hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
食品の抗酸化力統一指標を用いた野菜の抗酸化力の評価と食事管理への活用に関する研究

この社会的背景を鑑みて本研究はポリフェノール系抗酸化物質の抗酸化力を示す統一指標であるORAC(Oxygen Radical Absorbance Capacity:活性酸素吸収能力)を用い、ポリフェノール含量が比較的高い野菜に着目し、食品成分表を用いた栄養価計算と同様の要領で、野菜のORACを食事管理に活用することの有用性・留意点を明らかにすることを目的とした。本年度は、昨年度確立した方法で非加熱野菜とスチームコンベクションオーブンにより加熱した野菜の測定試料を数種調製し、それらのORACを比較検討した。ORAC法は従来食品の抗酸化力測定法として用いられてきたが、最近日本において統一指標とするにあたり改良が加えられてきた。その改良法に従いトロロックス、α-トコフェロールなどの標準物質を用いて改良法の有効性を検討し、使用溶媒、試薬の添加量、反応時間等に部分的改良を加えた結果、理論値に近い良好な測定値を得ることができた。この改良ORAC法を用い各野菜のORAC測定に際し最適の希釈係数を求めるため、数種の非加熱および加熱野菜の水溶性成分のORAC(H-ORAC)と脂溶性成分のORAC(L-ORAC)を測定した。その結果、各野菜のORAC測定のための最適希釈係数を得るとともに、数種の野菜について加熱前後の抗酸化力の変動特性も明らかとなった。具体的にはにんじん、さつまいも、ほうれん草、ブロッコリー、玉ねぎ、もやしには加熱の前後でORACの大きな変動はなかったが、れんこん、ごぼうでは加熱後のORACに減少が認められ、野菜によって抗酸化力の熱に対する安定性が異なることが示唆された。本年度は、日本人の摂取頻度の高い野菜の調査・選抜を行い、非加熱および加熱試料を調製し、複数の測定法を用いた抗酸化力の測定および総ポリフェノール量の測定を実施し、抗酸化力と総ポリフェノール量の関連および加熱の影響を調べる計画であった。これらの測定には申請機器が必須であったが、本研究課題の平成23年度の交付申請が11月下旬、実際に申請機器が設置されたのが2月下旬ということもあって、さらにサンプル調製法も含めプロトコールの確立に予定以上の時間がかかってしまったため計画すべての測定を実施するに至らなかった。25年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、日本人の摂取頻度の高い野菜の非加熱および加熱試料を調製し、複数の測定法を用いた抗酸化力の測定および総ポリフェノール量の測定を実施し、さらにはHPLCによる成分分析を行う計画であった。しかしながら実験進めていく過程で、本研究における主要抗酸化力測定法であるORAC法に改良が必要であることがわかり、その最適条件を確立するために予想外の時間がかかってしまったため計画すべての測定を実施するに至らなかった。サンプル調製法および申請機器を用いた各種測定プロトコールが確立できたので、ORACをはじめ、ラジカル捕捉活性、金属イオン還元力、総ポリフェノール量の測定が問題なく実施できる状況となった。そこで本年度は昨年度選抜した野菜に加えて、さらに例数を増やし、各種野菜の抗酸化力と総ポリフェノール量の関連性、加熱調理の影響について検討する。さらに各種野菜のORAC寄与成分を分子レベルで明らかにする。その上で、食品の抗酸化力の統一指標として用いられているORACと他の測定法との関連性や総ポリフェノール量との関連性について考察する。
食道癌に対する新たな抗体医薬とコンパニオン診断技術の開発研究

多様な進展経路を持つ食道癌は男女ともに癌死亡者数が増加しており、その克服は重要な課題である。食道癌の治療成績を改善するには、病態解明と分子標的治療薬開発につながる新規関連分子の同定が望まれる。本研究では、食道扁平上皮癌の細胞株と組織マイクロアレイで高頻度に発現亢進するレセプター分子を探索し同定したレセプターNに着目し、治療の奏効度を予測するコンパニオン診断法の確立と並行して研究を進める。本研究計画の目的は食道癌におけるレセプターNの機能を明らかにし、これを標的とした創薬ならびに診断法の開発に繋げることである。
WAS腎症をモデルとしたIgA腎症の発症機構に関する分子免疫学的解析

Wiskott-Aldrich syndrome protein(WAS)症例26例について、血清IgA分子の糖鎖異常、血清IgG-IgA免疫複合体量の解析を行った。その結果、1. WAS症例では、糖鎖異常IgAおよびIgG-IgA免疫複合体量が年齢依存性に、また、自己免疫疾患を合併している症例で有意に増加していること、2.骨髄移植により、糖鎖異常IgAの量は減少し、糸球体沈着IgAの程度および腎組織障害が改善することが判明した。これらの結果から、IgA糖鎖異常は、WASに合併する自己免疫疾患の病態に深く関与している可能性が示唆された。本年度はWiskott-Aldrich syndrome protein (WASP)ノックアウトマウスにおける腎炎の発生、自己抗体の産生とその背景にある免疫異常のメカニズムに関する成果をまとめ投稿中である。また、腎炎の詳細とIgA分子の糖鎖異常についても投稿準備中である。ヒトでの検討については、レクチンELISA法を用いた血清IgA分子の糖鎖異常を検出するシステムを確立し、従来までの報告と同様、コントロール群とIgA腎症群では有意にIgA腎症群のほうが有意に糖鎖不全をもつIgAが多いことがわかった。Wiskott-Aldrich syndrome (WAS)症例については当科で経過観察を行なっている2例では、いずれも糖鎖不全をもつIgAが多いことが判明した。この2例ではIgA腎症を合併している症例の方が高い傾向があった。これらの結果からWAS症例ではIgA分子に糖鎖異常を認め、この異常がIgA腎症の発症に関与している可能性が推測された。IgA糖鎖異常に関連したIgG-IgA免疫複合体の測定についてはほぼ測定系が確立したので、WAS症例について検討を行う予定である。来年度はさらに、自己免疫疾患との関連が報告されているIgGの糖鎖異常に関する検討を行なう予定であり、具体的には脱シアル化IgGの検討を進めていく予定である。また、WAS症例の不死化リンパ球培養上清中の産生IgA分子の糖鎖異常の有無についても、不死化IgA陽性Bリンパ球クローンを作成し産生IgAの糖鎖異常の検討を行う予定である。さらにこれらの免疫グロブリン分子の糖鎖異常がWASのみならずその他の免疫不全症において認められるのか検討していく予定である。本年度はWiskott-Aldrich syndrome protein (WASP)ノックアウトマウスにおける腎炎の詳細とIgA分子の糖鎖異常について論文を作成し、現在投稿中である。ヒトでの検討については、昨年度に引き続き、血清IgA分子の糖鎖異常を検出するレクチンELISA法を用いて、当科で経過観察を行っているWAS症例2例に加え、さらに米国NIH、国内他施設の症例合わせ計27例について解析を行った。その結果WAS症例ではコントロールと比較し有意に糖鎖不全をもつIgAが多いことが判明した。また、IgG-IgAおよびIgA-C3免疫複合体を測定し、WAS症例では有意にこれらの免疫複合体が血清中に増加していることが判明した。これらの結果から、WAS症例ではIgA分子に糖鎖異常を認め、この異常がIgAを含む免疫複合体の過剰産生を引き起こし、IgA腎症の発症に関与している可能性が推測された。現在、それぞれの症例のWASP遺伝子異常のgenotypeおよび臨床像とこれらのIgA分子の糖鎖不全の程度、免疫複合体量についての関連について分析を行っている。来年度はWAS症例の不死化リンパ球およびWASP遺伝子導入をおこなったリンパ球を用いて、刺激後の培養上清中の産生IgA分子の糖鎖異常の有無について検討を行い、WASP遺伝子とIgA腎症の発生の関係、その発症メカニズムの解明にむけて解析を進めていく予定である。本年度はWiskott-Aldrich syndrome protein (WASP)ノックアウトマウスにおける腎炎の詳細とIgA分子の糖鎖異常について論文発表を行った(shimizum et al. Clin Immunol 2012;142:160-6.)。ヒトでの検討については、血清IgA分子の糖鎖異常を検出するレクチンELISA法を用いて、計26例について解析を行った。その結果WAS症例では以下のことが判明した。1.WasKOマウスと同様、糖鎖異常を持つIgAが増加しでいた。2.糖鎖異常IgAは自己免疫疾患を合併している症例で有意に増加していた。3.IgA-IgG免疫複合体は糖鎖異常IgAと有意な相関を示し、WAS症例において増加していた。4.IgA-IgG免疫複合体は、WAS症例の中でも自己免疫疾患を合併する症例において有意に増加していた。5.糖鎖異常IgA、IgA-IgG免疫複合体とも年齢依存性に増加していた。

