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IBの理念を踏まえたカリキュラム・授業・評価の開発的研究

本研究は次の4点をめざす。1IBディプロマ・プログラムで育成を目指す資質・能力の全体像と,そこでの各科目の教育の位置づけを分析し,IBプログラムにおける各科目の教育の特徴を解明する。2日本国内のIB認定校において既に英語等で実施されている各科目の教育ならびにIB日本語認定校を目指して検討に着手している学校で構想されている各科目を調査し,それらの論理と実際を分析する。3上記2つの課題にもとづいて,日本語科目「言語と文学」「歴史」「科学」「美術」のモデルカリキュラム・授業・評価プランの構築を図る。4開発したプランを,授業キットとしてどこでも誰でも利用可能な形で整備し,その普及・拡大を図ることにより,教育界ならびに社会への還元を図る。第2年度である2018年度は,前年度に引き続いて基礎研究とて,IB機構より公表・刊行されている諸資料や海外で出版されているIB教科書等を調査・収集し,その解析を行うとともに,日本国内での研究者からの情報収集ならびに意見交換を行った。また,日本国内のIB認定校における現地調査を行い,カリキュラムならびに授業の実態等を視察し,情報を収集した。それらを踏まえて,モデルカリキュラム・授業・評価プランの作成を行った。そして、各科目グループでの調査・検討成果を共有するために,定期的に研修会ならびにを開催すると共に,学外の研究者や協力者他を招いての勉強会,2回の公開フォーラムの開催,2件の学会発表を行い,研究成果のついて広く意見をいただき、次年度の研究に向けての課題を整理した。研究成果報告書として『言語教育研究グループ資料集I(2018)【TOKと「言語と文学」編】』『言語教育研究グループ資料集II(2018)【新しい高校国語学力評価問題・解説編】』『理科教育研究グループ資料集(2018)』の3冊を刊行した。第2年度の具体的な成果として2件の学会発表の他、2回のフォーラムを開催し,多くの参加者を得ることができた。作成した合計400頁以上の3冊の成果報告書は好評で,伝え聞いたフォーラム参加者以外からも送付の希望が多数あり、期待以上の反響を得ることができた。初年度に引き続き第2年度も当初の見込み以上の成果が上がったので、第3年度以降も引き続き,IBディプロマ・プログラムの本質・特徴の考察,日本国内のIB認定校の調査とともに,それらの成果に基づいて,各科目のモデルカリキュラム・授業・評価の開発を行い,成果を積極的に発信する。初年度である2017年度は,IB機構より公表・刊行されている諸資料や海外で出版されているIB教科書等を調査・収集し,その解析を行うとともに,日本国内での研究者からの情報収集ならびに意見交換を行った。そして、各科目グループでの調査・検討成果を共有するために,定期的に研修会を開催すると共に,年度末には,本研究グループ以外にも公開の報告会としてのフォーラムを東京で開催し,研究成果のついて広く意見をいただき、次年度の研究に向けての課題を整理した。研究成果報告書として『IBDP「歴史」教師用ガイド世界史トピック・20世紀の戦争の原因と結果【原因編】』(166頁),『IBDP「歴史」生徒用資料集世界史トピック・20世紀の戦争の原因と結果【原因編】』(144頁)の2冊を刊行した。初年度の具体的な成果としてフォーラムを開催し,多くの参加者を得ることができた。そこで配布した合計300頁以上の2冊の成果報告書は好評で,伝え聞いたフォーラム参加者以外からも送付の希望が多数あり、期待以上の反響を得ることができた。

また,日本国内のIB認定校における現地調査を行い,カリキュラムならびに授業の実態等を視察し,情報を収集した。それらを踏まえて,モデルカリキュラム・授業・評価プランの作成を行った。そして、各科目グループでの調査・検討成果を共有するために,定期的に研修会ならびにを開催すると共に,学外の研究者や協力者他を招いての勉強会,2回の公開フォーラムの開催,2件の学会発表を行い,研究成果のついて広く意見をいただき、次年度の研究に向けての課題を整理した。研究成果報告書として『言語教育研究グループ資料集I(2018)【TOKと「言語と文学」編】』『言語教育研究グループ資料集II(2018)【新しい高校国語学力評価問題・解説編】』『理科教育研究グループ資料集(2018)』の3冊を刊行した。第2年度の具体的な成果として2件の学会発表の他、2回のフォーラムを開催し,多くの参加者を得ることができた。作成した合計400頁以上の3冊の成果報告書は好評で,伝え聞いたフォーラム参加者以外からも送付の希望が多数あり、期待以上の反響を得ることができた。初年度は当初の見込み以上の成果が上がったので、第2年度以降も引き続き,IBディプロマ・プログラムの本質・特徴の考察,日本国内のIB認定校の調査とともに,それらの成果に基づいて,各科目のモデルカリキュラム・授業・評価の開発を行い,成果を積極的に発信する。初年度に引き続き第2年度も当初の見込み以上の成果が上がったので、第3年度以降も引き続き,IBディプロマ・プログラムの本質・特徴の考察,日本国内のIB認定校の調査とともに,それらの成果に基づいて,各科目のモデルカリキュラム・授業・評価の開発を行い,成果を積極的に発信する。
近世大名家の権力編成と政治構造

