hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
葉緑体レトログレードシグナルによる細胞壁制御

成長が盛んな細胞では、葉緑体遺伝子と細胞壁遺伝子はともに活性化され、免疫応答などのストレス応答に伴って同時に抑制される。この事実は、両者を同調するメカニズムの存在を示唆するが、その実体は不明である。一方,色素体はレトログレードシグナル(RS)を発信し、葉緑体機能と細胞全体の遺伝子発現プログラムを同調させている。本研究は,これまで知られていない葉緑体と細胞壁の同調メカニズムの解明を目指し、ミトコンドリアを含めたオルガネラ間ネットワークによる細胞壁制御に注目し、研究を実施した。その結果、光合成によるエクスパンシン遺伝子の発現制御について、光合成阻害剤のDCMUやDBMIBによって、エクスパンシン遺伝子が発現抑制を受けることを明らかにした。これらの研究から、ストレス下での成長抑制に、葉緑体レトログレードシグナル(RS)が関わっている可能性が示された。また、DBMIB処理によって、キシログルカン転移酵素酵素などの細胞壁調節酵素の発現が誘導される現象を見出し、ストレスによるミトコンドリア機能傷害によってミトコンドリアRSが生じ、細胞壁調節酵素などの遺伝子発現が制御されていること、ミトコンドリアRSにCa2+シグナルが関係する可能性を示した。さらに、ストレス時にアポプラストで生じるROSがシグナルとして葉緑体制御に関わる可能性についても検討を進め、細胞外に与えたH2O2が、長く続く葉緑体内Ca2+濃度上昇を引き起こすことなどを明らかにした。28年度が最終年度であるため、記入しない。生物的ストレスや非生物的ストレスへの応答遺伝子群を比較すると、多くのストレス応答において、成長に関わる遺伝子群の発現抑制と防御遺伝子の活性化が見られる。これを「成長と防御のトレードオフ」と呼ぶ。このトレードオフ制御では多くの細胞壁遺伝子の発現が変動し、細胞壁合成に関わるセルロース合成酵素遺伝子の発現が誘導される一方、細胞伸長に関わるエクスパンシンや、ペクチンリアーゼの発現は抑制される。これらの細胞壁遺伝子の発現パターンの変化は、ストレス応答時の細胞壁の再構成に重要な役割を果たしていると考えられる。一方、葉緑体に局在するCa2+結合タンパク質CASが、病原体分子パターン(PAMP)が誘導する細胞壁制御遺伝子の発現抑制に関係することを以前明らかにしている。したがって、葉緑体が発信するレトログレードシグナルが細胞壁遺伝子の発現制御に関係する可能性が考えられる。そこで本研究では、細胞壁制御遺伝子の発現制御における葉緑体レトログレードシグナルの役割の解明を目的に研究を進めた。まず、トランスクリプトーム解析から、光合成及び呼吸における電子伝達を阻害するDBMIBが、エクスパンシンなどの細胞壁制御遺伝子の発現に影響することを明らかにした。また、DBMIB応答が葉緑体の存在しない根や暗所でも見られることから、ミトコンドリアが発するレトログレードシグナルの関与が考えられた。一方、DBMIBに応答して、暗所で細胞質ゾルのCa2+濃度上昇が見られることから、ミトコンドリアによる細胞質ゾルのCa2+動態制御がレトログレードシグナルとして働いている可能性が示唆された。さらに、接触刺激に対しても、同様な細胞質Ca2+濃度の上昇と細胞壁制御遺伝子の発現抑制が見られることから、接触刺激応答におけるミトコンドリアレトログレードシグナルの関与が示唆された。1 RNA-seqによる網羅的遺伝子発現解析から、葉緑体及びミトコンドリアの電子伝達阻害剤であるDBMIBが、防御関係遺伝子の発現を直接誘導するとともに、エクスパンシンなどの細胞壁制御関係遺伝子の発現を抑制することを見出した。また、DBMIB処理は、細胞質ゾルCa2+濃度の一過的上昇を引き起こし、逆に細胞内Ca2+濃度を人為的上昇させた場合、エクスパンシン遺伝子の発現抑制が起こることがわかった。これらの結果から、葉緑体またはミトコンドリアの電子伝達阻害が細胞質Ca2+濃度の上昇を引き起こし、その結果、細胞壁制御遺伝子の発現抑制などのトレードオフ制御が起こる可能性が示された。2さらに、弱い接触刺激に対して、DBMIB処理への応答とよく似た遺伝子発現応答が生じることを見出した。また、接触刺激への遺伝子発現応答に先立って、細胞質ゾルのCa2+濃度の一過的上昇が起こることも明らかにした。3 DBMIBおよび接触刺激が誘導する細胞質Ca2+濃度の上昇が、細胞外からのCa2+流入に依存しないことから、このCa2+動員は細胞外からのCa2+流入を必要とせず、色素体またはミトコンドリアからのCa2+放出が関わる可能性を示した。さらに、DBMIBによる細胞質Ca2+濃度の上昇と遺伝子発現応答が、根でも見られること、明所でも暗所でも同様な応答が見られることから、細胞壁制御遺伝子の発現制御に、Ca2+を介したミトコンドリアレトログレードシグナルが関与する可能性が強まった。4ミトコンドリア内膜にバクテリア型の機械受容チャネルMSL1が局在することを確認した。また、ミトコンドリア内膜のCa2+チャネルMCUがミトコンドリアに局在することを示すとともに、MCUの制御因子MICUがミトコンドリア内膜に存在することを生化学的に確認した。

