hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
卵巣におけるANP、BNPおよびアンジオテンシン作用機構の機能的組織学的検討

ラット,ヒト卵胞においてANPの受容体が存在し,ANPおよびANPと同様の作用を有するBNPないし血管新生などの種々の作用を有し,ANPやBNPと深い関係を有するアンジオテンシンの卵巣の発育過程および老化に重要な役割を果たす卵巣の老化などに対する役割を,In vivoないしラットおよびウサギを用いてIn vitroにANP,BNP,CNPないしアンジオテンシンIおよびIIを加えることによってRAS,ERAANPS,Adenyl cyclase系,Cyclic nucleotides,Ca channel系,IGF,IGFBP,DNA合成酵素,DNA合成系および遺伝子レベル,およびアンジオテンシン受容体タイプIないしIIの局在同定法などを用いて受容体レベルからの調節機序やIn situ hybridization法などからも検討するとともに,免疫組織学的手法によってそれらの局在性の変化を形態学的にも明らかにした.更に,これらの細胞調節に及ぼす影響をAdhesion mo1ecule,Patch clamp法による細胞内Volatage,Apoptosisの面からも明らかにした.同時に,各種関連ホルモンとの相互作用についても明らかにするとともに,これらの基礎的研究をもと十分なインフォームドコンセントを得たヒトについての検討も加えた.その結果,ANP,BNP,CNPないしアンジオテンシンを含むレニン-アンジオテンシン系物質は卵巣機能に単独および相互作用を持って重要な影響を及ぼしているおり,Gonadotropin,GH,PACAP,VIPなどと深く関わり,Steroidogenesis,DNAポリメラーゼ活性,イオンチャネル,Apotosisなどの卵巣機能調節に深く関わっていることが明らかにされた.
グローバル化に伴う越境的環境汚染問題の理論的分析と東アジアへのその適用

経済発展や途上国経済の分析のためのモデルとしてしばしば用いられるハリス・トダロモデルに環境変数を組み込んで、環境汚染を伴う経済活動が自然環境や失業にどのような影響を及ぼすかを分析した。はじめに1つのベンチマークとして生産要素が労働のみの場合デ分析を行い、その次に本来のハリス・トダロのモデルである固定資本が各部門に存在する経済での汚染削減技術開発や固定賃金制度、あるいは関税政策が途上国の自然環境や失業に及ぼす影響について分析した。汚染技術の改良は環境改善と失業の減少に効果的であること、工業部門の固定賃金制の強化は自然環境の改善に有効であり、汚染削減技術が低い場合には失業の限将に有効であること、工業品輸入への関税の賦課は自然環境の悪化と汚染削減技術が低い場合には失業の増加をもたらすことが明らかとなった。また以上の分析を資本が部門間で移動可能な場合に拡張して行った。中国を中心とする東アジアの環境問題に日本がどのような戦略的対応を行っていくべきかを考察するため、途上国の環境問題に対応するための先進国からの技術移転戦略について分析し、技術移転が行われる状況について分析した。さらに国家間での汚染発生削減のための国家間交渉戦略についての分析をおこない、削減についいて国家間での合意が得られる条件について分析を行った。ゲームの理論にもとづいた戦略的貿易政策に環境変数を組み込んだモデルによる環境と国際貿易の理論的分析に関するいくつかの文献についてサーベイを行ってきた。戦略的貿易政策に環境変数を入れたモデルで途上国と先進国の間での貿易と環境問題の相互連関を考察するために途上国経済の特色をだすモデルの構築が必要であるためこのモデルをいかに構築するかが今後の課題である。一方において、伝統的な一般均衡モデルにもとづいた国際貿易と環境の相互連関モデルは2重経済モデルとして特に知られているハリス=トダロモデルに環境変数を組み込むことで分析可能となる。そこでの分析は途上国における様々な政策変数が各国の環境にどのような影響をあたえるかをみることでる。現在、この方向で分析を進めており、生産要素が労働のみの場合の単純な場合とこれに特殊的資本を導入した場合についての分析は終わってまとめにはいっている。さらに労働と資本のいずれについても部門間移動が可能な場合について分析を今後、拡張していくことを考えている。環境問題の現実的側面を考慮するために中国経済と環境問題にも焦点をあてて、特に郷鎮企業に企業行動についても分析をおこなってきた。今後これらの結果をもとに、東アジアの環境問題の分析により適したモデルの提示を行うことをかんがえている。はじめに1つのベンチマークとして生産要素が労働のみの場合で分析を行い、その次に本来のハリス・トダロのモデルである固定資本が各部門に存在する経済での汚染削減技術開発や固定賃金制度、あるいは関税政策が途上国の自然環境や失業に及ぼす影響について分析した。汚染技術の改良は環境改善と失業の減少に効果的であること、工業部門の固定賃金制の強化は自然環境の改善に有効であり、汚染削減技術が低い場合には失業の減少に有効であること、工業品輸入への関税の賦課は自然環境の悪化と汚染削減技術が低い場合には失業の増加をもたらすことが明らかとなった。
星形成後期段階の解明