本年度は、(1)御家騒動に関する歴史的記憶の形成過程に関する研究、(2)大名の思想的分析を行った。(1)近世・近代日本における歴史的記憶の形成過程におけるメディアの果たした役割について、越後騒動を素材に考察を加えた。その成果として、「歴史・実録・講談」を執筆した。近世では話芸として発展し、書き残されることのなかった講談が、明治初期に速記術が導入されると、大衆文芸作品として定着し多くの読者を獲得していく。越後騒動もまた、明治期に講談速記本となって読み継がれた。そのなかではとりわけて「忠孝」が喧伝され、講談は民衆を教化する社会教育のひとつとして位置づけられるようになった。その過程を詳細に追うことで、講談が近代ナショナリズムの一端を担うものへと再構築され、国民のアイデンティティを形成する重要な役割を負わされていくことをあきらかにした。これによって、御家騒動が近世から近代・現代社会まで読み継がれる(伝承される)構図に対する見通しを得た。(2)近世の国家や社会のありようを解明しようとするとき、幕藩領主の意識・思想がどのような歴史的特質をもつのかという問題関心から、藩主自身が書いた政治心得、遺訓、著書などの著作類の分析を行った。これまでは、藩家老や藩の学者など政治主体として政治を主導した領主層の研究が注目されてきたものの、領主自体の意識・思想にまで検討が及んではこなかった。そこで、藩主自身が遺した著作を手がかりに、彼が(1)藩の現状をどのよう認識し、(2)なにを構想していたのか検討した。それによって、自ら提起してきた「近世中期以降、藩政機構の官僚化のなかで、藩主の存在・位置づけがしだいに「機関化」され、その役割は御家存続のシンボルへ転化した」という仮説の検証を行った。本年度は、(1)「越後騒動物」の流布を悉皆調査、(2)大名家文書の史料調査を行った。(1)「越後騒動物」の悉皆調査によって網羅的に把握し、データベースを作成した。現在、100本確認され、引続き調査を行う。また、書物の伝来事情と系統の書誌学的研究、書物の世界と読者の関係性の検討から地域的に全国的な広がりをみせ、身分階層的にも大名家・藩士の蔵書から学者・学校・民衆まで広範囲に流布していたことが確認できた。さらに、実録物が本来もつ娯楽読物としての性格に加え、教訓書として読まれた側面をあきらかにした。これによって越後騒動の歴史的位置は、将軍権力の強化を目指した徳川綱吉の「御代始」の改易から人びとが教訓とすべき騒動へと江戸時代の民衆における認識が転化したと指摘した。これにより、従来、その内容が虚構とされ、使用が避けられてきた「御家騒動物」の記録・実録を研究の俎上に上げることで、御家騒動研究は個別事例研究から江戸時代を通じての歴史的な位置づけをあきらかにするという新たな研究段階に入ったのである。(2)大名家の比較検討を行うため、津山松平家・鳥取池田家・三春秋田家・中村相馬家・松代真田家などの史料調査を行った。そのさい、「養子」問題や改易など大名家の存続に関わる問題に注目し、それに関わった大名家がどのように機能していたのか、幕府・藩・藩領民の関係性および相互規定性をあきらかにした。それによって、大名家が近世国家の一組織として機能する権力構造の見通しを得た。したがって、ある事柄に関わるすべての大名の動きを分析し、大名家を取り巻く社会的関係をあきらかにする方法は、近世国家をトータルに把握する視角であることを提起した。本年度は、(1)大名家文書の史料調査、(2)これまでの公表論文等を博士学位請求論文「近世大名家における権力編成と「御家」意識」としてまとめる作業を行った。(1)大名家の比較検討を行うため、福井松平家・小浜酒井家・富山前田家・松代真田家などの史料調査を行った。大名家に関する研究は古くからあるが、それは藩制(藩政)史研究とほぼ同義に、一括りにして論じられる傾向があった。しかし、大名家が藩政に対してもつ課題と、大名家自体がもつ課題には差があり、切り離して考える必要があると考え、大名家が有する御家断絶の危機(改易、「養子」問題、家中騒動...)に注目し、それに関わった大名家がどのように機能していたのか、幕府・大名家・藩領民の関係性および相互規定性をあきらかにすべく史料調査を行った。(2)これらの調査の成果をまとめるとともに、これまでの公表論文等を博士学位請求論文「近世大名家における権力編成と「御家」意識」としてまとめた。そこでは、大名家が近世国家の一組織として機能する側面を解明するため、ある事柄に関わるすべての大名家の動向を分析する方法と、幕府政治に対して行った、連帯した大名家側の対応・動向を、大名家と大名家の関係性という視角から分析を行い、この両者によって、近世社会における将軍と大名家の強力なタテの関係(垂直軸)と、大名同士のヨコの関係(水平軸)が交差する場面をあきらかにすることを試みた。とくに、家中騒動を素材に、大名家を改易後、あるいは再興後まで見通し、御家再興のシステムや意識の検討を行った。これは大名家を「家」の連続という視角から捉えなおそうとする試みであり、大名家が御家断絶の危機にいかに対応していたのか、通時的に把握し、近世社会にある(広がる)「御家」意識に言及した。

本年度は、(1)御家騒動に関する歴史的記憶の形成過程に関する研究、(2)大名の思想的分析を行った。(1)近世・近代日本における歴史的記憶の形成過程におけるメディアの果たした役割について、越後騒動を素材に考察を加えた。その成果として、「歴史・実録・講談」を執筆した。近世では話芸として発展し、書き残されることのなかった講談が、明治初期に速記術が導入されると、大衆文芸作品として定着し多くの読者を獲得していく。越後騒動もまた、明治期に講談速記本となって読み継がれた。そのなかではとりわけて「忠孝」が喧伝され、講談は民衆を教化する社会教育のひとつとして位置づけられるようになった。その過程を詳細に追うことで、講談が近代ナショナリズムの一端を担うものへと再構築され、国民のアイデンティティを形成する重要な役割を負わされていくことをあきらかにした。これによって、御家騒動が近世から近代・現代社会まで読み継がれる(伝承される)構図に対する見通しを得た。(2)近世の国家や社会のありようを解明しようとするとき、幕藩領主の意識・思想がどのような歴史的特質をもつのかという問題関心から、藩主自身が書いた政治心得、遺訓、著書などの著作類の分析を行った。これまでは、藩家老や藩の学者など政治主体として政治を主導した領主層の研究が注目されてきたものの、領主自体の意識・思想にまで検討が及んではこなかった。そこで、藩主自身が遺した著作を手がかりに、彼が(1)藩の現状をどのよう認識し、(2)なにを構想していたのか検討した。それによって、自ら提起してきた「近世中期以降、藩政機構の官僚化のなかで、藩主の存在・位置づけがしだいに「機関化」され、その役割は御家存続のシンボルへ転化した」という仮説の検証を行った。
種々の環状高分子のトポロジー効果と分子鎖の拡がりの相関