6.骨髄移植により、糖鎖異常IgAの量は減少するとともに、糸球体沈着IgAも消失し、腎組織障害も改善していたことが判明した。これらの結果から、WAS症例において、IgA糖鎖異常は、WASに合併する自己免疫疾患の病態に深く関与している可能性が示唆された。また、IgA糖鎖異常量は、WAS症例に合併するIgA腎症の病勢モニタリングに有用であると考えられた。これらの成果をまとめ、学会発表するとともに、現在論文投稿中である。WASでは、O-glycanの異常を有することが知られているが、今後の課題としてWASにおいてIgA糖鎖異常を生じるメカニズムは依然不明であり、検討が必要であると思われた。今年度は患者由来B-LCLを用いてリンパ球産生IgAが遺伝子導入前後で糖鎖異常IgAの量がどのように変化するかの検出を試みたが、IgA陽性B-LCLの単離が不可能であった。今後採血後すぐにIgA陽性B細胞を分離し、IgA陽性B-LCLを樹立し、遺伝子導入後の変化を観察する必要がある。
水溶液における生体分子の機能とその発現機構に関する量子化学的研究

我々は、最近、実空間グリッドを基底とするハイブリッド型の第一原理分子法(QM/MM法)と新規な溶液論(エネルギー表示の理論)を組み合わせることによって、効率良く、正確に溶液内の化学過程の自由エネルギー変化を計算する方法を開発した(QM/MM-ER法)。本研究課題の主たる目的は、酵素内の様々な化学過程の自由エネルギー変化を計算するためにQM/MM-ER法を拡張することである。本年度は、タンパク質1b4v中に埋め込まれた補酵素FADの還元反応に伴う自由エネルギー変化をQM/MM-ER法を拡張することによつて計算した。この方法の大きな特徴は、FADに付加する余剰電子1個を溶質と見なすことにある。水、アポタンパク、FADが混合溶媒を形成するとして、これらの溶媒について、エネルギー分布関数を構成し、各溶媒からの還元自由エネルギーに対する寄与を計算した。水分子、アポタンパク、FAD、ADPによる還元自由エネルギーへの寄与は、それぞれ、-57.5kcal/mol,-149.7 kcal/mol,-31.9 kcal/mol,55.1 kcal/molと計算された。また、バルクの水の寄与は、21.0 kcal/molである。FADの還元自由エネルギーは、これらの寄与の単純な和として、-163.1 kcal/molと計算される。このような大きな還元の自由エネルギー変化は、タンパク質全体が+3価に帯電している為である。この計算値は、報告されている実験値、-90.6kcal/molから大きくずれている。実験では、タンパク質の電荷を中和するようなカウンターイオンが含まれていることが、その差の原因と考えられる。また、本年度の後半では、酵素活性サイトのプロトン化状態を決定するための方法論の定式化を行い、プログラム開発を行った。10個の残基からなる最小のタンパク質、シニョリン(iuao)をテスト系として、QM/MM-ERシミュレーションを行った。シニョリンのような小さなタンパク質でも気相中と溶液中の平均構造に大きな違いがあり、それ故に参照系と溶液系のエネルギー分布関数が十分にオーバーラップしないという結果がでた。1b4vは、補酵素FADを内包するタンパク質であり、生体内で電子伝達に関わるタンパク質として重要な働きをしている。FADはタンパク質の中心付近に位置する反応の活性サイトであり、アポタンパクとは非共有結合によって繋がっている。1B4V中のFADは、最終的には2電子還元されることによりコレステロールを酸化するが、一電子還元体も中間体として存在することが知られている。本年度は、我々がこれまでに水溶液中の化学反応の研究のために開発してきたプログラムを、タンパク質中の反応へ拡張するための定式化とそのコード開発、計算速度の向上、などを目指して研究を行った。成果を以下にまとめる。1.準備段階として、FADの活性部位であるイソアロキサジン環が水溶液中に存在するときの還元の自由エネルギー変化を計算した。補酵素がタンパク質中に存在する系への拡張を考えて、補酵素に付加する余剰電子1個を溶質とみなす特別な方法を採用した。プログラム開発のための必要な定式化を行い、余剰電子についてエネルギー分布関数を作成するためのルーチンを新たに開発した。水溶液中のイソアロキサジン環の一電子還元の自由エネルギーΔμは、-69.8kcal/molと計算された。気相中でのエネルギー差は、-45.7kcal/molであるので、水和により自由エネルギーがおよそ24kcal/mol減少することが分かった。現在、従来の方法で酸化型、還元型のイソアロキサジン環の溶媒和自由エネルギーを計算している。Δμを比較し、この方法の妥当性を検証する。2.上記プログラムを、タンパク質中の反応へ拡張するためにプログラムの並列化、アルゴリズムの高速化などを行った。実空間グリッドのセルを空間分割することによって、QM系のDFT計算を並列化し、高い並列化効率を実現した(並列化効率=80%以上)。3.タンパク質の分子動力学計算を可能にする為に、Tinkerパッケージを編集して、上記2のDFTプログラムと結合し、タンパク質系に適用可能なQM/MMパッケージを完成した。同時にMM系の分子動力学計算の並列化も行った。さらに、上記1と同様に、イソアロキサジン環に付加する余剰電子を溶質とする方法を採用し、4種の溶媒からなる混合溶媒に対するエネルギー分布関数を構成するためのプログラムを作成した。