3次元非理想磁気流体数値シミュレーションを用いて星形成後期段階の研究を行った。星は分子雲コアの中で誕生する。近年ALMA望遠鏡によって星が誕生する様子が詳細に解明されつつある。しかし、星は1000万年以上かけて誕生するため、ALMA望遠鏡による観測は星形成のある時期のスナップショットに過ぎない。そのため理論研究、特に数値シミュレーションによって星が誕生する様子を解明する必要がある。この研究では、分子雲コアが重力収縮をして原始星が誕生し、原始星の周りで星周円盤が形成、成長する過程を数値シミュレーションを用いて包括的に調べた。また、原始星から噴出するジェットやアウトフローという現象の解明も行った。星の誕生後に星近傍に落下するガスは角運動量を保持しているため回転円盤を形成する。回転円盤は高密度であるため、宇宙線が浸透せず、イオン化度が著しく低下し磁場の散逸が起き、弱くなる。磁場の散逸が起こらない領域では、磁気制動という効果によって角運動量が輸送される。しかし、磁場の散逸領域では、磁場による角運動量輸送が起こらないため星周円盤が回転によって支えられて重い円盤へと成長する。十分に重くなると円盤自身の重力によって重力不安定を起こし渦状碗を発展させる。渦状碗が発展すると重力場が非軸対象になるため重力トルクによって角運動量が輸送されガスが中心の原始星に落下する。ガスの落下による重力エネルギーが運動エネルギーに変換されジェットやアウトフローが駆動する。この星形成の一連の現象を数値シミュレーションのよって解明した。これらの内容は、国際誌「Monthly Notices of the Royal Astronomical Society」と「The Astrophysical Journal」に受理されている。上記のように2018年度に行った理論研究は、国際誌2誌に受理済みである。また、理論シミュレーションの結果を用いてALMA望遠鏡の観測の解釈を行い、上記とは別に2報の論文が国際誌に受理された。一報は、ALMA望遠鏡によって原始星近くの偏光観測の解釈を数値シミュレーションを用いて行ったというものであり、原始星近くの磁場はトロイダル成分だけではなくポロイダル成分も無視することはできないということを示した。他方、別の論文では、非常に若い原始星から駆動しているジェットとアウトフローを解析し、各々の進行方向が異なることから、ジェットとアウトフローは別々の場所から駆動しているということを示した。この観測とシミュレーション結果の比較によって、長年の論争だったアウトフローの駆動問題を解決した。理論・シミュレーション研究と天文観測による研究は相補的であり、我々はその両方を用いて星形成過程の解明を行っている。また、これらとは別にALMA望遠鏡の観測プロジェクトに加わり、褐色矮星候補となる分子雲コアの検出や、アウトフローを駆動しない天体の調査などを行った。これらのプロジェクトも星形成過程を解明する上で重要である。これらの成果から研究はおおむね順調に進展していると判断した。星々は、太陽の0.1倍から100倍まで様々な質量をもっている。今までの研究では、主に太陽質量程度の星の形成について研究を進めてきた。今後は、より大きな星とより小さな星の形成過程を調べることによって、太陽程度の星の形成過程が普遍的であるかどうかを調べる。太陽より小さい星はより小さな分子雲コア中で誕生すると考えられている。より小さな分子雲コアは平衡状態を保つためには中心密度が高い必要があり、存在確率も低い。そのため今までほとんど見つかっていなかったが近年ALMA望遠鏡によって小さな分子雲コアが見つかった。そのような見つかった分子雲コアを初期条件としてより小さな星が出来る過程を解明する研究を行う。また、より大きな星は、巨大な分子雲コアの中で出来ると考えられている。また、星が出来た後、星へのガスの降着率が非常に高いと予測されている。巨大な星は存在確率が低く、その形成過程は観測によってはあまり解明されていない。今後の研究では、数値シミュレーションを用いて、大質量星の星コアを直接解像したシミュレーションを行い大質量星の形成過程の解明を目指す。このような異なる質量スケールの星の誕生過程を解明することによって、普遍的な星形成シナリオを構築する。また、前年度は現在の宇宙の星形成過程の研究を行ってきた。しかし、過去の宇宙では星形成過程が異なる可能性が指摘されている。より金属量が低く、宇宙線強度も異なる過去の宇宙での星形成過程の解明の研究も予定している。星は分子雲コアというガスのかたまりが自身の重力で収縮することによって誕生する。また、星間空間には、マイクロガウス程度の磁場が存在する。近年ALMAなどの観測によって分子雲コアは強い磁場によって支えられていることが分かってきた。古典的に、重力に対して磁場によって支えられているコアを磁気的亜臨界コア、重力がローレンツ力に打ち勝っているコアを磁気的超臨界コアと呼ぶ。星形成過程は分子雲コアの収縮から星が誕生するまで5桁以上も空間スケールが異なり、収縮の過程でアウトフローの駆動や回転円盤の形成など様々な現象が起こる。そのため数値シミュレーションを用いて研究が行われてきた。しかし、今まで行われてきたシミュレーションのほとんどが磁気的超臨界コアを仮定したものだった。この研究では、磁気的亜臨界コアを仮定しその中での星形成過程を解明するために数値シミュレーションを用いて分子雲コアの収縮から星が誕生するまでの計算を行った。星形成コアは磁場によって支えられているため自己重力によって即座に収縮を開始しない。しかし、分子雲コアは弱電離プラズマであるガスであるため、時間と共に磁気双極性拡散によって磁場が弱まり収縮する。

この研究では、今まで使用していた磁気流体多層格子法の数値コードに磁気双極性拡散の効果を実装しシミュレーションを行った。研究の結果、分子雲コアが磁気的亜臨界コアであった場合には、磁気制動によってコアの角運動量が極端に減少することが分かった。そのため、収縮の過程で回転円盤が形成せず、回転円盤から噴出するアウトフローも現れない。結果、磁気的亜臨界コアと磁気的超臨界コアでは星形成過程が大きく異なることが分かった。この結果は、今後のALMAなどの観測によって確認されると考えられる。そのため、星形成過程を解明するために重要である。この研究では、星形成の後期段階を解明することを目的としている。以前の研究で磁気的超臨界コアの前期段階(原始星が形成される前の段階)は解明されている。今回の研究では、上記の様に磁気的亜臨界コア中で原始星が誕生するまでの計算を行い、査読誌に投稿し既に出版されている(Machida et al. 2018)。すでに、星が出来た後の後期段階の計算も終了しており、現在論文にまとめている。星形成後期段階、またはガス降着段階は、星が誕生してから1万年程度の期間であるが、原始星自体を空間的に分解してシミュレーションを行う場合、原始星のタイムスケールが短いため、計算が可能なのは星が誕生してから数百年程度である。この数百年程度の計算は既に終了しているが、今後星形成後期段階を完全に解明するためには、より長時間時間積分した計算が必要である。そのため、原始星を分解した計算を可能な限り行い、その後はシンクセル法を用いて長時間計算を行う。シンクセル法とは原始星周囲の領域を空間的には分解せずに、原始星を重力源として扱い計算する手法である。我々は、磁場がない場合の分子雲コア、また磁気的超臨界の分子雲コアで既にこの手法で計算を行っているため、磁気的亜臨界コアでもシンクセル法を用いた計算が可能であると考えている。次のステップでは、磁気的亜臨界コア中でシンクセルを用いて星形成後期段階の長時間進化の計算を行る。その結果を磁気的超臨界コアの星形成過程と比較する。分子雲コアのガスが枯渇して原始星へのガス降着が終わるまでは、2,3ヶ月程度の計算時間が必要であるが、期間中に十分な成果が出せると考えている。3次元非理想磁気流体数値シミュレーションを用いて星形成後期段階の研究を行った。星は分子雲コアの中で誕生する。近年ALMA望遠鏡によって星が誕生する様子が詳細に解明されつつある。しかし、星は1000万年以上かけて誕生するため、ALMA望遠鏡による観測は星形成のある時期のスナップショットに過ぎない。そのため理論研究、特に数値シミュレーションによって星が誕生する様子を解明する必要がある。
骨粗鬆化が変形性顎関節症に及ぼす影響