本研究は、分子末端を持たず、もっとも単純で美しい形の高分子である環状高分子の物性について理論とシミュレーションで知見を得ることを目的とする。溶融体中のTrivial-ringポリマーの拡がりについて、シミュレーションと実験の結果が一致した。希薄溶液中で非摂動状態となるθ温度をlinearとTrivial-ringなどで比較し、Trivial-ringの温度が低いことを見いだし、トポロジー問題を論じた。一方、より効率的なシミュレーションアルゴリズムの研究開発を行った。このFCC格子とTrans-Locationを使用する高効率のアルゴリズムを使うことによって上記の成果が得られた。平成22年度は、バルクにおけるcatenated-ringとknotted-ringの拡がりをモンテカルロシミュレーションで求め、trivial-ring(最も単純な環状高分子)と比較した。セグメント数Nが小さな領域では、catenatedは対のリングの存在によってtrivialよりもやや拡がっており、knottedは分子内の結び目の効果で収縮していることが分かった。一方、Nが大きな領域では、catenated, knottedともにtriviarlと同じ拡がりを持ち、フローリの臨界指数nuはtrivialと同じ1/3に達することがわかり、trivialと同様に、周囲の分子鎖からスクイーズ効果を受けていることが分かった.次にcatenatedの対の分子の重心間距離Lを求めた。Nが小さな領域ではNの増加に従ってLは増加するが、N>1024の領域でLの増加が抑制され一定の値をとることが観測された。これは、対のリング間で互いにスクイーズするのではなく、「一対のcatenated-ring全体」に対して周囲からスクイーズしていることを明らかにした(三件で口頭発表、論文投稿準備中)。また、環状ポリスチレンのバルクにおける拡がりを中性子散乱実験で求められている文献値とシミュレーションで求めた回転半径がよく一致することを論文報告した(Prog.Theor.Phys.Suppl.)。上記と並行してθ状態(希薄溶液)におけるtrivial-ringの拡がりを検討し、trivial-ringのθ温唐がlinear分子よりも低いことがシミュレーションから分かった。これは、実験、理論予測ともよく一致する結果である。(22年度末でデータ解析の最終段階で、論文投稿準備中。)上記の2件成果は、研究計画調書で研究開発を提した「FCC格子を元にしたシミュレータ」を利用した。よってより計算効率の高いアルゴリズムの提案/開発も順調に進行し、その成果が応用され始めたと言えよう。2011年度は、溶融体中のTrivial-ringポリマーの拡がりについて、シミュレーション結果で得られた拡がりの大きさと、中性子散乱実験の結果との比較を行い、両者がよく一致することを見いだし、論文で報告した。また、希薄溶液中で非摂動状態となるθ温度をlinearとTrivial-ringで比較し、Trivial-ringの温度が低いことをシミュレーションで見いだし、考察を与え、論文で報告をした。このように、高分子科学において重要な指標である「溶融体における拡がり」,「θ温度」についてすでに確立しているlinearポリマーと異なった振る舞いを持つことを明らかにした。これらは鎖のトポロジーが鍵になっていることが学術的に意味がある。特に、非摂動状態の閉じた曲線(Phantom-Chain-ring)であり、かつ、トポロジー転移が起こらないという矛盾した状態をシミュレーションで設定し、トポロジー効果がどのように発現するかを論じることができた(米国数学会年会で招待講演)。上記と平行してより効率的なシミュレーションアルゴリズムの研究開発も行っている。それは、Face-centered cubic lattice(FCC)格子上でシミュレーションをする方法であるが、この方法で上記の研究成果を得ており、さらに、Trans Locationのアルゴリズムの組み込みについて、研究を進めている最中である。以上のように、本研究課題は計画に沿って順調に遂行さ.れており、論文発表も行われ、成果を上げつつある。本研究は分子末端を持たず、最も単純で美しい形の高分子である環状高分子の物性について知見を得ることを目的とする。高分子科学では、鎖の形がランダムウォークで表現される場合をθ温度と定義されるが、この場合は鎖のすり抜けを許容しリングポリマーのトポロジーを固定できない。本課題は、トポロジーを固定かつθ温度(第二ビリアル係数がゼロ)という状態を考えることで、トポロジー問題(数学)と高分子の基礎物性の問題を融合的に議論するものである。前年度までに、最も単純なtrivial-ringをより詳細に議論するとともに、3_1, 5_1-knotted-ringのθ温度についても考察を行い、高分子科学において重要な物理量である「θ温度」が通常のlinearポリマーと異なった視点を持つべきであると結論した。

2013年度は、θ温度において、種々のトポロジーを持つリングポリマーの鎖の形を統計的に処理することによって、リングポリマーの鎖の部分がどのような振る舞いをしているかを議論した。その結果、リングポリマーのうち最も単純なtrivial-ringのみがlinearポリマーと同じランダムウォークで形が表現されることがわかり、それ以外のトポロジーを持つリングポリマーはどの温度においてもランダムウォークで表現し得ないことを報告した。この成果はソフトマター分野だけでなく基礎物理/統計力学として重要な概念であるランダムウォークに関して重要な指針を与えた。一方でシミュレーションアルゴリズムの研究開発も行っている。それは、FCC格子上で計算する方法である。Trans Locationのアルゴリズムの組み込みを行うことでよりフレキシブルな鎖の記述ができるようになり、上記の研究成果を得た。以上のように、本研究課題は計画に沿って順調に遂行され、論文発表も行われた。本研究は、分子末端を持たず、もっとも単純で美しい形の高分子である環状高分子の物性について理論とシミュレーションで知見を得ることを目的とする。2011年度は、もっとも単純なトポロジーを持つtrivial-ringの希薄溶液中でのθ温度を議論したが、2012年度はtrivial-ringをより詳細に議論するだけでなく、3_1, 5_1-knotted-ringのθ温度についてシミュレーションの計算を行った。その結果、リングポリマーのトポロジー効果とθ温度の相関について議論を行い、高分子科学において重要な物理量である「θ温度」が通常のlinearポリマーと異なった視点を持つべきであると、論文で報告を行った。本来ではθ状態(θ温度)とはリングポリマーのトポロジーを固定できないことが定義である。一方で実在の高分子のトポロジーは変化し得ない。そこで上記論文では、リングポリマーのトポロジーを固定した上で、θ温度を定義するという従来の概念とは異なる視点でシミュレーションを行った。この成果はソフトマター分野だけでなく基礎物理/統計力学として重要な概念であるランダムウォークに関して重要な指針を与えたことに意義がある。上記と平行してより効率的なシミュレーションアルゴリズムの研究開発も行っている。それは、Face-centered cubic lattice (FCC)格子上でシミュレーションをする方法である。Trans Locationのアルゴリズムの組み込みを行うことで、よりフレキシブルな鎖の記述ができるようになり、この方法を使うことで上記の研究成果を得た。以上のように、本研究課題は計画に沿って順調に遂行されており、論文発表も行われ、成果を上げている。環状高分子のトポロジー効果が、シミュレーション/理論的考察から明らかにされてきている。
柔軟性結晶を用いた色素増感型太陽電池用電解質の開発

