終了後、同部のX線規格撮影を再度行った。術後は創のし開や感染等の異常所見は観察されず、良好な治癒経過が認められた。屠殺までの期間は週2回実験部の洗浄消毒を行った。術後12週、24週で屠殺し、その際X線規格撮影を行った。X線写真は骨欠損作製直後のものと各実験期間終了時のものとを比較しその再生量を計測した。その結果X線写真では、実験群においてX線不透過性領域の増大が認められ、サブトラクション法によりその再生量について解析中である。また、病理標本の作製については現在脱灰中であり次年度にその結果を公表する予定である。とくに、病理学的な検索では、膜の吸収時期と骨再生との関連について検索するものである。Guided Bone Regeneration(GBR)は歯槽堤の増大において有用性が証明されているが、本法で使用される材料は非吸収性であるため、膜露出に伴う感染・材料除去の2次手術などの問題が指摘されてきた。そこで本研究では、形態付与性を有する吸収性膜を開発し、イヌ骨欠損モデルを作製後歯槽骨欠損に対して歯槽骨の再生の可能性について検索することを目的としている。イヌ下顎左右側

第1後臼歯抜去後3カ月で本実験を行った。実験は無歯顎部の歯肉弁の切開剥離を行い近遠心幅5mm、深さ5mmの頬舌側にわたる広範な骨欠損を作製した後、高さ約5mmのスペースが確保できるようロッド補強コラーゲン膜によって骨欠損を被覆したものを実験群とし、対照群は骨欠損作製後歯肉弁の復位縫合を行った。実験終了後、同部のX線規格撮影を行った後、術後12週で屠殺し、再度X線規格撮影を行った。X線写真は骨欠損作製直後のものと実験期間終了時のものとを比較し、デジタルサブトラクションによりその再生量について解析した。また、通法に従い病理組織標本を作製し、病理組織学的に検索を行った。X線学的には実験部周囲既存骨の変化量は対照群において多く認められ、また実験部における再生量は実験群において多く認められた。病理組織学的には対照群で歯槽骨頂部における陥凹が著名に認められ、実験群では既存歯槽骨骨頂部とほぼ平坦に移行した状態で骨の再生が認められた。また新生骨と既存歯槽骨との境界は比較的不明瞭であった。実験群においては、コラーゲン膜の残存はほとんど認められず、膜設置部位周囲における炎症性細胞の存在も観察されなかった。
背景座標系の神経基盤

本研究の目的は背景となる枠に固定された受容野を持つ神経細胞を見つけることである。そのため、固視点を注視している間に、背景となる枠・視覚刺激となる赤点を提示し、それらへの反応を記録した。固視点、背景となる枠の位置は施行毎に変化する。固視点で視覚刺激を揃えると網膜座標系の、背景となる枠で揃えると背景座標系の受容野を計算することができる。また、神経細胞が持つ視覚位置情報を定量的に解析するため、各々の座標系での情報量(エントロピー)を計算した。先行研究において背景座標系で物体位置を表現していることが明らかになっている楔前部において、1275個の神経細胞から細胞外記録を行った。その結果、35個の神経細胞が背景座標系で受容野を表現している事が明らかになった。また、124個の神経細胞は網膜座標系で受容野を表現していた。33個の神経細胞は網膜座標系と背景座標系の両方の座標系で視覚刺激の位置を表現していることがわかった。さらに、背景座標系での視覚刺激の位置と、網膜座標系での視覚刺激の位置の情報量の時系列を計算して比較した。すると、網膜座標系情報は視覚刺激提示後180msまでにはほぼ消失したのに対して、背景座標系での情報量は視覚刺激提示後200から240msまで情報が持続していたことが明らかになった。これらの結果から、楔前部において、視覚刺激提示後200から240msまでの間に網膜座標系から背景座標系への座標変換が行われていると考えられる。29年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、背景に固定された受容野を持つ神経細胞を見つけることで、背景座標系の神経基盤を明らかにすることである。そのため、背景座標系で点の位置を表現していることが先行研究によって明らかになっている内側後部頭頂葉(楔前部)の神経細胞の受容野が、どのような座標系で表現されているかを計測した。