FADの還元自由エネルギーは、これらの寄与の単純な和として、-163.1 kcal/molと計算される。このような大きな還元の自由エネルギー変化は、タンパク質全体が+3価に帯電している為である。この計算値は、報告されている実験値、-90.6kcal/molから大きくずれている。実験では、タンパク質の電荷を中和するようなカウンターイオンが含まれていることが、その差の原因と考えられる。また、本年度の後半では、酵素活性サイトのプロトン化状態を決定するための方法論の定式化を行い、プログラム開発を行った。10個の残基からなる最小のタンパク質、シニョリン(iuao)をテスト系として、QM/MM-ERシミュレーションを行った。シニョリンのような小さなタンパク質でも気相中と溶液中の平均構造に大きな違いがあり、それ故に参照系と溶液系のエネルギー分布関数が十分にオーバーラップしないという結果がでた。
強相関電子系における隠れた秩序に関する研究

セリウムヘキサボライドCeB_6に非磁性のランタンLaを置換した系(Ce,La)B_6で現れるIV相と呼ばれる秩序相は強相関f電子系たおけるいわゆる「隠れた秩序」の典型例として知られていた。この(Ce,La)B_6のIV相において,単結晶中性子弾性散乱実験を行ったとこる,極めて微弱な超格子反射(測定している磁気秩序が,結晶格子の周期に比べて長い周期であることをき示すもの)の信号を検出することに初めて成功した。その実験結果から得られた磁気形状因子(磁気モーメント分布のフーリエ変換)は特徴的な波数依存性を示し,IV相の秩序は,Ceの磁気八極子が担い,隣り合う八極子のN極とS極が交替的に整列している,きわめて新奇な秩序であることが微視的に検証された。本研究の意義は,「隠れた秩序」の典型例であるIV相の秩序を中性子散乱実験により初めて直接微視的観測したこと,かつ,今回行ったような短波長中性子を用いた中性子散乱実験が磁気多極子秩序の微視的状態を明らかにす上で他の物質へも適用可能な一般的な手法になりうることを実証したことにある(Journal of the Physical Society of Japan注目諭文,2007年9月21日付の科学新聞掲載)。また,前年度から引き続き,充填スクッテルダイト超伝導体PrOs_4Sb_(12)の非弾性中性子散乱を継続して行い,特にその低エネルギー磁気励起の磁場依存性を詳しく調べた。偏極中性子散乱実験により、重い電子系超伝導体URu_2Si_2の隠れた秩序相において磁気形状因子の精密測定を行った。その結果、磁気形状因子の波数依存性には常磁性状態での値と大きな変化はなく、他のウラン系重い電子系超伝導体と同様に自由ウランイオンの5f電子の磁気形状因子の値に非常に近い磁気形状因子を得た。一方、磁気形状因子の波数0での値はバルクの磁化の値に比べ約30%小さい値を示すことが明らかになった。このことは、この系のバルクの磁化には5f電子以外の寄与があることを示している。この結果について、強相関電子系に関する国際会議SCES05において報告した。希土類ヘキサボライド(Ce,La)B_6のPhase IVの秩序変数を調べるため、中性子吸収を避けるため^<11>B同位体をエンリッチした(Ce,La)B_6単結晶試料の極低温での中性子弾性散乱実験を行った。理研グループのよって行われた共鳴X線散乱実験からこの系のPhase IVでは波数ベクトル(1/2,1/2,1/2)に超格子反射があることが明らかになっていたので、その波数領域において統計精度をあげた詳しいスキャンを行ったが、実験誤差の範囲内で中性子散乱からは超格子反射は観測されなかった。充填スクッテルダイト超伝導体PrOs_4Sb_<12>の非弾性中性子散乱実験を行い、この系の低エネルギー磁気励起を詳しく調べた。その結果、この系の低エネルギーの磁気励起には分散がありこれが今までに例のない非磁性四極子相互作用による励起子であること、この四極子励起子超伝導と強く結合していること、を明らかにした。充填スクッテルダイトPrFe_4P_<12>は低温において約2.4GPa以上の圧力下で新たな秩序状態になることが高圧下電気抵抗測定などから報告されていた。この新たな高圧秩序相の秩序変数を明らかにするため、この系の単結晶試料による高圧下中性子散乱及びX線散乱実験を行った。その結果、この系は高圧下で大きな格子収縮を伴った波数ベクトルQ=(1,0,0)の反強磁性秩序を示すことを微視的に明らかにした。また、中性子散乱実験により、この圧力誘起反強磁性相での秩序磁気モーメントの値は約2μBと大きな値を持っことがわかり、高圧相での低エネルギー領域の結晶場状態は磁気的に縮退していることを強く示唆する実験結果を得た。希土類ヘキサボライド(Ce,La)B_6のPhase IVでの秩序変数を調べるため、昨年度から引き続き、^<11>B同位体をエンリッチしたCe_<0.7>La_<0.3>B_6単結晶試料での極低温での中性子弾性散乱実験を行った。その結果、波数ベクトルQ=(1/2,1/2,1/2)において非常に微弱な超格子反射が存在することがわかった。この超格子反射強度は通常の磁気形状因子の波数依存性とは異なり、高い波数領域で強度が増大する傾向が観測された。これはこの系のPhase IV秩序変数が磁気八極子であることと矛盾しない結果である。今後、更に高い波数領域での実験を計画している。重い電子系化合物URu_2Si_2の`17.5K転移'の真の秩序変数が波数ベクトルQ=(1,0,0)の空間変調を伴っているのかどうかを調べるため、単結晶試料による偏極中性子散乱実験を行ったが、測定装置のトラブルのため残念ながら十分な統計精度での実験結果が得られなかった。そのため、今年度、継続して上記の実験を行う予定である。