四級アンモニウムイオンと環状スルホニルアミドアニオンを構成要素として有する種々の有機イオン柔粘性結晶を合成した。本研究では、色素増感型太陽電池向け固体電解質への応用を目的に、四級アンモニウムイオンのアルキル基へのシアノ基導入やアンモニウムイオンの多価カチオン化を行った。得られた試料の結晶構造解析、電気化学測定から構造と特性の相関に関して知見を得た。本研究では、色素増感型太陽電池向けの固体電解質としての応用を目的に、新規有機イオン柔粘性結晶の開発に取り組んだ。具体的には、環状スルホニルアミドアニオンを有する有機イオン柔粘性結晶の構造制御をカチオンとして利用した四級アンモニウムイオンのアルキル基上への官能基導入を通して行うことにより、有機イオン柔粘性結晶の構造と特性の相関に関して知見を得た。研究はイオン伝導性の向上を主たる目的に据えて進めた。初年度はアンモニウムイオンの持つ窒素上のアルキル基へシアノ基などの官能基を導入することを検討し、複数種の新規有機イオン柔粘性結晶の開発するとともに、その構造と熱挙動を比較した。なお、この研究では、これまで明らかにされていたかった環状スルホニルアミドアニオンの結晶構造を確認することにも成功した。最終年度には、カチオンの構造を多様化させ特性制御の手法を拡げることを目指し、これまで用いてきたモノカチオン性四級アンモニウムイオンを、ジアミンを出発原料としたジカチオン性アンモニウムイオンに置き換えた有機イオン柔粘性結晶の開発を行った。これはジカチオン性アンモニウムイオンを用いることにより、モノカチオン性化合物を用いた場合に比べてカチオンの構造を多様に変化させることが可能になるためである。ここでは主に、窒素上の末端アルキル基の鎖長や二つの窒素を架橋するアルキル基の鎖長を変化させ、得られた有機イオン化合物の熱挙動、イオン伝導性を評価した。さらにジカチオン性アンモニウムイオンへの官能基導入も検討した。モノカチオン種を用いた際には、カチオンへの官能基導入により融点が比較的低い領域に現れてしまうという問題があったが、ジカチオン種を用いた際は官能基導入後も融点の低下が抑制されたことから、材料設計の自由度を大きく向上させることに成功したといえる。本研究は結晶と液体の中間相である柔軟性結晶に着目し、新規イオン性柔軟性結晶の開発と、色素増感型太陽電池電解質としての応用を目指すものである。色素増感型太陽電池の構成要素である電解液を固体電解質に置き換えることにより漏液の防止やデバイス構造や作成プロセスの簡素化によるコスト低減が期待される。上述の目的を果たすためには、イオン伝導性に優れ、比較的高い融点を有するイオン性柔軟性結晶を開発することが求められる。しかしながら、イオン性柔軟性結晶の合成例は国内外を見ても極めて限られており、現状では明確な材料設計指針が得られていない。したがって、物性制御は試行錯誤的に手段に頼らざるを得ない状況となっている。柔軟性結晶と同じく結晶と液体の中間相である液晶が産業利用に至っているのに対して柔軟性結晶の応用は全くと言って良いほど進んでいないが、その原因の一つとして柔軟性結晶の構成要素の構造と物性の相関について知見が不足していることが挙げられる。このような背景を鑑み、本研究ではイオン性柔軟性結晶の構成要素であるアニオンとカチオンの組み合わせについて電子的特徴と立体的特徴の両者に注目しながら種々検討することにより、その物性制御について一定の指針を得ることに成功した。本研究ではアニオンとして環状パーフルオロスルホニルアミドを用いることにより、アニオンの解離度を高めながら分子運動を制限することにより、カチオン側を官能基化しながら融点を高く保つことを可能にした。さらに単結晶X線構造解析を行い、環状スルホニルアミドアニオンの構造を世界で初めて明らかにした。ここでは、カチオン-カチオン、カチオン-アニオン間の相互作用を精査し、イオン性柔粘性結晶の融点を上昇させる要素について知見を得た。イオン性柔軟性結晶の構成要素にはカチオンとアニオンの二種類がある。色素増感型太陽電池用電解液にニトリル系有機溶媒が広く利用されていることを参考に、カチオンには官能基としてシアノ基を導入することにより電解質としての特性向上を目論んだ。さらに、アニオンには解離度を高めながら分子運動を制限することを目的に、環状パーフルオロスルホニルアミドアニオンを利用し、イオン伝導性を高く保ちながら融点低下を防ぐことを目指した。このような考えに基づき、カチオンにはシアノ基を有するテトラアルキルアンモニウムイオンを用い、アニオンには環状パーフルオロスルホニルアミドアニオンを利用することにより、新規イオン性柔粘性結晶を得た。得られた試料が柔軟性結晶として振る舞うことは粉末X線回折と示査走査型熱量測定により確認した。また、カチオン部にシアノアルキル基を二つ導入した場合には、生成物が結晶として得られることを見出した。この試料については、単結晶X線構造解析に適した単結晶が得られ、この結晶を用いることにより環状パーフルオロスルホニルアミドアニオンの構造解析に世界で初めて成功した。

生成物の熱的挙動、結晶構造解析の結果から、結晶格子中では比較的嵩高く、また分子運動が抑制された構造を有する環状パーフルオロスルホニルアミドアニオンが格子を安定化する役割を担い、このアニオンの間隙でアンモニウムカチオンが加熱条件下で分子運動を開始することにより柔軟性結晶として振る舞っていることを示唆する結果を得た。この結果は、アニオンとカチオンで静的と動的な構成要素として役割分担をさせることで柔軟性結晶の物性を制御することが可能であることを示すものであり、従来の柔軟性結晶の開発では考慮されたことの無いコンセプトである。今後、柔軟性結晶の開発と物性制御を進める上で有用な設計指針となる考え方として位置づけられる。これまでに得られてきた知見を基に、今後は「アニオンの構造を変化させる」、「カチオンへ導入する官能基を種々変化させる」という方針で柔軟性結晶の物性制御と機能発現を探索する。また、得られたイオン性柔軟性結晶の色素増感型太陽電池への応用を目指し、電荷移動種のドープについても試みる予定である。現状での課題は高い融点を持つイオン性柔軟性結晶は得られているものの、室温付近でのイオン伝導特性が十分ではないことが挙げられる。そのため、構成要素となるアニオン、カチオンの選択と組み合わせを最適化することにより、融点の低下を抑制しながら、室温付近でのイオン伝導性を上昇させることにまず注力する。これまでの検討結果を考慮すると、室温付近での特性向上には、結晶から柔軟性結晶への相転移点をより低温側へシフトさせることが重要であると考えられる。カチオン側での分子運動を促進させることで相転移点を低下させ、アニオン側は格子を安定化するよう嵩高く、運動性の抑制されたものを用いるということを中心に検討していく。また、カチオン、アニオン間に働く水素結合などの相互作用が相転移点に大きな影響を与えることも見出している。そのため、カチオンへの官能基導入を行う際には、このような相互作用が働きにくいものを積極的に選択する。このような方針で研究をすすめ、得られたイオン性柔軟性結晶の中で比較的高いイオン伝導特性を示すものを用いて、電荷移動種のドープを検討していく。これまでイオニクス材料としては注目度が低かったイオン性柔軟性結晶の設計指針と機能探索、応用の可能性について基礎的な部分を確立する。該当なし
土木構造物の震動制御特性に関するハイブリッド実験法の開発

