hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
低次元電界効果素子における多体量子相関効果の分光計測

低次元電界効果素子の新機能は電子系と正孔系の間の多体量子相関効果により発現する。本研究では電子密度の低い場合について不規則性と分離して多体量子相関効果を分光計測により明らかにした。全電荷が整数ではない複合粒子である分数荷電準励起子の存在を分光計測により示した。さらに、近接場光学顕微鏡を用いた新しい分光計測手法を開拓し、非平衡キャリアの振る舞いを調べることに成功した。本研究は、光励起により少数キャリアを生成することによりはじめて現れる準平衡または非平衡の多体キャリア間相関効果をmKの極低温で光学的に調べることを通じて、動的電子相関の学理を確立することを目的とする。従来の基底平衡状態のみに着目した輸送現象等の研究では見過ごされてきた動的相関効果の解明を行い、新しい光技術の開拓を行う。高品質の電界効果量子井戸試料を用いて、電子-電子間、電子-正孔間相関効果制御による分数電荷準粒子解明を開始した。σ+,σ-の円偏光の発光スペクトルをv<1の分数量子ホール領域特にv=1/3近傍の発光に注目して研究を実施した。v=1/3近傍ではキャリア相関に起因して発光ピークの分裂が観測される。5Tにおいて高エネルギー側のピークはσ^-、低エネルギー側はσ^+に偏極していることがわかった。σ^+に偏極した発光も単なる荷電励起子発光ではなく、二次元電子系の相関を反映し、分裂した二つの発光ピークの強度は、vに対して異なる振る舞いを示していることが明らかにされた。格子状の表面ゲートを用いて量子井戸に人為的なポテンシャル変調を加え、裏面のゲートによって電子密度を変化させて、発光スペクトルの電子密度とポテンシャル依存性に関する研究を実施した。通常、量子井戸に電子が誘起される場合の発光変化では、局在した残留電子を取り込んで形成される荷電励起子(X^-)が連続的に2DES-holeの発光へと変化する。このため、X-と2DES-holeとの発光の明確な境界は決定できない。500-nm周期で正方格子状に表面ゲートをつけた試料では、X-と2DES-holeの間にX-の減少に伴った中性励起子(X^0)の増大が観測され、X-発光と2DES-hole発光が明確に区別された。この2DES-holeへの発光の変化はキャパシタンスの変化から求めた閾値と一致することが明らかにされた。1、ゲート付非ドープ量子井戸試料開発クリーンな低次元ナノ構造成長と精緻なデバイスプロセス技術を用いたゲート付非ドープ量子井戸試料開発を行った。HfO_2系絶縁膜等を表面電極とGaAs表面の間に作製し、界面準位の抑制の効果を発光測定およびCV特性から評価した。2、ゲート付非ドープ量子井戸試料の荷電励起子発光ゲート付き非ドープ量子井戸において、電子密度と電界を独立に制御することによって、低温での低電子密度領域での発光スペクトルでは、量子井戸界面の影響による電界に応じた発光線幅の変化と、余剰電子の増加によるランダムポテンシャルの遮蔽の効果が並存している事が明瞭に確認された。また、極低電子密度では低温で表面及びバリア層から量子井戸層に流れ込む残留電荷が発光スペクトルに大きく寄与していることを示し、残留電荷と冷却後の光励起量との関係を明らかにした。これらの結果を元に、本試料構造において試料表面に格子状ゲートを作製すると、励起子と余剰電子の量子井戸面内での運動を制御することによって荷電励起子と中性励起子の発光を制御しうる事が示された。3、ゲート付非ドープ量子井戸を用いた分数電荷進粒子解明ゲート付き非ドープ量子井戸構造試料を用いて分数ホール領域の発光スペクトルの研究を実施した、電子占有数ν=1/3,2/5近傍に見られる二つに分裂した円偏光発光ピークの温度依存性を調べた。観測された二つの発光ピークは、荷電励起子としての内部電子-正孔相関と二次元電子系の相関をあわせもつもの、すなわち分数荷電励起子として理解された。測定により得られた発光強度の温度依存性は分数量子ホール状態のギャップエネルギーを反映していることが見いだされた。ゲート付き非ドープ量子井戸構造試料を用いて分数ホール領域の電子占有数v=1/3, 2/5近傍に見られる二つに分裂した円偏光発光ピークの温度依存性を調べた。観測された分数量子ホール領域での発光に円偏光依存性は、電子系のスピン偏極度のみを考えたので従来の枠組みでは理解できず、非圧縮性液体中の励起子、即ち分数荷電励起子と電子系を、Saha方程式に基づく熱平衡関係、電子と正孔の数の保存、荷電励起子の形成レート、局在性、解離レート、二次元電子系の偏極度を考えて、動的平衡を取り扱うことにより理解されることを見いだした。この解析の結果、観測された円偏光発光ピーク強度の温度依存性を良く説明することができた。