平成27年度は、最初に実験のセットアップを行なった後に、電気生理学的手法を用いて内側後部頭頂葉の神経細胞の受容野が表現されている座標系を計測した。受容野を計測する際に、視覚刺激の位置を背景の位置で揃えた場合(背景座標系)、モニター上の位置で揃えた場合(頭部が固定されているため頭部座標系)、及び固視点の位置で揃えた場合(網膜座標系)を比較することで、その神経細胞の受容野がどのような座標系で表現されているのか知ることが出来る。平成27年度の研究結果から、内側後部頭頂葉には、背景座標系や網膜座標系で表現されている受容野を持つ神経細胞が存在することが明らかになった。これまでの研究で、内側頭頂葉の神経細胞には、受容野が背景座標系で表現されているものや網膜座標系で表現されているものが存在することが明らかになった。これまでの先行研究で、網膜や頭部など自分の体に固定された座標系で物体の位置を表現するだけでなく、背景となる枠で固定された座標系でも物体の位置を表現していることが明らかになった。また、背景座標系が楔前部で表現されていることも明らかになった。本研究の目的は、背景に固定された受容野を持つ神経細胞を見つけることである。平成28年度も、平成27年度に引き続き内側後頭頂葉(楔前部)から細胞外記録を行なった。平成28年度は収集効率を上げるため、PLEXON社の16チャンネル電極であるU-Probeを使用し、1回の実験で一度に5-10個の神経細胞から記録を行い受容野を測定した。受容野を計算する際に、視覚刺激の位置を背景の位置で揃えた場合(背景座標系)、モニター上の位置で揃えた場合(頭部が固定されているため頭部座標系)、及び固視点で揃えた場合(網膜座標系)を比較することで、その神経細胞の受容野がどのような座標系で表現されているのか知ることが出来る。神経細胞が持つ視覚刺激の位置への情報を客観的に評価するため、情報量を用いた解析を行なった。これまで内側後頭頂葉の527個の神経細胞から細胞外記録を行ない、3個の神経細胞が統計学的に優位な背景座標系での視覚位置の情報を表現していることが明らかになった。すでに527個の神経細胞の受容野を計測し、背景座標系で受容野が表現されている神経細胞の存在も確かめられているため、順調に進展していると判断した。

さらに、背景座標系での視覚刺激の位置と、網膜座標系での視覚刺激の位置の情報量の時系列を計算して比較した。すると、網膜座標系情報は視覚刺激提示後180msまでにはほぼ消失したのに対して、背景座標系での情報量は視覚刺激提示後200から240msまで情報が持続していたことが明らかになった。これらの結果から、楔前部において、視覚刺激提示後200から240msまでの間に網膜座標系から背景座標系への座標変換が行われていると考えられる。今後は、さらに実験を進め、受容野が背景に固定された神経細胞の証拠を増やしていく予定である。次年度はこのまま神経細胞活動の計測を継続し、背景座標系で受容野が表現されている神経細胞の証拠を増やす。29年度が最終年度であるため、記入しない。
ゴードン・クレイグの未発表人形劇に関する基礎的研究

平成25年度は、ゴードン・クレイグの未発表資料に関するデータベースを作成していくにあたり、その下準備となる2つの作業を行なった。1つ目は、前年度までの調査により収集してきたクレイグの手書き資料のデジタル化である。報告者は前年度までの研究活動において、大阪大谷大学、フランス国立図書館、テキサス大学オースティン校、イートンカレッジ等において膨大なクレイグ関連の資料を、カメラ撮影や複写によって収集してきた。これらはクレイグの人形劇に関する記述を多数含む資料的価値の極めて高いものといえるが、今日までクレイグの未発表人形劇に関する研究活動はほとんど行われてきていなかったために看過されてきた。本計画はクレイグの未発表人形劇を対象にその調査を行いその成果をデータベース化していくものであることから、最初の段階として手書き資料を解読し、適宜デジタル化する作業が必須である。