本研究は,これまで知られていない葉緑体と細胞壁の同調メカニズムの解明を目指し、ミトコンドリアを含めたオルガネラ間ネットワークによる細胞壁制御に注目し、研究を実施した。その結果、光合成によるエクスパンシン遺伝子の発現制御について、光合成阻害剤のDCMUやDBMIBによって、エクスパンシン遺伝子が発現抑制を受けることを明らかにした。これらの研究から、ストレス下での成長抑制に、葉緑体レトログレードシグナル(RS)が関わっている可能性が示された。また、DBMIB処理によって、キシログルカン転移酵素酵素などの細胞壁調節酵素の発現が誘導される現象を見出し、ストレスによるミトコンドリア機能傷害によってミトコンドリアRSが生じ、細胞壁調節酵素などの遺伝子発現が制御されていること、ミトコンドリアRSにCa2+シグナルが関係する可能性を示した。さらに、ストレス時にアポプラストで生じるROSがシグナルとして葉緑体制御に関わる可能性についても検討を進め、細胞外に与えたH2O2が、長く続く葉緑体内Ca2+濃度上昇を引き起こすことなどを明らかにした。ストレスによる「成長と防御のトレードオフ」制御時に見られる、エクスパンシンなどの細胞壁制御遺伝子の発現抑制に、ミトコンドリア由来のレトログレードシグナルが関係することを明らかにするとともに、そのレトログレードシグナルの実態を解明する。また、機械刺激受容やDBMIB応答にミトコンドリア局在の機械受容チャネルMSL1やCa2+輸送制御因子MICU1が関係する可能性を検証する。さらに、葉緑体局在のCa2+結合タンパク質CASの根の成長制御における役割についての研究も進める。そのために、平成28年度は以下の研究を進める。1細胞壁制御遺伝子の発現制御がミトコンドリアによるレトログレード制御を受けていることを明らかにするために、暗所や根での遺伝子発現の接触刺激応答やDBMIB応答をさらに詳細に解析する。2ミトコンドリア由来のレトログレードシグナルとして、ミトコンドリアを介した細胞質ゾルのCa2+動態制御と、ミトコンドリア由来の活性酸素種(ROS)の関与が考えられる。Ca2+動態の詳細な解析、ROSのイメージングなどの解析を通して、両者の可能性を検証する。また、Ca2+シグナリングとROSシグナリングのクロストークの可能性も含めて検討を進める。3作成済みのMSL1およびMICU1のノックダウン(アウト)変異体や過剰発現体を用い、細胞壁制御遺伝子発現の制御への関与を解析し、ミトコンドリアCa2+輸送がレトログレードシグナルの発生に関係している可能性を探る。さらに、サリチル酸がミトコンドリア膜電位の低下を引き起こすことを見出している。ミトコンドリアのサリチル酸応答にMSL1やMICU1が関わる可能性についても検討する。4 CASは光によってリン酸化されることが知られている。リン酸化部位を変異させた変異体を作成し、CASのリン酸化とレトログレードシグナルとの関係を詳細に検討する。28年度が最終年度であるため、記入しない。
ガス分子により駆動される新規なセンサータンパク質の機能発現機構

酸素センサータンパク質HemAT-Bsによる選択的酸素センシング機構を明らかとするため、野生型および各種変異型HemAT-Bsの共鳴ラマンスペクトルを詳細に検討した。その結果、HemAT-Bs中のヘムに酸素が結合した場合と、CO、NOが結合した場合には、ヘム近傍の耕造が異なることが明らかとなった。HemAT-Bs中のヘムに結合した酸素には、ヘム遠位ポケットに存在するThr95が水素結合していることが分かった。一方、COあるいはNOが結合した場合には、COあるいはNOとヘムポケットに存在するアミノ酸残基との間で水素結合は形成されない。また、Thr95と酸素との間の水素結合形成には、ヘムプロピオン酸残基とヘム周辺に存在するHis86との水素結合が重要な役割を果たしていることが明らかとなった。ヘムプロピオン酸残基とHis86との水素結合は、ヘムに酸素が結合した場合にのみ形成され、COやNOの場合にはこの水素結合は形成されないことが分かった。His86がヘムプロピオン酸と水素結合を形成することによりCEループ(His86が存在しているCヘリックスと、Thr95が存在しているEヘリックスを連結しているループ)部分のコンフォメーション変化が誘起され、これによりさらにEヘリックスのコンフォメーション変化が誘起されるものと考えられる。このように、酸素結合により誘起されるヘム周辺、およびヘムポケット内での水素結合ネットワークのダイナミックな組換えが、HemAT-Bsによる選択的酸素センシング、ならびに酸素に応答したシグナル伝達に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。本研究では,酸素,一酸化炭素などの二原子気体分子により駆動される気体分子センサータンパク質の機能発現機構の解明を目的として研究を行った。本年度は特に,一酸化炭素センサータンパク質であるCooAならびに酸素センサータンパク質であるHemATを主な研究対象とし研究を行った。CooAおよびHemATの野生型ならびに系統的なアミノ酸変異を導入した各種変異型タンパク質の共鳴ラマン散乱スペクトル,紫外・可視吸収スペクトル等の分光学的測定を行い,これらのセンサータンパク質による選択的気体分子センシング機構解明のための基礎的な知見を得た。また,CooAにっいては,好熱性一酸化炭素酸化細菌Craboxydothermushydrogenoformans由来のCooA(Ch-CooA)め結晶化に成功し,その構造を基にして,CooAの機能発現機構についての考察を行った。得られた結晶構造は,CooA分子中のヘムに外部配位子としてイミダゾールが結合した,イミダゾール結合型であった。外部配位子であるイミダゾールは,本来のエフェクターである一酸化炭素が結合するのと同じところに結合していたが,Ch-CooA分子全体の構造は不活性型の構造であった。これは,ヘムに結合したイミダゾールとヘムポケットに存在しているMet5の主鎖カルボニル酸素との間に水素結合が存在し,この水素結合がヘムの動きを阻害しているため,一酸化炭素と同じ位置にイミダゾールが結合するにも拘らず,Ch-CooAの活性化に必要なコンフォメーション変化が不完全にしか起こらないためであると考えれる。
戦後日本社会の構造変動と集団就職に関する社会学的研究

1.主題に関する諸文献の検討を行い、全体的な状況を把握するとともに、課題をより具体化し方法上の洗練への示唆を得た。集団就職の研究、またドキュメント等においては、年少労働者の新しい職場や生活環境への不適応を主題化したものが多いが、若年労働力の地域間移動と農村の変容、農業経営の変化をみる視点(産業構造の変換-工業化-とその地域間格差)を併せ持つことで、より構造的な分析が可能になると思われる。また、わが国の多くの人々のライフコースの形成のうえで、昭和期前半の戦争と並んで、戦後の高度経済成長の時期(昭和30年代から40年代)の集団就職等の諸経験が重要な要素となっていることが理解される。とくに地域、そして職業移動を余儀なくされた人々にとっては、語るべきことは多い。現代の日本文化の支え手たちの諸経験の一つとして、集団就職を位置づける視点である。2.集団就職者の出身地域として青森県津軽地域(黒石)、就職地として京浜、および北陸(福井)、中京地域を選択し、文献資料と既存統計の整理検討により概況の把握を進め、さらに個人を特定化しその人生航路を明らかにする実態調査を試みた。青森からの集団就職のピークは昭和40年前後、就職先としての北陸中京は繊維産業の集積地であり、主に女子が赴任している。この県は前々からの長期出稼ぎの伝統を有しており、流動性が比較的高い実情もあった。就職先では、不適応問題も少なくないものの、親族知人の網の目も相応に形成されており、後輩の出郷にも力を有していた。このことは、都市社会分析上も興味あることと思われる。3.以上の研究内容をより洗練された成果に結びつけるためには、全般的に今後の持続的な努力が養成されるが、とくに個人の人生を追う実態把握の部分について考慮されなくてはならないだろう。1青森県内の中学校卒業者の動向/県外就職者の動向/地域別動向昭和30年代より歴年の動向をみてみると、昭和40年代前半において中学校卒業者の就職者数および県外への就職者数がピ-クを迎えているのが理解できる。その後は高校卒業者にその重点が移行し、その段階で「集団就職」という表現もとられなくなっている。地域別には、津軽にその比重が大きく、地域労働市場の展開の程度との関連が予想しうる。2昭和44年の就職先リストの分析(業種/地域)昭和44年の青森県資料によると、東京を中心とする南部関東、愛知を中心とする中京/東海、および北陸が中心である。なかで中京、北陸は、践繊維産業が中核であり、女子を主に吸引している。関東は、製造業もさることながら、中小零細の商業サ-ビス業への就業がめだち、住込みの家事手伝いのようなものも含まれている。3この研究の理論的枠組みと展望、今後の研究方向と手続きこの研究は、集団就職を対象とする従来の研究にみられた年少労働者の職場定着性、あるいは当時の新聞雑誌等のドキュメントの多くにみられる、故郷と家族を離れて苦労を重ねる少年たちへの労働福祉的対策、といったテ-マとは少々視角を異にしている。それは、社会問題としての緊急性、あるいは話題性がうすれた今の段階での研究であることにもよるが、集団就職を具体的なフィ-ルドに、各個人の人生(ライフコ-ス)の中に大きな社会変動との関連、つまり変動の中で影響をうける個人と、逆に変動を支える個人の両面をみ、それによって社会再生産の総過程の一面を把握しようとするものだからである。調査および分析の手続きには、さらに洗練の余地があるように考えているが、今後もこの方向で研究をすすめていきたい。