この(Ce,La)B_6のIV相において,単結晶中性子弾性散乱実験を行ったとこる,極めて微弱な超格子反射(測定している磁気秩序が,結晶格子の周期に比べて長い周期であることをき示すもの)の信号を検出することに初めて成功した。その実験結果から得られた磁気形状因子(磁気モーメント分布のフーリエ変換)は特徴的な波数依存性を示し,IV相の秩序は,Ceの磁気八極子が担い,隣り合う八極子のN極とS極が交替的に整列している,きわめて新奇な秩序であることが微視的に検証された。本研究の意義は,「隠れた秩序」の典型例であるIV相の秩序を中性子散乱実験により初めて直接微視的観測したこと,かつ,今回行ったような短波長中性子を用いた中性子散乱実験が磁気多極子秩序の微視的状態を明らかにす上で他の物質へも適用可能な一般的な手法になりうることを実証したことにある(Journal of the Physical Society of Japan注目諭文,2007年9月21日付の科学新聞掲載)。また,前年度から引き続き,充填スクッテルダイト超伝導体PrOs_4Sb_(12)の非弾性中性子散乱を継続して行い,特にその低エネルギー磁気励起の磁場依存性を詳しく調べた。
超微細加工技術を利用した超高効率金属-酵素ハイブリッド水素発生触媒電極の開発

水の電気分解により水素ガスを製造すれば、不安定な自然エネルギーを水素ガスとして貯蔵することができる。しかしながら、水の電気分解にはPt触媒を含む電極が必要である。本研究では、Ptの代わりにヒドロゲナーゼと呼ばれる生体酵素を用いた新しい水素発生触媒電極を開発する。ヒドロゲナーゼは、水素ガスから陽子と電子を生成でき、また、その逆の反応も促進する。このような酵素は直径10nm程度の大きさを持ち、これを導電性の金属電極基板上に坦持することが極めて困難である。本研究では、超微細加工に適したナノ結晶合金および金属ガラスを用いて、超高効率の金属-酵素ハイブリッド水素発生触媒電極を開発することを目的とした。1)水素発生酵素ヒドロゲナーゼの継続的な供給体制:兵庫県立大学生命理学研究科の樋口教授との連携と研究室の学生の協力によりヒドロゲナーゼの継続的な供給体制を確立した。本研究は超微細加工技術を利用して金属上へヒドロゲナーゼを担持させるのに最適な直径50nm程度の多孔質形状を形成させ、金属ー酵素ハイブリッド電極を開発することを目的としている。2)高比表面積を有する金属電極基板の開発:2-1)Fe24Cr5Mo1Ni70系金属ガラス合金基板を溶融したMg融液中で保持することにより表面をナノポーラス化処理した。表面に数十nm程度の凹凸構造が緻密に形成されており、生体酵素ヒドロゲナーゼを担持させるのに適当な表面構造が得られた。しかしながら、本合金は非常に脆く、今後の機械的性質の改善が必要とされた。2-2)高強度・高耐食性Ni-W電析合金表面の高比表面積化を目的として、Cu基板表面に黒化処理を施してナノファイバー組織を形成させた後、その表面にNi-W合金を電析することによりナノファイバー構造を転写した。ナノファイバーの直径は20nm50nm程度で、長さは1000 nmに達している。この表面をNi-W電析により転写すると、直径数十nmの多孔質表面が成形されており。生体酵素ヒドロゲナーゼを担持させるのに適当な表面構造となっていることが確認された。3)生体酵素ヒドロゲナーゼを上述の転写Ni-W電析合金基板上に担持させ、電位電流曲線を測定した。電極基板試料上に生体酵素溶液を滴下した後、低温室で徐々に乾燥させて金属基板上に物理吸着させた。その後、0.1 mol/Lのリン酸緩衝溶液(pH6.0)中で、電圧掃引速度20 mV/s、電圧0 V-1.5 Vの条件で測定した。その結果、水素発生電流は、-0.6 V付近から急激に増加しており、ヒドロゲナーゼによる水素発生が計測されたと考えられた。水素発生酵素であるヒドロゲナーゼを導電性の電極基板に高密度に坦持するため、2030nmの多孔質構造を有する金属電極の開発を目的とした。X線回折測定結果から,Zr65-Pd3, Zr65-Cr3, Zr65-Nb3合金のいずれの急冷材もアモルファス相を有していた.Zr65-Pd3合金ではガラス転移温度(Tg)及びTg+20 Kまでの加熱処理により(ガラス+準結晶)の複合組織となった.上記の試料を0.1 M HCl+2 M NaF水溶液中で電解エッチングを行ったところ,アモルファスおよび準結晶相を示した試料において表面ナノポーラスを形成した.一方,Zr2Cuの析出が認められた試料において,リガメントは消失し,表面ナノポーラスを形成しなかった.したがって,表面ナノポーラスの形成にはアモルファス+準結晶相の複合組織の形成が重要だと考えられる.ナノポーラス構造を形成するリガメントは, Pd,Zr,及びAlからなり,準結晶相を構成する元素に近いことが分かった.炭素蒸着材の酵素担持後のサイクリックボルタンメトリー測定の結果から,還元反応側で酵素の水素発生による電流値の増加,また,酸化反応側で水素分解による電流値の増加が観測できた.1.金属ガラス表面での2段階表面微細構造の形成金属触媒基板の比表面積を向上させるために超微細成形加工技術を適用した。約10 nmのヒドロゲナーゼを効率よく担持するには,大きさ約1050 nmの表面凹凸を電極上において高密度に形成することが好ましい.このため本研究では,1電析法により高強度Ni-Wナノ結晶合金を作製し、これを用いて超微細金型を作製した。この金型を用いて、2Zr69Cu16Ni5Al10金属ガラス合金(Zr69)金属ガラスへの形状転写加工を用いて金属ガラス表面にサブミクロンスケールの規則的な凹凸を成形することができ,さらに、3脱成分エッチング処理を用いて,10100 nm程度のナノスケールの気孔を自己組織形成させる二段階処理を行った.このように、ナノポーラス化等の表面処理技術に加えて、金属-金属ナノインプリント超微細加工技術を組み合わせることにより、さらなる高比表面積化が可能となった。2金属ガラス電極基板表面のナノポーラス化Zrは生体適合性の高い材料であり、生体酵素担持材料としての利用が期待される。Zr-Cu-Ni-Al系金属ガラスにPd, Pt, AgもしくはAu等の貴金属を添加すると、ナノサイズの準結晶相が析出し、これにより高塑性変形性が付与されることが明らかとなった。