地震等の非定常な外力を考慮して構造物の震動を最適に制御するためのアルゴリズムを可動質量型の制振機構(AMD)を有する構造物の制震に対して適用するため、数値解析モデルによる理論解析を行うとともに、模型実験を用いた実験によりその結果を検証した。また、応答値の観測点数を減らして制御する場合に問題となる観測スピルオーバー現象に関して、その発現と観測位置との関係を調べ、発振現象を回避できる方法について考察を加えた。本年度は以上の2点を目的として研究を行った。この目的を達成するため、1)構造物の状態量と観測される地震加速度の両方を基に制御量を決定する閉開ループ制御則を用いて制御した場合の制御特性を明らかにした。また、制御則に含まれる重みが制御効果に及ぼす影響を調べ、最適な重みの値を決定した。2)閉開ループ制御則を用いて制御した場合と従来の状態量のみを利用する閉ループ制御則を用いて制御した場合の制御効率を比較した。この結果、閉開ループで制御する場合には非常に多くの制御量が必要で、しかも非制御モードが励起するため応答が十分に低減しないことから制御効率は閉ループ制御のほうが良いという結果が得られた。そこで、閉開ループ制御則を用いた場合の制御効率を改善するために、観測地震波をそのまま用いるのではなく、フィルターを用いて非制御モードの振動成分をカットした修正地震加速度を基に閉開ループ制御量を決定することを試みた。この結果、地震加速度を修正するのに用いるフィルターとして帯域阻止フィルターを適用したところ、閉開ループで制御した場合には、閉ループで制御した場合に比べて約23割程度、最大応答変位を減少することができた。さらに、観測スピルオーバーの発現が観測位置の選択と密接な関係があり、振動系のモードの腹となる階を観測すれば振動系が不安定になることはなく十分に制御できることを明らかにした。構造物を構成する部材や要素の中に計算機で制御可能な構造要素を配置し、地震の継続時間中に構造物の剛性と減衰特性を時々刻々変化させて、構造物全体を地震動に抵抗できるようにする制震構造物が最近注目を浴びるようになってきている。こうした構造系の解析のために、実物大の構造モデルを作成して実験を行うことは、膨大な費用を必要とするため現実的でない。本研究の目的は、制震構造要素の動的特性の把握と、その最適配置に関する研究を行うために、ハイブリッド実験の手法を用いた構造実験システムを開発することである。これは、構造物の応答は計算機でシミュレ-トし、制震構造要素に関しては実物あるいはモデルを利用して実験を行って、相互間を計算機を用いて結合する実験システムである。さらに、入力地震動の特性が考慮できる制御則の開発、構造物の応答が非弾性領域に入るときの応答制御、免震構造要素を有する構造系の地盤に対する相対応答の制御、制御遅延時間のある場合の制御特性などに関する実験的な研究を通して、新しい制震構造システムの開発を図る。本年度は、制御装置と油圧源ならびにアクチュエ-タを相互に接続し、制震実験モデルを実験施設内に構築し、設置型および可搬型ワ-クステ-ション一式を利用し、制震装置を内蔵する構造物の動的構造解析を実施できるプログラムの開発を行った。現在、両者の計算機を結合して実験システムを構築を行っている。実験を計算機上でシミュレ-トすることによって、テンドン形式の制震機構を対象としてその動的復元力特性の抽出を行なえることを確認した。そして、構造物の非線形特性が制震装置の動特性に及ぼす影響を調べ、構造物の弾塑性領域における耐震性の検討を目的として、種々の制震装置の基でのハイブリッド実験模擬を行った。また、時間遅れを補償するためのアルゴリズムの構築も行った。

本研究では、地震等の非定常な外力に対して土木構造物の震動を最適に制御するために、まず同調質量付加方式を用いた震動制御効果を検討し最適な付加質量を求めた。次に間依存型評価関数を用いた最適制御則を提案し、アクティブ動吸振器に対する制御則の適用性について検討を加えた。また、オブザーバを利用して構造物の未知の状態量の再現を行い、その推定値を用いた最適制御則を構築した。本研究で得られた成果を以下に述べる。(1)8層構造物の最上階に同調質量ダンパーを設置した場合を考え、周波数特性と時刻歴応答の二点から検討した結果、同調質量ダンパーに対し最適な質量比と減衰定数比が存在することがわかった。(2)構造物に入力される地震エネルギー量を考慮した評価関数を用いて最適制御則を定式化した。得られた制御則を用いてモデル構造物の制御を行った結果、同調質量ダンパーのみを設置した場合に比べて大きな制御効果があることがわかった。(3)本研究で用いた評価関数には、一般的レギュレータ問題で用いられている状態量に対する重みと制御量に対する重み以外に入力地震エネルギーを考慮するための重みがある。制御力はこれら3つのパラメーターに大きく依存しているのでそれらの値を適切に選択する必要のあることを明かにした。(4)同一次元オブザーバを用いて未知の状態量を推定した結果、観測点を減らしても、適当な重みを選ぶことで充分な制御効果が得られた。(5)アクティブ動吸振器を用いた構造物の制震システムにたいするフィードバック制御アルゴリズムの適用性を検証するため、模型構造物を使用した模型振動実験を行った。地震等の非定常な外力を考慮して構造物の震動を最適に制御するためのアルゴリズムを可動質量型の制振機構(AMD)を有する構造物の制震に対して適用するため、数値解析モデルによる理論解析を行うとともに、模型実験を用いた実験によりその結果を検証した。また、応答値の観測点数を減らして制御する場合に問題となる観測スピルオーバー現象に関して、その発現と観測位置との関係を調べ、発振現象を回避できる方法について考察を加えた。本年度は以上の2点を目的として研究を行った。この目的を達成するため、1)構造物の状態量と観測される地震加速度の両方を基に制御量を決定する閉開ループ制御則を用いて制御した場合の制御特性を明らかにした。また、制御則に含まれる重みが制御効果に及ぼす影響を調べ、最適な重みの値を決定した。2)閉開ループ制御則を用いて制御した場合と従来の状態量のみを利用する閉ループ制御則を用いて制御した場合の制御効率を比較した。この結果、閉開ループで制御する場合には非常に多くの制御量が必要で、しかも非制御モードが励起するため応答が十分に低減しないことから制御効率は閉ループ制御のほうが良いという結果が得られた。そこで、閉開ループ制御則を用いた場合の制御効率を改善するために、観測地震波をそのまま用いるのではなく、フィルターを用いて非制御モードの振動成分をカットした修正地震加速度を基に閉開ループ制御量を決定することを試みた。
時計に対する先入観を逆利用した擬似的な時間表示変化による作業効率向上手法の構築