近年,閉経後の女性顎関節症患者の60%以上が骨粗霧症に罹患しており,顎関節の骨変形が高度なものほど全身骨塩量が低いという報告があり,変形性顎関節症と骨粗鬆症の関連性が疑われている。しかしながら,骨粗霧症が顎関節に及ぼす影響は不明である。そこで本研究では,卵巣摘出後2年経過した骨粗霧症モデルのカニクイザルの頭部標本(OVX群)とそのコントロール標本(Sham群)を用いて骨粗霧化が変形性顎関節症に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした。なおOVX群はSham群に比較して腰椎骨密度が約20%少なく、骨粗霧症モデルであることが確認されている。研究方法はOVX群とSham群の顎関節部について肉眼解剖学的検索、単純X線、CT、およびμCTによるエックス線学的検索および組織学的検索を行った。その結果、1.肉眼的解剖所見では、下顎頭関節面に形態変化がみられたものの2群には差がなく、また、関節円板、下顎窩にも変化や2群の差はみられなかった。2.単純エックス線(側斜位経頭蓋撮影法)では、両群の下顎頭海面骨部の骨塩量に差はみられなかった。3.X線CT及びμCTを用いた分析では下顎頭と下顎窩の海面骨の骨梁形態に一見して明らかな差があり、骨密度はSham群よりもOVX群が有意に低値を示しOVX群はSham群に比べて約14%減少していた。しかしながら皮質骨では骨密度の低下はみられなかった。4.病理組織学的検索では、OVX群の下顎頭の軟骨肥大層は菲薄化し、肥大化軟骨細胞数は減少していた。以上より、卵巣摘出カニクイザルでは、下顎頭海面骨には骨粗霧症の変化が起こるが皮質骨には起こらないことが示された。従って、この変化は通常の単純エックス線写真では捕らえにくいこと、エストロゲンの減少のみでは変形性顎関節症は起こりにくいことが示された。近年,閉経後の女性顎関節症患者の60%以上が骨粗鬆症に罹患しており,顎関節の骨変形が高度なものほど全身骨塩量が低いという報告があり,変形性顎関節症と骨粗鬆症の関連性が疑われている。しかしながら,骨粗鬆症が顎関節に及ぼす影響はほとんど不明である。そこで本研究では,卵巣摘出後2年経過した骨粗鬆症モデルのカニクイザルの頭部標本(OVX群)とそのコントロール標本(Sham群)を用いて骨粗鬆化が変形性顎関節症に及ぼす影響を明らかにするために(1)卵巣摘出が顎関節の骨塩量に及ぼす影響を明らかにする(2)卵巣摘出が顎関節を構成する組織の変化に及ぼす影響を明らかにする(3)臨床的研究として骨粗鬆症患者の顎関節における形態変化の特徴を見いだすことを目的とした。当該年度はOVX群とSham群について顎関節部の単純X線、CT、およびμCTによる画像的解析と顎関節構成要素の肉眼的評価を行った。なおOVX群はSham群に比較して腰椎骨密度が約20%少なく、骨粗鬆症モデルであることは確認されている。1.単純X線(側斜位経頭蓋撮影法)では、2群に顎関節の形態的な差は見られなかった。下顎頭海面骨部の骨塩量は、有意差はなかったもののSham群よりもOVX群が低い値を示した。

2.X線CTでは下顎頭海面骨の骨塩量は2群に有意差がありSham群よりもOVX群が低い値を示した。3.μCTを用いた分析では下顎頭と下顎窩の海面骨では骨梁形態に一見して明らかな差があり、骨密度はSham群よりもOVX群が有意に低い値を示した。皮質骨には骨密度に差は見られなかった。4.肉眼的解剖所見では、下顎頭関節面に形態変化がみられたものの2群には差がなく、また、関節円板、下顎窩にも変化や2群の差は見られなかった。以上より、画像学的分析によって卵巣摘出による骨粗鬆化は顎関節の海面骨骨梁に影響を及ぼしていることが推測された。今後は病理組織学的な検索を進めて詳細に検討してゆく予定である。近年,閉経後の女性顎関節症患者の60%以上が骨粗鬆症に罹患しており,顎関節の骨変形が高度なものほど全身骨塩量が低いという報告があり,変形性顎関節症と骨粗鬆症の関連性が疑われている。しかしながら,骨粗鬆症が顎関節に及ぼす影響は不明である。そこで本研究では,卵巣摘出後2年経過した骨粗鬆症モデルのカニクイザルの頭部標本(OVX群)とそのコントロール標本(Sham群)を用いて骨粗鬆化が変形性顎関節症に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした。なおOVX群はSham群に比較して腰椎骨密度が約20%少なく、骨粗鬆症モデルであることは確認されている。これまでの研究実績としては、OVX群とSham群について顎関節部の単純X線、CT、およびμCTによる画像的解析と顎関節構成要素の肉眼的評価を行い、(1)単純X線(側斜位経頭蓋撮影法)では、下顎頭海面骨部の骨塩量は、Sham群よりもOVX群が低値を示し、(2)X線CT及びμCTを用いた分析では下顎頭と下顎窩の海面骨の骨梁形態に一見して明らかな差があり、骨密度はSham群よりもOVX群が有意に低値を示し、(4)肉眼的解剖所見では、下顎頭関節面に形態変化がみられたものの2群には差がなく、また、関節円板、下顎窩にも変化や2群の差は見られなかった。このことより、卵巣摘出による骨粗鬆化は顎関節の海面骨骨梁に影響を及ぼしていることが推測された。これを受けて当該年度においては病理組織学的な検索を進め、以下の結果を得た。(1)下顎頭表面の線維層はOVX群がSham群に比べ約2倍肥厚していた(2)線維層と軟骨層の境界は、OVX群がSham群に比べ不明瞭であった(3)下顎頭下方部の海綿骨は脂肪細胞が増加していた(4)下顎窩には下顎頭でみられたような明らかな変化は見られなかった。以上より、OVX群はSham群に比べ、下顎頭下方部および表面において退行性変化が進んでいることが明らかとなった。なおOVX群はSham群に比較して腰椎骨密度が約20%少なく、骨粗鬆症モデルであることが確認されている。研究方法はOVX群とSham群の顎関節部について肉眼解剖学的検索、単純X線、,CT、およびμCTによるエックス線学的検索および組織学的検索を行った。その結果、1.肉眼的解剖所見では、下顎頭関節面に形態変化がみられたものの2群には差がなく、また、関節円板、下顎窩にも変化や2群の差はみられなかった。2.単純X線(側斜位経頭蓋撮影法)では、両群の下顎頭海面骨部の骨塩量に差はみられなかった。
人胎児発育の臓器別特異性の基礎的診断から胎外適応能・成熟促進治療法の開発