これらナノサイズの準結晶相が析出したZr-Cu-Ni-Al-Au系金属ガラスの表面にエッチング処理することにより、電極表面のナノポーラス化を試み、数十ナノメートルから数百ナノメートルの範囲でナノポーラス構造を制御することが可能となった。以上のように、本件に関しては、おおむね順調に進展している。水の電気分解による水素ガスの製造には、一般に、Pt触媒を担持した脆い炭素製陰極が使用される。本研究では、水素発生酵素であるヒドロゲナーゼを担持するのに最適のナノスケールの細孔構造を有するナノ結晶合金および金属ガラス合金電極基板を作製し、高効率の金属-酵素ハイブリッド水素発生触媒電極の開発を試みた。また、生体酵素を安定して大量に水素発生させるために、生体酵素を含んだ帯電溶液を用いて、Ptフリーの大容量水素発生溶液型電極の開発を提案した。ポーラス化処理を行ったZr65Cu17Ni5Al10Pt3金属ガラス電極の表面観察を行ったところ、ナノ準結晶相を析出させた後にエッチング処理を行った試料で、緻密なナノポーラス表面構造が形成されていた。これら金属電極にヒドロゲナーゼを担持し、希硫酸溶中で電位-電流曲線を測定すると、約-0.6 V付近から水素発生による急激な電流増加が認められ、最大5 mA/cm2の大きな水素発生反応が認められた。一方、さらなる水素発生電流の増加のためには、1電極表面のさらなる高比表面積化と、2ヒドロゲナーゼ担持量のさらなる増加が求められた。このため、ヒドロゲナーゼを電極基板上に担持することなく、ヒドロゲナーゼ含有の帯電溶液のままで、水素発生を行うPtフリーの溶液型水素発生電極の開発を試みた。電子伝達体であるメチルビオロゲン(MV)のみを添加した水溶液(a)と、MV+ヒドロゲナーゼの両方を添加した水溶液(b)を負に帯電させたところ、MVのみ添加した水溶液(a)では、MVが電子を受取って青色に呈色したが、MV+ヒドロゲナーゼを同時添加すると、青色に呈色したMVからヒドロゲナーゼが電子を受け取るため、MVは無色透明に戻ることになり、結果としては、溶液は発色しなった。以上の結果から、大規模水素発生に適した新しい溶液型水素発生電極の開発が可能であることを明らかにした。水の電気分解により水素ガスを製造すれば、不安定な自然エネルギーを水素ガスとして貯蔵することができる。しかしながら、水の電気分解にはPt触媒を含む電極が必要である。本研究では、Ptの代わりにヒドロゲナーゼと呼ばれる生体酵素を用いた新しい水素発生触媒電極を開発する。ヒドロゲナーゼは、水素ガスから陽子と電子を生成でき、また、その逆の反応も促進する。このような酵素は直径10nm程度の大きさを持ち、これを導電性の金属電極基板上に坦持することが極めて困難である。本研究では、超微細加工に適したナノ結晶合金および金属ガラスを用いて、超高効率の金属-酵素ハイブリッド水素発生触媒電極を開発することを目的とした。水素発生酵素ヒドロゲナーゼの継続的な供給体制が確立され、今後の研究が安定的に継続できる体制を整えることが出来た。また、超微細加工技術を利用して金属上へヒドロゲナーゼを担持させるのに最適な直径50nm程度の多孔質形状を形成させる方法としては、当初は半導体プロセスを利用した超微細加工技術のみを利用する計画であったが、膨大な時間と費用がかかることになり、マイクロメータサイズの微細加工技術とエッチングや酸化処理を用いたボトムアップ型の自己組織形成技術を併用することにより、目的とする形状を金属表面に形成する技術を確立した。
温度勾配ゲル電気泳動法を用いた微細藻群集の多様性解析

自然界の微細藻類群集の多様性解析にTGGE法を適用するための基礎データを得ることを目的として、多様な微細藻保存株を用いて、DNAの抽出条件の検討を行った。その結果生物種によって細胞の破砕のされ方、すなわちDNAの抽出効率に差があり、広範囲の生物群を対象として野外試料からDNAを抽出する際には複数の細胞破砕法を併用する必要性が示された。一方、異生物混合サンプルからDNAを抽出する場合、強固な細胞を対象とするビーズ破砕法により、脆弱な細胞に由来するDNAの断片化がすすむことで、PCR反応が影響を受け、種の検出が困難になった。北海道(温根沼)、愛知(知多)、沖縄(古見)の干潟環境で採取した砂泥サンプルについて、試験的に、DNA抽出(CTABのみのマイルドな抽出法)、PCRによるDNA断片の増幅(18SrDNAの約350bpの断片、ユニバーサルプライマーを使用)、TGGE法による解析を試みたところ、(1)珪藻類はいずれの地点でも認識され、(2)亜熱帯域の古見が最も多様性が高いことが示唆され、(3)同プライマーによる鞭毛虫類の検出の可能なことが判明した。知多では顕微鏡観察から24種の珪藻が確認されたにも関わらず、これらは単一バンド(すなわち単一種)として認識された。これは知多の珪藻群集が近縁種で占められており、解析した塩基配列の類似性の高さに起因すると考えられた。また温根沼では生物量が多いにも関わらず、DNAの回収率が低く、解析に大きく影響した。これはサンプル中に含まれていた大量の有機物と粘土による阻害が原因と考えられた。鞭毛虫など顕微鏡では認知されにくい生物種の検出、更に特異性の高いプライマーによる特定生物群を対象とした精度の高い検出が可能であることが示されたが、サンプルの調整、プライマーの選定、DNAの抽出および回収率により、解析結果が大きく影響を受けることから、広範囲の微生物群集を対象とした多様性解析を行うには、更なる検討が必要であることが判明した。本年度は、TGGE法を実施するための基礎データを得ることを目的として、実験材料に国立環境研究所の保有する多様な微細藻類カルチャーコレクションを用いて、DNA抽出の条件検討を行った。材料には様々な分類群から異なるタイプの細胞外被構造(細胞壁、多糖質、珪酸質、炭酸カルシウムなど)をもつ種を選定した。DNA抽出液としてCTAB(Hexadecyl trimethylammonium Bromide)及びSDSを用い、DNAの抽出が特に困難な種については物理的な細胞破砕法として、ガラスビーズによる破砕、液体窒素による凍結破砕、そして超音波破砕を併用した。その結果、多糖質の外被構造で覆われる種については超音波処理がDNA抽出に有効であること、そして堅い細胞壁で覆われる種については液体窒素による凍結またはガラスビーズによる破砕が有効であった。また一部の種、例えばプラシノ藻のPrasinodermaや紅藻のGaldieriaでは凍結とガラスビーズによる破砕を繰り返し行うことでようやくDNAが抽出されてきた。このようなDNA抽出効率の差は、混合サンプルからDNAを抽出する際に問題となった。特に脆弱な細胞の種と堅い細胞壁の種の混合サンプルからDNAを抽出する場合、脆弱な細胞のDNAは断片化がすすむことで検出すら困難になり、PCR反応にも影響した。すなわち野外試料からDNAを抽出する際には複数の細胞破砕法を併用する必要性が示唆された。来年度は今年度得られたDNA抽出効率に関する結果を基にしてTGGE法による混合DNAサンプル及び自然界の多様性解析を行う。

鞭毛虫など顕微鏡では認知されにくい生物種の検出、更に特異性の高いプライマーによる特定生物群を対象とした精度の高い検出が可能であることが示されたが、サンプルの調整、プライマーの選定、DNAの抽出および回収率により、解析結果が大きく影響を受けることから、広範囲の微生物群集を対象とした多様性解析を行うには、更なる検討が必要であることが判明した。
プロプライエタリ・コストの存在下における企業の情報開示行動とその経済的帰結の研究