本年度は数か月にわたる作業によって、データベースの基礎となる情報の整理を行なうことが出来た。2つ目は、平成25年7月にスペインのバルセロナで開催された国際演劇学会での研究発表である。そこでは、これまでの報告者の調査によりクレイグへの影響が明らかになっているサミュエル・フットの人形劇を取り上げ、作品内での身体表象に着目した分析を行なうことで、クレイグが提起した理想の俳優像である超人形への影響を示すことが出来た。この発表により、クレイグに関する研究を行なっている複数の研究者から本研究計画遂行にあたって重要な資料情報等を聴取する機会を得た。特に、ニューヨーク公立図書館に所蔵されている資料についての情報は、報告者がこれまで確認できていなかったものであり、今後の研究活動に反映し得る有用なものである。以上のように、本年度は今後の研究計画推進に向けて基盤となる成果を上げることが出来た。本年度は研究計画通り、データベース作成のために必要な資料のデジタル化に着手し、一定の成果を上げることが出来た。海外の研究機関に出向き新規の資料を収集することはかなわなかったが、既に収集済の資料についてデジタル化作業を行なうことが出来たため、おおむね順調に進展しているといえる。当初の予定でいけば2年目以降は、本年度に作成した資料情報を活用してデータベースを作成し、具体的な作品分析へと移行する予定であったが、採用途中で報告者の就職が決定したためやむなく中断することとなった。今後は25年度にあげた成果を含めた本研究計画自体を科学研究費等への申請によって引き継いでいく予定である。
ユーモアを理解し生成するシステムの実現

我々は、第一に、冗談を生成するシステムの研究を継続し、以前開発した日本語の「謎々システム」と「親父ギャグシステム」と同様に「諺システム」も作成した。従来システムより深い意味処理を行った。次に英語のアメリカンジョークの生成アプリケーションを構築した。15種類のジョークのアルゴリズムを実現し、評価を行った。面白さの項目では比較的低く評価されたが、75個のジョークの約半数が、人間が作成したジョークの一番つまらないレベルを面白さの点で超えることができた。第二にジョークの認識や生成をする時に、汚く下品な言葉が強い影響を及ぼすことを確認した。そのような言葉は一般的な辞書中には少ないため、我々は大規模な「俗悪語の多言語辞書」を作成した。その中には英語・日本語・スウェーデン語・ポーランド語・ブルガリア語が含まれ、全体の単語数は約3200語である。人手による入力によりニュアンス・意味・多義性など、様々な情報も含めた。第三に、バイリンガルなユーモア処理のために、スウェーデン語・日本語の辞書の研究を以前から行っている。インターネットの「Wikipedia」という膨大な百科事典を利用し、スウェーデン語・日本語の辞書の単語を自動的に増加する手法を開発した。実験の結果、3万語の辞書に更に5万語を追加可能であることを示した。第四に、ユーモアの評価に様々な要素が影響を及ぼすことがわかったため、その要素に関連した実験も行った。我々は、テキストが冗談であるかどうか判断できる機械学習システムを作成した。英語のジョーク(短い"one-liners"及びより長い"gag stories")の評価実験を行い、既存のシステムよりよい結果を得ることが確認された。まず,ある特定の言語を用いて実験を行い、そのアルゴリズムが他言語にも適用可能かどうかの調査を行った。また,冗談を生成するシステムについての開発も行った。2つの日本語を対象としたシステムうち、一つは「謎々」、もう一つは「親父ギャグ」を生成するものである。他研究と大きく異なる点としては、深い意味論的なデータソースや分析などを使用しないことがあげられる。その代わりに、インターネットという膨大なデータから抽出したジョーク・コレクションが学習データとして用いられる。生成される冗談はまだあまり可笑しくはないが、システムが生成した冗談のおよそ半分は人間の一番つまらないレベルの冗談と同じ程度であるという実験結果が得られた。さらに、スウェーデン語の特殊な言葉遊びを生成するシステムの開発も行った。