母体疾患・子宮胎盤機能不全・PROMなど、いわゆる劣化子宮内環境にあっては胎外生活への早期転換が余儀なく強いられる。この場合、胎児発育諸相を理解した胎児(新生児)管理と出生周辺における胎外適応能の人為的急速促進が極めて重要な鍵となる。胎児・新生児未熟性などの病態は多様であり、診断・治療を創案するためには単純化した指標を作成して解析する必要がある。臓器生体膜機能の発達過程は成熟の本質的指標となる。我々が試みた人胎盤、胎児新生児小腸、腎の刷子縁微繊毛膜(brush border)による解析から多彩な発育過程を明らかにし得た。以下、胎児の発育・成熟と胎外適応能について、腸管・腎臓・肝臓・栄養代謝・血液因子・免疫系・steroid profileの順で検討した。1)小腸の機能は24週より発達し、32週以降は、満期産レベルに達する。2)腎臓の機能は30週より発達し、36週以降は、満期産レベルに達する。3)肝臓の発育は、胎児期にあり、機能成熟は生後にある。4)タウリンは、胎児・新生児期に特異的輸送様式・生理意義を示す。5)血液凝固機能は満期産児でも未熟で、成熟に数月、年を要する。6)HbFからHbAのSwitchingは早産児で3週間遅延するが、23DPGにより適応を得る。7)免疫系は満期産まで未熟であるが、非特異的免疫は早期に完成し、かつ胎児特有の免疫様態を示す。8)妊娠維持機構と胎児発育・成熟の制御は胎児steroidにより密接る連係される。胎児・新生児小腸・腎のbrush borderを用い,急速濾過法にて糖, AA,蛋白質の再吸収・排泄能を検討し,未熟臓器についてはその特異性を明確にした.胎児空腸のD-glucoseの吸収能は, Na依存性能動輸送が16週ですでに認められ24週で顕著に発達することを認めた.一方,回腸においては16週よりすでに機能分化が存在し,能動輸送は認められなかった.腎臓の近位尿細管刷子縁膜におけるD-glucoseのNa依存性能動輸送による再吸収能は, 16週では未発達で, 24週でやや発達し, 32週に至りようやく満期産レベルに達するが,これらの機能発達に対応して尿中漏出量は26週までは極めて多く, 30週以降は減少した.妊娠各週の臍帯血および新生児血を採取し, VK依存性の凝固因子,胎児性Hbのスイッチングおよび2,3-DPGを測定し,胎外適応能を診断した.凝固因子の第IX因子,第II因子とともに活性量と抗原量の生後推移は2731週児において極めて低く,生後の発達は3640週児のレベルに追いつくには,生後30日を必要とした. Hbのスイッチングは40週児に比較して,早産2732週児では生後3週間遅延したが,赤血球の2,3-DPG濃度の生後推移は2732週において出生直後は低いものの,生後すみやかに正常域にはいり,胎外適応能の良さを示している.胎児,新生児期の免疫能,非特異的免疫(M0好中球, NK細胞, LAK細胞,補体),および特異的免疫(T細胞, B細胞,リンフォカイン)について検討し,胎外適応能を診断した. 19週までは,ほとんどすべての免疫能が低下しており, 32週以降一部の免疫機構はadultレベルに達するが,満期産児でもなお特異免疫は抑制されている.IUGR児が母体合併症、胎盤機能不全、PROM等により、胎児環境の悪化が生じた場合、児を胎外生活へ導くことが周産期管理に要求され、早産IUGRの大半はこのようにして生じる。

一方、児のINTACT-SURVIVALは、その個体の胎外適応能を前提とするが、早産IUGR児の胎外適応能が早産AFD児に比しどの程度劣るかを(1)HbFからHbAへのSWITCHINGについて、(2)免疫能は非特異的免疫、特異的免疫について以下に検討した。1)胎児HbFのswitching28週早産児HbFの合成率は91%であり正期産児65%より当然高いが、IUGR児は73%で明らかに正期産AFDよりswitchingの遅延が認められた。一方、IUGR児の生後2.3DPG量は、生後明らかに低値を示して推移するものが多く、適応の遅延が認められた。2)免疫能と易感染性妊娠週数にしたがい胎児・新生児の免疫系の発達およびIUGRについてまとめた。非特異的免疫系の応答は比較的早期に完成する。一方、特異的免疫系では、T細胞のMHC認識能など免疫系の根底をなす機能は非常に早期に認められるが、より高度なT細胞、B細胞の協調を必要とする抗体産生機能は明らかに低下している。これら免疫系のturning pointは32週と推察される。IUGR児の免疫能は、LAK活性以外の非特異的、特異的免疫系のすべてが32週早産児レベルの未熟性を示した。またリンホカイン産生能(IL-1、ILー2、IFN-γ、BCDFγ、BCDFμ、IL-6)からみると、IUGR児は早産児より、なを未熟性が認められ、抗体産生能の低下はIUGRの管理面で感染に充分な配慮が必要であることを認めた。
高齢者・女性を含むすべての住民のエネルギーを活かした住民による地域づくり

本研究では、実例から学ぶことを重視し、高齢者・女性を含むすべての住民のエネルギーに基づく地域づくりの実例を探し出し、以下のような調査を踏まえて検討した。(1)岩手県藤沢町では、上記の下線部のような地域づくりが実施されていたので、その中でも特に、女性のエネルギーに基づく地域づくりに注目し、女性の生活ニーズが地域づくりにどのように反映されているのか、女性の声に基づく地域づくりを実施するためにどのようなシステムが作られているのか、女性の地域活動・自治会活動への参加は活発か否か、などについて検討した。(2)秋田県鷹巣町・京都市春日学区などでも、上記の下線部のような地域づくりが実施されていたので、それぞれの地域づくりの特徴、成果、住民の手によって積極的・自主的に実施されているかどうか、などについて検討した。また、栃木県足尾町におけるユニークな地域活動についても検討した。(3)これまでに調査した様々な事例を踏まえて検討した結果、上記の下線部のような地域づくりに係わる成功のための条件は、以下のようなことではないかという仮説にたどり着くことができた。・ハードの地域づくりを中心に据えるのではなく、ソフトの地域づくりを中心にに据えることが重要である。・誰もが暮らしやすい地域づくりに結びつける方向で、様々な住民ニーズを実現するための地域活動を推進することが重要である。本研究では、研究課題について、実例から学ぶことを重視し、長野県下條村・宮田村を調査対象地域として設定し、現地の人々と連携し調査研究を行った。その結果、わかったことは、次のとおりである。■村道・集会所・公園などの地域施設づくり(ハードの地域づくりに該当)について、その計画づくり・施工・事後の管理運営に、住民が自主的・積極的に取り組み、それが広がりつつある。また、様々な住民組織による地域活動が活性化している(ソフトの地域づくりに該当)。上記のようなハードとソフトの地域づくりが、相互に作用し合って活性化している。■一部の男性だけ(自治会役員など)だけでなく、女性・高齢者・若者・役員以外の男性などの地域づくりへの自主的・積極的な参加が増えつつあり、それらの人々が地域づくりの主役になりつつある。■行政は、村長がリーダーシップを発揮し、役場職員と一体となって、上記のような住民による地域づくりを物心両面で支援している。その際、行政は、できるだけ多面的に住民ニーズが反映されるようにすること、地域づくりに係わる住民の力量が向上すること、などを重視している。■上記のような取組を通じて、住民と行政の相互連携が強化され、両者の取組がレベルアップし、様々な困難を乗り越えながら、研究課題のような地域づくりに向かって、前進しつつあると考えられる。■上記のような地域づくりの取り組みの中で、地域の生活環境(住環境を含む)の改善、住民同士の絆の強化(コミュニティづくり)、などの様々な効果が生じている。本研究では、住民による地域づくりについて、昨年に引き続いて、地域づくりの先行事例から学ぶことを重視し、調査研究を行った。調査対象地域は、神戸市真野地区・京都市春日学区、岐阜県の郡上市・美濃市・大垣市など、名古屋市内の小地域、長野県木曽町、東京都内の小地域、岩手県藤沢町、秋田県鷹巣町などである。調査の結果、わかったことは、次のとおりである。■神戸市真野地区・京都市春日学区などの総合的先進地域では、従来に引き続いて、住民による地域づくりが総合的に発展しつつある。A県T町では首長の交替により、従来、積み上げてきた住民による地域づくりが大きく変化しつつある。I県F町では、障害者でも地域で暮らしていくことができるようにという取り組みなどが、誰もが暮らしやすい地域づくりの一環として進められているが、首長の交替により地域づくりが少し変化しつつあり、今後の動向が注目される。■N県K市では、首長がリーダーシップを発揮し役場職員と一体となって、住民による地域づくりをハードとソフトの両面で支援しており、K学(地域に係わる地域学)を地域づくりに活かす取り組みが進められている。その中で、住民と行政関係者の相互連携が強化され、両者の取組がレベルアップし、地域づくりが活性化している。

