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日本企業の採用行動とその成果に関する経営学的研究

本研究を通じて、日本企業の採用活動に関わるいくつかの重要な知見を得ることができた。とりわけ重要なのは、第1に、2015年以降に発生した日本企業の採用革新が具体的にどのようなコンテンツであったのかということをデータを伴う形で提示できたことである。また第2に、そうした革新がいくつかの企業で実際に起こったとして、それはどのような先行要因を持った企業であったかということを明らかにした点である。同じ環境変化に直面したとしても、採用革新を実施する企業とそうでない企業とが存在しており、その点はこれまで明らかにされてこなかった。こうした点について、データを用いて明らかにしたことが本研究の貢献である。事前の計画では、当該年度中に1採用に関わる先行研究のレビュー,227年度卒業者の採用成果に関する採用担当者調査とデータ分析、327年度卒業者の就職活動に関する求職者調査とデータ分析、428年度卒業者の採用計画に関する採用担当者調査とデータ分析を行うことになっていた。まず1については27年度の前半に欧米の採用研究を体系的にレビューし、それをレビュー論文としてまとめることができた。234についても株式会社マイナビとの共同で日本企業の人事部数百社を対象とした調査を実施することができた。日本企業の中に当該年度中にどれくらい「採用のイノベーション」が起こり、それはどのような企業によって行われたのか、という点に関する調査である。こちらについてもすでに一本の論文を作成しており、一橋ビジネスレビューに論文が掲載されることが決定している。またこの調査に先立って、日本企業の人事担当者を対象としたパイロット調査を行い、その結果も論文としてまとめているところである。さらに上記のすべてのパートに関わる研究の途中経過をまとめた書籍を、28年5月に出版することが決まっている。以上、総じて、27年度の研究はほぼ計画通りに推進できたと考えている。研究実績の概要のパートでも述べたが、当該年度には、事前に計画したすべての調査を実施することができ、それらすべてについて少なくとも一本以上の論文を執筆することができた。また今後探求するべき課題も明確になっており、研究は極めて順調であると判断している。当該年度中には、ほぼ当初の計画通りに研究を進めることができた。まず先行研究レビューに関しては,27年度の段階で公刊されている日米欧の重要文献の読み込みが終了しているため、この時期はレビューペーパーの作成に注力した。欧米の研究のレビューからは、採用に関わる研究が明らかに産業・組織心理学的な視点、つまり「どのような人材が優秀な人材であるのか」という点が企業にとって既知の事実であるという前提に立った視点から行われているものであること、対して現在日本企業で問題になっているのは、「どのような人材が優秀な人材であるのか」ということが企業にとって自明でないこと、あるいは「優秀な人材」そのものの捉え方を自ら革新しようとしている企業があることである。ここに欧米における研究の視点と、日本における採用の実態との乖離が見られるわけであり、当初想定した通り、そのギャップを埋めるという本研究の意義が改めて確認されたことになる。こうして点は、「2016年5月に出版した書籍にその一部が、そして2017年に出版予定の書籍の中にその全体が盛り込まれる予定である。採用担当者調査及び求職者調査、そして個別企業におけるケーススタディも予定通りに実施することができた。これらにより得られたデータによって、日本企業において採用活動の革新を起こしている企業がどのような体制でそれを成し遂げたのか(革新の理由)、そしてそうした革新は当該企業に一体何をもたらしたのか(革新の帰結)、ということが明らかになってきた。研究成果は2017年度中に研究書籍として出版する予定であり、現在、鋭意その執筆を行なっているところである。当初の計画では、平成28年度までは調査やデータ分析に専念し、29年度に研究成果の報告を行う予定であったが、文献のレビューが早く進んだこと、またケーススタディの協力企業が予定よりも多く集まったこともあり、予定よりも前倒しして、平成28年度中に研究成果の集大成となる研究書籍の執筆に入ることができた。本研究機関を通じて、申請タイトルにもある日本企業の採用革新に何するいくつかの重要な発見を得ることができた。具体的には、まず第1に、日本企業の中で発生した採用革新が具体的にどのような内容であったのか、その内容の記述的な理解を得ることができたことである。日本企業の中には数こそ多くはないが自社の採用活動を大きく変更し、新しいものを打ち立てが企業が確実に存在しているわけであるが、本研究ではそうした企業が具体的にどのような内容の採用を打ち立てたのかということをデータによって明らかにすることができた。第2に、そうした革新がどのような企業によって規定されたのか、その先行変数を特定したことである、日本企業の人事部門担当者へのアンケート調査(定量調査)とケーススタディ(定性調査)というマルチメソッドにより、この点を明らかにしたのである。そして第3に、これは研究費申請時には想定していなかった点であるが、そのような革新がそれを起こした企業に何をもたらしたのか、いわば採用革新の帰結を明らかにしてことである。採用活動は、それが広く社会にとって顕在化しやすく、革新的な採用であればそれだけ、賛否両論を含めたフィードバックが組織外部からかかる。また周期性のある活動であるということも、学生を対象とする新卒採用の特徴といえる。

こうした特徴ゆえに、採用活動の革新は、一般的な人事制度革新や製品イノベーションのような場合とは異なり、ある時点での革新が、次年度の採用活動を極めて強力に規定することになる。こうした特徴を持つ採用活動にあって、社会的に注目されるような革新を成し遂げるということが他ならぬその企業に何をもたらすのか、この点をケーススタディによって明らかにした。成果は2冊の研究書籍、7本の学術論文(うち1本は海外査読付論文)として報告されており、研究成果の質量という意味でも十分な成果が得られたと革新している。本研究を通じて、日本企業の採用活動に関わるいくつかの重要な知見を得ることができた。とりわけ重要なのは、第1に、2015年以降に発生した日本企業の採用革新が具体的にどのようなコンテンツであったのかということをデータを伴う形で提示できたことである。また第2に、そうした革新がいくつかの企業で実際に起こったとして、それはどのような先行要因を持った企業であったかということを明らかにした点である。同じ環境変化に直面したとしても、採用革新を実施する企業とそうでない企業とが存在しており、その点はこれまで明らかにされてこなかった。こうした点について、データを用いて明らかにしたことが本研究の貢献である。一連の調査を通じて、日本企業の中には、採用の革新に挑戦したイノベーション事例が少なからず存在することがわかった。ただそうした中には、「新しさ」をまとった擬似イノベーション、パフォーマンスとしての採用革新も混じっていることもわかった。こうした現象が、企業の採用に、そして学生の就職活動に対してどのような影響を与えるのか、という点が今後の重要な課題として浮上した。28年度以降は、昨年度の課題の探求を継続しつつも、こうした新たなトピックにも挑みたいと考えている。概ね順調に進んでいるため、今後は、当初扱う予定のなかった派生的な問題についても考察を深めていく予定である。具体的には、日本企業の中で起こりつつあるいくつかの採用の動向に注目して、それを科学的に分析するということである。例えば現在、採用活動の中でエンターテイメントの要素を取り入れる傾向がみられるが、これは教育学や心理学の分野で注目される「ゲーミフィケーション」にも通じるものがある。こうした個別具体的な動向を掘り下げ、分析を行うことで当初想定していた以上に採用研究の裾野を広げることに注力していきたい。経営学
住居等侵入罪の研究