高品質のGaAs量子井戸を用いて、表面・裏面のゲートとソース電位により二次元電子系の電子密度と電界を独立に制御し、同じ電子密度における発光線幅の違いに着目し、電子密度の増加に伴って試料のラフネスに起因した発光線幅が有意に小さくなることを見出した。また、同試料において時間分解カー効果測定法によるスピン緩和過程の電子密度依存性の研究を進め、金属絶縁体転移近傍の電子密度において、電子密度によらずスピン緩和時間が量子井戸に垂直な電界により制御した電子-正孔の距離に依存しない事を見出した。希釈冷凍機温度磁場中近接場光学顕微鏡を用いて、空間分解能約100nmで励起子共鳴ピークのやや低エネルギー側を光励起することにより、磁場中半導体二次元電子量子ホール試料端に形成される圧縮性液体と非圧縮性液体の縞状分布を観測することに成功した。電子密度と縦方向の電場を外部制御可能なように構造を最適化した二重量子井戸構造試料の時間分解発光測定を実施した。表面、裏面電極への電圧印加により電子密度と電子-正孔間距離を制御し、その結果、発光寿命が長くなることを見いだした。(i)ゲート付き非ドープ量子井戸構造試料を対象にmK領域での極低温、5T以下の磁場領域において、低キャリア密度で特に電子間相互作用と電子-正孔間相互作用の高い条件のもとで、高分解能円偏光分解発光測定を行った。その結果、電子占有数v=1/3近傍において初めて明確に分離された複数の発光微細構造を観測した。特にその中で、ν≧1/3にはっきり見られ、ν<1/3または0.7K以上の高温で消失する発光ピークを観測した。これは、三重項分数荷電準励起子に準電子が結合した分数荷電準励起子からの発光であると考えられる。また、σ+発光においても電子占有数に依存した強い発光が観測された、これはスピン反転した準電子のかかわる分数荷電準励起子であると考えられる。(ii)強磁場中量子ホール状態にある二次元電子系の端には電子間相互作用と閉じ込めポテンシャルにより、電子密度が一定でフェルミ面にギャップの存在する非圧縮性液体と、電子密度が空間的に滑らかに変化する圧縮性液体が交互に存在するとされている。しかしながら、多くの試みにも関わらず、圧縮性液体と非圧縮性液体の空間分布は明解ではなかった。本研究では、mK領域での極低温、強磁場領域においてにおいて近接場顕微鏡を用いた空間マッピング測定を行った。準共鳴光励起により、局所的に任意の余剰エネルギーの光生成キャリアを半導体ヘテロ接合試料中二次元平面内に生成する手法を編み出した。この手法により世界に先駆けて、二次元電子系端状態の圧縮性/非圧縮性液体によるポテンシャル分布を反映したマップ図を得ることに成功した。(iii)高品質シリコン量子構造からの発光の励起強度依存性、温度依存性を詳細に調べた。時間分解発光測定を実施し、シリコン層の厚さが薄くなる程、発光寿命が短くなることを見いだした。(i)ゲート付非ドープ量子井戸を用いた分数電荷準粒子解明:ν= 1/3近傍のσ-円偏光発光に、明確に分離された4ー5つの発光ピークを初めて観測した。その内の一つは準電子励起の存在するν≧1/3においてのみ観測され、また別のピークは準正孔励起の存在するν≦1/3においてのみ観測された。観測結果は厳密対角化に基づく数値計算結果と比較され、分数荷電準励起子であることが示された。(ii)電子-電子間、電子-正孔間相関効果制御によるスピン分裂の解明:B<1 Tの低磁場・低電子密度領域において発光ピークエネルギーから電子-正孔有効g因子を決定し、有効g因子がν偶数で極小、ν奇数で極大となる振動することを見いだした。
終わらない公害；水俣、チェルノブイリ、カナダへの比較環境教育学的アプローチの試み

本年度は、これまでの研究成果をめぐる枠組の検討を行い、日本環境教育学会第29回年次大会(於東京学芸大学)において口頭発表を行った。2017年度までに水俣市周辺及びベラルーシ共和国において行ってきた調査をふまえ、公害問題にかかわる比較教育研究の枠組として次のような捉え方をする必要性を提起した。1公害教育研究の対象を公害問題と人間形成体系の相互作用と規定し、その記述と分析、規範の提示、を行うことを公害教育研究の課題とすること。2その相互作用については、a)インフォーマルな人間形成過程の動揺と再編、b)ノンフォーマルな人間形成の場の構築、c)フォーマルな人間形成過程のなかの相剋、として理解することが可能であること。3公害問題も人間形成体系もそれらが位置付く国民国家、さらには当該問題が生じているローカルな文脈が色濃く反映する。例えば、チェルノブイリ原発事故について、ベラルーシの学校博物館においてしばしば「大祖国戦争」(第二次大戦)と並べて展示されている事実は、同国における「国民アイデンティティの構築という教育課題」(関啓子)と切り離して考えることはできない。あるいは、日本国内であっても、なぜ四日市や西淀川には公害資料館があって(同じように大規模な大気汚染公害訴訟を経験した)川崎にはないのかは、それぞれの地域の運動史にかかわる文脈をつぶさに見ていくことがなければ理解することができない。それゆえ、「終わらない公害」をめぐる比較環境教育研究は、「地域研究」の徹底した蓄積に立ってすすめていくことが不可欠である。下北半島に見るように、現代社会にあっては、公害問題は大規模開発がスタートした時点から多様な健康・環境・社会にかかわる変動として生起する。その意味で長い歴史的視野に立った研究が不可欠であることもまた明らかとなった。本研究は、人の健康・社会・環境への影響が長期にわたって及ぼされる大規模環境を経験した地域における教育の現状と課題を理解する研究枠組を、水俣病事件、チェルノブイリ原発事故、カナダ水俣病事件、の3つの事例を素材としつつ、仮説的に構築することをめざしている。初年度にあたる2016年度は水俣に2度、ベラルーシ及びウクライナに1度訪問を行い、インタビューを含む資料収集を行った。両方の訪問調査において、とりわけ資料館や記念館等の博物館的施設の果たす役割の大きさがあらためてクローズアップされ、それらの成立史、展示内容と方法、学芸員等のスタッフ、学校との連携等に関する研究の必要性が痛感された。学校教育については、水俣市において指導資料の作成がどのようになされてきたのかについて集中的なヒアリングを行った。同様の調査を他事例についても行うことが必要であると解される。2016年度末には、チェルノブイリ原発の至近距離にあるベラルーシ共和国ホイニキ市ストレリチェヴォ中等学校から2名の生徒を招き、文京区、福島市、南相馬市、いわき市の4箇所で研究討論集会を行った。2名はともに同校の「エーデルワイス」という名の放射線防護・環境学習を軸とするサークルのメンバーである。2名の報告及び日本側高校生・大学生との討論から、このサークルが子どもたちの放射線防護に関する知識のみならず地元の環境や社会に対する豊かな知識と感覚の形成の機会となっていることが了解された。ホイニキ市については16年度調査を含め3回の訪問調査を行ってきたが、今回の討論集会を経て、あらためてより集中的な調査によって本研究テーマに関する諸事実を明らかにすることが必要であることが認識された。ぜひ次年度の課題としたい。当初計画では、16年度末にカナダの訪問調査を実施することにしていた。ひとつには研究実施者自身の体調の不十分さのために、いまひとつには16年度がチェルノブイリ原発事故後30年にあたる年であったために、カナダ訪問を延期し、先述の研究討論集会を実施した。集会は実り多いもので、今後の研究展開のうえでも大いに示唆を得ることができた。この夏は環境教育研究に関する大きな会議がカナダで開催されることになっておりカナダ調査にはよいタイミングなのだが、研究実施者の諸用務のために必ずしも実施が容易ではない。当初計画では2年間で調査を終え3年目に論文執筆という予定であったが、3年目にカナダ調査を延期することを前提に、2年目の作業を行っていきたいと考えている。本研究は、人の健康・社会・環境への影響が長期にわたって及ぼされる大規模環境破壊を経験した地域における教育の現状と課題を理解する研究枠組を、水俣病事件、チェルノブイリ原発事故、カナダ水俣病事件、の3つの事例を素材としつつ、仮説的に構築することをめざしている。2年目にあたる2017年度は、11月にチェルノブイリ原発にほど近いベラルーシ共和国ホイニキ市を訪問し、中部の農村・ストレイチェヴォ地区にある中等学校の放射線クラブで活動する子どもたちの家族の聞き取りを行い、また同市の郷土民俗資料館学芸員の聞き取りを行った。これ以前に私はベラルーシを3回訪問しチェルノブイリ原発事故後の環境、社会、教育の調査を行い成果を発表してきたが、今回の調査によってこれまで未解明であった一般住民の事故前後の生活史(それは現地における教育の土台になるものである)の一端が明らかになるとともに、「記憶の継承」をはかる資料館についても資料収集や利用の現状と課題を明らかにすることができた。今回の調査にあたっては、日本の公害資料館関係者も参加したため、資料館において展示法の問題をはじめ、共通の課題について対話を行うことができたことも大きな成果である。カナダについては、ひきつづきカナダ水俣病にかかわる日本語、英語の文献収集を行った。