さらに、地域の生活環境(住環境を含む)の改蓉、住民同士の件の強化(コミュニティづくり)、なども進みつつある。■G県G市など、N市A地域など、東京都内のT地区などの部分的先進地域では、個別的課題に係わる取り組みではあるが、地域の伝統を含む地域特性を活かした地域づくりなどが充実しつつある。
低次元ゲージ理論の非摂動解と相構造

非可換ゲージ理論であるヤン・ミルズ理論は、低エネルギーのQCDにおけるクォーク閉じ込めの現象を理解する上で重要である。この理論において、ゲージ場のBRS不変な質量次元2の複合演算子を考えると、この真空凝縮が非摂動的に得られる時それが物理的に意味を持つ、つまりBRS不変になる事が分かっている。これはグルーオン及びゴーストの質量が動力学的に現れる事を意味する。つまりQCDの真空が双対超伝導状態となる事を示唆し、クォーク閉じ込めの機構の説明に重要な役割を果たす。そこで我々はヤン・ミルズ理論において非摂動繰り込み群の手法を用いて質量次元2の真空凝縮の解析を行なった。2つのゲージ・パラメータを持つ一般的なゲージの場合について、プロパゲーターに赤外と紫外のカットオフを導入し、ウィルソン繰り込み群の手法を用いて繰り込み群方程式を求め、その電子計算機を用いた数値的な解析を行うことで、赤外領域での質量次元2の真空凝縮の値を数値的に求めた。カットオフの導入により理論のBRS不変性が壊れるが、修正したスラフノフ・テイラー恒等式を満たすよう繰り込み群方程式の解を選ぶことで、赤外と紫外のカットオフを取り去る極限で解はBRS不変性を回復する。その結果、質量次元2の真空凝縮<A・A>の非摂動的に自明でない解が得られた。次の段階としては、ゴーストの真空凝縮<C・C>を含む場合を扱うために赤外カットオフを取り去らない一般の場合への拡張が考えられる。
有機デバイス開発のための低照射線量逆光電子分光法の研究

逆光電子分光法(IPES)は、有機デバイスの動作において重要な因子である空準位の情報を精密に測定できる手法である。しかし、IPESは感度が非常に低いため、測定試料に大量の電子線を照射する必要があり、測定上の大きな課題となっている。この問題を解決するため、逆光電子過程により放出される光子の集光効率を向上させることができる集光光学系および電子線照射用の電子光学系を新規にデザインした。その結果、従来に比べ高感度化が実現できるIPES計測システムを構築することができた。逆光電子分光法(IPES)は、有機デバイスの動作において重要な因子である空準位の情報を精密に測定できる唯一の手法である。しかし、IPESは感度が非常に低いため、測定試料に大量の電子線を照射する必要があり、有機材料試料のチャージアップや損傷の問題が起きやすく測定上の大きな課題となっている。この問題を解決するため、本研究では、電子線照射用の電子光学系と逆光電子過程により放出される光子の集光光学系をコンパクトに集約したレンズシステムを開発し、IPESの高感度化を実現する。これにより測定の信頼性と効率を大幅に向上させた実用的なIPES装置の開発を目的としている。本研究の初年度であるH27年度は、逆光電子分光(IPES)装置の構成要素である低速電子源、低速電子輸送系、測定試料への電子照射レンズ系をSIMIONコード等による電子軌道計算に基づき設計を行った。i)低速電子銃は熱カソード型をベースに設計し、低エネルギーでも十分な電流が得られる静電レンズの電極数および形状の最適な構造をシミュレーションにより決定した。なお、当該設計においては、低速電子ビームが電流の増加とともに受ける空間電荷効果によるエミッタンス増大の影響も考慮して行った。ii)試料から放出された光子の検出では、試料への電子照射レンズ系との干渉を最小限に抑え、高いNA(開口数)で光子を検出できるシステムの最適化を行った。これらの結果をもとに高感度なIPES装置の設計を行うことができた。本提案の主眼であるIPES装置の高感度化において低エネルギー電子光学系と試料から放出された光子の検出系(集光レンズ)との干渉が最大の問題となっていた。具体的には、集光レンズのNA(開口数)を増大させるためにレンズを測定試料に最大限近づける必要があるが、低速電子光学系との干渉を防ぎつつ、低速電子ビーム(E<4eV)を十分な電流量で試料に収束して照射するシステムの実現性に課題があった。この課題に対して新規の光学系を考案し、SIMIONコード等による電子軌道計算によりIPES装置の設計が行えることを示すことができた。本設計に基づき次年度にIPES装置の製作を行い、IPES装置の高感度化の実証を行う。この問題を解決するため、本研究では、逆光電子過程により放出される光子の集光効率を向上させることができる集光光学系および電子線照射用の電子光学系を新規にデザインすることにより、IPESの高感度化を実現する。H28年度は、前年度に実施したIPES装置の基本設計に基づき、IPES装置の熱電子銃が起因の迷光の低減法や掃引する電子エネルギーに依存しない電子ビーム軌道の安定度化などIPES計測における信頼度向上のための改良を行った。これらの改良に伴なう電子ビームの空間電荷効果によるエミッタンス増大を抑えるとともに電子照射系との干渉を最小限にしつつ高い開口数で試料から放出される光子を検出可能なIPESシステムの設計上の課題を解決し、IPES装置(熱電子銃、低速電子輸送系、電子照射系、集光光学系等)およびロードロックで測定試料が搬送できる真空蒸着源を備えた試料準備室を製作した。上記の成果をもとに従来に比べ高感度化が実現できるIPES計測システムを構築することができた。IPES装置を構築し稼働させ、電子ビーム調整を行う。i)低速電子銃からの電子放出を確認し、ビーム特性を評価する。ii)電子ビーム輸送系の出射部まで電子ビームを通過させる高電圧等の設定条件を決定する。iii)電子照射部を接続し、測定試料まで電子ビームを輸送できることを確認し、試料電流が最大になるパラメータを決定する。iv)光検出器系およびデータ収集・制御系を構築した後、IPESスペクトルを取得する。IPES装置のエネルギー分解能の評価を行い、従来の装置と同等の分解能が得られることを確認するとともに、IPES装置の感度が従来と比較して向上し、電子線照射量を低減できるか検証する。