1一国経済水準の高度化を図る選択肢の一つとして、時代に許される範囲で行われた我が国の「重化学工業化」は、工業・流通部門全体の水準を引上げ「高度経済成長」の時代とよばれる画期となった。必要な労働力の吸引と養成は、空間的には国内の限定された地域で行われ、第一次産業部門の解体とその担い手の他部門への移行の形で行われた。労働者の養成は、伝統的徒弟奉行形態、企業内教育、この時代の後半で展開された高校での職業教育によって混然と行われていた。「集団就職」形態をとって、地方農村から工業地帯へ移動していった多くの若年労働者の就業産業部門、企業階層は、概して、労働集約的産業部門、もしくは、そこへ既存のプ-ルから労働力を奪取されていった種々の産業部門にわたる中小零細企業層であった。前者は、女子の繊維産業群、男子の機械組立産業群であり、後者は、大都会の、環境衛生、飲食娯楽等の零細な企業群である。家政婦(お手伝い)も女子では目立つ。3彼ら自身の「人生の苦労」は、多くの戦時中の、あるいは戦争後の青少時代にひき続く、異郷の地での修業時代の苦労であり、時代へのかかわりの意識というよりも、より普遍的な形で語られるものである。この苦労に比しての、現在の「安定と満足」の意識なのであり、また故郷への強い執着(したがって強い同郷意識)も特徴的であって、大都会生活者の現時点での一定の層を代表するものである。集団就職に関する諸研究の研究主題に多いのは,高度経済成長を支えた労働力としての地方出身の年少労働者が抱えた生活上精神上の諸問題,というものである。本研究は,そのことをも主題にしつつ,よりわが国の工業化過程における地方農村の役割とその変容に関心を有し,さらに,個人の人生上の選択に大きく影を落とす社会の構造変動を個人の生活史のレベルから追うことを主題にしたものである。青森県からの集団就職は、時期からすると昭和40年がピークといわれるが,この県は,出稼ぎも含め,代表的な就職者移出県である。それだけ進学率の向上が遅れたのであり,また地元に残るための職場も少なかったのである。昭和44年の青森からの就職先企業一覧をみると,東京ほかの大都市の小さな職場の一つ一つに二人三人と赴任している。繊維工場などへまとめて赴任している例も少なくないが,先の例のほうが件数は多い。都会の砂漠に投出されるといった表現をしたくなるが,小さな家業的な職場への就職であるだけに,家族的な扱いも受けている。研究の過程で気付いたことの一つは,地方農村の流動性である。青森県では過去より出稼ぎが多く,戦前にあっても北海道への漁業出稼ぎ等盛んであった。それと共通する事情,また感覚が集団就職にもあるように思われる。意外と流動的な社会であったことに注意すべきであり,他地域との広範囲な交流があったのである。さらに,東京などの都会での彼ら就職者の生活を追い始めると,都会での生活の堅実な側面がみえてくる。そのネットワークのありかたや生活行動の様子は,地方都市や農村のそれと同様の親族や友人を中核にしたものであり,後輩の出郷にも力あるものになっている。彼らは都会の中で一定の割合を占めているのであり,都市社会分析上,看過しえない生活のありかたを示している。
ポータブルウインチを用いた木材の搬出・収穫体験プログラムの開発

研究目的本研究では、ポータブルウインチを用いて、市民を対象とした木材搬出、収穫の体験プログラムを設定し、実際にプログラムを実施する。体験プログラム参加者へのアンケート調査等によって、木材の搬出、収穫作業体験が与える市民の森林に対する意識の変化や、保健休養の効果を検証し、最終的に検証結果を反映させた効果的な体験プログラムの確立していく。研究方法2011年10月に東京大学演習林富士癒しの森研究所(旧富士演習林)において、参加者9名による日帰り体験プログラムを実施した。体験プログラムは、事前にポータブルウインチによる搬出作業の時間観測によって一般市民に適切と考えられる作業量、スケジュールとした。また、機材の名称や操作手順等を掲載した簡易マニュアルを配布し、昼食には、木材(薪)を利用して調理する食事メニュー等を準備した。参加者を対象に属性や森林に関わる経験値を把握するための設問を含めたアンケートを実施し、アンケートの結果から参加者の意識の変化やプログラムの保険休養の効果を検証した。研究成果アンケート調査から、すべての参加者はなんらかの森林内での野外活動を行っていた。今回設定のポータブルウインチでの木材搬出・収穫作業は、技術的、体力的な負荷は軽く、かえって物足りなさを感じているようであったが、木材を収穫し、その結果森林が整備される作業については、全員が楽しい作業であると感じていた。特に数名の参加者は、楽しさを強く感じていた。これまで一般市民に体験させることが困難であった木材の搬出・収穫作業がポータブルウインチを用いることで可能であり、本プログラムを体験することで、森林の整備、木材の有効活用といった観点での教育効果と森林浴やハイキングとは違った質の保険休養の効果が得られることが示唆された。今回設定の内容、スケジュールは適切と考えられるが、体験プログラムの普及には、企画のイベント性を考慮することが重要であると考えられた。
DNAオリガミ構造体を活用した革新的膜タンパク操作法の開発