本研究は、刑法130条の定める住居等侵入の罪について、とりわけ近年の理論的・実際的な関心の的となっている、集合住宅の共用部分やその敷地、駅舎、官公署の庁舎、店舗のような、「ある程度開かれた場所」への立入りについての同罪の成否如何を明らかにすることを企図し、昨年度は、まず同罪の客体に関わる問題のうち、「住居」以外のものについて要求されている「看守」の意義を検討して論文を公表し、それに引き続いて本年度は、大きく以下の4点の検討を行った。1「人の住居若しくは人の看守する邸宅、建造物若しくは艦船」との条文の文言からすれば、あくまでも建物等の内部の空間が本来的な保護の対象であると解されるところ、古くから判例によって、一定の要件のもとで客体に含まれるとされてきた建物の周囲の敷地(いわゆる「囲繞地」)について、それが住居侵入罪の客体に含まれる根拠・要件如何。2一戸建て住宅の敷地、集合住宅の共用部分ないしは敷地、さらには(居室部分や貸店舗といったように)複数の性格の異なる部分からなるいわゆる雑居ビルの共用部分ないしは敷地、建造物の敷地などは、条文上の「住居」、「邸宅」、「建造物」のいずれに該当するのか。3建物の屋根の上や、「囲繞地」を囲む塀が同罪の客体に含まれうるか、含まれうるとして、いずれの客体に該当するのかといった特殊問題。4実行行為である「侵入」に関して、とりわけ不特定多数人が事実上自由に立入り可能な場所に、違法目的を隠して、外見上は他の利用者と何ら異ならない平穏な態様で立入る行為、あるいは、違法目的を隠して、住居権者ないしは管理権者の承諾を得て立入る行為について、それらの「侵入」該当性如何。13については、すでにそれぞれの研究成果を論文として公表した。4についても、本年度までに遂行した判例・学説の分析作業の結果を踏まえ、今年中にその研究成果を論文として公表することを予定している。1年目である24年度においては、住居等侵入罪の客体に関わる問題について検討を進めた。具体的には、まず、(a)同罪の客体として刑法130条に挙げられている4つのもののうち、「住居」を除く「邸宅」、「建造物」、「艦船」について必要とされている「人の看守する」の意義を、とりわけ、営業時間、開館時間中は出入口が開放されている店舗、駅舎、病院、官公署の建物ないしは敷地、オートロックの設備がなく管理人も常駐していない集合住宅の共用部分や敷地など、事実上誰でも自由に出入り可能な場所についても、「看守」が認められるのか否かと関連して、判例・学説上しばしばみられるように、「看守」の意義を立入り禁止と結びつけて理解することの当否という視点から検討した。次に、(b)住居等侵入罪の客体には、建物自体のみならず、その周囲の敷地も、一定の要件のもとで、含まれる(そのような敷地のことを「囲繞地」という呼ぶ)とするのが判例、通説であるが、とりわけ、「囲繞地」もまた同罪の客体に含まれるとされる根拠との整合性に留意しつつ、「囲繞地」として住居等侵入罪の客体に含まれるための要件を検討した。さらに、(c)一戸建て住宅の敷地、集合住宅の共用部分ないしは敷地、(居室部分や貸店舗といったように)複数の性格の異なる部分からなるいわゆる雑居ビルの共用部分ないしは敷地、建造物の敷地などが住居等侵入罪の客体に含まれるとして、「住居」、「邸宅」、「建造物」のいずれに該当するのか、また、特殊な問題として、(d)建物の屋根の上や、「囲繞地」を囲む塀が住居等侵入罪の客体に含まれうるか、含まれうるとして、いずれの客体に該当するのかといった問題について、実際に裁判例にあらわれた事例を手がかりに、検討を進めた。以上の検討の成果については、下記[現在までの達成度]欄記載のとおり、口頭で発表するとともに、論文として公表する準備を進めている。2年間の研究期間において、とりわけ、集合住宅の共用部分やその敷地、駅舎、官公署の庁舎、店舗のような、ある程度開かれた場所への立入りについての住居等侵入罪の成否如何を明らかにすべく、大きく分けて、(1)「侵入」の肯否を判断する際に考慮すべき意思の主体如何、内容、その限定の必要性、(2)「侵入」の対象たる「住居」、「邸宅」、「建造物」に付属する共用部分や敷地等の取り扱い、(3)「人の看守」の存在が認められるための要件という3つの問題を検討する計画であるが、1年目である平成24年度においては、まず、客体にかかわる問題である(2)および(3)について検討をすすめ、(3)については論文執筆(法政論集250号掲載予定。3月脱稿済み、6月公刊予定。)、研究会報告(4月20日〔於:早稲田大学〕)を行い、(2)についても、現在、6月の脱稿(9月公刊予定。法政論集252号予定。)を目指して論文を執筆中であり、2年間で予定している研究内容の6割程度を、1年目である平成24年度において終えることができており、当初の計画通りに研究を遂行できているといえる。2年目(最終年度)である平成25年度においては、上記の通り、6月中に(2)についての論文を仕上げたのち、上記3つの問題点のうち残された、(1)実行行為である「侵入」に関わる問題について検討を進める。

具体的には、まず、集合住宅において、複数の居住者相互の間、あるいは、居住者と管理権者との間において、立入りを認めるかどうかにつき意思が対立した場合における、住居等侵入罪の成否如何を明らかにするために、共同住宅の共用部分ないしはその敷地への立入りにつき、「侵入」該当性を判断する際に考慮すべき意思の主体如何、そしてその主体が複数存在する場合において、その意思が対立する場合の解決につき、住居等侵入罪の保護法益論との関連にも注意を払いつつ、検討する。次に、不特定多数人が事実上自由に立入り可能な場所に、違法目的を隠して平穏に立入る場合の処理について検討する。従来から判例は、立入る者の真意を知っていたら立入りを認めなかったであろう場合には、住居等侵入罪が成立するとして、一般人に開放されている場所、事実上自由に立ち入ることが可能な場所に、違法目的を隠して、外見上は他の利用者と何ら異ならない平穏な態様で立入る行為、あるいは、違法目的を隠して住居権者ないしは管理権者の承諾を得て立入る行為について、広く住居等侵入罪の成立を肯定してきた。これに対しては、学説からの批判が少なくないにもかかわらず、この立場は、近時の最高裁判例においても基本的に変わりはない。このような判例によれば、住居等侵入罪においては、一定の人を立ち入らせたくないという純然たる意思が保護されることとなる。そこで、住居等侵入罪の保護法益に関する従来の議論を参考に、住居等侵入罪において保護の対象となっている法益の具体的中身をいかに解するべきかを検討する。昨年度に引きつづき、住居等侵入罪に関する文献、判例研究を収集するとともに、東京および京都などで開催されている、実務家を交えた研究会に出席し、研究成果の一部を報告するとともに、意見交換を行う。
植物免疫に関わるＭＡＰキナーゼによる活性酸素の生産制御機構