本研究課題では、プロプライエタリ・コストが存在する状況において、企業がどのような内部情報の開示に関する行動を行うのか、そしてその行動はどのような経済的帰結をもたらすのかを分析し、明らかにすることが大きな目的である。このプロプライエタリ・コストとは、非対称情報の状況で、ある企業が情報を開示することにより引き起こされる外部の反応を原因とする、その企業の利潤の減少分のことをさす。今日では、効率的なサプライチェーン管理が学術・実務の双方から重要な話題となっているため、水平的市場構造とともに、垂直的市場構造を考慮した企業の情報開示戦略を分析することが本研究課題の特徴である。研究課題の初年度である平成30年度は、交付申請書に基づき、非対称情報の環境を描写する不完備情報の数理モデルを構築した。具体的にはまず、垂直的市場構造の存在を前提として新規参入企業が存在するときに、需要の不確実性に直面する企業はどのような状況下でその需要情報を開示することが最適となるかを分析した。この結果をまとめた論文を国際学術誌に投稿した。次に、サプライチェーンを構成するある企業の費用情報が不確実であるとき、その企業により開示される情報を他の企業がどう活用すれば良いかを分析した。マージンが戦略的代替性を持つとき、サプライチェーンを構成する企業は他の企業に先駆けてできるだけ先にマージンを設定する方が多くの利潤を確保できるという、先発者の優位性が発生することが先行研究において知られてきた。これに対し、他企業の費用の不確実性が大きいときは、ある企業は後でマージンを設定する方が、他企業が設定したマージンを観察することでより精度の高い費用情報を得られるため、より大きな利潤を達成できることを示した。この研究論文は国際学術誌に受理され、掲載が確定され、次年度の巻号に公刊される。さらに、別の研究論文を国際学会において報告した。平成30年度は「研究実績の概要」に記したとおり、企業がプロプライエタリ・コストの存在下で不確実性に直面するときにとるべき望ましい戦略を導くための、複数の数理モデルを構築した。これらの結果を論文としてまとめ、そのうち1本は国際学術誌に受理され、掲載が確定した状態となった。さらに別の1本を国際学術誌へ投稿し、1本を国際学会において報告した。以上の客観的な研究成果から、「2おおむね順調に進展している」と判断される。他の項目に記しているとおり、本課題は計画に沿った研究の進展が見られている。したがって引き続き、企業のディスクロージャー行動に関する含意を得るために、さらなる数理的なモデル構築を行う。得られる成果は本年度と同様に、主に英語を用いて論文を執筆し、国際学会における研究報告とともに、国際学術誌への投稿・掲載を進め、内外へ向けた研究成果の発信を行う。

平成30年度は数理モデルを構築する研究を進めたが、その成果を内外に発信する活動のための費用は、次年度以降に相対的に多く必要となることが予想される。このため、次年度使用額を計上している。具体的には、これまでに執筆した論文を内外の学会や研究会において研究報告するための旅費として使用する。また、国際学術誌へ投稿する際に必要な英文校正などの費用として利用する。
電子遷移メカニズムに基づく鉄系深赤色蛍光体の可視光励起の実現

本研究では、フッ素ドープのアルミン酸リチウム(ALFO)を母体とする新規3d遷移金属蛍光体の開発を目的としている。狙いとしているのは深赤色領域の発光であり、その用途はLED照明から、太陽電池用波長変換、バイオマーカー、植物育成用特殊照明のように、日常生活から医療、エネルギー分野へと多岐にわたる。これまでに、鉄(III)イオンに加え、マンガン(IV)イオンやクロム(III)イオンがALFO中で良好な深赤色蛍光を示すことを見出し、各発光中心イオンの励起・発光特性の調査や最適濃度を明らかにした。不明な点が多かった化学組成と結晶構造を詳細に解析した結果、(1) ALFOはLiAl5O8組成のスピネル型アルミン酸リチウムの関連物質であり、その違いはアルミニウムイオンとリチウムの陽イオン配列の違いにあること、(2) LiAlO5中のリチウムイオンとアルミニウムイオンの配列が秩序的であるのに対し、ALFO中での配列は無秩序であること、(3) ALFOの代表組成としてAl4.85Li1.15F0.10O7.80が得られ、LiAl5O8アルミン酸リチウムよりもリチウムリッチであること、などを明らかにした。平成30年度後半より、フッ素の導入と陽イオン無秩序化が3d遷移金属イオンの発光特性に与える影響を明らかにするために、分子動力学シミュレーション(MD)による局所構造解析を開始した。XRDが原子の周期的配列を調べるのに有効であるのに対し、ALFO結晶中の陽イオンの無秩序配列の分析には、必ずしも実験的手法が有効ではないためである。MDによる局所構造解析の準備として、これまでに構成元素を含む化合物の結晶構造を適切に再現する二体ポテンシャルを決定した。その過程で、特にフッ化物(AlF3、LiF)において、フッ素-フッ素間の分散相互作用がその結晶構造に大きな影響を与えることを明らかにした。平成30年度は化学組成と結晶構造の解析をさらに進め、新規深赤色蛍光体母体アルミニウムリチウムフッ化酸化物(ALFO)の素性を明らかにすることができた。従来試行錯誤に頼らざるを得なかった蛍光特性向上のための取り組みも、発光中心イオンの配位環境という観点での材料設計が可能になった。従来発光中心として取り組んできた鉄(III)イオンに加え、新たにマンガン(IV)、クロム(III)が深赤色蛍光の発光中心イオンとして有効であることを見出し、最適濃度や焼成温度などの合成条件を明らかにした。そのスピネル骨格中でアルミニウムイオンとリチウムイオンが無秩序に配列しているというALFOの性質上、XRDによる平均構造の解析は、ALFO中の発光中心周囲の局所構造を明らかにするのに必ずしも適していない。そこで本研究では、個々の原子の配位環境を明らかにするために、分子動力学シミュレーション(MD)を活用する。MDでは、(1)陰イオンサイトの1.25%を占めるフッ素イオンによる陽イオンの無秩序配列化のメカニズム、(2)発光中心イオン周囲の局所構造、の二点を重点的に明らかにし、ALFO蛍光体母体の特徴を原子レベルで明らかにする。MDにおけるポテンシャルは平成30年度中に精密化済みで、当初の予定通り進んでいる。また、当初計画では放射光X線吸収(XAFS)実験を予定していたが、予備検討の結果、蛍光体中の発光中心イオンの添加量が微量で実験的に高精度の情報が得られにくいこと、そして、実験と計算の差はあるもののXAFSで得られる情報は基本的にMDで補完できることから、限られた研究リソースを効率よくMDに集中させるためにXAFS実験はいったん保留することとした。秩序型スピネルであるLiAl5O8と無秩序型スピネルであるALFOは骨格構造が共通しているにも関わらず、マンガン(IV)やクロム(III)発光中心において蛍光特性が大きく異なる。一方で、鉄(III)イオンは両母体で類似した発光特性を示し、“スピネル構造"という平均構造の観点ではこれらの特性の違いを説明することはできない。LED照明、太陽電池用波長変換、バイオマーカー、植物育成用特殊照明といった深赤色蛍光体としての応用へ向け、性能は向上しているものの、材料開発の速度をいっそう加速させるためには、局所構造に基づくメカニズム解明が欠かせない。そこで平成31年度の取り組みとして、実験的なアプローチと平行して、分子動力学シミュレーション(MD)による局所構造解析の比重を増加させる。そして、MDで明らかになった陽イオンおよび陰イオンの局所構造に基づきDV-Xα法による分子軌道計算を実施することで、局所構造と発光特性の関係を理論的に解明する。照明からエネルギー、医療分野への応用が期待されるALFO母体3d遷移金属深赤色蛍光体を軸に、実験と計算に基づく材料研究アプローチによる精密材料設計の有効性を実証し、経験と理論が融合した新しいマテリアルイノベーションを提案する。Fe3+を発光中心とする深赤色蛍光体において、新規蛍光体ホスト化合物としてアルミニウムリチウムフッ化酸化物(ALFO)を見出し、その特性評価を行った。また、ALFOはFe3+のほか、Mn4+に対しても良好な深赤色蛍光体ホストとして働くことを明らかにした。ALFOはAl2O3とLiFを2:1の割合で混合して焼成することで合成され、回折パターンはJCPDS (#38-610)に報告されている。一方、既往の研究ではその詳細が明らかにされておらず、本研究において結晶構造、組成、熱的安定性などを調査した。合成条件検討に関連してALFOの熱的安定性を調査したところ、空気中1300°Cの熱処理でも直ちに分解することはなく、XRDにおいてその生成が確認された。