その冗談は長いスウェーデン語の単語をいくつかの短い単語に分割することによって、スウェーデン語の母国語話者が一般的な間違い起こすプロセスをシミュレートするアルゴリズムである。新たに生成された単語を含む文が文法的であるかぎり、単語を使い分けることによって可笑しいケースが多く存在している。プログラムはスウェーデンの文を分析して、長い単語を分割し、文が文法的かどうかを自動的に調査する。文法的に正しい結果は「おかしい文」として候補に入れる。インターネット上の冗談コレクションから収集された冗談コーパスを使用するプログラムは非常に高い再現率(90%)が得られ、生成したおよそ半分のジョークが「可笑しい」と評価された.これは,かなり良い精度であると考えられる。ここで,再現率が低くてもいいのであれば、さらに高い精度が得られると考えられる。システムはスウェーデン語の新聞テキストでもテストされ、新語を利用しても半分以上の候補は「可笑しい」と評価されることについても確認された。上記のシステムを作成するために必要となったある程度の量の言語資源の作成も行った。また,日本語についての400個の下品な言葉のリストなどの作成も行った。

第二にジョークの認識や生成をする時に、汚く下品な言葉が強い影響を及ぼすことを確認した。そのような言葉は一般的な辞書中には少ないため、我々は大規模な「俗悪語の多言語辞書」を作成した。その中には英語・日本語・スウェーデン語・ポーランド語・ブルガリア語が含まれ、全体の単語数は約3200語である。人手による入力によりニュアンス・意味・多義性など、様々な情報も含めた。第三に、バイリンガルなユーモア処理のために、スウェーデン語・日本語の辞書の研究を以前から行っている。インターネットの「Wikipedia」という膨大な百科事典を利用し、スウェーデン語・日本語の辞書の単語を自動的に増加する手法を開発した。実験の結果、3万語の辞書に更に5万語を追加可能であることを示した。第四に、ユーモアの評価に様々な要素が影響を及ぼすことがわかったため、その要素に関連した実験も行った。
プラスチック結晶における分子配向相関と配向ガラス

C_<3v>の対称性を持つ1-シアノアダマンタンC_<10>H_<15>CNは、プラスチック相において分子の重心に関する併進対称性を保ち、分子主軸まわりで回転しながら<001>及びそれに等価な5つの配向間を飛び移る(6配向運動)無秩序な状態にある。プラスチック相の1-シアノアダマンタンをガラス転移点T_g=170K以下にクエンチすると、併進対称性を維持した状態で分子配向がランダムに凍結した配向ガラス相へと転移する。この物質のプラスチック相、準安定相、配向ガラス相のダイナミクスを核磁気共鳴(NMR)、分子動力学(MD)シミュレーションで調べ、ガラス形成の起源を探ることを研究目的とする。^<13>C核のNMRから、配向ガラス相においても分子は主軸(C_3軸)のまわりで回転(一軸回転)しており、プラスチック相の一軸回転の活性化エネルギーはプラスチック相と比較すると、有意に小さいことが分った。これはガラス相において一軸回転の相関時間に分布があることを示す。Davidson-Cole型を仮定して解析した結果、相関時間の分布を表すパラメータβは0.21と求まり、一軸回転の相関時間の分布が非常に大きいことが分かった。またプラスチック相では、分子は6配向運動をしており、準安定相では<001>配向運動の他に<111>の8配向運動が加わることが分った。さらに、この準安定相は約3200秒で秩序相へ構造緩和することを明らかにした。MDシミュレーションでは、プラスチック相における<001>の6配向運動の相関時間には分布があり、配向運動の相関関数がstretched exponentialでフィットできることが分った。6配向運動の相関時間の分散の温度依存を調べた結果、分散の程度は温度の低下と共に顕著になる傾向があることか分った。また、βも減少することが分かった。さらに、6配向運動の相関時間の分散を調べた結果、相関時間の分布は相関時間の分散に起因することが分かった。プラスチック結晶1-シアノアダマンタンをガラス転移温度170K以下に急冷すると、分子の重心に関して併進対照性をほぼ保ち、分子配向がランダムに凍結した配向ガラス相へと転移する。