植物は病原菌の攻撃に応答して急激な活性酸素種の生成を引き起こす。この反応はROSバーストと呼ばれ、植物の抵抗反応や過敏感細胞死において重要な役割を果たす。ROSバーストは、主に細胞膜に存在するNADPHオキシダーゼであるRBOHに依存して引き起こされる。ジャガイモ葉組織においては、StRBOHCがジャガイモ葉組織での病害応答に関与することが示されている。葉組織におけるROSバーストに至るまでのシグナル伝達経路の解明は、植物の防御応答システムを明らかにする上で重要である。本研究では、StRBOHCのベンサミアナタバコにおけるオルソログであるNbRBOHBの転写誘導機構を探ることにより、MAPキナーゼカスケード(MEK2-SIPK)がROSバーストを制御する機構を明らかにすることを目的とする。平成24年度は、NbRBOHBプロモーターのMEK2-SIPKに応答するシス配列に結合する転写因子を決定した。これまでに、StRBOHCおよびNbRBOHBプロモーターの転写因子としてW-box配列を含む推定シス配列の11 bp (11W)を同定した。そこで、MAPKの基質として得られているWRKY型転写因子のNbRBOHBプロモーター活性に及ぼす影響について調べた。酵母ワンハイブリッド解析によって、これら基質の中で11Wと結合する4つのWRKY型転写因子が得られた。さらに、11Wを3タンデムに連結した配列を35Sの最小プロモーターに結合したキメラプロモーターは、11Wと結合したWRKY型転写因子により誘導された。これらWRKY遺伝子をノックダウンすると、エリシター誘導によるNbRBOHBの転写が抑制された。以上の結果より、MAPKの基質である複数のWRKY型転写因子は、11Wに結合することでStRBOHCおよびNbRBOHBプロモーターを活性化するものと思われた。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、StRBOHCのベンサミアナタバコにおけるオルソログであるNbRBOHBの転写誘導機構を探ることにより、2つのMAPキナーゼカスケード(MEK2-SIPK,MEK1-NTF6)がROSバーストを制御する機構を明らかにすることを目的とする。平成23年度は、NbRBOHBプロモーターのMEK2-SIPKに応答するシス配列を決定した。これまでに、StRBOHCプロモーターの転写因子としてW-box配列を含む推定シス配列の11bpを同定した。NbRBOHBプロモーターも、StRBOHCプロモーターと同じ11bpの推定シス配列を保持しており、この配列がシス配列であると想定された。この推定シス配列を3タンデムに連結したプロモーターは、PAMPであるINF1や、ジャガイモ疫病菌のエフェクターであるAvr3aとRタンパク質であるR3aの発現により著しく誘導された。一方、細胞死を誘導しないPAMPであるflg22ではほとんど誘導されなかった。さらに、これらのプロモーター活性は、SIPKをサイレンシングすることで著しく抑制された。これらの結果は、NbRBOHBプロモーターが、11bpのシス配列を介してINF1やAvr3a/R3aにより制御され、いずれもSIPKに依存するものと考えられた。MEK1-NTF6に対するシス配列は、他の領域に存在することを示唆している。

以上の結果より、MAPKの基質である複数のWRKY型転写因子は、11Wに結合することでStRBOHCおよびNbRBOHBプロモーターを活性化するものと思われた。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年度は、NbRBOHBプロモーターのMEK2-SIPKに応答するシス配列を決定することができた。この推定シス配列を3タンデムに連結したプロモーターは、PAMPであるINF1や、ジャガイモ疫病菌のエフェクターであるAvr3aとRタンパク質であるR3aの発現により著しく誘導され、SIPKをサイレンシングすることで抑制された。StRBOHCプロモーターのシス配列に結合する2つのWRKY型転写因子であるNRI1およびNRI2をYeast one-hybrid法で単離し、NbRBOHBの転写に及ぼす影響を調べた結果、これらのWRKY型転写因子は、いずれもNbRBOHプロモーターを制御しないことが示された。最近になって、ジャガイモ、ベンサミアナタバコの全ゲノム配列が解読された。そこで、来年度は、NbRBOHBのW-box配列を含む推定シス配列に対応するWRKY型転写因子を探索し、特定することを主な目的とする。ベンサミアナタバコのゲノム配列情報を基に、NRI1およびNRI2に類似したWRKY型転写因子を単離し、TRVサイレンシングベクターに構築する。このウイルスベクターを用いてベンサミアナタバコの様々なWRKY型転写因子をサイレンシングし、MEK2^<DD>誘導によるNbRBOHBの遺伝子発現が抑制される植物を得る。この手法によって、NbRBOHBおよびStRBOHCの転写に関与するWRKY型転写因子を同定する予定である。
電子ビーム波動関数の操作による革新的ビーム制御技術の創成