昨年度設計した脂質2重膜を取り込むための口の字型DNAオリガミ構造体の調製を行った。10 nm角の疎水空間を有する構造体を実際に作製し、原子間力顕微鏡(AFM)により目的通りの構造が作製されていることを確認した。さらに、脂質2重膜との相互作用についても検討した。また、DNAオリガミ構造体内の疎水空間へのゲスト取り込みに関して、その低い収率を改善するための手法についても検討した。金ナノ粒子へのDNA修飾に際して、金ナノ粒子とチオール修飾DNAの溶液を凍結させることにより、金ナノ粒子へのDNA分子の導入効率を飛躍的に高めたという既報の論文を参考に、10 nm角のゲスト取り込み用の空間を有するDNAオリガミ構造体への金ナノ粒子の取り込みにおいても溶液の凍結を試みた。その結果、従来考えられていたのとは異なり、DNAオリガミ構造体の溶液を凍結しても、その構造には悪影響がでないことがはじめて明らかとなるとともに、DNAオリガミ構造体への金ナノ粒子の取り込み効率についても、100倍以上の加速効果が得られることがわかった。さらに、DNAオリガミ構造体のゲスト取り込み空間に、シクロデキストリンロタキサンを固定化することにも成功した。高速AFMで観察した結果、シクロデキストリン分子そのものを観察することはできなかったものの、シクロデキストリンに導入したビオチンにストレプトアビジンタンパクを結合させることにより、ナノ空間内にタンパク分子を選択的に取り込み、その運動をリアルタイムに観察することができた。当初の研究計画に従い、脂質2重膜を取り込むための口の字型DNAオリガミ構造体の設計を行った。84残基からなるDNA二重らせんを10本平行に束ね、これを二層重ねた構造を一単位とした。これにより、奥行き28 nm、横幅35 nm、厚み7 nmの長方形のブロックが形成される。さらにこれを四単位、回転対称に並べることで、中央に正方形の疎水空間をもつ、口の字型の構造体とする。研究計画当初は中央の疎水空間のサイズを30 nmの固定としていたが、DNAオリガミ構造体の設計を工夫することにより、最小7 nmから最大35 nmまで、疎水空間のサイズを可変とした。鋳型DNAの折りたたみパターンを決定するとともに、その配列を確定した。上記に加え、我々が独自にデザインしたDNAオリガミ類縁体であるDNAスダレ法によっても、同様の疎水空間を中央に有する構造体のデザインを行った。DNAスダレ法は、DNA二重らせん間に任意の長さのスペーサーを挿入することにより、らせん間の距離を調節するだけでなく、その角度までも自在に操ることができることがわかっている。そこで、中央に末端の疎水部を集約するようにDNA二重らせんを放射状に並べた、円形の構造体を設計した。DNAの折りたたみパターンは上記の口の字型構造体とほぼ同様の84残基のDNA二重らせん80本からなり、厚みも同じように2段構造とした。らせんの結合パターンのみを変えることにより、中央の円形の疎水空間の直径がおよそ80 nm、外周までの直径がおよそ140 nmの構造となるようにした。計画通りの構造体の設計に加え、新たな構造体の設計も完了し、順調に脂質の取り込み実験までを早期に遂行できる目処がたった。当初の研究計画に従って、口の字型DNAオリガミ構造体、および円形DNAスダレ構造体の実際の構築を行い、その構造確認を原子間力顕微鏡(AFM)、および透過型電子顕微鏡(TEM)観察によって行う。次いで、中央の疎水空間への脂質2重膜の取り込み実験を行う。膜タンパクの無細胞合成についても、順次着手する。
レイアウト設計を考慮した抵抗性オープン故障に対するテストパターン生成技術の研究

VLSIは製造時に欠陥が生じる可能性があるため,出荷前に良品と不良品を分類するテストを行う。VLSIのテストでは欠陥をモデル化した故障モデルと,テストパターンと呼ばれるテスト用のデータを利用する。従来は縮退故障や遷移故障といった故障モデルでのテストで十分であったが,VLSIの微細化技術の発展により,信号線の半断線が原因で生じる抵抗性オープン故障が問題となっている。本研究では,抵抗性オープン故障のテストパターン生成アルゴリズムを考案することで,従来手法よりも高品質なテストパターンの生成を目標とする。そして,生成したテストパターン集合を用いて,抵抗性オープン故障のテスト品質を明らかにする。
企業再編における取締役の行為規範とその実現方法

取締役は、企業再編に際してどのように行動すべきか。取締役は、その企業再編によって企業価値が向上させること、そして、その企業再編によって株主に与えられる対価が公正であることの2点について実現しなければならない。この行為規範に違反した場合、取締役は損害賠償責任を課されることが、この規範の実現手段の中心となる。株式買取請求権が行使された場合にも、取締役の責任の判断と同様の審査基準で審査すべきである。そうすることで、不適切な行動をすれば取締役に不利益が課され、適切な行動をすればそのような不利益が取締役に課されないことになり、取締役に適切なインセンティブを与えることができる。本研究は企業再編における取締役の行為規範とその実現方法について検討するものである。取締役は、平時(すなわち、企業買収が問題となるような場面以外の通常の場合)における会社の経営において、長期的な株主利益(企業価値)を最大化することが求められる。しかし、企業再編の場面においては、企業再編による企業価値への影響を考慮するだけではなく、その企業再編によって得られる利益(シナジー等)を株主にどのように分配するのかについても配慮する必要がある。利益の分配において取締役は、合理的に入手可能な最善な価格を株主に保証するように行動することが求められるのか(レブロン義務)、また、もしこれが求められるとしたらその実現方法はどうすればよいのかを研究する。平成25年度は、取締役の行為規範の検討の作業を行った。取締役の行為規範として価値最大化を目指すべき場合として、どのような場合があるのかを検討する作業である。その方法としては、デラウェア州法を中心とした米国法および英国法を中心とした比較法研究である。米国法に関しては、レブロン義務のように合理的に入手可能な最善な買収価格の実現という規律の内容と、その適用場面を中心に検討を行った。英国法に関しては、主にシティコードにおける、公開買付けの競合をエンカレッジするルール(たとえば、買収防衛策は原則として禁止だが、他の買収者による買収を勧誘する行為は認められるというルールがある。)が、価値最大化を要求する規範として位置づけることができるのかどうかを中心に検討を行った。さらに、日本において、レブロン義務について言及する判例が登場したので、これを研究した。本年度は、企業買収の対象となった会社の取締役の義務(すなわち、取締役はどのように行為すべきかという規範)について研究した。特にアメリカにおけるこの問題についての理論を手がかりに、日本法の問題としてどのように考えるべきかを明らかにした。アメリカでは、一定の類型の企業買収については、対象会社の取締役は買収価格が合理的に入手可能な最善の価格となるようにするべき義務を負っており、この義務をめぐって学説は大いに対立している。その学説を分析していった結果、日本でも、取締役は、企業買収を受け入れることがその会社の長期的な利益(企業価値)を促進することになるかどうかをまずは考えるべきであり、企業価値の向上につながる場合には、株主が受け取る対価が公正であるように確保するべきであるという結論に至った。この問題は、最近いくつかの裁判で直接的に問題になってきているものである。理論的には従来から問題となっていたが、必ずしも理論的な解明が十分になされてきていたわけではなかった。本研究で示した解釈論は、学界および裁判実務に一石を投じるものとなることが期待される。また、この問題は、平成26年に改正された会社法に導入された、特別支配株主の株式等売渡請求(90%以上の株式を保有する株主は、その他の少数株主に対して、自分にその株式を売却するように請求できるという制度)においても、対象会社の取締役は何をすべきか、どのように行動すべきかを考えるに当たって重要である。この制度においては、対象会社の取締役がこれを承認しなければいけないという制度になっている。そのため、特別支配株主による株式等売渡請求の対価の適切性について、取締役会が検討して、適切であると認めたときにのみ承認すべきことが制度上予定されている。本研究の成果はこの新しい制度についても、そのまま応用することができる。本研究は、企業再編における取締役の行為規範とその実現方法について検討することを目的とするものである。研究成果としては、次の点を明らかにした。まず、企業再編における取締役の行為規範は、第1にその企業再編が企業価値を高めること、第2にそれを前提として株主が受け取る対価が公正となることの2点について経営者としての合理的な裁量のもとで検討して、いずれについても肯定できる場合にはその企業再編を行うべきである。そして、その実現方法としては、事後的な手段としては取締役の責任が最も重要である。独立当事者間で行われる企業再編の場合には、上記の行為規範に従って取締役が行動したかどうかの判断基準としては経営判断原則を用いるのが適切である。また、株式買取請求権・価格決定申立ての事件においても、問題となっている企業再編が独立当事者間取引で行われたと評価できる場合には、株主にその申立てによって利益を得させない価格を裁判所が命じることにより、通常の訴訟における請求棄却と同じ機能が得られるところ、実際の裁判例の多くもこのように運用されていると評価できる。企業再編において適切に取締役が行動した場合に、事後的に、裁判において非難されないように制度を運用することは、取締役が適切に行動するインセンティブを与えるための必要条件であり、この点を明らかにすることは、企業再編の効率的な実行を促すことにもつながるという貢献がある。