ただし、特に高温では、熱処理の過程でフッ素が徐々に抜けてLiAl5O8とLiAlO2に分解していくことがわかった。1200°Cで合成したALFO:Mn4+単相試料に対してRietveld解析を行った結果、ALFOは欠陥型無秩序スピネル型の化合物であることがわかった。類似組成のスピネル型化合物LiAl5O8とは、1Li+とAl3+の配列が無秩序である点、2陽イオン、陰イオンサイトにそれぞれ1/6および1/8の空孔が含まれているという点で異なっていた。実験的には、ALFOはCe3+のような半径の大きな陽イオンも格子中に取り込むことができることが分かっているが、陽イオン、陰イオンの両サイトに空孔を含み、空隙が多い結晶構造であることがそのような性質をもたらす理由の一つであると考えられた。そして、O2-を置換する形で結晶格子中に取り込まれるF-が構造安定化に寄与していることを明らかにした。新規深赤色蛍光体母体となるアルミニウムリチウムフッ化酸化物(ALFO)について、組成と結構構造を決定できたのは平成29年度の取り組みの中でも大きな成果であった。これにより、平成30年度以降の分子動力学計算と、それに続く分子軌道計算への道筋を立てることができた。また、平成29年度の取り組みでは、組成、結晶構造のほか、ALFOの熱的安定性や化学的安定性を明らかにした。高温では徐々にフッ素が抜けてLiAl5O8とLiAlO2に分解していくものの、空気中1300°Cの熱処理でもその生成が認められた。また、酸、塩基に対して高い化学的耐久性を有することから高い対候性が期待でき、これは蛍光体として実用する上で極めて有利な特性であると言えた。ALFOにおいて特徴的なのは、陽イオンおよび陰イオンサイトのそれぞれに1/6および1/8程度の空孔を含み得ることである。一方、そのような空隙の多い構造がスピネル格子として安定的に存在できるのかどうかについては検証が必要である。平成30年度は、当初計画通り分子動力学計算によるALFOの結晶構造の特異性の要因を検証する。以上のように、ALFOの新規深赤色蛍光体母体としての優れた特性を明らかにしつつあり、研究の進捗はおおむね計画通り順調なものである。なお、当初計画では深赤色発光中心として鉄イオン(III)のみを考えていたが、取り組みの中でマンガン(IV)やクロム(III)も深赤色発光中心候補になり得ることが明らかになったことから、ALFO中のマンガン(IV)およびクロム(III)の挙動も今後の検討課題に加えることにした。なお、進捗に伴う取り組み内容の軽微な修正であり、計画に大幅な変更はない。本研究では、フッ素ドープのアルミン酸リチウム(ALFO)を母体とする新規3d遷移金属蛍光体の開発を目的としている。狙いとしているのは深赤色領域の発光であり、その用途はLED照明から、太陽電池用波長変換、バイオマーカー、植物育成用特殊照明のように、日常生活から医療、エネルギー分野へと多岐にわたる。これまでに、鉄(III)イオンに加え、マンガン(IV)イオンやクロム(III)イオンがALFO中で良好な深赤色蛍光を示すことを見出し、各発光中心イオンの励起・発光特性の調査や最適濃度を明らかにした。
超臨界晶析反応を活かした多元系鉛フリーはんだナノ粒子の特性制御と印刷型高密度実装