本研究では、軌道角運動量をもつ電子ビームの研究を発展させ、新しい伝播モードをもつ電子ビームの生成を、電子ビームの波動関数(位相およびスピン)を操作することにより行なうことを目的に研究を遂行している。平成30年度の主な成果は、以下の通りである。研究の進展により、電子ビームの軌道角運動量の新しい検出方法、検出器の開発が必要かつ重要なキーであることが分かってきた。このため、当初の研究計画にはなかった電子ビームの軌道角運動量検出器の開発を行った。今回開発した軌道角運動量検出器は、1次元フォーク型回折格子を2次元に拡張した「ダンマン渦回折格子」をベースにしたものである。「ダンマン渦回折格子」は回折次数によらず、回折強度が等しくなるように設計した特殊な回折格子である。設計の「ダンマン渦回折格子」はー10h+10hの各軌道角運動量成分の同時取得を可能とする。「ダンマン渦回折格子」の作製は集束イオンビーム装置を用いて行い、透過型電子顕微鏡に搭載、検出器の評価を行った。スパイラルゾーンプレートおよび磁性針によって生成した軌道角運動量をもつ電子ビームに対し、「ダンマン渦回折格子」を用いて軌道角運動量(分散スペクトル)の測定に成功した。理論的解析、シミュレーションも含め詳細な検討を行い、論文として纏め投稿中である。また、軌道角運動量をもちいたイメージング法の開発を目指し、角度フーリエ変換に基づく方法の理論的検討も行った。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成26年度の主な成果は、以下の通りである。1.電子ベッセルビームの生成を試みるにあたり、各種光学素子を用いた場合の波動伝播シミュレーションを行い、円環スリットを用いて生成される電子ベッセルビームが非回折性、自己修復性を有することを明らかにした。また、シミュレーション結果に基づき、円環スリットの設計を行い、実際に集束イオンビーム(FIB)を用いて円環スリットを作製した。2.電子ビームの波動関数の位相を制御するのに、多極子レンズとの組み合わせで特異点をもつ電磁場分布が実現可能であるのかシミュレーションを含む理論面から詳細な検討を行った。本年度、主に2つの課題に取り組んだ。そのうち、1)の電子ベッセルビームのシミュレーション、光学素子の設計、作製については目標通り達成することができた。これは今後の研究遂行に大変大きな一歩である。一方で、次の点は遅れが生じている。2)特異点をもつ電磁場分布で電子ビームの波動関数を制御するのに、電子光学条件および現有している電子顕微鏡のスペックから困難であることが分かり、計画の練り直しを行っている。以上のとおり、目標を達成できた課題がある一方で、遅れが認められる課題もある。チャレンジングな課題は当初の全体計画の想定内であり、「おおむね順調に進展している」と判断した。平成27年度の主な成果は、以下の通りである。1.作製した円環スリットを電子顕微鏡に搭載し、電子ベッセルビームの生成に成功した。伝播の様子等を調べ、円環スリットを用いて生成した電子ベッセルビームが非回折性、自己修復性を有することを世界で初めて明らかにした。これらの成果は国際誌論文として纏められた。2.特異点(軌道角運動量)を有する電子ベッセルビームを作製するため、当初の計画にはなかった多角形スリットを考案した。多角形スリットのシミュレーションを行ない、実験でもその生成を確認した。多角形スリットによるベッセルビームの生成は、我々の知る限り光学分野でも報告のない初めてことである。3.モノポール型磁場により電子ビームの位相を制御するため、今年度から研究分担者となった芝浦工業大学の下条教授に依頼し、FIB-CVD法によるナノサイズのFe磁性体の作製を行った。作製した試料に対し、ホログラフィー電子顕微鏡による実験を行い、磁場による位相制御実現に向けた基礎的な知見が得られた。本年度、主に3つの課題に取り組んだ。そのうち、1)の電子ベッセルビームのシミュレーションについては目標より早く通り達成することができ、論文発表にもなった。2)多角形スリットを用いて特異点(軌道角運動量)を有する電子ベッセルビームに成功した。一部の成果は、すでに国内外の学会で発表を行い、原著論文として纏め段階にある。3)モノポール型磁場については、試料作製を繰り返す必要があるが、位相制御に向けた基礎的な知見が得られた。一方、特異点をもつ電磁場分布については構想設計およびシミュレーションの試行錯誤の段階にある。以上のとおり、目標以上の達成をできた課題がある一方で、遅れが認められる課題もあるが、全体計画の想定内であり、「おおむね順調に進展している」と判断した。平成28年度の主な成果は、以下の通りである。

1.昨年度の円環スリットによる電子ベッセルビームの生成成功に続き、ボルテックス(軌道角運動量)を有する電子ベッセルビームを生成するため、多角形スリットによる方法を考案した。多角形スリットの場合の伝播シミュレーションを行なうことで回折スリットの最適化設計を行い、最適化した多角形スリット(5角形、6角形)を集束イオンビーム装置を用いて作製した。作製した多角形スリットを透過型電子顕微鏡に搭載、実験を行い、ボルテックス(軌道角運動量)をもつ電子ベッセルビームの生成を確認した。多角形スリットによるベッセルビームの生成は、我々の知る限り光学分野でも報告のない成果であり、論文として纏め、国際誌に掲載受理された。この電子ビーム特徴は、非回折性およびボルテックスを有することに加え、いわゆる「光格子」のように電子(およびボルテックス)が格子状に分布した「電子格子ビーム」となっていることである。この特徴を利用した今後の展開が大いに期待される。2.研究の進展により、電子ビームの軌道角運動量の新しい検出方法、検出器の開発が必要かつ重要なキーであることが分かってきた。このため、当初の予定にはなかった「ダンマン渦回折格子」をベースにした軌道角運動量検出器の開発を行った。「ダンマン渦回折格子」は回折次数によらず、回折強度が等しくなるように設計した特殊な回折格子である。シミュレーション、予備実験では、軌道角運動量の分散測定に成功している。本年度、主に3つの課題に取り組んだ。そのうち、1)多角形スリットによるボルテックス(軌道角運動量)をもつ電子ベッセルビームの生成については予定以上に早く達成することができ、論文発表となった。2)軌道角運動量をもつ電子ビームと磁場・電場、物質との相互作用の研究には、軌道角運動量の新しい検出方法、検出器の開発が必要となることが分かったこともあり、一時中断している。3)軌道角運動量の検出器開発を重点的に進めており、一部の成果は、国内の学会で発表を行う予定となっている。以上のとおり、目標以上の達成をできた課題がある一方で、遅れが認められる課題もあるが、全体計画の想定内であり、「おおむね順調に進展している」と判断した。本研究では、軌道角運動量をもつ電子ビームの研究を発展させ、新しい伝播モードをもつ電子ビームの生成を、電子ビームの波動関数(位相およびスピン)を操作することにより行なうことを目的に研究を遂行している。平成29年度の主な成果は、以下の通りである。1.研究の進展により、電子ビームの軌道角運動量の新しい検出方法、検出器の開発が必要かつ重要なキーであることが分かってきた。このため、当初の研究計画にはなかった電子ビームの軌道角運動量検出器の開発を行った。今回開発した軌道角運動量検出器は、1次元フォーク型回折格子を2次元に拡張した「ダンマン渦回折格子」をベースにしたものである。「ダンマン渦回折格子」の場合の伝播シミュレーションを含め詳細な検討を行い、「ダンマン渦回折格子」の設計を行った。設計の「ダンマン渦回折格子」はー10h+10hの各軌道角運動量成分の同時取得を可能とする。
効果的な高地トレーニング実施のための筋エネルギー代謝からの検討