さらに、日本環境教育学会の公害教育研究プロジェクト、ならびに公害資料館連携フォーラムの研究会において、調査で得られた知見の報告を行い、討論を行った。今回のベラルーシ訪問は短期間ではあったがポイントを絞り込んでの聞き取りを行い、貴重な成果を得ることができた。一方、時間の関係で水俣病関連の調査を十分実施できていないという課題がある。国内における公害教育研究をめぐる議論の活発化によって、研究ネットワークが拡大してきていることはとても悦ばしい。ベラルーシ関連の調査データの編集・発表作業については、文字おこしレベルまでは作業をすすめることができ、見直しと編集とが今後の課題となっている。本年度は、これまでの研究成果をめぐる枠組の検討を行い、日本環境教育学会第29回年次大会(於東京学芸大学)において口頭発表を行った。2017年度までに水俣市周辺及びベラルーシ共和国において行ってきた調査をふまえ、公害問題にかかわる比較教育研究の枠組として次のような捉え方をする必要性を提起した。1公害教育研究の対象を公害問題と人間形成体系の相互作用と規定し、その記述と分析、規範の提示、を行うことを公害教育研究の課題とすること。2その相互作用については、a)インフォーマルな人間形成過程の動揺と再編、b)ノンフォーマルな人間形成の場の構築、c)フォーマルな人間形成過程のなかの相剋、として理解することが可能であること。3公害問題も人間形成体系もそれらが位置付く国民国家、さらには当該問題が生じているローカルな文脈が色濃く反映する。例えば、チェルノブイリ原発事故について、ベラルーシの学校博物館においてしばしば「大祖国戦争」(第二次大戦)と並べて展示されている事実は、同国における「国民アイデンティティの構築という教育課題」(関啓子)と切り離して考えることはできない。あるいは、日本国内であっても、なぜ四日市や西淀川には公害資料館があって(同じように大規模な大気汚染公害訴訟を経験した)川崎にはないのかは、それぞれの地域の運動史にかかわる文脈をつぶさに見ていくことがなければ理解することができない。それゆえ、「終わらない公害」をめぐる比較環境教育研究は、「地域研究」の徹底した蓄積に立ってすすめていくことが不可欠である。下北半島に見るように、現代社会にあっては、公害問題は大規模開発がスタートした時点から多様な健康・環境・社会にかかわる変動として生起する。その意味で長い歴史的視野に立った研究が不可欠であることもまた明らかとなった。研究2年目にあたる17年度は、以下の諸作業を行っていく。1水俣市周辺自治体(熊本県芦北町、津奈木町、鹿児島県出水市等)、及び熊本県・鹿児島県、の水俣病に関する教育関連施策の調査を行う。2ベラルーシ共和国ホイニキ市の調査を行う。事故前後のホイニキ市の健康・社会・環境の変動について量的・質的データをあらためて収集する。とりわけストレリチェヴォ地区と中等学校の歴史を丹念に聴き取る。昨年度分とあわせ資料集としてとりまとめ、印刷製本を行う。3カナダ水俣病についての既存の研究のサーベイを引き続き行い、関連研究者や支援者との連絡をとる。
計算状態の精密操作に基づく高性能・高信頼システム技術