また、利益相反問題があるような場合には、その手続き面を中心に、上記の取締役の行為規範に従って行動したかを評価し、そのように行動しなかった場合には、取締役の責任を認め、また、株式買取請求権・価格決定申立てにおいてはあるべき公正な価格を裁判所が独自に命じなければならない。適切な行動がとられなかった場合には責任が発生することも、取締役に適切なインセンティブを与えるための必要条件である。取締役は、企業再編に際してどのように行動すべきか。取締役は、その企業再編によって企業価値が向上させること、そして、その企業再編によって株主に与えられる対価が公正であることの2点について実現しなければならない。この行為規範に違反した場合、取締役は損害賠償責任を課されることが、この規範の実現手段の中心となる。株式買取請求権が行使された場合にも、取締役の責任の判断と同様の審査基準で審査すべきである。そうすることで、不適切な行動をすれば取締役に不利益が課され、適切な行動をすればそのような不利益が取締役に課されないことになり、取締役に適切なインセンティブを与えることができる。本年度の研究の成果は、取締役の義務の内容を日本でどのように設計すべきかという点にまで及ぶものであり、当初の予定よりも速いペースで研究成果が得られている。もっとも、その義務の内容を実現するための方策については、今後の課題であり、最終年度につめて研究する必要がある。商法本年度に得られた研究成果を発展させるために、具体的に取締役の義務を実現するための方策を研究する。その際には、アメリカやイギリスとの比較法的検討や、法と経済学的なアプローチをとることを予定している。1年目に予定していた、比較法研究による論点の位置付け・洗い出しの作業がおおむね順調に進展したから。2000円程度の端数が出たため、次年度に使用したほうがより効率的な執行が可能となるため。今後は、規範(あるべき法)の実現方法についての研究に重点を置く。書籍の購入に利用する。発注した書籍の納入が遅れたため、1万円以下の次年度使用額が生じ、来年度に繰り越した方が効率的・適切な使用が可能であるから。物品の購入に利用する。
精細管筋様細胞の細胞骨格構造変化と精子形成能・筋様細胞機能との相関

1)生後発達過程における筋様細胞内のアクチンフィラメント構造生後1540日のラット精巣から精細管を単離し、FITC標識ファロイジンとヨウ化プロピジウムとで二重染色して共焦点レーザー顕微鏡で観察した。成熟ラットの精細管筋様細胞で見られるアクチンフィラメントの格子状構造は、生後27日頃に形成されることがわかった。このとき精細管内には精子細胞が出現する。それ以前の若幼な精巣では、格子状ではなく、平行に走る(精細管の長軸に対して垂直方向)アクチンフィラメントが筋様胞内に見られた。2)筋様細胞内のアクチンフィラメント構造と精子形成能との関連ラットを用いて実験的に停留精巣を作製し、精子形成能を阻害したところ、筋様細胞内のアクチンフィラメント束は細くなり、その走行も乱れた。また、造精機能をもたない突然変異マウスjsdの精細管筋様細胞について調べたところ、やはりアクチンフィラメントの構造は正常マウスに比べて乱れていた。これらの結果から、筋様細胞内の規則正しいアクチンフィラメント構造は正常な精子形成に必須であることが示唆された。3)マウス精巣における細胞骨格タンパクとFynチロシンキナーゼさらに、精子形成における細胞骨格タンパクの関与に関連して、以下の予備的実験を行った。近年、細胞骨格は単なる細胞の骨組みではなく、ダイナミックな変化を示す細胞間と細胞内をつなぐ情報伝達系の接点とみなされている。また、Srcファミリーチロシンキナーゼは細胞骨格タンパクとの相互作用を通じて、細胞の増殖・分化の制御を担うシグナル伝達に関与しているとされる。そこで、Srcファミリーの一員であるFynチロシンキナーゼについて、細胞骨格タンパクとの関連に注目しつつ、精巣における発現について調べた。1.生後発達過程における筋様細胞内のアクチンフィラメント構造生後1540日のラット精巣から精細管を単離し、FITC標識ファロイジンでアクチンフィラメントを、ヨウ化プロピジウムで核を染色し、精細管全載標本を作製した。共焦点レーザー顕微鏡で観察したところ、成熟ラット精巣の精細管筋様細胞で観察されるアクチンフィラメントの格子状構造は、生後27日頃に形成されることがわかった。それ以前の幼若な精巣では、格子状ではなく、平行に走る(精細管の長軸に対して垂直方向)アクチンフィラメントが筋様細胞内に見られた。2.アクチン結合タンパク質α-アクチンの局在抗α-アクチニン抗体を用いて、アクチンフィラメントとの二重染色を行い、両者の位置関係について調べた。筋様細胞では平滑筋タイプのα-アクチニンに対する抗体が反応し、共焦点レーザー顕微鏡での観察から、α-アクチニンはアクチンフィラメント束上に点々と局在していることがわかった。ラットの他、マウス、ハムスターの筋様細胞でも同様のα-アクチニンの分布が見られた。さらに免疫電顕法により筋様細胞の細胞膜直下のdense body近辺にα-アクチニンの存在を確認した。3.筋様細胞内のアクチンフィラメント構造と精子形成能との関連ラットを用いて実験的に停留精巣を作製し、精子形成能を阻害したところ、筋様細胞内のアクチンフィラメント束は細くなり、その走行も乱れた。1)筋様細胞内の細胞骨格分子と精子形成能との関連ラット精巣を用いて、アクチンフィラメントやα-actininなどの細胞骨格分子の局在について調べた。