常酸素環境と低酸素環境における膝伸展運動時の活動筋エネルギー代謝の違いを調べた。その結果、最大下の同一絶対強度での筋内のクレアチンリン酸(PCr)濃度、pH、酸素消費量、および疲労困憊時の筋内pHと酸素消費量は、常酸素下よりも低酸素下のほうが低かった(p<0.05)。高強度運動での疲労困憊時の筋内PCrは両条件ともほぼ枯渇し、条件間で差がなかった。以上のことから、同一絶対強度での運動時には、低酸素下では常酸素下よりも筋における有酸素的代謝が小さく、無酸素的代謝が大きいことが示唆された。本研究は、高地トレーニングを効果的に実施するための基礎資料を得ることを目的として、低酸素曝露が運動時の骨格筋エネルギー代謝動態に及ぼす影響について検討した。健康な成人男性のべ13名を対象に、磁気共鳴装置内での動的膝伸展運動を漸増負荷法で疲労困憊に至るまで行わせた。大腿四頭筋を被験筋とし、筋内のクレアチンリン酸(PCr)濃度、無機リン酸(Pi)濃度、pHをリン31-磁気共鳴分光法(^<31>P-MRS)で、筋酸素動態を近赤外分光法(NIRS)で測定した。NIRSを用いて、筋酸素消費量を求めるため安静時および各強度での運動終了直後に一時的動脈血流遮断を行い、その時の酸素化ヘモグロビンの減少速度から筋酸素消費量を算出した。これらと同時に肺酸素摂取量(VO_2)をダグラスバッグ法で測定した。常酸素と低酸素の2条件を設定し、低酸素条件では酸素濃度13.0%の低酸素ガスを吸入させた。運動パフォーマンスは、低酸素条件では常酸素条件よりも有意に低かった(p<0.01)。最大下の同一絶対強度でのVO_2、筋酸素消費量、筋内PCr濃度およびpHはいずれも常酸素条件よりも低酸素条件で有意に低い値を示した(p<0.05)。疲労困憊時のVO_2および筋酸素消費量は低酸素条件において常酸素条件よりも有意に低かった(p<0.05)。筋内PCrはいずれの条件においてもほぼ枯渇し、条件間で差はみられなかった。これに対して、筋内pHは常酸素条件よりも低酸素条件で有意に低い値を示した(p<0.05)。以上の結果から、低酸素下では常酸素下と比較して、同一絶対強度での運動時には活動筋における有酸素性エネルギー供給量が減少し、無酸素性エネルギー供給量が増加することが示唆された。また、高強度の運動時においては、常酸素下よりも低酸素下のほうが解糖系のエネルギー供給機構に高い負荷がかけられることが示唆された。平成21年度は、高地トレーニングを効果的に実施するための基礎資料を得るため、疑似高地としての低酸素環境での運動時の骨格筋エネルギー代謝動態の特徴を明らかにすることを目的とした。健康な成人男性7名(年齢:2734歳)を対象に、磁気共鳴装置内において、常酸素条件(吸気酸素濃度:20.9%)と低酸素条件(吸気酸素濃度:13.0%)とで漸増負荷の動的膝伸展運動を疲労困憊に至るまで行わせた。大腿四頭筋を被験筋とし、筋内のクレアチンリン酸(PCr)濃度、無機リン酸(Pi)濃度、pHをリン31-磁気共鳴分光法(^<31>P-MRS)で、筋内の酸素化ヘモグロビン(HbO_2)、脱酸素化ヘモグロビン(HHb)、総ヘモグロビン(Hb_<tot>)を近赤外分光法(NIRS)で測定した。筋酸素動態を標準化する目的で、カフの加圧による10分間の動脈血流遮断を行った。安静時のHbO_2の値を100%、動脈血流遮断時の最低値を0%として筋酸素化レベルを評価した。また、ダグラスバッグ法により肺酸素摂取量(VO_2)を測定した。疲労困憊時の筋酸素化レベルおよびVO_2は低酸素条件において常酸素条件と比較して有意に低かった(p<0.05)。また、疲労困憊時の筋内PCrはいずれの条件においてもほぼ枯渇し、条件間で差はみられなかった(常酸素条件:6.6±0.7%,低酸素条件:4.7土0.6%;常酸素下安静時に対する相対値)。これに対して、筋内pHは常酸素条件よりも低酸素条件で有意に低かった(p<0.05)。以上のことから、低酸素下での疲労困憊に至る高強度の運動時には、筋内の低酸素化にともなう

有酸素的代謝の低下により、解糖系の動員が大きくなることが示唆された平成21年度の研究においては、筋の低酸素化により高強度運動時の有酸素的代謝が低下し、無酸素的代謝によるエネルギー供給が大きくなることが示唆されたが、筋の有酸素的代謝の変化を十分に明らかにできたわけではなかった。そこで、平成22年度は筋の有酸素的代謝に焦点を当て、低酸素環境での運動が活動筋の有酸素的代謝に及ぼす影響について検討を行った。健康な成人男性7名(年齢:2734歳)を対象に、磁気共鳴装置内において漸増負荷の動的膝伸展運動を、低酸素環境(吸気酸素濃度:20,9%)と低酸素環境(吸気酸素濃度:13.0%)とで疲労困憊に至るまで行わせた。大腿四頭筋を被験筋とし、筋内のPCr濃度、Pi濃度、pHを^<31>P-MRSで、筋内の酸素動態をMRSで測定した。NIRSを用いて筋酸素消費量を求めるため、安静時および各強度での運動終了直後にカフの加圧による一時的動脈血流遮断を行い、その時のHbO2の減少速度から筋酸素消費量を算出した。また、ダグラスバッグ法により肺酸素摂取量(VO_2)を測定した。運動パフォーマンスは、低酸素下では常酸素下よりも有意に低かった(p<0.01)。最大下の同一絶対強度でのVO_2、筋酸素消費量、筋内PCr濃度、筋内pHはいずれも常酸素下よりも低酸素下で有意に低い値を示した(p<0.05)。疲労困憊時においては、VO_2および筋酸素消費量は、低酸素下で常酸素下よりも有意に低い値を示し(p<0.01)、筋内PCrは条件間で差はみられなかったものの、筋内pHは低酸素下で常酸素下よりも有意に低い値を示した(p<0.05)。以上のことから、低酸素下では常酸素下と比較して、同一絶対強度での運動時においては活動筋における有酸素的エネルギー供給量が減少し、無酸素的エネルギー供給量が増加することが示唆された。
半導体結晶上の希薄磁性表面状態の形成とスピントロニクスへの応用