ビーム物理IPES装置の高感度化を検討するにあたり、新規光学系を考案するのに時間を要し、H27年度は装置設計に注力することとなった。そのため、本年度に予定していたIPES装置の製作に係る費用を次年度に繰り越すこととなった。H27年度の設計に基づき、次年度にIPES装置の製作を実施する。次年度前期に当該製作費として使用する。
回転観察法による細胞内3次元微細構造解析装置の開発

細胞内の微細構造を知るために,従来は共焦点レーザー顕微鏡で焦点をずらしつつ撮影された映像を積み重ねる方法が用いられてきたが,細胞の厚み方向の分解能が不十分で細胞内部の構造を詳細に知ることはまだ難しいのが現状である.そこで本研究では細胞を顕微鏡下に把持し,これを顕微鏡光軸と直交する軸まわりに回転させつつ様々な方向からの像を記録し,これらの像を基に計算機により細胞内の微細構造を再構成する手法の基礎検討を行うことを目的とし,3年間に亙る研究を行った.最初の2年間の研究において倒立蛍光顕微鏡下に細胞をガラスマイクロピペットで表面を吸引して把持し,回転させることのできる細胞把持・回転装置とその制御ソフトウェアを試作した.しかし,細胞の位置および焦点合せの高速化,画像の質の改善などが依然,課題として残されていた.そこで3年目にピペット先端の位置決めをソフトウェアだけでなく,ハードウェアを組合せて行う方式に変更した.即ち,焦点面内のピペットの位置制御をコンパレータ素子を用いて行う方式に変更し,また,焦点制御には従来の比例制御だけでなく,微分制御並びに積分制御も取り入れた.これらの工夫により,細胞にピントを合わせつつ1回転させるのに従来12分を要していたものが,1分で行うことが可能となった.光学系の改良としては顕微鏡を倒立型から正立型で水浸の対物レンズを使用する方式に変更し,画像を改良した.また,細胞を回転させ様々な方向から得られた蛍光像より細胞の内部構造を再構成するアルゴリズムを確立し,トリプシンで基盤から剥離した培養血管内皮細胞の胞体形状と細胞核形状を別々に得て3次元的な像を得ることに成功した.細胞内の微細構造を知るために,従来は共焦点レーザー顕微鏡で焦点をずらしつつ撮影された映像を積み重ねる方法が用いられてきたが,細胞の厚み方向の分解能が不十分で細胞内部の構造を詳細に知ることはまだ難しいのが現状である.そこで本研究では細胞を顕微鏡下に把持し,これを顕微鏡光軸と直交する軸まわりに回転させつつ様々な方向からの像を記録し,これらの像を基に計算機により細胞内の微細構造を再構成する手法の基礎検討を行うことを目的とし,3年間に亙る研究を行った.最初の2年間の研究において倒立蛍光顕微鏡下に細胞をガラスマイクロピペットで表面を吸引して把持し,回転させることのできる細胞把持・回転装置とその制御ソフトウェアを試作した.しかし,細胞の位置および焦点合せの高速化,画像の質の改善などが依然,課題として残されていた.そこで3年目にピペット先端の位置決めをソフトウェアだけでなく,ハードウェアを組合せて行う方式に変更した.即ち,焦点面内のピペットの位置制御をコンパレータ素子を用いて行う方式に変更し,また,焦点制御には従来の比例制御だけでなく,微分制御並びに積分制御も取り入れた.これらの工夫により,細胞にピントを合わせつつ1回転させるのに従来12分を要していたものが,1分で行うことが可能となった.光学系の改良としては顕微鏡を倒立型から正立型で水浸の対物レンズを使用する方式に変更し,画像を改良した.また,細胞を回転させ様々な方向から得られた蛍光像より細胞の内部構造を再構成するアルゴリズムを確立し,トリプシンで基盤から剥離した培養血管内皮細胞の胞体形状と細胞核形状を別々に得て3次元的な像を得ることに成功した.細胞骨格や細胞内微小器官などが細胞内でどのように配置されているのかを詳細に知ることは,細胞の機能を明らかにする上で重要である.細胞内の微細構造を知るために,共焦点レーザー顕微鏡で焦点をずらしつつ撮影された映像を積み重ねる方法が用いられてきたが,細胞の厚み方向の分解能が不十分で細胞内部の構造を詳細に知ることはまだ難しいのが現状である.そこで本研究では細胞を顕微鏡下に把持し,これを顕微鏡光軸と直交する軸まわりに回転させつつ様々な方向からの像を記録し,これらの像を基に計算機により細胞内の微細構造を再構成する手法の基礎検討を行うことを目的としている.研究初年度の本年度は細胞把持・回転装置とその制御ソフトウェアを試作した.倒立蛍光顕微鏡下に細胞をガラスマイクロピペットで表面を吸引して把持する.ピペットは細胞回転機構の内筒に取付けられており,外筒は計算機制御の電動3次元マイクロマニピュレータのヘッドに固定されている.細胞回転機構の内筒はフレキシブルカップリングを介してステッピングモータに接続されており,計算機制御により細胞を任意の角度回転させられるようになっている.顕微鏡に取付けられたCCDカメラを介して細胞像を画像処理装置に入力し,二値化してピペット先端の位置ならびにその面積を算出する.ピペット先端が回転開始前の位置から動かないように,また,二値化面積が常に最小値を保つようにマイクロマニピュレータを制御しながら細胞を回転させる.開発した装置を利用して,核をSYTO 13で蛍光染色した細胞を回転させて様々な方向から観察したところ,回転に伴って細胞内部の構造も回転する様子が観察された.しかし,細胞の位置および焦点合せの高速化,画像の質の改善などが課題として残された.細胞内の微細構造を知るために、従来は共焦点レーザー顕微鏡で焦点をずらしつつ撮影された映像を積み重ねる方法が用いられてきたが、細胞の厚み方向の分解能が不十分で細胞内部の構造を詳細に知ることはまだ難しい現状である。