生後発達過程において、筋様細胞内のアクチンフィラメントは、まず精細管長軸に対し平行に走り、丸い精子細胞が出現する生後30日頃から成熟ラット精巣で見られる格子状構造が形成されることがわかった。この格子状構造が発達するにつれ、α-actininの規則正しい局在が見られた。精子形成能のない突然変異マウス精巣や精子形成を阻害した停留精巣では、筋様細胞内のアクチンフィラメントやα-actininは乱れ、筋様細胞内の規則正しい細胞骨格構造は、正常な精子形成に必須であることが示唆された。2)ヒト精巣における精細管筋様細胞の構築ヒト精細管を取り巻く筋様細胞について、共焦点レーザー顕微鏡を用いて調べた。ヒト筋様細胞は筋様腺維芽細胞とも呼ばれ、マウスやラットのそれと異なり、複雑な形態で何層にもわたって存在していた。筋様細胞ないのアクチンフィラメントは、内層と外層とで、その走向が異なることがわかった。3)マウス精巣における細胞骨格タンパクとFynチロシンキナーゼさらに、精子形成における細胞骨格タンパクの関与に関連して、以下の予備的実験を行った。近年、細胞骨格は単なる細胞の骨組みではなく、ダイナミックな変化を示す細胞間と細胞内をつなぐ情報伝達系の接点とみなされている。また、Srcファミリーチロシンキナーゼは細胞骨格タンパクとの相互作用を通じて、細胞の増殖・分化の制御を担うシグナル伝達に関与しているとされる。そこで、Srcファミリーの一員であるFynチロシンキナーゼについて、細胞骨格タンパクとの関連に注目しつつ、マウス精巣における発現について調べた。
紫外線硬化材料の屈折率変化を利用した3次元MEMSフォトリソグラフィ

本研究ではMEMSの基本プロセスの1つであるフォトリソグラフィにおいて、リソグラフィに用いる紫外線硬化材料の硬化前後の屈折率の変化を利用した3次元微細構造の作製方法を実現することである。平成30年度においては、当初の計画にあるマイクロ構造であるマイクロニードル、ウェル構造、マイクロ吸盤の製作を進めた。マイクロニードルについては、タイムラプスとなる露光時間を変化させた場合の形状を作製し、SEMにより側面から観察することで、屈折率の違いによる紫外線の光路について実験的な知見を得た。アルミの穴形状がパターンされたガラスウェハをPEGDAの満たされたチャンバの上に配置し裏側から紫外線を照射することで、ニードル形状を作製した。露光量が適切な場合、先端が鋭いニードル形状となることが分かった。さらにそれ以上に露光した場合でも、その上面で再度集光し、先端が鋭いニードル形状になることが分かった。またこの屈折率の違いによる光路のシミュレーション環境を構築した。ウェル構造については、ニードル構造とパターンが逆となるウェハを用いて、PEGDAが逆テーパ構造になることを、作製した構造の断面をSEMで観察することで確認した。マイクロ吸盤構造については、作製のための回転傾斜露光装置を設計・製作した。LEDによる露光装置及び傾斜をつけたミラーをモータを用いて回転させる機構を用いて作製を行った。さらにPEGDAの屈折率に関係があると考えられる粘弾性についても、紫外線を照射していく過程で変化することを明らかにした。平成30年度は、3つの構造の作製及び作製するための装置の開発と、及びシミュレーションのセットアップの構築が達成できたため、順調に進展していると判断した。前年度に構築した露光装置をもちいて、マイクロ吸盤構造の作製を目指す。またタイムラプスで作製したマイクロニードルのように光路が進むかどうかについて、シミュレーションを行う。さらに材料を変えたときなどについても評価を進めていく。主な理由として、研究代表者が平成31年度に東京大学から慶應義塾大学に異動することとなったため、少額の次年度使用額が生じた。少額のため、問題なく次年度の予算と合わせて計画通り使用する予定である。
ストリーム指向の超高速XQuery処理技術に関する研究