(1)表面状態の磁性特性を測定するために,簡便で高性能な超高真空極低温表面光磁気カー効果測定装置を開発し,それによって,コバルト原子層の磁気特性が,基板構造に敏感に依存して変化することを発見した。(2)非磁性物質であるビスマスやその合金(トポロジカル絶縁体と呼ばれる物質)の表面状態が,スピン分裂していることをスピン分解光電子分光法および第1原理理論計算によって明らかにした。(3)スピン軌道相互作用の大きいビスマス薄膜での(逆)スピンホール効果を4探針STM(走査トンネル顕微鏡)装置による表面状態電気伝導測定によって直接的に検出した。本研究の主装置である「超高真空極低温カー効果測定装置」を(株)ユニソクと協力して設計,製作し立ち上げた。その装置の主な性能は下記のとおりであり,所期性能を確認した。(1)試料のその場作成機能:分子線エピタキシー(MBE)仕様の物質蒸着機構および反射高速電子回折(RHEED)による構造モニター法が併設された.(2)試料温度:試料作成時には試料への直接通電によって1250°Cまで上げられ,磁化測定時には300Kから7Kまで冷却できた。(3)カー効果測定分解能:偏光角の変化の測定分解能が0.005°程度の高感度測定を確認した。(4)印加磁場:試料に印加できる磁場は最大0.24Tまで可能であり,しかもその向きが試料表面に対して任意の角度に設定できた。その装置製作と並行して,Mn,Co,Ce,Gd原子などの磁気不純物原子を各種表面超構造に吸着させ,その吸着構造をRHEEDおよびSTMで確認し,さらに,表面電気伝導の変化をマイクロ4端子プローブ法で測定した。その結果,0.03原子層程度のCo原子をSi(111)-√7Χ√3-ln表面に吸着させて表面電気伝導度の温度依存性を測定したところ,極低温において金属絶縁体転移を見出した。これは,目論んでいた磁性不純物原子のスピンと表面伝導電子のスピンとの相互作用に起因するものと考えられるので,来年度,さらに系統的な測定を行って現象を解明したい。本研究の主装置である「超高真空極低温カー効果測定装置」を改良すると同時に、さまざまな試料を用いて実際の計測を開始した。また、マイクロ4端子表面伝導度測定装置を用いて、磁性不純物原子を吸着させた表面系の電気抵抗の温度依存性を詳細に測定した。(1)テスト試料として、Si基板上に20原子層程度の鉄薄膜を蒸着した試料を測定した結果、ヒステリシスループが正しく測定されていることを確認した。これにより、装置が清浄に動作していることを確認した。(2)Si基板の清浄表面およびインジウム吸着表面の磁化曲線を測定したところ、Siバルク結晶基板の反磁性に起因する特性を検出することができた。(3)Si(111)-√<7>×√<3>l-In表面上にGd原子を1原子層程度吸着させて形成した√<7>表×√<7>表面は、低温で表面垂直方向に磁化容易軸をもつ強磁性表面であることがわかった。室温では磁化は見られない。(4)鉄原子内包のフェリチンを還元された分子層を測定したところ、強磁性が確認された。(5)表面2次元自由電子系であるSi(111)-√<7>I×√<3>-In表面上に微量のコバルト原子を吸着させると、近藤効果に起因する電気抵抗の異常が観測された。また、コバルト吸着量を増やすと、RKKY相互作用に起因する抵抗減少も低温で観測された。これは、本研究が目指す表面希薄磁性である可能性が高いので、平成21年度において、超高真空極低温カー効果測定装置を用いて磁化状態を測定する予定である。「超高真空極低温カー効果測定装置」の安定性および測定感度を改善すべく改良すると同時に、さまざまな試料を用いて実際の計測を開始した。この装置の製作・性能に関して英文論文にまとめ、投稿した。(1)レーザー光の偏光面を微小に回転させてロックイン検出するためのファラデーセルの変調およびフィードバックシステムを改良し、安定動作が可能な状態にした。その結果、カー回転角度の測定精度が100μ度程度まで改善した。(2)試料ホルダー先端の構造および接触状況を改良し、液体ヘリウムおよび液体窒素を用いると、試料温度を15Kおよび80Kにしてカー効果を安定に測定することが可能tおなった。(3)Si(111)基板上の7×7表面と√3×√3-Ag表面、およびAg薄膜をテンプレートとし、それらの上にCo薄膜を作成し、表面磁気光学Kerr効果測定を行った。

7×7と√3×√3-Ag表面上に作成したCo薄膜がシリサイド形成によって磁性が損なわれるのに対し、Ag膜上のCo薄膜は大きな磁化と強い磁気異方性を持つことが分かった。容易化軸は面内であった。この性質は室温と低温(80K,15K)ともに見られた。また、Coの膜厚がちょうどhcp構造における1BL(bilayer)の時に磁気異方性が最も顕著になることから、この性質はCo薄膜の構造に由来することが示唆された。
ため池の多目的利用に関する地理学的研究

日本において、ため池は瀬戸内海沿岸や近畿、北九州に多く分布し、農業用水供給面で重要な役割を果たしている。しかし、ため池を取り巻く環境が大きく変化する中で、ため池の決壊による危険や地震時のため池の損傷の危険および都市化や兼業化などに伴う維持・管理の粗放化等の問題が発生している。一方、ため池は洪水調節,気候緩和、親水、レクリエーション等の多面的機能を有しており、これらの機能の活用はため池の保全上からも有効である。そこで、本研究では、ため池の多面的機能を活用した多目的利用の事例を分析し、そうした利用が実現した要因とその活用の有効性を明らかにした。具体的には、洪水調節、親水公園、大規模農用水の中間貯留、カヌー・ボート等の水上スポーツの競技場として、ため池を活用している、愛知県三好町、愛知県武豊町、愛知県名古屋市扇川流域および愛媛県大西町の各事例について、実態調査に基づき分析した。結論として、以下の点を上げることができた。第1に、ため池の多目的利用を実現させる最大の要因は、ため池の農業水利権者と新たな目的の利用者との間の利害調整、特に水利権を厳格に保証することである。さらに、洪水調節に付いては、愛知県での事例分析から、東海豪雨時のため池による洪水調節効果を指摘できた。以下の5地域において、ため池の多目的利用実現の要因を分析した結果、都市化が進展して農業用水需要が少ない地域では、行政の積極的なため池の保全と活用の意思があれば多目的利用は実現するが、農業用水需要の多い地域では農業水利権の厳格な保証が実現の第1要件であることが明らかになった。(1)愛知県三好町:治水、水上スポーツ、親水公園、大規模農業用水の中間貯留という多くの利用が実現した要因は、都市化に伴う農業用水需要の激減、愛知用水の有効活用のためのため池の保全、境川の総合治水事業の施策としてのため池の活用である。(2)愛知県名古屋市緑区扇川流域:多くのため池を名古屋市が積極的に洪水調整池として活用し、他の校庭貯留施設、防災調整池、貯留管等の治水施設と組み合わせて、治水対策を行っている。この要因は都市化により農業用水需要がほとんど消滅したこと扇川および本川の天白川の水害頻度の高さである。要因分析の他に、平成12年9月の東海豪雨時におけるため池のよる治水効果についても分析した。(3)愛媛県大西町:農業用水の需要度が高いため池を町営親水公園として活用できた要因は、降水量の少ない当地において、節水の概念の下に、農業用水の水利権を最優先させることを、町と農業者との間で厳格な協定書を締結することによって確約できたことである。(4)兵庫県春日町:農業用ため池を商業用釣り堀と併用する利用が実現した要因は、当該ため池の容量が大きく、農業用水需要を上回っていることと、協定を釣り堀業者と農業用水利用者との間で取り交わし、渇水時には農業用水を優先させていることである。(5)兵庫県柏原町:農業用水の需要度合いが高いため池を町営親水公園として活用できた要因は、用水利用者とその家族も含めた地域住民が、町のアドバイスを得ながら、主体的に親水公園の計画を立案し、その計画に基づいた建設がされたことである。日本において、ため池は瀬戸内海沿岸や近畿、北九州に多く分布し、農業用水供給面で、まだ重要な役割を果たしている。しかし、ため池を取り巻く環境が大きく変化する中で、ため池の決壊による危険や地震時のため池の損傷・決壊の危険および水質汚濁、維持管理の粗放化等の問題が顕在化している。一方、ため池には洪水調節、気温緩和、親水等の多面的機能があり、これらの機能の活用はため池の保全上、有効である。そこで、本研究では、ため池の多面的機能を活用した多目的利用の事例を分析し、その利用が実現した要因とその活用の有効性を明らかにした。具体的には洪水調節池、親水公園、カヌー・ボート等の競技場としてため池を活用している事例について分析した。結論として、次の3点をあげる。