本研究の目的は,時計の見た目の速度に基づく作業速度の変化という認知的行動特性モデリングの検証を通じ,一定時間内における作業効率を無意識的に向上するシステムの構築である.本研究は,(A)時計の針の進む速度を制御可能な時計システムの構築を通じた時間感覚と作業量の対応の検証およびモデル化,(B)コミュニケーションを伴う作業における時間感覚と作業量の対応の検証およびモデル化,(C)時間感覚を変容させ作業効率を向上可能な時計システムの構築という計画で行った.視覚刺激の形状と動作が通常のアナログ時計に準じている場合に限り,刺激変化のテンポ(時計の針のテンポ)が個人作業の質的量的効率に影響するという,昨年度までに得られた知見を踏まえ,当該年度は上記の(B)および(C)に取り組んだ.具体的には,2人1組でブレインストーミングを行う際に,回答数の測定を通じ,目の前に置いた時計の針のテンポが作業効率に与える影響を検証した.この際,時計の針の速度を制御可能なハードウェア型時計システムを構築・使用した.結果,時計の針の速度と回答数には相関が認められなかった.理由として,本実験のように対話が発生する場面では時計が作業者の視野内に入らないこと,また時計の針以上に会話のテンポが回答数に強く影響したことが考えられる.(C)に関しては,昨年度までに時計の針のテンポは時間感覚には影響しないという知見が得られていたため,計画内容を作業効率を向上可能な時計システムの構築という内容に変更の上,ディスプレイ型と上述のハードウェア型の2種類の時計システムの構築を通じ,作業内容に応じて違和感なく時計を視覚提示可能なシステムを構築した.また,ハードウェア型時計システムの展示を通じ,本研究を一般に公開した.現在までに,姿勢変化からの作業集中度の推定を通じ,集中している場合にのみ時計の速度を変化させるシステムを構築中である.28年度が最終年度であるため、記入しない。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は,時間感覚に基づく作業推定量の予測という認知特性モデリングの検証を通じ,一定時間内における作業効率を無意識的に向上するシステムの構築である.本研究は,(A)時計の針の進む速度を制御可能な時計システムの構築を通じた時間感覚と作業量の対応の検証およびモデル化,(B)コミュニケーションを伴う作業における時間感覚と作業量の対応の検証およびモデル化,(C)時間感覚を変容させ作業効率を向上可能な時計システムの構築という計画で行なう.初年度は,(A)について取り組んだ.具体的には,時計が示す時間が時間感覚に作用することで作業速度が変化するという仮説のもと,針の進む速度を制御可能なバーチャルアナログ時計システムを構築し,本システムの時計の針の速度が短・中時間作業の質的量的効率および時間感覚に与える影響を検証した.結果,時計の針の速度と作業速度には正の相関関係がある一方で,時間感覚や疲労,作業エラー数には変化が生じないことが示された.これは当初の仮説を覆す結果であったことから,提示刺激の形状や針の動く向き,あるいは針の動く速度(テンポ)が作業速度に影響するという新たな仮説を立て,黒縁の円の明滅速度や左回りに動く時計の針の速度を変化させた場合に加え,視覚刺激なしの場合の7条件の実験を追加で行った.結果,これらの視覚条件は作業速度に影響せず,針の動く方向が通常の時計と同じ場合のみ,視覚(形状)と速度(針の動く速度)条件間に交互作用が認められた.この結果については,「一定のテンポで右回りに進む時計の針が示す時間」が絶対であるという先入観や,時計の示す時間が行動ペースの基準となっているという経験則が強く機能するために,時計の針の速度が作業速度に影響する一方で時間感覚には影響しないと結論づけた.加えて,(B)を検証するために,ハードウェアタイプのバーチャル時計システムの構築を進めている.本研究では,針の進行速度を制御可能なバーチャルアナログ時計システムを用いて,時計の表示時間速度が個人の時間感覚や作業効率(作業速度,タスクパフォーマンス)に与える影響を検証する.ここでは,扱う作業を,作業難易度(単純/複雑)と作業時間(短・中時間/長時間)という2軸を用いて大きく4種類に分類し,それぞれに対してシステムの効果を検証する予定である.今年度はそのうち,単純/短・中時間作業における効果を検証している.今年度の目標はバーチャル時計の構築,時計の表示時間速度が時間感覚および作業効率に与える影響の検証,多人数作業環境における本提案手法の効果検証であり,現在は多人数に対して同じバーチャル時計を提示するため,ハードウェアタイプの時計型デバイスを構築しており,多人数作業環境における時計の表示時間速度の影響を検証する段階に入っている.本研究は,当初は時計の表示時間に影響された時間感覚が作業速度に作用するという仮説に基づいて進めていた.しかし,個人の短・中時間作業における検証実験を通じ,時計の進む速度が時間感覚に影響していることが作業速度変化の理由ではないという結果が得られたため,作業速度の変化が時計のどのような要因に起因しているのかを確実に明確にするための新たな実験を行なう必要が出た.

この実験は当初予定していなかったものであるが,「時計が正確な時間を示す装置である」という先入観や経験則が機能していることを示唆する結果が得られたことは大きな収穫であると考えている.また,この結果は,時計を必要とする社会においては,多数の人に対して本手法が同様の効果を持つ可能性が高いことを示唆するものであると考えられる.本研究の目的は,時計の見た目の速度に基づく作業速度の変化という認知的行動特性モデリングの検証を通じ,一定時間内における作業効率を無意識的に向上するシステムの構築である.本研究は,(A)時計の針の進む速度を制御可能な時計システムの構築を通じた時間感覚と作業量の対応の検証およびモデル化,(B)コミュニケーションを伴う作業における時間感覚と作業量の対応の検証およびモデル化,(C)時間感覚を変容させ作業効率を向上可能な時計システムの構築という計画で行った.視覚刺激の形状と動作が通常のアナログ時計に準じている場合に限り,刺激変化のテンポ(時計の針のテンポ)が個人作業の質的量的効率に影響するという,昨年度までに得られた知見を踏まえ,当該年度は上記の(B)および(C)に取り組んだ.具体的には,2人1組でブレインストーミングを行う際に,回答数の測定を通じ,目の前に置いた時計の針のテンポが作業効率に与える影響を検証した.この際,時計の針の速度を制御可能なハードウェア型時計システムを構築・使用した.結果,時計の針の速度と回答数には相関が認められなかった.理由として,本実験のように対話が発生する場面では時計が作業者の視野内に入らないこと,また時計の針以上に会話のテンポが回答数に強く影響したことが考えられる.(C)に関しては,昨年度までに時計の針のテンポは時間感覚には影響しないという知見が得られていたため,計画内容を作業効率を向上可能な時計システムの構築という内容に変更の上,ディスプレイ型と上述のハードウェア型の2種類の時計システムの構築を通じ,作業内容に応じて違和感なく時計を視覚提示可能なシステムを構築した.また,ハードウェア型時計システムの展示を通じ,本研究を一般に公開した.現在までに,姿勢変化からの作業集中度の推定を通じ,集中している場合にのみ時計の速度を変化させるシステムを構築中である.本研究では,一定時間内における作業効率を無意識的に向上するシステムの構築するために,(A)時計の針の進む速度を制御可能な時計システムの構築を通じた時間感覚と作業量の対応の検証およびモデル化,(B)コミュニケーションを伴う作業における時間感覚と作業量の対応の検証およびモデル化,(C)時間感覚を変容させ作業効率を向上可能な時計システムの構築という計画で行なう.初年度の成果として,アナログ時計については「時計の文字盤上で時計の針が右回りに動く」という見た目が担保されている場合に,時計の針の進む速度が作業速度に影響する一方で,時間感覚は変化しないことが明らかになった.この理由として,時計が示す時間が絶対であるという先入観や,時計が示す時間が行動ペースの基準となっているという経験則が強く機能したことが考えられる.そして,時計を必要とする社会においては,多数の人がこうした先入観や経験則を持っていると考えられる.以上の結果と考察を元に,今後はまず(B)の検証を進める予定である.具体的には,現在構築を進めているハードウェアタイプの時計型デバイスを用いて,会議等の多人数作業において,時計の針の速度が作業効率(多人数会議によって生じるアイディア数や話がまとまるまでの時間等)や時間感覚に与える影響を検証する.また,思考・推論を伴う長時間の複雑作業における本提案手法の効果を検証する.ここでは,時計の針の速度が作業効率に与える影響をより精緻に検証するために,生体計測装置等を用いて,ユーザの集中力やタスクパフォーマンス,疲労に与える影響についても検証を行なう予定である.
人と情報の関係マップを使った知識共有型マルチエージェントのセキュリティ