また、プラスチック相から徐冷すると、この物質は準安定相を介して秩序相に転移する。この物質のプラスチック相と配向ガラス相のダイナミクスを核磁気共鳴(NMR)、分子動力学(MD)シミュレーションで調べ、ガラス相の本質を探ることを本研究の目的とする。炭素核のNMRから、プラスチック相において、分子は<001>の6配向運動のほかに<111>の8配向運動をしていることが検出された。<111>配向運動は分子主軸が<111>方向に秩序化する秩序相に転移するための前駆現象であり、配向ガラス相への転移において重要な役割を担わないことが分った。また、配向ガラス相のスピン格子緩和時間の温度依存は、アレニウス則に従わないことが分った。解析の結果、スピン格子緩和時間に現れた運動(分子主軸まわりの回転)はアレニウス則からの予測より速く、ガラス相では分子の運動は容易になっていると考えられる。MDシミュレーションでは、1-シアノアダマンタンを水素原子を含めた27サイトの剛体として、Backigham型ポテンシャルを用いた。ポテンシャルを精密化することにより、秩序相からプラスチック相への相転移がシミュレーションで再現された。

プラスチック相における分子配向運動をCole-Cole解析した結果、<001>配向運動は多分散であり、その程度は温度の低下とともに増大することが分かった。また、運動の相関時間の分布は、ガウス型ではなく、指数関数的であるという結論を得た。C_<3v>の対称性を持つ1-シアノアダマンタンC_<10>H_<15>CNは、プラスチック相において分子の重心に関する併進対称性を保ち、分子主軸まわりで回転しながら[001]及びそれに等価な6つの配向間を飛び移る無秩序な状態にある。プラスチック相の1-シアノアダマンタンをガラス転移点T_g=170K以下にクエンチすると、併進対称性を維持した状態で分子配向がランダムに凍結した配向ガラス相へと転移する。この物質のプラスチック相と配向ガラス相のダイナミクスを核磁気共鳴(NMR)、分子動力学(MD)シミュレーションで調べ、ガラス形成の起源を探ることを本研究の目的とする。^<13>C核のNMRから、配向ガラス相においても分子は主軸(C_3軸)のまわりで回転しており、この回転運動の活性化エネルギーはプラスチック相における回転運動の値と比較すると、有意に小さいことが分った。これは配向ガラスが単にプラスチック相が凍結したものではなく、ガラス相では分子の運動が容易に起こるような分子配置がとられていることを暗示している。また、現在ガラス相における分子主軸の配向運動を検出するためにシアノ基(-CN)の炭素核のスペクトルを解析している。分子を27サイトで表すMDシミュレーションでは、プラスチック相における[001]の6配向運動の相関時間には分布があり、配向運動の相関関数C(t)はstretched exponentialでフィットできることが分っている。今年度は相関時間の分布の原因を明らかにするために、配向運動の相関時間の分散を調べた。現段階では、q=(1/2,1/2,0)において配向運動の相関時間が長くなる結果が得られている。これは[110]方向で分子が反強誘電的な配列をとる確率が高いことを表している。現在、プラスチック相をクエンチするための予備的計算を行っている。^<13>C核のNMRから、配向ガラス相においても分子は主軸(C_3軸)のまわりで回転(1軸回転)しており、この回転運動の活性化エネルギーはプラスチック相における回転運動の値と比較すると、有意に小さいことが分った。これはガラス相において一軸回転の相関時間に分布があることを示す。Davidson-Cole型を仮定して解析した結果、相関時間の分布を表すパラメータβは0.21と求まり、1軸回転の相関時間の分布が非常に大きいことが分かった。
酸化物超伝導体の磁束ピンニングに関する研究