まず、ため池の多目的利用を実現させる最大の要因は、ため池の農業水利権者と新たな目的の利用者との間の利害調整特に水利権者への補償がうまく行われることである。次に、多目的利用の実現には、利用の大前提となるため池の安全性確保のための全面改修工事と多目的利用のための工事を行える地方自治体の財力が重要なことである。さらに、洪水調節については、愛知県の事例分析から東海豪雨時の効果を指摘できた。
瀬戸内海沿岸の古琵琶湖層コア解析による日・中両地域間の陸橋の存否ー琵琶湖への大陸からの特異種の由来の解明ー

瀬戸内海を尾道今治間の因島を中心とする島群によって東西に2分し、研究を実施してきたが、その結果、次のような事実が判明した。1.日中両国をつなぐ水路考察の上で、重要な役割を果す海岸段丘は沿岸に沢して十分には発達しておらず、また海底の水没地形も把握することは容易ではない。2.上の欠陥を補うために、海底の堆積物をボ-リングにより採取・分析することが不可欠となった。特に曽ての陸地面である証拠となる象化石の産出層準を明らかにすることが、日中間の水路の時代をきめる決め手となるに違いなく、この海底ボ-リングの実施は平成2年度の総合研究Aが採択されれば実施に移す考えである。3.今回の総合研究Aにおいて特記すべき成果は山口県、徳佐盆地のコア分析である。詳細は添付の成果報告書に見られる通りであるが、数10万年間の古気候記録を有している徳佐堆積物によって瀬戸内海西部の気候史、そしてやがては海面変化史が明らかとなる見込みがたてられた。海面変化史は日・中間の古期の陸橋存否を解明する上で不可欠であり、各種の研究成果を総合して組みたてることを試みつつあるが、その作業の上で、地理的位置からみても、また時代的見地からみても、徳佐の堆積物コア分析は日本の古陸水学自然地理学生物地理学第四紀学の発展の上で重要な貢献をするものと期待される。日中両国間の陸橋の存否の問題解明への研究法として、我々は二つの手法を選んだ。その一は陸上に保存されている堆積物の層序学的研究であって、琵琶湖コアサンプルについて我々が挙げた成果を基礎にした手法であり、地磁気、粒度、物性、地球化学、生物微化石等の学際的な分析により、瀬戸内海西部九州に至る間の第四紀地史を編み上げることである。他の一は、現存あるいは化石として認められる生物の分布及び由来のルートを探ることである。これは生物地理学的研究の面が極めて濃い。研究地域として我々は、瀬戸内海に直結しないとはいえ、瀬戸内の古環境、寒暖、乾湿の気候の変化、海水面の変動を直接、間接に反映すると思われる湖沼堆積物を求めていたが、幸い、山口県徳佐盆地に於て入手し得たので、63年度後半より解析作業を進めている。これが第一の層序学的研究である。第二の問題については、中国東方地域や台湾に足をのばすことは出来ないが、文献収集により中国の淡水生物の分類学的、生態学的知識を整理すると共に、琵琶湖と長崎県海岸域の生物地理学的問題にとり組んでいる。特に沖縄が曽て大陸と陸続きであったことは第四紀旧象化石の存在によって立証されており、淡水生物分布を拡げる淡水路の存在なしには、琵琶湖の生物分布を規定した大陸起源生物の日本列島への伝播が不可能であることを考えると、琵琶湖瀬戸内海長崎海岸域の研究は重要であり、63年度に把握した上記の生物地理学的問題を、さらに平成2年度に向けて追究してゆく態勢を整え得た。1.日中両国をつなぐ水路考察の上で、重要な輸割を果す海岸役丘は沿岸に決して十分には発達しておらず、また海底の水没地形も把握することは容易ではない。特に曾ての陸地面である証拠となる象化石の産出層準を明らかにすることが、日中間の水路の時代をきめる決め手となるに違いなく、この海底ボ-リングの実施は平成2年度の総合研究Aが採択されれば実施に移す考えである。

海面変化史は日・中間の古期の陸橋存否を解明する上で不可欠であり、各種の研究成果を総合して、組みたてることを試みつつあるが、その作業の上で、地理的位置からみても、また時代的見地からみても、徳佐の堆積物コア分析は日本の古陸水学、自然地理学、生物地理学、第四紀学の発展の上で重要な貢献をするものと期待される。
多重ヒスタミン受容体関連遺伝子ノックアウトマウス開発による副作用発現予測研究