クラウドの新しいセキュリティ概念とシステムを提案した.それは原理や規則を無批判に受け入れる概念ではない.また個々のエンティティを護る概念でもない.自他の振舞いを護る概念である.そのために,自他の振舞いを局所的で相対的な相互作用であると定義する.自他の振舞いは局所相対的な群知能の相互作用によって集まり,振舞いの群れが形成され振舞いが可視化される.システムは論理的矛盾の検出ではなく,論理的な対立の共存を指向する進化的創造のシステムである.即ち,提案するシステムは原理ではなくパターンランゲージである.クラウドの新しいセキュリティ概念とシステムを提案した.それは原理や規則を無批判に受け入れる概念ではない.また個々のエンティティを護る概念でもない.自他の振舞いを護る概念である.そのために,自他の振舞いを局所的で相対的な相互作用であると定義する.自他の振舞いは局所相対的な群知能の相互作用によって集まり,振舞いの群れが形成され振舞いが可視化される.システムは論理的矛盾の検出ではなく,論理的な対立の共存を指向する進化的創造のシステムである.即ち,提案するシステムは原理ではなくパターンランゲージである.[A]H22年度の研究計画課題1:多様な個々のセキュリティ・ポリシーを総合して安全を証明するシステムの構造を研究する.課題2:マルチエージェントが情報流制御するための制約とは何か,を解決する概念的枠組みを研究する.[B]H22年度成果■H22年度は問題を絞り新しい発想の認証システムを研究した.そのビジョンは人々の群れによって個人を区別することである.哲学的考察から「1つのセキュリティモデルによって社会システム全体を記述する方向性を取るべきでないこと」が裏付けられた,即ち,課題1,2は統合的に解決されなければならない.そこで,複数の意味論が相互作用し全体が制御されるシステムを研究した.世界の記述が多様であることを認めるシステムということである.■課題1,2を満たす必要条件として「群知能」に着目した.そして,公私の価値循環という概念を提案し,それによって動機づけされる「創発」と「制約」の規則をアクセス行列に反映させる概念的枠組みを完成させた.即ち,(1)各工-ジェントは独立した意味論を持つ.(2)マルチエージェント全体は評価関数を持たない.(3)エージェントは群れ単位の暫定的な目標を持ち,群れ全体の秩序が調和するように相互作用する.(4)このような群知能の制御はメタヒューリスティクスによる.即ち,特定の評価関数によってシステムを評価するのではなく,メタヒューリスティクスでシステムを制御する「パラメータ」をシミュレーションによって求め,その結果を実装に反映させる.(5)群れが目標と定める「制約の規則」によって,群れからの情報漏洩と改竄を制御する.■群知能が相互作用するパラメータとは何かを研究するために,色彩の混色のアナロジーモデルにも挑戦した.マルチエジェント・シミュレータ(Altisoc,Mason)を取り上げBoidに競争の原理を取り入れる実験の第一歩を試みた.1.H23年度の研究目標H23年度は「課題2:マルチエージェントが複雑系として情報流制御するための制約とは何か,そのマクロな概念的枠組みを研究する」,を集中的に研究した.2.H23年度の研究成果(1)H22年度に提案したマクロな概念的枠組み「公私の価値循環」は,H23年度において「多元言語ゲーム」のアイデアに結実した.多元言語ゲームはウィトゲンシュタインの一元的言語ゲームを批判する哲学であり研究例は殆ど見当たらない.しかし,多元言語ゲームは群知能のビジョンとして重要な位置付けにあると考えられる.本研究におけるポイントは,アクセス行列の中における振舞いが多元言語ゲームの構造を持つという可能性を見出したことである.複数の人々が関与する「振舞い」自体を群れの構成員とする意義は,情報セキュリティに柔軟性をもたらす可能性にある.今年度は,振舞いのparticleをオブジェクト指向言語によって設計する枠組みを提案した.(2)Multi-AgentSimulator"MASON"によってメタヒューリスティクスのパラメータを求める方法に関して,Agentの集合的類似によって,群れとして集まる仕組みを提案した.3.意義、重要性クラウドのビジョンを多元言語ゲームと見做し,群知能の概念でシステム設計すれば,情報セキュリティの概念を根底から変革するシステムを提案することが可能になる。それは振舞いを護る情報セキュリティであり,連携という振舞いのビジネスがやりやすくなる.H25年度は以下の研究成果を得た.論理学的意味論,後期ウィトゲンシュタインの言語ゲーム,ドゥルーズの襞という互いに受け入れ難い概念を,振舞いの局所相対的類似と群知能の使用で現前に融合し,異なる意味論の群れが意味の類似の連鎖で構成される仕組み「進化的多元言語ゲーム」の枠組みを示した.それは社会の構成員である個別の<私>と,<私>以外の他者の非対称な相互作用「振舞い」によって作られる社会の調和を与える新しいシステム理念(哲学)である.それはまた,複数のセキュリティモデルをアプリオリに規定してそれらを結合するのではなく振舞いの進化の中で柔軟に変動するアクセス制御を実現するビジョンに繋がる.人と情報リソースの関係は振舞いの「自然演繹様式」として表現される.関係性は「自然演繹様式」の部分である.群知能で集められた振舞いの群れの中核は意味が局所的に類似する領域である.その領域はセキュリティ規則が色濃く混入する可能性を持つと思われる.