提案しているL-closure等の計算状態操作機構について、以下の研究を実施した。1.新しい処理系や言語仕様の調査・比較やベースとしての活用:Java 11などの動向調査を進めた。2.言語仕様や実装・性能モデルの改良:「計算状態操作機構L-closureを持つ拡張Java言語」からJava言語(例外処理可能)への変換を実現するための型情報追加変換に関して、S式ベース言語処理系を用いた変換ベース実装を進めた。これとは別に「計算状態操作機構closureを持つ拡張SC言語」から標準C言語への変換ベース実装を開発した。3.並列システムにおける資源を有効活用する手法の開発:基礎的研究としては、グラフ並列計算向け高水準言語、仮想環境における性能確保方式の研究を行った。バックトラックに基づく負荷分散に関しては、実環境向け高速化手法であるビジーループを実環境ならびに仮想環境において評価し、仮想環境における性能低下を確認した。また、多数のコアを持つプロセッサや分散環境を有効活用するためのヒントとなる設定値の有効性評価のために比較的大きな作業空間を要するアプリケーションを開発したほか、設定値の通信方式についての研究を行った。加えて、階層行列構築アプリケーションも開発した。また、階層的計算省略に基づく並列実行モデルについては、高水準言語の設計と処理系実装を行い、耐障害性を評価するとともに、このモデルを支えるスケーラブルなメッセージ媒介システムをさらに改良した。4.ごみ集めや一級継続がサポートされた高水準言語の実装:計算状態操作機構の変換ベースの実装を利用可能なLispインタープリタにより、項目2.で追加した変換ベースのclosureの評価を行い、高い性能を確認した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。提案している計算状態操作機構について、新しい処理系や言語仕様の調査・比較やベースとしての活用、計算状態操作機構を持つ拡張C言語の言語仕様や実装・性能モデルの改良、冗長実行や負荷分散やマイグレーションにより仮想化・階層化・ヘテロ化なども想定して並列システムにおける資源を有効活用する手法の開発、に関する以下の研究を実施した。1.新しい処理系や言語仕様の調査・比較やベースとしての活用:C11への対応を進めているGCCやClang/LLVM、クロージャが追加されたC++11、blockと呼ばれるC拡張などの調査を進めた。2.言語仕様や実装・性能モデルの改良:GCC 4以降やLLVMではRTLレベルでのL-closureの実装が困難であるため、変換ベースの実装を発展させようとしている。まずはJava言語に対して試験的に追加するための例外処理に似た形の計算状態操作機構の設計を行った。さらに、Java言語/処理系の例外処理を利用したプログラムへと変換することで実装を行うために、S式ベースの拡張Java言語処理系の設計を進めた。3.並列システムにおける資源を有効活用する手法の開発:バックトラックに基づく負荷分散に関して、確率的に局所性を高める方式の開発と性能解析、MPIを利用した処理系開発(Intel Xeon Phi等で実行)、並列探索の動的な枝刈りを例外処理により行う処理系/手法の開発(研究賞受賞)、仮想化における計算環境の変化に関する調査、を行った。また、急所を持たない新しい並列実行方式の開発を進め、複数のプロセスがメッセージ交換しながら計算を進めるモデルの試験実装を本格化させた。提案しているL-closureと呼ぶ計算状態操作機構について、新しい処理系や言語仕様の調査・比較やベースとしての活用、計算状態操作機構を持つ拡張C言語の言語仕様や実装・性能モデルの改良、冗長実行や負荷分散やマイグレーションにより仮想化・階層化・ヘテロ化なども想定して並列システムにおける資源を有効活用する手法の開発、に関する以下の研究を実施した。1.新しい処理系や言語仕様の調査・比較やベースとしての活用:Cilk PlusやGCC 5などの調査を進めた。例外処理を利用してJava言語に対して試験的に追加実装するため、S式ベースの拡張Java言語処理系の実装を進めた。3.並列システムにおける資源を有効活用する手法の開発:バックトラックに基づく負荷分散に関して、確率的に局所性を高める方式の改良と予備評価、MPIを利用した処理系の大規模環境での評価(Intel Xeon Phi等で実行)、並列探索の動的な枝刈りを例外処理により行う処理系/手法の改善、仮想化における計算環境の変化に関する調査と仮想環境を考慮した負荷分散方式の試験実装、を行った。また、急所を持たない新しい並列実行方式の開発を進め、複数のプロセスがメッセージ交換しながら計算を進めるモデルにおいて不要メッセージ削除機能を実装した。当初から計画していた研究項目に関しては、新しい変換ベースの実装方式と一級継続がサポートされた高水準言語の実装の研究で遅れがあるほかは、おおむね順調に進展している。新しい変換ベースの実装方式に関しても、C言語以外の言語(Java言語)で試験実装するには、より基礎的な変換ベースの言語処理系の開発が必要とわかり、その開発が進んだという点では計画以上に進展したといえる。また、バックトラックに基づく負荷分散に関しては、当初の計画にはなかったような成果が多く得られ、計画以上に進展したといえる。提案しているL-closureと呼ぶ計算状態操作機構について、以下の研究を実施した。1.新しい処理系や言語仕様の調査・比較やベースとしての活用:GCC 6やOpenMPなどの調査を進めた。2.計算状態操作

機構を持つ拡張C言語の言語仕様や実装・性能モデルの改良:GCC 4以降やLLVMではRTLレベルでのL-closureの実装が困難であるため、変換ベースの実装を発展させようとしている。Java言語(例外処理可能)への変換ベースの試験実装として変換例を作成した。また、S式ベースの拡張Java言語処理系の実装の改良を視野に入れ「S式ベース言語処理系」に部分列に関する条件が扱えるようなパターンを追加した。3.冗長実行や負荷分散やマイグレーションにより仮想化・階層化・ヘテロ化なども想定して並列システムにおける資源を有効活用する手法の開発:バックトラックに基づく負荷分散に関して多数のコアを持つプロセッサを有効活用するため、確率的に局所性を高める方式の成果発表、MPIを利用した処理系の大規模環境での評価(Intel Xeon Phi等で実行)の成果発表、並列探索の動的な枝刈りを例外処理により行う処理系/手法の改善と分散環境への対応、仮想化における計算環境の変化とそれへの対応の評価、仮想環境を考慮した負荷分散方式の試験実装の予備評価、を行った。また、階層的計算省略に基づく並列実行モデルについては高水準プログラミング言語の設計と処理系実装、このモデルを支えるスケーラブルなメッセージ媒介システムの実装を進めた。どちらの並列実行モデルも、評価用アプリケーション・実アプリケーションの開発を進めた。4.ごみ集めや一級継続がサポートされた高水準言語の実装:変換ベースのL-closureの実現方式を利用可能なLispインタープリタの整備を進めた。当初から計画していた研究項目に関しては、新しい変換ベースの実装方式と一級継続がサポートされた高水準言語の実装の研究で遅れがあるほかは、おおむね順調に進展している。新しい変換ベースの実装方式に関しても、C言語以外の言語(Java言語)で試験実装するための基礎研究が当初の予想よりも奥深いものであったため、ある意味では計画以上に進展したといえる。一級継続がサポートされた高水準言語の実装の研究も、Lispインタープリタの整備を行う過程で、多くの課題が見つかっている。また、バックトラックに基づく負荷分散に関しては、計画以上の成果が得られている。提案しているL-closure等の計算状態操作機構について、以下の研究を実施した。1.新しい処理系や言語仕様の調査・比較やベースとしての活用:Cilk PlusやC++17などの動向調査を進めた。2.計算状態操作機構を持つ拡張C言語の言語仕様や実装・性能モデルの改良:部分列に関する条件を扱うパターンを追加した「S式ベース言語処理系」を用いて、S式ベースの拡張Java言語処理系の再実装を進めた。拡張C言語という計画を見直し、「計算状態操作機構L-closureを持つ拡張Java言語」からJava言語(例外処理可能)への変換ベースの実装を進める。
レーザー励起とイオンビームトラップによる準安定状態イオンの精密寿命分光への挑戦

本研究では、準安定状態のCa+イオンの放射寿命を、申請者の開発したイオンビームトラップ装置とレーザーポンピング法を組み合わせることで高精度に測定することを目指す。得られた測定値とこれまで発表されてきた理論値や実験値との詳細な比較により、本測定法の優位性を示す。この結果をまとめた段階で、これまで高精度測定ができていなかった希ガスイオンの準安定状態の放射寿命測定に研究を進める。
シリカオパールを鋳型として作製したポリマーフォトニッククリスタルを用いた発光制御