ヒスタミン関連多重遺伝子改変マウスの開発による副作用予測の必要性があり、多重遺伝子ノックアウトマウスを作成した。雄性ヒスタミンH1遺伝子ノックアウトマウス(H1KO)と雌性ヒスタミンH2受容体遺伝子ノックアウトマウス(H2KO)を交配してH1,H2受容体ダブルノックアウトマウス(H1,H2R-DKO)を作成した。作成した雌性H1,H2R-DKOと雄性ヒスタミンH3受容体遺伝子ノックアウトマウス(H3KO)を交配させて、H1,H2,H3受容体すべてに欠失遺伝子を持つヘテロ型のマウスを作成した。雄性・雌性のH1,H2,H3受容体遺伝子ヘテロ欠損マウスを交配させて誕生させた334匹について、遺伝子型とマウス数を調べてメンデルの法則(理論的には27通り)による理論値と比較した。大方で理論値に近い分布になっていたが、理論値よりはるかに多い型や全く存在していない型もあった。まだ十分な数には達していないが多重ヒスタミシ受容体欠損マウスでは生殖能が障害されている可能性が示唆された。作成されたH1,H3受容体ダブルノックアウトマウスのホームケージ内での行動パターンを比較したところ、活動期と休止期の行動量の日内リズムが、H1KO、H2KO、H3KOと同様に野生型マウスに比べ日内リズムに乱れが認められた。しかしH1,H2,H3受容体トリプルノックアウトマウスでは日内リズムの異常が消失していたが、ストレス感受性が高度に亢進していることが認められた。ヒスタミン関連多重遺伝子改変マウスの開発による副作用予測の必要性があり、多重遺伝子ノックアウトマウスを作成している。既に入手飼育しでいるヒスタミン受容体(H1,H2,H3)欠損マウスを交配させることにより、ヒスタミン受容体トリプル遺伝子改変マウスを作製することを試みた。H1受容体欠損マウス、およびH3受容体欠損マウスにおいてはそれぞれの純系が順調に維持できている。H1,H2受容体ダブルノックアウトマウスとH3受容体遺伝子ノックアウトマウスを交配させて、H1,H2,H3受容体ともにヘテロ遺伝子を持つマウスを作製した。雌雄のヒスタミンH1,H2,H3受容体ヘテロ遺伝子を持つマウスの交配により誕生したマウスの遺伝子型の頻度を調べている。理論的には27通りの組み合わせでマウスがそれぞれ誕生するはずであるが、H2受容体のみがノックアウトされたマウスは誕生した334匹の中にいない。H2受容体欠損が分娩・出生に関係することが示唆されている。現在さらに受容体多重遺伝子改変マウスの純系を作製し、H1,H3受容体ダブルノックアウトマウスがその先陣を切り誕生したところである。H1受容体ノックアウトマウスとH2受容体ノックアウトマウスは野生型マウスに比べ日内リズムに乱れがあるが、H3受容体ノックアウトマウスは日内リズムが保たれているなど生体機能の基本的な部分に受容体の個性が現れることが示唆されている。そのため行動薬理学的な観察をヒスタミン受容体多重遺伝子ノックアウトマウスの純系を用いて行い、その行動にどのような異常があるか明らかにしている。
幾何学的特異点論の発展と応用

初年度は,九州,京都,静岡などにおける研究会参加し参加者および研究協力者と研究連絡を行う.また,モスクワとワルシャワとバレンシアと海南島などにおける海外の研究会に参加し参加者および研究協力者と研究連絡を行う.本研究と関連する研究を行っている若手研究者を招聘する.次年度以降も含めた研究連絡と成果発表に使用するためにパソコン1台を購入し,研究課題の解決を促進させる.こうして,具体的な研究目標を解決していく.次年度以降も研究課題の解決のために不可欠な国内出張と海外出張を行い,また必要な物品を購入し,具体的な研究目標を解決するとともに,解決して得られた成果を,順次,発表・公開・出版していく.初年度は,九州,京都,静岡などにおける研究会参加し参加者および研究協力者と研究連絡を行う.また,モスクワとワルシャワとバレンシアと海南島などにおける海外の研究会に参加し参加者および研究協力者と研究連絡を行う.本研究と関連する研究を行っている若手研究者を招聘する.次年度以降も含めた研究連絡と成果発表に使用するためにパソコン1台を購入し,研究課題の解決を促進させる.こうして,具体的な研究目標を解決していく.次年度以降も研究課題の解決のために不可欠な国内出張と海外出張を行い,また必要な物品を購入し,具体的な研究目標を解決するとともに,解決して得られた成果を,順次,発表・公開・出版していく.
オゾンと金属酸化物の反応に関する研究

オゾンは優れた性質を具えた超強力酸化剤であるが、無機合成の手法として利用した研究は今までほとんどなかった。本研究により、金属酸化物のオゾンによる酸化手法を確立し、合成に少なくとも2万気圧必要な高純度のCaFeO_3を得ることに成功した。また、本手法を応用して、異常高原子価Fe^<4+>を含んだ新物質である立方晶ペロブスカイト型BaFeO_3やSr_1-xBa_xFeO_3固溶体の合成にも成功した。本年度に実施してきたオゾン酸化用の反応炉の改良とオゾン発生器やガス流路の配置の見直しにより、従来2万気圧以上の酸素圧が必要なCaFeO2.5→CaFeO3の反応を微量ならば、ほぼ完全に行うことができるようになった。反応後の試料のX線回折測定やメスバウア分光測定により、酸化反応が進行し未反応のCaFe02.5がほとんど残っていないことが確認された。これまでKC104やCr03などの酸化剤を試料に混ぜて数GPa以上の固体圧を印加しながら加熱する方法でのみ得ることのできたCaFeO3の合成が、オゾンにより可能であることを示したことは、従来の酸化法(高酸素圧のほか、化学的酸化法(NaClOやKMnO4など酸化試薬による酸化)や電気化学的手法)に比べて、オゾンがそれらを上回る強力な酸化力をもっていることを意味している。オゾンの酸化力は熱力学的計算では、室温で10の18乗気圧に相当するとされていることから、今まで得られていないような新規な異常高原子価酸化物(すなわちより高酸素圧下でのみ安定な物質)の合成が期待できる。また、高圧の必要のない1気圧下で酸化が行えたことは、工業的応用面でも有利である。現在、反応させられる試料量は微量にとどまるが、更なる装置の改良によりスケールアップが容易に達成できる余地があり、基礎科学から応用まで研究の拡大が期待される。反応装置の改良や反応条件の最適化に成功し、本来は反応しにくいオゾンによる酸化反応を安定的に進ませることができるようになった。そこで種々の酸化物の合成を試みた。その結果、いくつかの新物質を得ることに成功した。ABO_3で表されるペロブスカイト型酸化物は、BO_6八面体が三次元的に頂点共有連結した結晶構造をしているが、Aサイトイオンの半径が大きくなると、頂点共有と面共有連結の混ざった六方晶型が安定相となることが知られている。今まで6H型、12H型と呼ばれる酸化物が知られていたが知られていたが、単純ペロブスカイト型である立方晶型BaFeO_3を初めて合成に成功した。この物質は、酸素欠損のない異常高原子価Fe^<4+>イオンを含む新物質であり、同構造のSrFeO_3に比べて約9%格子体積が大きいために、Fe-0間の距離が著しく引き伸ばされている。メスバウア効果のアイソマーシフト値も大きいことから、Fe-0間の共有結合性が大幅に低下していることを示唆している。また磁化測定では120K以下で磁気転移挙動が見られ、複雑な磁気構造を持っていることが示唆された。また低温では鉄はCaFeO_3で見られるような電荷不均化(Fe^<4+>→Fe^<3+>+Fe^<5+>)を引き起こさず、4価の状態を保つことが分かった。同様の方法でSr_<1-x>Ba_xFeO_3固溶体も合成し、Ba置換量の増加に従って格子定数も直線的に大きくなる傾向が見られた。