本研究では、酸化物超伝導体の磁束ピンニングを解明するため1.臨界電流を決定する基準を最初に検討すること2.組織とHc_2、Jcの関係を検討すること3.磁束ピンニング曲線、磁束ピン止め中心を検討することを中心に置いて実験を行った。得られた成果は以下の通りである。1.酸化物超伝導体は磁束クリ-プの問題が報告されており、臨界電流はその決定基準によって桁違いに変化するかも知れないと心配された。、しかし、電流・電圧特性から得られるV〓I^nのn値がn=6程度まで小さくなった場合、IμV/cmと0.1μV/cmのようにI桁感度を上げることで、Jc値は1.47倍であることを示した。2.CVD法薄膜のHc_2は抵抗R=0で定義した場合であっても77KでHc_2【approximately equal】60Tが得られる。EPMAによる観察では、表面にCuO析出物が多数見られた。強くC軸配向した試料中にわずかにa軸配向した結晶粒が混在しているが、これとJcの相関はHc_2の異方性の度合と関係している。3.TEMによる観察では、ab面内に200300Åのディスク状の析出物が多数見られた。ディスクの厚さは1020Åであった。この析出物の配置と密度から磁束ピン止め力Fpを評価してJcを算出すると77K、16Tで2×10^4A/cm^2程度のJc値が得られ実験値と同程度になることが分かった。
点欠陥のナノ秩序による巨大電歪効果

本研究では、点欠陥のナノ秩序に関する普遍な対称性原理を強誘電体物質に適応することを証明すると共に、この新しい原理に基づいて、巨大圧電効果及び付随する新現象と点欠陥の種類、濃度などの関係を詳しく研究することを目的とする。具体的に、以下の成果を得た。1.強誘電体における時効による安定化効果は世界初めて観察された。BaTi03とPLTにおいて、時効による逆変態温度の上昇を見出し、その効果は点欠陥のナノ秩序の対称性原理でよく説明できる。(APL 2005)2.single domain強誘電体における時効を世界初めて発見した。(PRB 2006)。この発見により、点欠陥対称性原理は時効現象を支配する基本的な原理として樹立された。4.高いTc温度を持つKNbO3系において大きな電歪効果を世界初めて発見。(APL 2007)5.点欠陥ナノ秩序の対称性原理の普遍性を証明した。(PRB 2008)6.巨大電歪効果を制御するための基本方法を提唱した。これは実用にとっては重要である。(APL 2007)7.点欠陥の添加で非鉛圧電材料における世界最高の圧電特性を持つ材料を開発した。(特許出願済2008)本研究では、点欠陥のナノ秩序に関する普遍な対称性原理を強誘電体物質に適応することを証明すると共に、この新しい原理に基づいて、巨大圧電効果及び付随する新現象と点欠陥の種類、濃度などの関係を詳しく研究することを目的とする。更に、巨大圧電効果を得られる最適材料と最適条件を見出し、新機能材料及び新マイクロアクチュエータやデバイスなどの創出も探索する。17年度では、材料合成、単結晶作製を始め、点欠陥ナノ秩序の対称性原理を証明する目的とする。基本的な進め方としては、先ず応用する可能性の高い、しかも構造的に一番簡単である幾つのperovskite化合物(BaTiO3など)をベースに、acceptorイオンをdopeし、構造空孔など点欠陥を導入する。これらの化合物について、点欠陥のナノ規則化を実験的に観察し、点欠陥ナノ秩序の対称性原理を検証する。以下の重要成果が得られた。BaTiO3とPLTにおいて、時効による逆変態温度の上昇を見出し、その効果は点欠陥のナノ秩序の対称性原理でよく説明できる。2.Mn-dopeしたBaTiO3単結晶において、時効による可逆的なドメイン変換を始めて検証した。この重要な実験結果は点欠陥のナノ秩序の対称性原理を強く支持する結果になった。18年度では、点欠陥の効果を中心に以下のような成果を挙げた。1、single domain強誘電体における時効を世界初めて発見した。(PRB2006)。3、強弾性材料において、点欠陥による特殊な状態-歪ガラスを世界初めて発見した。(PRL2006)5、強弾性相転移に先立つ前駆現象について、初めて応力誘起相転移の前駆現象である弾性定数の軟化をmolecular dynamics simulationで明らかにした。変態前に方位によって、軟化と硬化の両方が存在することを示した。