シリカ微小球配列体(シリカオパール)の空隙に発光性物質を埋め込んだ系や微小球配列体のレプリカを用いるいわゆるポリマー逆オパールの調製、発光制御を目的として、最終年度の平成15年度は引き続き粒子径の異なるシリカオパールの作製法の検討やシリカオパールの空隙に充填する新規物質系の探索に加えて、ポリマーの持つ柔軟性を利用し、ポリマー逆オパール作製後その結晶構造を変化させることが可能であることから、力学変形による光学特性の評価を行った。フォトニッククリスタルの特性に影響を与える因子として異なる誘電体間の屈折率のコントラストとその結晶構造の2点が挙げられ、誘電体微小球の形状の対称性や誘電体微小球の配置の対称性を下げることにより、完全なフォトニックバンドギャップ(PBG)を形成させるために必要な屈折率のコントラストを低下させることができると考えられる。シリカオパールは自己組織性を持っているため、自然沈降法による作製法を用いる限り、シリカオパールの結晶構造を変化させることは困難であり、シリカオパール結晶の機械的な安定性が低いので、シリカオパール形成後に外部の力を加えることによる結晶構造の変化は不可能であることを実験例を持って示した。そこで、ポリスチレン(PS)やポリメタクリル酸メチル(PMMA)のようなガラス状ポリマーを用いてシリカオパールの空隙にモノマーを充填して光重合させた後、シリカオパールのみを選択的にフッ化水素酸で除去する方法でポリマー逆オパールを作製した。PSまたはPMMA逆オパールを作製したのち、加熱して(水浴中87°C)一軸延伸(延伸比1.5)を加えることにより変形させた。変形後の逆オパールの外観から変形前の逆オパールの反射光とは色が異なるものの、屈折率の周期性に依存する反射光が観測できたので、一軸変形後も屈折率の周期性が保持されていることがわかった。また、室温に戻しても変形後の逆オパール構造は保持されており、SEM観察により真球状の空隙が延伸方向に対し平行な断面では楕円形状であることも確認できた。次に、光源としてキセノンランプを用いて透過スペクトルの測定を行い、変形後も逆オパールに対して垂直方向の周期性に依存するストップパンドが観測され、ストップバンドのピーク波長が短波長側へシフトし、このシフト幅が延伸比に依存することがわかった。さらに、室温で変形可能な橋かけポリウレタンを用いてポリマー逆オパールを作製し、室温で延伸、緩和を繰り返すことにより光学特性が可逆的に変化することを確認した。こうして作製したポリマー逆オパールはポリマーのみから構成されているので、あらかじめ充填するポリマーの分子構造を考慮することにより、ポリマーだけで実現できる独自の性質を逆オパール構造に持ち込み発光制御ができることを例証できたと考える。鋳型として用いるシリカオパールの作製:誘電体微小球が自己組織的に最密充填構造を形成することを利用して,単分散性で真球度が高く,ストップバンドが可視光領域に相当する平均粒径288nmのシリカ微小球を合成し,自然沈降法により周期構造体(オパール構造)を作製した。SEMにより内部、表面構造の解析を行い,多結晶構造(マルチドメイン構造)ではあるものの,それぞれのドメイン内ではf. c. c構造を形成していることを確認した。ポリマー逆オパールの作製:シリカオパールの間隙に(1)モノマーを充填し,重合させる(重合法・ポリスチレン(PS),ポリメタクリル酸メチル(PMMA)),(2)可溶性前駆体を充填し,架橋させる(プレポリマー法・ポリフェニレンビニレン(PPV),ポリウレタン(PU)),(3)加熱溶融したポリマーを充填し,冷却固化させる(溶融法・PS,ポリビスフェノールAカーボネート(PC),ポリエチレンテレフタレート(PET))方法を用いてそれぞれのポリマーを導入した。次に,8%フッ化水素酸中で保持基板であるガラス基板およびシリカ微小球を選択的に除去し,ポリマー逆オパールを作製した。SEMにより鋳型として用いたシリカオパールの粒子径とほぼ等しい直径の球状の空隙が規則的に形成され,フォトニッククリスタルとしてf. c.c構造の格子点に空気球が存在する"air atom"構造を形成していることを確認した。発光材料の合成:逆オパールヘの発光材料の導入には,(a)モノマーまたは可溶性前駆体に発光材料を分散させる,(b)蛍光性ポリマーを充填する方法があり,前者の発光材料として光重合などに耐えうる熱的,化学的に安定でかつ鋭い発光スペクトルを有し,蛍光寿命が長く,蛍光量子収率が非常に高いEu錯体((TTA)3EuPhenなど)の合成を行った。また,後者の蛍光性ポリマーとして長いアルキル鎖を有する(PPV)の合成を行った。ポリマー逆オパールの光学特性の測定:紫外・可視分光光度計を用いて透過スペクトルおよび反射スペクトルを測定し,さらに透過特性におけるストップバンドの角度依存性を評価した。ストップバンドが観測される波長領域が変化し,ストップバンドの深さが異なることが分かった。粒子径の異なるシリカオパールの作製:アルコール中でオルトケイ酸テトラエチル(TEOS)を加水分解するStober法を用いてシリカオパールを作製した。この方法を用いて作製したシリカオパールは界面活性剤を用いて作製したシリカオパールと比較して平均粒子径の範囲が100600nm程度と限定されるが、シリカオパール表面に界面活性剤などの不純物がほとんど存在せず、シリカオパールを鋳型として逆オパールを作製する際の粒子径に起因する構造欠陥を少なくできると考えられる。