そこで本研究では細胞を顕微鏡下に把持し、これを顕微鏡光軸と直交する軸まわりに回転させつつ様々な方向からの像を記録し、これらの像を基に計算機により細胞内の微細構造を再構成する手法の基礎検討を行うことを目的とし、3年間に亙る研究を続けている。初年度は細胞把持・回転装置とその制御ソフトウェアを試作し、SYTO13で核を蛍光染色した細胞を回転させつつ観察し、核構造の回転の様子を観察することを可能とした。研究2年目の本年度は手法・装置を改良し、細胞骨格の観察を可能とした。まず、基板上で培養したウシ胸大動脈由来血管内皮細胞のアクチンフィラメントをFITCファロイジンで染色し、ホリマリン固定した後、47kHzの超音波に30分程度曝すことにより、細胞が平板上を保ったまま基板から剥離することを見出し、この方法で剥離した細胞を把持し観察した。しかし、細胞の望んだ部分を望んだ方向から把持することが困難であったため、幅1mmのマイクロガラスバー上に細胞を播種・培養した後、同様に染色し、このグラスバーを把持し回転させる方法に変更した。この方法でアクチンフィラメントを観察したところ、グラスバー表面からの屈折光による像の劣化は若干あるものの、細胞骨格を観察することが可能であった。斜めに傾けた細胞をピントをずらしつつ撮影し、得られた一連の像からパンフォーカス像を作成し、斜め方向からみた細胞骨格像を観察することができた。しかし、細胞の位置および焦点合せの高速化、画像の質の改善などが依然、課題として残された。細胞内の微細構造を知るために,従来は共焦点レーザー顕徴鏡で焦点をずらしつつ撮影された映像を積み重ねる方法が用いられてきたが,細胞の厚み方向の分解能が不十分で細胞内部の構造を詳細に知ることはまだ難しいのが現状である.そこで本研究では細胞を顕微鏡下に把持し,これを顕微鏡光軸と直交する軸まわりに回転させつつ様々な方向からの像を記録し,これらの像を基に計機により細胞内の微細構造を再構成する手法の基礎検討を行うことを目的とし,3年間に亙る研究を行った.最初の2年間の研究において倒立蛍光顕微鏡下に細胞をガラスマイクロピペットで表面を吸引して把持し,回転させることのできる細胞把持・回転装置とその制御ソフトウェアを試作した.しかし,細胞の位置および焦点合せの高速化,画像の質の改善などが依然,課題として残されていた.そこで本年度はピペット先端の位置決めをソフトウェアだけでなく,ハードウェアを組合せて行う方式に変更した.即ち,焦点面内のピペットの位置制御をコンパレータ素子を用いて行う方式に変更し,また,焦点制御には従来の比例制御だけでなく,微分制御並びに積分制御も取り入れた.これらの工夫により,細胞にピントを合わせつつ1回転させるのに従来12分を要していたものが,1分で行うことが可能となった.光学系の改良としては顕微鏡を倒立型から正立型で水浸の対物レンズを使用する方式に変更し,画像を改良した.また,細胞を回転させ様々な方向から得られた蛍光像より細胞の内部構造を再構成するアルゴリズムを確立し,トリプシンで基盤から剥離した培養血管内皮細胞の胞体形状と細胞核形状を別々に得て3次元的な像を得ることに成功した.
スピン自由度をもつ量子ホール系の密度行列繰り込み群による研究

スピン自由度と等価な擬スピン自由度をもつ2層量子ホール系の基底状態を、これまでの研究で開発したスピン自由度を含む2次元量子多体系に最適化した密度行列繰り込み群を用いて調べた。2層量子ホール系は上下2層の電子を上向き、下向きの2つの擬スピン自由度で表現することでスピン自由度をもつ量子ホール系として取り扱うことができる。この系では2層合計の占有率が1となる場合において、2つの電子面に電流を反平行に流したときにホール抵抗が消失したり、2層間のトンネルコンダクタンスが低温で急激に増加するという特異な現象が実験的に発見されている。そのため、特に近年理論的興味を集めているが、2次元の量子多体問題を精密に解くことが非常に困難であることから、その現象の理論的解明はこれまで十分になされてこなかった。今回開発した密度行列繰り込み群の方法では、従来の計算法の限界を大きく超える磁気長の6倍程度の距離までの電子状態を精密に計算することが可能であり、この系の理論的電子状態と実験で明らかになっている特異な電気的輸送特性との関係を十分な精度で調べることが可能である。この計算法によって得られた電子間の相関関数を解析した結果、特異な輸送現象が現れる領域で励起子間に巨視的スケールの秩序が形成されていることが分かった。この秩序は2層間の距離が磁気長の1.6倍程度のところで連続的に消失し、励起子凝縮相から独立2層系への連続的な転移が現れることが明らかになった。この解析結果は、これまでの実験結果を理論的に説明するものである.一次元量子系に対する精密な計算法として知られている密度行列繰り込み群の方法をスピン自由度のある磁場中二次元電子系に適用し、その基底状態を調べるための計算機環境の整備と計算方法の改善、及び、予備的計算による計算性能向上の確認を行った。スピン自由度を含めることで生じる自由度の増加と、それに伴う計算量の増加に対処するための計算機環境の整備については、新規の計算機の導入に加え、これまで導入してきた計算機のCPU及びマザーボードの再構成により計算性能をほぼ2倍に向上させた。また、計算精度と安定性の向上を図るために、繰り込み変換時の最適経路を探索することで計算方法を改善した。スピン自由度導入後に必要となる計算性能と精度の向上を確認しでさらに、スピン自由度導入に伴う基底状態の変化をみるために、改善された計算方法を用いてスピンが完全偏極している場合での量子ホール系の基底状態と磁場及び二次元電子面の厚みを変化させたときに生じる基底状態でのストライプ-液体転移に関する計算を行った。ストライプ-液体転移の存在については密度行列繰り込み群による研究で初めて明らかになったものであるが、特に、二次元電子面の厚みを変化させることで生じる実空間における有効相互作用の形の変化とストライプ・液体転移との関係を調べた結果として、ストライプ-液体転移を引き起こす原因が磁気長の3倍程度の短距離相互作用の減少によるものであることが分かり、二次元電子面の厚みの変化に伴うストライプ-液体転移の存在が理論的に確認された。密度行列繰り込み群の方法をスピン自由度のある量子二次元系に適用する際、計算精度の確保の点で障害となっていた計算時間と使用メモリ容量の問題を解決する方法の開発と、精度の改善のために必要になる最適化された計算機環境の構築を行った。その結果、スピン自由度のない系で得られていた精度と同程度の精度をスピン自由度のある系においても得られるようになり、スピン自由度やそれと同等の自由度をもつ2層量子ホール系において精度の高い数値的研究が初めて可能になった。特に計算時間については前年度に開発した従来の方法と比べて約1/5に短縮され、また必要なメモリ量も約1/10に削減することができた。その結果、自由度当たりの精度を大きく向上させることが可能になり、スピンが完全に偏極した状態を仮定した計算と比べて遜色の無い精度で、スピン自由度のある系の計算が実行できるようになった。具体的な研究対象として、上向き、下向きの2つのスピン自由度を上下の層を指定する擬スピンの自由度に置き換えた2層量子ホール系を考え、2層間の距離を近づけることで生じる2層間のコヒーレンスの発達過程を計算した。そこで生じる占有率1における量子相転移の解析から、2層間の距離が磁気長程度のとき、量子ホール状態が安定化され、2層間の距離をそこから離すと、励起にギャップの無い状態に移行することが確認できた。