本研究は,大規模な半構造データに対して,特定の条件に合致するデータを高速見つけ出し,統計処理を含むさまざまな出力を得ることができる技術の開発を目的として研究を行った.特に,文字列照合の観点から理論を展開し,それを応用した超高速なXQuery処理システムの開発を目指した.具体的には,本年度は半構造化データに対する検索・統計手法についての考察を深め,実装上の改良を行った.半構造データを木構造や表形式に変換することなく,文字列処理を応用したストリーム処理によるシステムを開発し,国際会議において発表した.大規模な半構造化データに対するストリーム処理をおこなう際には,ストリームの入力速度が性能の限界となる.半構造化データを予め圧縮して保持することにより,ストリームそのものの長さを短くし,圧縮されたデータを展開することなく高速に処理することで,システム全体の性能を改善することができる.そこで,圧縮されたデータに対する高度な処理として共通部分文字列を求める高速なアルゴリズムを国際会議で発表した.これは圧縮表現された文字列を展開することなく圧縮表現の多項式時間で共通部分文字列を求めるというものである.さらに,ストリームデータに対してはデータを分割し,それらに対する処理を分散することによって高速化することが可能であるが,高速化のためのみならず分散されたデータを暗号化することにより,暗号化されたまま検索する手法について提案した.本年度は,半構造データに対する検索・統計手法の検討を行った.ストリーム処理においては,入力データを一方向に走査していく過程において必要な処理を検索要求に関わらず,ほぼ定数時間で処理することが重要となる.そのために,半構造データに極めて単純な前処理を施すことによって,与えられた半構造データo構造的な特徴を解析し,それを用いることによる高速化技法を提案した.提案手法で用いる,与えられた半構造データの構造的な特徴とは,半構造データを木と捉えたときの根から葉へと向かう全てのパスを保持するパストライのことである.パストライの各ノードには識別子を割り当て,その識別子を用いることで,元の半構造データを加工する.パストライのサイズは元の半構造データに比べて非常に小さなものとなり,また,加工された半構造データも元のサイズよりも小さいかあるいは同程度である.以上の前処理を行うことにより,質問式の集合に対して,各質問式が適合する可能性がありうる場合をパストライを用いることで予め調べることができ,その結果,半構造データを走査する際には,各開始タグや終了タグに対応したパストライの各ノードにおいて適合する質問式を高速に列挙することが可能となる.また,以上の検討に基づく検索・統計手法を計算機上に実装し,手法の有効性を検討した.既存の手法との比較の結果,既存の手法よりも高速かつ省メモリであることを確認した.本研究は,大規模な半構造データに対して,特定の条件に合致するデータを高速見つけ出し,統計処理を含むさまざまな出力を得ることができる技術の開発を目的として研究を行った.特に,文字列照合の観点から理論を展開し,それを応用した超高速なXQuery処理システムの開発を目指した.具体的には,本年度は半構造化データに対する検索・統計手法についての考察を深め,実装上の改良を行った.半構造データを木構造や表形式に変換することなく,文字列処理を応用したストリーム処理によるシステムを開発し,国際会議において発表した.大規模な半構造化データに対するストリーム処理をおこなう際には,ストリームの入力速度が性能の限界となる.半構造化データを予め圧縮して保持することにより,ストリームそのものの長さを短くし,圧縮されたデータを展開することなく高速に処理することで,システム全体の性能を改善することができる.そこで,圧縮されたデータに対する高度な処理として共通部分文字列を求める高速なアルゴリズムを国際会議で発表した.これは圧縮表現された文字列を展開することなく圧縮表現の多項式時間で共通部分文字列を求めるというものである.さらに,ストリームデータに対してはデータを分割し,それらに対する処理を分散することによって高速化することが可能であるが,高速化のためのみならず分散されたデータを暗号化することにより,暗号化されたまま検索する手法について提案した.
人間活動に配慮した都市河川整備に関する実践的研究

本研究の目的は、都市と河川の結びつきを人間の活動を媒体として検討することである。この課題に対しては、以下の3つの視点から分析を行っていく。1.都市から河川をみる:都市河川周辺における街路空間を分析することによって、河川の特性を分析する。都市河川周辺においては、特徴的なシークエンス景観が楽しめる場所であることから、歩行者のシークエンス景観体験を定量的に説明するモデルを構築し、シークエンス景観を分析していく。萌芽性が高い研究であるため、今後はデータの収集法など、異なったアプローチで展開し、最終的には、より簡便で再現性の高いモデルを構築することを目指す。2.河川から都市をみる。3.都市と河川の接点をみる。2.3.に関する詳しい説明は省略する。平成19年度は、前年度の方法論の構築を受けて、目的1.について詳しい考察を行った。具体的には、デザインボキャブラリーという考え方に着目し、先に開発した空間開放度モデルの設計段階での有効性を見出すということである。分析にあたっては、既存の調査データに加え、実空間を抽象化したCG空間を作成し、より肌理の細かいデータを収集できるように工夫した。このCG空間から得られた人間のシークエンス体験を記述する指標である"開放度差"のグラフとCG画像を用いて、開放度差と空間の構造がどのような関係を持っているのかを考察した。この関係性を一般化し、いくつかのデザインボキャブラリーを作成し,これらのボキャブラリーがうまく機能するかを実証することで、空間開放度モデルを設計段階のツールとして確立できる可能性を示した。本研究の目的は,(1)「都市から河川を見る」,(2)「河川から都市を見る」,(3)「都市と河川の接点を見る」の3点である。(1)に関しては,河川周辺における歩行シークエンス分析を行った。デジタルカメラで撮影した静止画を閉鎖的空間要素(黒)と開放的空間要素(白)と水面要素(青)に分解し,シークエンス体験を記述するモデルを提案した。また,シークエンス体験を記述する指標として,「予測」を考慮した空間開放度という値を提案し,「学習」を考慮した傾向開放度,ゆらぎ成分を導き出した。その結果,空間開放度,傾向開放度,ゆらぎより,シークエンス体験の「連続」と「変化」を数値的に導き出した。(2)に関しては,都市と河川の境界を横断面図によって分析した。すなわち,横断面図に表されるここの要素を,配列の傾向として整理し、その傾向が示す現象を、断面形状と現地写真から分析し、RCモデルを提案した。また,RCモデルより、視覚的に境界を位置付け、さらに境界の立地条件を4分類した。また、街と川の繋がりを考える上で、重要な場所となることを示した。最後に,4分類した境界の立地条件ごとに、境界ではなく街と川を繋ぐ場所と認識される為のデザインポイントを挙げた。(3)に関しては,申請者らが関わった長崎県佐世保市日野川における橋詰めデザインの実例に基づいて考察を行い,空間構成と人の動きに着目することによって,体験をデザインすることにつながった.例として,細かなレベル差を解消するために全体を階段広場としたが,そうすることによって,堤防線を変更し河川空間を広くし,交通量の多い車道との分離を行ない,ベンチなどを置かずに人々が集える空間を創り出した。
ヒト滑膜幹細胞の軟骨分化能を維持したまま増殖を促す培養法の確立