シリカオパールの粒子径は用いるTEOS、NH_3,H_2Oの濃度および温度に依存し、実験的な経験式に従い、平均粒子径100500nm、誤差範囲15%以内で任意の粒子径にコントロールすることができた。また、フォトニッククリスタルとして用いるためにはより高度に粒子径をコントロールする必要があるため、そこで、一度作製したシリカオパールをseedとしてさらにTEOS、H_2Oを加えることで、粒子径を増加させるseed growth法によるシリカオパールの作製も行った。それらを用いて自然沈降法および液面降下(界面降下)法により周期構造体(オパール構造)を作製し、SEM観察により内部、表面構造の解析を行い,構造の欠陥が少ない多結晶構造(マルチドメイン構造)ではあるものの,それぞれのドメイン内ではf.c.c構造を形成していることを確認した。蛍光性ポリマー逆オパールの調製:蛍光性ポリマーを直接シリカオパールの間隙に導入することを考慮し、有機溶媒に可溶な発色団を有するポリマーとして長いアルキル鎖を有するポリ-p-フェニレンビニレン(PPV)およびポリ(2-メトキシ-5-(2-エチルヘキシロキシ)-p-フェニレンビニレン)(MEH-PPV)、ポリ[2-(7-H-9,9-ジヘキシルフルオレニル](1,4-フェニレンビニレン)(DHF-PPV)の合成を行った。また、PPVは前駆体ポリマーを用いる方法および電界重合法で、MEH-PPVとDHF-PPVは溶融注入法でポリマーを導入し、逆オパールを作製した。SEM観察により鋳型として用いたシリカパールの粒子径とほぼ等しい直径の球状の空隙が規則的に形成され,フォトニッククリスタルとしてf.c.c構造の格子点に空気球が存在する"air atom"構造を形成していることを確認した。ポリマー逆オパールの光学特性:PPV、MEH-PPV、DHF-PPVの逆オパールについて透過スペクトルおよび反射スペクトルを測定し、ストップバンドの角度依存性およびストップバンド幅を評価した。また、発光スペクトルを測定し、フォトニックバンド効果による発光スペクトルのディップを観測した。シリカ微小球配列体(シリカオパール)の空隙に発光性物質を埋め込んだ系や微小球配列体のレプリカを用いるいわゆるポリマー逆オパールの調製、発光制御を目的として、最終年度の平成15年度は引き続き粒子径の異なるシリカオパールの作製法の検討やシリカオパールの空隙に充填する新規物質系の探索に加えて、ポリマーの持つ柔軟性を利用し、ポリマー逆オパール作製後その結晶構造を変化させることが可能であることから、力学変形による光学特性の評価を行った。フォトニッククリスタルの特性に影響を与える因子として異なる誘電体間の屈折率のコントラストとその結晶構造の2点が挙げられ、誘電体微小球の形状の対称性や誘電体微小球の配置の対称性を下げることにより、完全なフォトニックバンドギャップ(PBG)を形成させるために必要な屈折率のコントラストを低下させることができると考えられる。シリカオパールは自己組織性を持っているため、自然沈降法による作製法を用いる限り、シリカオパールの結晶構造を変化させることは困難であり、シリカオパール結晶の機械的な安定性が低いので、シリカオパール形成後に外部の力を加えることによる結晶構造の変化は不可能であることを実験例を持って示した。
アルゼンチンアリのスーパーコロニーと分布拡大/在来アリ駆逐メカニズムに関する研究

本研究の目的は、侵略的外来種アルゼンチンアリの分布拡大メカニズム、アルゼンチンアリによる在来アリ駆逐メカニズムの解明である。アルゼンチンアリはスーパーコロニー(広範囲にわたり相互に協力的な無数の巣の集合)とよばれる特殊な社会構造を保有する。スーパーコロニー形成は他種アリに対する競争力を高め侵略性の要因となっている。そこで、スーパーコロニーに注目して研究を進めた。今年度の主な成果は、スーパーコロニー間の遺伝子流動抑制メカニズムについて昨年度に引き続き解析を行い投稿論文受理までもっていったこと、その他昨年度までに行った実験2件の成果を投稿論文受理までもっていったことである。前者の成果は、働きアリが自巣の女王の結婚相手を選別するという、社会性昆虫で長年実証されてこなかった繁殖システムの発見であり、スーパーコロニーのアイデンティティーの維持を理解するうえでも重要である。また、昨年度末に行った南米での生態調査の結果と比較するために日本でも同様の調査を行った。その結果、原産地では1つ1つのスーパーコロニー規模が侵入地である日本に比べてはるかに小さく、アルゼンチンアリの密度も低いことがわかった。原産地の方が密度が低いことを示したのは本研究が初めてであり、本種の重要な基礎生態に関する知見が得られた。現在投稿論文の作成中である。さらに、アルゼンチンアリの生態やこれまでの自分の研究について2編の総説を執筆した。これらの総説は海外出版社の書籍に掲載予定である。大きな研究目的を1)侵略的外来種アルゼンチンアリの分布拡大メカニズム解明、2)アルゼンチンアリによる在来アリ類駆逐メカニズムの解明(すなわちアルゼンチンアリが侵略的となる要因の解明)として研究を行ってきた。1)については、アルゼンチンアリがスーパーコロニーという巨大なコロニー(相互になわばり争いをしない無数の巣の集合体)を形成し、帰属するスーパーコロニーを調査することで、侵入起源・分布拡大プロセスを推定する上で重要な情報が得られる。そこで、ヨーロッパおよび北米のアルゼンチンアリ生体を日本へ輸入し、日本のアルゼンチンアリとなわばり争いをするか行動試験を行ったところ、3地域でそれぞれ最大のスーパーコロニー同士は互いを認識した上でなわばり争いをしないことが判明し、人間社会についで大規模な協力集団の発見となった。本成果は国際誌に受理された。2)については、アルゼンチンアリと在来アリの分布境界において合成道しるベフェロモン(アルゼンチンアリの行列形成を妨害する効果をもつ)を処理し、アルゼンチンアリの競争力を特異的に低下させるという防除ストラテジーの検討を行った。予備的な調査として、アルゼンチンアリの自然巣と在来アリの人工巣の間にエサを設置し、合成道しるベフェロモンの処理が採資源をめぐる競争に与える影響を調べた。その結果、合成道しるベフェロモンを処理した場合、無処理に比べエサに到達する在来アリ数が多く、上記防除ストラテジーはさらなる追究の価値ありと判断された。アルゼンチンアリはスーパーコロニー(広範囲にわたり相互に協力的な無数の巣の集合)とよばれる特殊な社会構造をとる。また、巣仲間認識フェロモンはスーパーコロニーごとに固定されているため、アルゼンチンアリの分布拡大に伴いスーパーコロニーは際限なく巨大化できる。以上より、スーパーコロニーに注目して研究を進めた。今年度の主な実験成果は、スーパーコロニー間の遺伝子流動抑制メカニズムを解明したこと、原産地南米に渡航し現地でのスーパーコロニー規模と生息密度を調査したこと、である。スーパーコロニー間の遺伝子流動抑制メカニズムについては、オスアリ(生殖虫)は働きアリとよく似た巣仲間認識フェロモンをもつため、他スーパーコロニーへ移動しても激しい敵対行動を受け、配偶相手にたどりつけないことがわかった。また、原産地での調査では、スーパーコロニー規模が侵入地に比べはるかに小さいこと、生息密度が侵入地より低いことがわかった。研究発表の面では、前年度の実験成果【ヨーロッパ・北米・アジア3大陸の巨大スーパーコロニー(各数百km以上の規模)が相互に敵対せず地球規模のスーパーコロニーであることを発見】をまとめた論文が印刷され、BBCをはじめとする数多くの海外メディアによって報道された。また、米国出版社の書籍中で総説を執筆した。※協力者の都合や競合グループとの関係、メディアへの対応に追われたこと、書籍の執筆依頼を受けたことなどにより、当初の計画から変更になった部分もある。

原産地の方が密度が低いことを示したのは本研究が初めてであり、本種の重要な基礎生態に関する知見が得られた。現在投稿論文の作成中である。さらに、アルゼンチンアリの生態やこれまでの自分の研究について2編の総説を執筆した。これらの総説は海外出版社の書籍に掲載予定である。
菌体外ヌクレオチドの口腔細菌による代謝に関する研究