今回開発した密度行列繰り込み群の方法では、従来の計算法の限界を大きく超える磁気長の6倍程度の距離までの電子状態を精密に計算することが可能であり、この系の理論的電子状態と実験で明らかになっている特異な電気的輸送特性との関係を十分な精度で調べることが可能である。この計算法によって得られた電子間の相関関数を解析した結果、特異な輸送現象が現れる領域で励起子間に巨視的スケールの秩序が形成されていることが分かった。この秩序は2層間の距離が磁気長の1.6倍程度のところで連続的に消失し、励起子凝縮相から独立2層系への連続的な転移が現れることが明らかになった。この解析結果は、これまでの実験結果を理論的に説明するものである.
時間分解マルチプレックス表面和周波分光装置の開発

本研究において可視プローブ波長可変性を持つ時間分解マルチプレックス表面和周波分光器を開発した。開発した分光器の概要:二台の光パラメトリック増幅器を備える繰返し周波数1kHzのフェムト秒チタンサファイア増幅器をもとに、マルチプレックス方式の分光器を作製した。ピコ秒の可視プローブは、波長可変範囲400nmおよび470-800nm、波数幅8-13cm^<-1>である。フェムト秒のブロードバンド赤外光は、波数幅約250cm^<-1>、約3μJである。ポンププローブ型の測定のための光励起光源として、フェムト秒の267nmの光パルスも使用可能である。開発した分光器の応用測定:(1)金上のオクタデカンチオレート膜633、535、477、400nmの四種類の波長を用いて、金上のオクタデカンチオレート膜のマルチプレックスSFGスペクトルの試験測定を行った。いずれの波長を用いた場合も、波数幅約400cm^<-1>の範囲のスペクトルが測定時間60秒で良好なSN比で得られた。スペクトル形の波長依存性の解析によって、金基板の非線形応答の波長依存性が明らかとなった。(2)二酸化チタン(110)膜上の全トランスレチノエート膜ルチル型二酸化チタン(110)単結晶表面上に作製した全トランスレチノエート単分子膜の和周波スペクトルを測定した。プローブ波長として480nmを用いることで電子共鳴増強されたスペクトルを得た。1580cm^<-1>と1405cm^<-1>に二本の強い振動バンドが観測された。1580cm^<-1>バンドはレチノエートの共役二重結合の同位相的な伸縮振動に、1405cm^<-1>は(110)面最表面にある配位不飽和な二個の五価のチタン原子上にブリッジ型に吸着したカルボン酸イオンの対称伸縮振動に帰属できた。これは、レチノエート分子がカルボン酸イオン側から基板に吸着していることを示している。可視赤外表面和周波分光法(SFG)は、表面吸着種の振動スペクトルを得るための非線形分光法である。SFG過程は、二次の非線形感受率に基づく非線形光学過程であるため、表面・界面の振動スペクトルを選択的に測定できるという、他の分光法に無い特徴を持つ。本研究の目的は、このような特徴を持つSFG分光法を表面上の電子励起種などの短寿命種の有効なプローブへと発展させることにある。平成13年度は、目的達成の第一段階として、神奈川科学技術アカデミーが現有する可視光波長400nm固定のマルチプレックスSFG分光装置を、拡張することによってナローバンド可視プローブ光を波長可変化した。可視光の波長可変化のために400nm励起の光パラメトリック増幅器を導入し、ナローバンド可視光を波長可変化した。我々のレーザーシステムの400nmのエネルギー(500microJ)は、光パラメトリック増幅器の励起可能なぎりぎりの大きさであったが、非線形結晶の結晶長の調整などによって、既製光パラメトリック増幅器を低出力の励起が可能なように改造した。

その結果、波長可変範囲470-700nm、波数幅約15cm^<-1>、パルスエネルギー30microJ程度の出力が得られた。この波長可変化した可視光とブロードバンド赤外光(100fs、波数幅約250cm^<-1>、約3microJ)をプローブとして、マルチプレックスSFGスペクトルの試験測定を行った。測定には、金上のアルカンチオール自己組織化膜を試料とし、633、535、477、400nmの四種類の波長を用いた。いずれの波長を用いた場合も、測定時問60秒で良好なSN比のスペクトルが得られた。可視赤外表面和周波分光法(SFG)は、表面吸着種の振動スペクトルを得るための非線形分光法である。SFG過程は、二次の非線形感受率に基づく非線形光学過程であるため、表面・界面の振動スペクトルを選択的に測定できるという、他の分光法に無い特徴を持つ。本研究の目的は、このような特徴を持つSFG分光法を表面上の電子励起種などの短寿命種の有効なプローブへと発展させることにある。平成14年度は、平成13年度までに作成した装置を用いた試験測定と、装置の性能向上を平行して行った。(1)平成13年度に波長可変化した可視光を用い、可視光に吸収帯を持つ色素をスピンコートした薄膜試料に関して、電子共鳴条件下でのSFGの測定を行った。測定結果を解析し、ローダミン色素の場合は、信号強度がアルキル鎖単分子膜のCH伸縮振動に比べ約400倍程度の強度があることがわかった。(2)20001000cm-1の振動数領域には、電子共鳴によって強度増大が期待される骨格振動が存在する。しかし大気中の水蒸気の吸収が存在のため、この振動数領域の測定は困難である。この問題を克服するため、光路を窒素ガスでパージ可能内なるように分光装置を改造した。(3)装置を更に時間分解測定が可能な形に拡張し発展させる為に、光励起用のポンプレーザーとして使用する紫外光の高効率な発生法を探索する。チタンサファイア増幅器の基本波出力0.3mJから、パルスエネルギー10microJ程度の第三高調波を発生させることができた。平成15年度は、平成14年度までに作成した装置を用いた電子共鳴条件下でのSFG測定と光ポンプSFGプローブの測定を試みた。その際、SFG測定に適した秩序のある分子単分子膜の作製方法を開発した。(1)組成と原子レベル構造を規定したルチル型二酸化チタン(110)単結晶表面上に分子量の大きい色素などの分子の膜を生成する手法を開発した。作製法は、超高真空中で作製した(110)表面をかさ高い置換基をもったカルボン酸イオン(ピバル酸イオン)を吸着させて保護した後に、大気中に取り出し所望の分子(カルボン酸を有するもの)の溶液中に浸漬することによった。(2)作製した試料(分子としては、レチノイック酸とフルオロセインを使用)のSFGスペクトルを電子共鳴条件下で測定することで、秩序性の評価を行った。その結果、ピバル酸イオンで保護することが、秩序性の向上にとって有効であることを確認した。(2)(1)の手法で作製したレチノイック酸膜に関して、400nmポンプSFGプローブ(可視光波長は480nm)の実験を行った。