鉛フリーのはんだナノ粒子は,ディスプレイの蛍光材料や高密度実装材料として重要な材料の1つである一方,酸化性が高いためにナノ粒子化が困難であった.本研究では流通式の超臨界晶析反応装置を作製し,SnO2とSn-Ag-Cu合金ナノ粒子(SACナノ粒子)の2種のSn含有ナノ粒子に着目して生成粒子の反応条件依存性を確認した.SACナノ粒子については,特に低融点ソルダ粒子合成の可能性を探索した.本年度の研究は、本研究の最終的目標であるはんだナノ粒子合成に必要な流通式連続合成装置の新規製作に向けて、水熱法によるはんだナノ粒子合成に最適と考える、温度400 °C、圧力30 MPa(予熱水ラインおよび原料溶液ラインの混合部)の条件下にて、置換水での安定的な運転を目指した。まず、予熱水および原料溶液用の送液ポンプ、リリーフ弁、予熱炉、反応炉、冷却循環装置、背圧弁、および配管、継手類からなる流通式連続合成装置の組み上げを行った。各装置の選定に当たり、電熱計算による適切な装置選定を行った。その後、送液ポンプ、背圧弁のみを操作した昇圧試験を行い、正常に昇圧することを確認した。また、これらに加え予熱炉、反応炉、冷却循環装置を運転し、400 °C、30 MPaまでの昇温、昇圧を達成し、この状態を安定的に維持できることも確認した。また、はんだ粒子の基幹となるSnの合成場における挙動の予測を目的とし、流通式連続合成における合成例が報告されているCuナノ粒子合成の出発物質とSnの出発物質の熱分解挙動を比較した。出発物質を凍結乾燥し、TGにより熱分解測定した結果、Cuの出発物質に関して、物質種による熱安定性の大きさと既報の合成における回収率とには相関関係があると判明した。Snの出発物質については、Cuよりも熱安定性が高いと考えられるため、高回収率が見込めるものと考える。計画当初は、はんだナノ粒子の生成条件の確立を優先させる予定であった。しかし、回分式反応管を用いた合成において、反応時間の点から流通式連続合成装置と同様の合成条件を作り出すことが難しいと判断した。また、研究目的である実用化を見越した結果、効率的に実験を進めるべく流通式連続合成装置を使用した実験を重視し、新規製作を優先して行う運びとなった。当初と異なる計画で進行したものの、今年度までに流通式連続合成装置の製作を完了したため、おおむね順調に進展していると判断した。本年度の研究では、はんだナノ粒子合成に必要な流通式連続合成装置の新規製作および健全性確認を終えるとともに,実際に装置を使用してSnO2ナノ粒子(SnO2NPs)やSn-Ag-Cu合金ナノ粒子(SACNPs)の合成反応を検討し,生成した粒子の評価を行った.まずSnO2NPsについては,反応条件を温度140-400 °C,圧力30 MPaとした.このとき,原料溶液には表面修飾剤としてPVP(Polyvinylpyrrolidone)を用い,PVPモノマー/Sn比が0.5から5(mol基準)となるように加えたもの使用した.原料溶液と予熱水を適切な流量比にて送液することで,所望の反応条件になるように調整した.反応温度で比較すると,140°Cから180°Cまでは温度上昇にともない粒径が減少し,それ以上では増大する結果となった.これは,180°Cまでは過飽和度が増大し核生成が優勢となったため粒径が小さく制御され,それ以上の温度では反対に粒子成長が優勢になったと考えられる.SnO2NPs合成時と同様の流通装置を用い,原料溶液に酢酸Agおよび酢酸Cuを追加した上で,SACNPsの合成を検討した.このときSn/Ag/Cu比が96.5/3.0/0.5 wt%となるように調整し,また,予熱水用の溶液には還元剤としてギ酸を添加した.ギ酸無添加系における生成粒子径はSnO2の粒子径と同等であったが,添加系では粒子径とともに回収率も低下した.これは,ギ酸添加により還元された粒子の一部分が,粒子径低下により融点が反応温度以下となり管内にて溶融し,最終的に冷却部付近で固化した可能性が示唆された.以上のことから,SACNPsの合成には融点と粒径の関係を定量的に評価する必要があると考えられる.鉛フリーのはんだナノ粒子は,ディスプレイの蛍光材料や高密度実装材料として重要な材料の1つである一方,酸化性が高いためにナノ粒子化が困難であった.本研究では流通式の超臨界晶析反応装置を作製し,SnO2とSn-Ag-Cu合金ナノ粒子(SACナノ粒子)の2種のSn含有ナノ粒子に着目して生成粒子の反応条件依存性を確認した.SACナノ粒子については,特に低融点ソルダ粒子合成の可能性を探索した.平成29年度は、目的組成であるSn-3Ag-0.5Cu組成を持つはんだナノ粒子の生成条件の確立を目的とし、溶媒、出発物質、温度、圧力等の操作因子を変量し、生成物質の解析を行う。また、流通式連続合成装置を使用し、はんだナノ粒子の操作因子を検討し、最適な合成条件の下で連続合成を行う予定である。また、表面修飾剤の設計を行うと共に、変量した検討を行いながら、分散溶媒との相互作用の検討も行う。また、酸化抑制効果の長期保存試験や実装時の銅基板に対するヌレ性およびチップ実装試験といった実用適性検討を行う計画である。

工学次年度使用額は、今年度の装置の製作を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額である。平成29年度請求額と合わせ、平成29年度の研究遂行に使用する予定である。
代数曲線符号に対する高速一般化最小距離復号

本研究は、本研究代表者が行ってきた代数曲線符号の設計距離までの硬判定高速復号法(BMSアルゴリズム)を、消失・誤り訂正を含む軟判定復号法のより強力な手法である一般化最小距離復号法に、その高速性を生かしつつ拡張することが主要な目的である。従来のRS符号等に対しては高速な一般化最小距離復号が可能であり、他の研究者により既に複数のヴァージョンが与えられていた。ところで、現在までの代数幾何符号(代数曲線・曲面符号)に対する研究成果を整理する中で、これらの符号が復号法も含めて、従来の代数的符号を1次元から多次元へ自然に拡張したものであるという認識を得た。この観点から、サーヴェイ論文を論文集Grobner Bases and Applications、および、Codes,Curves and Signalsに出版し、さらに、解説記事を電子情報通信学会誌、および、整理科学に掲載した。一般化最小距離復号も1次元から多次元への拡張の中で考えることができるが、そのようなより広い視野の中で、まず、1次元代数的符号の高速な一般化最小距離復号法を我々の立場で整理し、電子情報通信学会論文誌に出版した。次に、今回の主題である多次元符号の一般化最小復号法の中核となるべき「代数曲線符号の消失・誤り同時訂正の高速アルゴリズム」に関する、アメリカ、デンマークの研究者達との共著論文をIEEE Transactions on Information Theoryに出版した。しかし、その単純な反復として一般化最小距離復号を実現するだけでは、最終的な高速性が損なわれてしまう。そこで、このような多数回の反復における無駄な計算を如何に消滅するかが残された課題となっていた。特に、代数曲線符号の場合、未知シンドロームを決定するための多数決論理を伴うことが、この困難の源である。これを解決する手段を得るため、BMSアルゴリズム適用の前、または、後から消失を追加する方法、さらには、予め与えられた消失に対するBMSアルゴリズムの結果から、消失を削減する逆向きのアルゴリズム等、様々な変種を導入することを検討してきた。消失追加型のアルゴリズムに関しては、ほぼアルゴリズムと理論が完成し、BMS反復と消失追加の順序によらず最終結果が一致することを明かにし、現在論文を執筆中である。それを終えてから、消失削減型アルゴリズムについて取りかかる予定である。この両方向のアプローチの最適な組み合わせによって、より効率的な一般化最小距離復号法を確立できるものと考えている。本研究は、本研究代表者が行ってきた代数曲線符号の設計距離までの硬判定高速復号法(BMSアルゴリズム)を、消失・誤り訂正を含む軟判定復号法のより強力な手法である一般化最小距離復号法に、その高速性を生しつつ拡張することが主要な目的である。従来のRS符号等に対しては高速な一般化最小距離複号が可能であり、他の研究者により既に複数のヴァージョンが与えられていた。