口腔内には種々の細菌が棲息し、近年これらの細菌が全身疾患とも関連していることをうかがわせる報告が数多くある。とくにStreptococcus sanguinisは心内膜炎の炎症部位やの種々の膿瘍病巣部に存在することが報告されている。本研究では、膿瘍部位などに多量に存在するヌクレオチドに着目し、各種ヌクレオチドが口腔内細菌に代謝されるのかについて検討した。口腔レンサ球菌について検討したところ、S. sanguinis、S. gordonii, S. salivarius生菌ではCMPを分解して、無機リン酸、アンモニアを生成した。一方、S. mutansやS. sobrinus等ではアンモニアを生成しなかった。そこでこれらの二つの菌群にどのような代謝上の差異があるのか検討した。無細胞抽出液で比較したところ、両菌群のシチジンデアミナーゼ自体は同程度の活性が確認された。しかし、S. sanguinis等の細胞膜画分ではヌクレオチダーゼ活性が圧倒的に高いのに対して、S. mutans等ではほとんど認められないことがわかった。ただし、どちらの菌群の細胞膜画分にもシチジンデアミナーゼ活性は全く認められなかった。細胞膜画分を含む無細胞抽出液で検討したところ、酸素フラッシュによりヌクレオチダーゼ活性は有意に低下した。無細胞抽出液中ではある種の活性酸素が生成し、失活させたと考えられた。CMP以外にAMP、GMP、UMP、デオキシAMP、デオキシCMP、デオキシGMPもS. sanguinis生菌で分解された。またこれらの基質は細胞膜画分のヌクレオチダーゼで分解されることが確かめられた。そして、S. sanguinis生菌では(デオキシ)AMP、(デオキシ)CMPを分解してアンモニアを産生した。ただし、いずれの場合も5'-ヌクレオチドが基質になり、3'-ヌクレオチドは基質にはならなかった。本研究によりS. sanguinis等では菌体外の5'-(デオキシ)リボシヌクレオチドを分解して利用できることが判明したが、これらの事実は歯垢生態系のみならず、身体各部位における細菌の生態系を理解するためにも重要であると考えられた。口腔レンサ球菌について検討したところ、S.sanguinis、S.gordonii,S.salivarius生菌ではCMPを分解して、無機リン酸、アンモニアを生成した。一方、S.mutansやS.sobrinus等ではアンモニアを生成しなかった。しかし、S.sanguinis等の細胞膜画分ではヌクレオチダーゼ活性が圧倒的に高いのに対して、S.mutans等ではほとんど認められないことがわかった。CMP以外にAMP、GMP、UMP、デオキシAMP、デオキシCMP、デオキシGMPもS sanguinis生菌で分解された。そして、S sanguinis生菌では(デオキシ)AMP、(デオキシ)CMPを分解してアンモニアを産生した。ただし、いずれの場合も5 ́-ヌクレオチドが基質になり、3 ́-ヌクレオチドは基質にはならなかった。本研究によりS sanguinis等では菌体外の5 ́-(デオキシ)リボシヌクレオチドを分解して利用できることが判明したが、これらの事実は歯垢生態系のみならず、身体各部位における細菌の生態系を理解するためにも重要であると考えられた。

ただし、どちらの菌群の細胞膜画分にもシチジンデアミナーゼ活性は全く認められなかった。細胞膜画分を含む無細胞抽出液で検討したところ、酸素フラッシュによりヌクレオチダーゼ活性は有意に低下した。無細胞抽出液中ではある種の活性酸素が生成し、失活させたと考えられた。CMP以外にAMP、GMP、UMP、デオキシAMP、デオキシCMP、デオキシGMPもS. sanguinis生菌で分解された。またこれらの基質は細胞膜画分のヌクレオチダーゼで分解されることが確かめられた。そして、S. sanguinis生菌では(デオキシ)AMP、(デオキシ)CMPを分解してアンモニアを産生した。ただし、いずれの場合も5'-ヌクレオチドが基質になり、3'-ヌクレオチドは基質にはならなかった。本研究によりS. sanguinis等では菌体外の5'-(デオキシ)リボシヌクレオチドを分解して利用できることが判明したが、これらの事実は歯垢生態系のみならず、身体各部位における細菌の生態系を理解するためにも重要であると考えられた。口腔レンサ球菌のヌクレオチド代謝について検討した。その結果、Streptococcus sanguis,Streptococcus gordonii,Streptococcus salivaliusでは、無細胞抽出液、細胞膜分画を試料としてヌクレオチド(CMP、UMP,AMP、GMP)からそれぞれに対応したヌクレオシドを生成すること、即ち、5'-ヌクレオチダーゼ活性が認められた。特にCMPに対して親和性が高かった。また、これらの生菌は菌体外のヌクレオチドを分解した。これに対して、Streptococcus mutans,Streptococcus sobrinusなどのミュータンスレンサ球菌では、菌体内に5'ーヌクレオチダーゼ活性が認められたが、細胞膜分画にはその活性が認められなかった。そして、これらのミュータンスレンサ球菌では菌体外のヌクレオチドを分解する活性は認められなかった。ところで、S.sanguis,S.gordonii,S.oralisの生菌では菌体外のCMPを分解してアンモニアを生成した。これらの菌においてシチジンデアミナーゼは菌体内に認められたが、細胞膜、菌体外には認められなかった。そこでCMPが5'ーヌクレオチダーゼによって分解されたのち、生成したシチジンが菌体内に取り込まれて、菌体内のシチジンデアミナーゼによって分解されてアンモニアを生じたものと考えられた。ミュータンスレンサ球菌生菌ではCMPからアンモニアを生ずることはなかった。このようにS.sanguis等が菌体外のヌクレオチドを分解してアンモニアを生ずることは、S.sanguis等の生体への為害性を考察するときに重要であると考えられる。口腔内細菌は、血液循環により容易に身体各部位に運ばれ、口腔内レンサ球菌の一つであるStreptococcus sanguisは、腎膿瘍など全身の膿瘍部位に多く認められる。膿瘍部位などの炎症巣には破壊された組織や死滅した白血球由来のヌクレオチドが多量に存在することが知られているので、口腔内レンサ球菌がヌクレオチドを代謝できるかどうかについて検討した。
細菌由来のグルクロン酸含有糖脂質の生物機能と合成マシナリーの解明