本研究では滑膜幹細胞の多分化能を保ったまま増殖を促す手段として、サイトカインに注目しスクリーニングおよび個別のサイトカインについてその効果を評価した。結果、IL-1b、PDGF-AA、TNFa、FGFが滑膜幹細胞の増殖を促し、かつ増殖した細胞の多分化能が保たれることが明らかとなった。成果は整形外科基礎研究の国内最大学会で採択された。また日本組織培養学会第89回大会「滑膜幹細胞の増殖性を予測する自己血清評価法の開発(水野満、小田邉浩二他)」が奨励賞対象演題となった。以上の成果は国際学術誌に投稿され、そのうち3編がacceptされた。関節症は疼痛や運動制限をもたらし生活の質に直結する。関節症の医療費は2兆3000億円に達し、また要介護となる要因の10%が関節症に起因している。軟骨・半月板の損傷が起こる関節症に対する根治的な治療法は高額な人工関節置換術以外に無いのが現状で、再生医療の開発が最も期待される分野の一つである。滑膜間葉系幹細胞(以下、滑膜幹細胞)は増殖・軟骨分化能が高く、当施設では2008年から軟骨・半月板再生を目的とした医療の臨床研究を実施している。10 %自己血清を用いて初代滑膜幹細胞を14日間培養し移植に用いているが、移植する細胞は多いほどよい結果が得られまた増殖が十分でない症例を経験することがある。滑膜幹細胞の軟骨化能を促進し、かつ増殖を促進する方法を模索した結果、IL-1βとTNF α等のサイトカインの添加及び、低酸素で培養が有用と考えるに至った。本研究課題ではこれらの有用性を客観的に示すともに、その機序を明らかにし再生医療技術の発展を目指す。本年度の成果としては、IL-1β、TNF α等の滑膜幹細胞に対する効果の解析については、いずれも一定の濃度でin vitroでの軟骨分化能を維持したまま増殖を促進できることを示した。内容は国内外の主要学会で演題として採択され、論文として作製準備している。低酸素培養の効果についても、5%低酸素環境が細胞接着能、増殖能に及ぼす影響を調べ、特に増殖能を高める効果を明らかにし、国内・国際学会で採択、発表の機会を得、現在論文を科学雑誌に投稿中である。研究代表者が所属する研究チームでは、滑膜幹細胞の細胞操作技術を特許化済(特許第5656183号:滑膜由来間葉幹細胞(MSCs)の軟骨・半月板再生への応用)である。本研究課題により得られた成果は特許化した技術とシナジーすることにより、再生医療の基盤技術開発に貢献できる。上記2つ以外にFGF2についても滑膜幹細胞に対する興味深い効果が判明しており、こちらに関しても、データーの取得を終え、論文化を進めている。また、サイトカイン投与前後および低酸素環境下における遺伝子発現プロファイルの解析を行い、培養上清のプロテインアレイ解析でも増殖能の促進効果を説明できる候補となる因子の候補を絞りこんでいく。in vitroの有効性は示されつつあり、今後は可能であれば動物実験モデルで滑膜幹細胞を移植前に当該サイトカインで前処置することによるin vivoの効果も示していくことを視野に入れている。再生医療本年度は実験に必要な細胞培養のための物品等は実験室の既存のものを使用できたため、さらに条件設定のプロセスが順調に進み、サイトカイン使用量が予想より少なく抑えられたため経費を抑えることができた。また実験に必要なサンプルそのものの入手は手術時の検体が得られた。今後は実験結果解析のための物品を購入する必要がある。また、引き続き学会発表の予定もあり、学会参加費・旅費等が必要になる。
超短パルス光を用いたコヒーレント振動励起による固体表面反応の研究

本研究では、超短パルスレーザー光を用いて、固体表面上の振動コヒーレンスを誘起し、その表面化学反応への影響を調べることを目的としている。本年度は以下に挙げる成果を得た。波長可変非同軸パラメトリック増幅器による時間分解第2高調波測定システムを用いた表面吸着種の振動コヒーレンスの励起波長依存性すでに本研究課題のこれまでの成果により、よく規定された金属表面上に吸着したアルカリ原子の振動コヒーレンスの時間領域観測が可能となった。本年度はこの振動コヒーレンス誘起メカニズムの詳細に焦点を絞り、特にその励起波長依存性を調べた。具体的には銅(111)面に吸着した単層ナトリウムについて、ナトリウム-銅間の振動コヒーレンスの時間領域観測を、パルス幅約25fsの超短パルス光による時間分解第二高調波測定により行った。信号強度の励起波長依存性から、励起光子エネルギーがナトリウム吸着誘起の表面準位間電子遷移に共鳴する条件で、大きな信号増大が観測され、吸着種の振動コヒーレンスが表面での電子励起により誘起されることが明確に示された。加えて、ナトリウム-銅間の振動周波数が励起波長により、シフトすることを見出した。これは、光吸収により遷移する表面鏡像準位の量子数に依存して、ナトリウム-銅間のforce constantが変化していることを意味しており、表面の電子励起が吸着種の核運動に及ぼす影響を直接観測した重要な成果である。本研究では、本研究では、超短パルスレーザー光を用いて、固体表面上の振動コヒーレンスを誘起し、その表面化学反応への影響を調べることを目的としている。本年度は以下に一挙げる成果を得た。・白金(111)表面に吸着したセシウム単原子層の振動コヒーレンスの観測超高真空中に保持した白金単結晶清浄表面にセシウム原子を蒸着し、パルス幅約150フェムト秒のパルスレーザを用いて、セシウムー白金間核振動を誘起し、核変位の時間領域観測を行うことに成功した、これは、固体表面単原子層吸着種の振動コヒーレンスの直接観測としては、世界で初めての例である。測定手法としては、上記フェムト秒パルスによる時間分解第2高調波測定を行い、固体表面での核変位を表面第二高調波の強度変調として観測した。振動コヒーレンスによる信号の、セシウム被覆率依存性、温度依存性、励起光強度依存性を調べた結果、振動コヒーレンスは、セシウム由来の電子状態変化に伴う、共鳴インパルシプラマン散乱過程により誘起されると結論された。また、高強度励起下では、振動コヒーレンスの減衰速度が著しく増大するのが観測され、過渡的に高温になった白金基板中の電子による位相緩和過程の寄与が示唆された。さらに、観測された信号の振動数成分の解析から、セシウム-白金間振動だけでなく、白金基板の表面フォノンの核変位も観測できることがわかった。1)非同軸パラメトリック増幅器による時間分解第2高調波測定システムの構築と固体表面の振動コヒーレンス観測への応用パルス幅約25フェムト秒、可視領域で波長可変かつ高強度(パルス強度約5μJ)のレーザー光源を新たに構築し、これを用いた時間分解第2高調波測定システムを構築した。昨年度の研究により一定の成果が得られている、白金(111)表面上に吸着したセシウム単原子層にこれを適用し、約25フェムト秒の時間分解能で、振動コヒーレンスの観測を行った。その結果これまで150フェムト秒のパルスを用いた計測ではあいまいだった振動の初期位相を決定することができ、励起メカニズムについて知見を得た。また、白金(111)表面上のカリウム原子についてもこの手法を適用し、より高い振動数(5THz)の振動モードの観測が可能であることを示した。2)液晶変調素子を用いたパルス波形変調と表面振動の制御液晶空間変調素子を用いて、150フェムト秒の単一パルスを2THzから3THzの周期をもつパルス列に変換し、これを用いて白金(111)表面上に吸着したセシウムの振動コヒーレンスを観測した。パルス列の周期をセシウム-白金振動あるいは白金表面フォノンの振動数に一致させることにより、どちらかのモードのコヒーレンスを選択的に誘起できることを示した。これまでは両者を同時に励起することしかできなかったが、表面での反応制御に近づく重要な成果である。

信号強度の励起波長依存性から、励起光子エネルギーがナトリウム吸着誘起の表面準位間電子遷移に共鳴する条件で、大きな信号増大が観測され、吸着種の振動コヒーレンスが表面での電子励起により誘起されることが明確に示された。加えて、ナトリウム-銅間の振動周波数が励起波長により、シフトすることを見出した。これは、光吸収により遷移する表面鏡像準位の量子数に依存して、ナトリウム-銅間のforce constantが変化していることを意味しており、表面の電子励起が吸着種の核運動に及ぼす影響を直接観測した重要な成果である。