したがって今後の研究に於いて,群れの中核領域に対してアクセス制御行列分析を行えばよい.この成果をミニブログTumblrで公開した.上記「進化的多元言語ゲーム」の概念が工学的に実現可能な仕組みであることを実証した.即ち,群れの構成員,particleを振舞いに見立て,局所相対的類似の状態を模擬的に計算するシンプルな群れモデルを仮定し,更にparticleに進化的アルゴリズムを導入した.Particleの動作環境としてMason multi agent simulatorを使用することにより進化的多元言語ゲームの規則によってparticleが群れる状況が示された.Particleが群れる条件を抽出する仕組みをMasonのプローブ機能で作動させるところまで達成済みである.H24年度の目標:昨年度到達したビジョン:「個々のエンティティを護るのではなく,振舞い自体を護ること」の哲学的意味を突き詰めシステム化する.H24年度の成果: [A] 3つのシステム的,哲学的オリジナリティ: 1〈私〉の独我的意味論ではプラトニズムから解放されない.或いは現象学的な表象では他者との相互作用を語ることはできない.しかし言語で示されることで社会は動いている.だから〈私〉と社会を循環させる観察方法と仕組みが必要である.2対象は〈私〉の振舞いである.振舞いの中に他者が紛れ込む.群れには局所相対的な家族的類似(集合的類似,位相幾何学的類似,意味論的類似)による相互作用が働く.類似性は射の連続性と随伴性として構造化される.3全体を制御する群知能は,振舞いが変動的に調和するための必要条件である.群知能はゲーム理論的志向性と価値の志向性を持つ.[B]マルチエージェントシミュレータ「Mason」を使用して群れを単純モデル化し,群知能パラメータを交換するメタヒューリスティクスで制御可能であることを示した.[C]群れに目標評価関数がある場合,即ち複数の群れが多様な評価関数を持つことを前提とした上で,解が効率的に収束するParticle Swarm Optimizationの条件を研究した.[D]クラウドのファイルを群れと見做し,群知能の仕組みをアンドロイド・タブレットに実装した.[E]アクセス制御行列の上のファイルの読み書きの連続の振舞いによるcovert channelを推移閉包問題とし,covert channel高速検出アルゴリズムを提案した.H24年度の成果の重要性:研究3年目はシステムの哲学的理念の手がかりを得た年であった.また,アンドロイド,MasonのJavaシステムは,「群れる仕組み」の実用化研究のプラットフォームとして使用可能である.研究期間を通じ「複数のセキュリティモデルを統合するとは何か?covert channelの位置付けとは何か」を追い求めた.その結果主客二元論として定義された情報漏洩・情報改ざん防止制御システムはビッグデータを使用するクラウド環境において効果が期待できないどころか逆に連携と進化のシステムの足枷になると確信するに至り,脱プラトニズムを目指すべきことが明らかになった.
エリプソBAMの開発による超薄分子膜の微細構造と光学物性の研究

分子組織膜は、いずれをとっても非常に薄いのが一つの共通した特徴である。中でも、各種単分子膜はまさに一分子の膜であるから、厚さは3ナノメートル程度しかなく、可視部の光の波長の1/2001/300の厚さしかない。したがってこの膜の構造を顕微鏡で直接観察することは不可能と考えられてきた。1991年にドイツとフランスの研究グループが同時にブルースター角顕微鏡(BAM)を開発し、我々は単分子膜の構造を直接顕微鏡で観察できるようになった。一方、固体表面の薄膜の研究に、かなり以前から使用されてきた機器がエリプソメトリーである。申請の研究は、BAMとエリプソメトリーを合わせて分子膜に適用し、分子膜の構造観察と光学物性測定を同時に行い、超薄分子膜に関する基礎的な研究を行うことが目的であった。本研究では、エリプソメーターの中でも高感度、高性能の光弾性素子を用いた分光型エリプソメータを導入し、これを水面上の展開単分子膜、吸着単分子膜に適用した。その結果、最も高感度と考えられるこの型のエリプソメータでさえ、水面上の分子膜に対しては感度が不足し、分子膜の特定の部分の光学物性を求めることはできなかった。しかし固体基板上の単分子膜に対しては、エリプソメトリー測定が可能であった。固体基板をコンピュータ制御によりミクロン単位で微動しながら、その上の分子膜のエリプソメトリーの測定を行い、構造のマッピングを作ることに成功した。また、BAMの高性能化にも成功し、水面上の吸着単分子膜の高次構造形成や、展開単分子膜中のデンドリック構造の発現、あるいはその緩和現象の観察など、単分子膜に関する多くの新しい現象の研究ができた。これらの成果は業績の欄に記載したように、14報の論文として欧米の学術雑誌に報告された。超薄分子膜の高次構造をブルースター角顕微鏡を用いて観察し、しかもその特定の部分の光学的物性を、マイクロエリプソメトリーで測定できる装置の開発と、その装置を用いた分子膜の微細構造観察および光学物性測定がこの研究の目的である。平成8年度は、装置の機構的部分の開発、その装置の積載できるコンピュータ制御の超小型Langmuir水槽の開発と、いくつかの制御プログラムの開発を行う計画になっており、機構的部分の開発、および水槽の開発は終了したが、制御プログラムの一部の開発が残っている。超薄分子膜の高次構造をブルースター角顕微鏡で観察し、しかもその特定の部分の屈折率等の光学的物性を、マイクロエリプソメトリーで測定できる装置の開発と、その装置を用いた分子膜の微細構造観察および、光学物性測定がこの研究の目的である。平成9年度は、200mWのアルゴンレーザーをエリプソメータに導入し、強力レーザを用いたBAMを完成させ,エリプソBAMのx,y,zに微動できる荷台上に載せられる小型のマイクロコンピュータ駆動のLabgmuir水槽を完成した。このLangmuir水槽を用いて、いくつかの展開単分子膜系について、エリプソBAMの測定を開始した。BAMは良い性能を示すことが確認されたが、エリプソのビームを絞ると感度が落ちるため、単分子膜系に対するマイクロエリプソの方はまだ良い結果を得るまでには至っていない。

1991年にドイツとフランスの研究グループが同時にブルースター角顕微鏡(BAM)を開発し、我々は単分子膜の構造を直接顕微鏡で観察できるようになった。一方、固体表面の薄膜の研究に、かなり以前から使用されてきた機器がエリプソメトリーである。申請の研究は、BAMとエリプソメトリーを合わせて分子膜に適用し、分子膜の構造観察と光学物性測定を同時に行い、超薄分子膜に関する基礎的な研究を行うことが目的であった。本研究では、エリプソメーターの中でも高感度、高性能の光弾性素子を用いた分光型エリプソメータを導入し、これを水面上の展開単分子膜、吸着単分子膜に適用した。その結果、最も高感度と考えられるこの型のエリプソメータでさえ、水面上の分子膜に対しては感度が不足し、分子膜の特定の部分の光学物性を求めることはできなかった。しかし固体基板上の単分子膜に対しては、エリプソメトリー測定が可能であった。固体基板をコンピュータ制御によりミクロン単位で微動しながら、その上の分子膜のエリプソメトリーの測定を行い、構造のマッピングを作ることに成功した。また、BAMの高性能化にも成功し、水面上の吸着単分子膜の高次構造形成や、展開単分子膜中のデンドリック構造の発現、あるいはその緩和現象の観察など、単分子膜に関する多くの新しい現象の研究ができた。これらの成果は業績の欄に記載したように、14報の論文として欧米の学術雑誌に報告された。