細菌由来の複合糖脂質はバリア機能などの重要な役割を有すると共に、感染時に宿主の免疫系を活性化することから、その構造や生物機能に関する研究がなされている。近年、細菌由来の単純な糖脂質にリンの飢餓応答や細菌感染における免疫細胞の活性化などの重要な役割があることが明らかになり、これら糖脂質の新たな生物機能に注目が集まっている。本研究では、緑膿菌がリン欠乏時に合成するグリセロ糖脂質の構造と生物機能並びに、細菌由来のスフィンゴ糖脂質の生物機能を解明すると共に、それら糖脂質の合成マシナリーを明らかにする。本研究はヒトの健康や産業に重要な細菌が有する糖脂質の新たな生物機能とその重要性の解明に貢献する。
ジェンダー・地域格差に配慮したSTEAM才能教育カリキュラムに関する学際的研究

本研究は,全ての子どもたちの能力を伸ばし可能性を開花させるための科学教育の質的・システム的転換を目指し,特にジェンダーや地域格差に配慮した科学才能教育カリキュラムを,脳神経科学,才能教育,ジェンダー学,自然科学,工学や農学などの研究者による学際的連携により,理論・実証・開発・実践のフェーズから広範な具体的展開を含めて提案することを目的とする。平成30年度は「開発研究」として,STEAM才能教育カリキュラム開発を本格化させ,試行的な実践を拡充し,その教育内容と適時性,短期・中期・長期的な効果について,分析,評価に着手した。対象児の年齢層も,幼稚園段階から高等学校段階までを含めた。平成30年度は,国内外の科学教育・才能教育関連学会等において研究成果を積極的に発信し(学会発表件数57件,その内国際学会15件),関連研究者や教育関係者からピア・レビューを受けると共に,米国,フィリピン,インド等の関連研究者との共同研究に着手することができた。韓国や台湾といった近隣アジアの関連同校についても知見を得た。そこでの議論を踏まえて,内容をさらに精緻させ,国際学術雑誌等に投稿準備中である。また広くSTEAM領域のプログラムの開発と試行が進んでおり,福岡県や大分県等に新しい実践協力校も拡充した。国内外で,STEAM才能教育の普及のためのアウトリーチに着手しており,特にフィリピンにおける産官学連携関連プロジェクトとの連携が進みつつある。脳神経科学,才能教育,ジェンダー学,自然科学,工学や農学などの各領域の分担者による学際的連携が稼働し,日本科学教育学会年会や研究会において,関連外国人研究者と共同による課題研究等の情報発信も継続的に行われている。国際学会での学会発表(15件)や招待講演(海外)も増えつつある。具体的なプログラムがSTEAM領域で開発,試行されており,実践連携校も拡大している。令和元年度は,「実践研究」として,平成29年度,30年度に開発してきたSTEAM才能教育カリキュラムを本格実践していく。そして,児童生徒の個性や能力を効果的かつ効率的に表現,評価,リンクできるプラットホーム型の「子ども科学技術アカデミー(仮称)」の試案を作成する。平成30年度は,アジアからフィリピン大学からGreg Pawilen博士,台湾師範大学よりChing Chih Kuo博士を招いて日本科学教育学会年会において科学才能教育に関する課題研究発表を行ったが,令和元年度は産官学連携の関連研究者を招いて課題研究発表を行うと共に,ウェブベースの取り組みの関連研究者を招いて知見を得ることにより,本研究の今後の多角的な推進を図る。平成29年度は「分析研究」として,学際的な観点から科学才能概念の再構築とその伸長に関する仮説モデルの設定を行うと共に,女子・地方における才能児の発掘するために,ジェンダー,地方の社会格差要因に関わらず,一定数の優れた個性や能力をもった科学才能児が存在し,その教育ニーズに応えることが喫緊の課題であることを実証的に明らかにすることを試みた。同時に,脳科学や教育学,社会学的な観点から科学才能概念や方法を再検討すると共に,仙台と愛媛を中心に,新しいSTEAM才能教育カリキュラムの開発に着手し,一部実践を行った。加えて,地域/全国の科学コンテストや自由研究での受賞児童生徒等についてデータを収集し,分析に着手した。研究成果は,日本科学教育学会年会等の国内外の関連学会にて課題研究やシンポジウム,基調講演,学会発表にて積極的に公表されると共に,論文化されたものもある。開発中の教育プログラムについては,全国の小中高等学校にて児童生徒を対象とする特別講座を実施し,実践的試行に着手することができた。脳神経科学,才能教育,ジェンダー学,自然科学,工学や農学などの各領域の分担者による学際的連携が稼働し,才能概念の再構築と試行的なカリキュラム開発と実践がスタートしており,日本科学教育学会年会での課題研究等の組織的な情報発信も行われている。全国40件を超える小中高等学校での特別講座を実施し,開発プログラムの試行を行うと共に,実践連携校の拡大も促進している。

国内外で,STEAM才能教育の普及のためのアウトリーチに着手しており,特にフィリピンにおける産官学連携関連プロジェクトとの連携が進みつつある。脳神経科学,才能教育,ジェンダー学,自然科学,工学や農学などの各領域の分担者による学際的連携が稼働し,日本科学教育学会年会や研究会において,関連外国人研究者と共同による課題研究等の情報発信も継続的に行われている。国際学会での学会発表(15件)や招待講演(海外)も増えつつある。具体的なプログラムがSTEAM領域で開発,試行されており,実践連携校も拡大している。平成30年度は「開発研究」として,平成29年度から開発している調査を実施する。そしてその分析結果に基づき,STEAM才能教育カリキュラムを本格開発をスタートさせ,試行的な実践を行い,その教育内容と適時性について計量的データを集積し,分析,評価に着手する。平成29年度は、American Psychological Association(米国)のRena Subotnik博士を招いて日本科学教育学会年会にて科学才能教育研究の世界動向に関わる課題研究発表を行ったが,平成30年度はアジアから関連研究者を招いて課題研究発表を行い,科学才能教育に関わる文化性や地域格差について理論的補完と実践事例に努める。令和元年度は,「実践研究」として,平成29年度,30年度に開発してきたSTEAM才能教育カリキュラムを本格実践していく。そして,児童生徒の個性や能力を効果的かつ効率的に表現,評価,リンクできるプラットホーム型の「子ども科学技術アカデミー(仮称)」の試案を作成する。平成30年度は,アジアからフィリピン大学からGreg Pawilen博士,台湾師範大学よりChing Chih Kuo博士を招いて日本科学教育学会年会において科学才能教育に関する課題研究発表を行ったが,令和元年度は産官学連携の関連研究者を招いて課題研究発表を行うと共に,ウェブベースの取り組みの関連研究者を招いて知見を得ることにより,本研究の今後の多角的な推進を図る。