hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地球環境に配慮した創造的製作活動をアフォードするエネルギー変換教材の開発

平成24年度に開発を行った教材に関しては、既に中学生を対象とした実践授業を行うだけでなく、中学校の現場教員を対象とした実践授業も行うことで、提案教材に関する評価・検討も完了している。また、前年度設計したロボット教材を基に、今年度開発を行ったモジュール接続型のロボット教材に関しても設計を完了し、工業大学の学生を対象とした動作確認によって、モジュールの組み合わせ方によって発電量や蓄電量などが異なることを実践により確認している。さらに、平成26年度に行う予定である、「1多面的な視点からの提案教材の総合評価」と、「2提案教材の国際比較と評価」の下準備として,日本,ならびに,タイの学生を対象とした「技術教育の内容」と「技術的素養」に関するアンケート調査を行った。これらの研究成果については、学術論文2件、国際会議発表3件、ならびに、国内発表2件として公表を行った。以上の理由により、平成25年度の研究実施計画を概ね満足しており、本研究が順調に進展していると判断した。平成24年度の研究実施計画においては、1提案教材の機能ブロックの開発と原理機を用いた検証と、2原理機を用いた実践授業による提案教材の検証を目標としていた。研究実績の概要の項目で述べた通り、平成24年度においては小型電源回路の教材への実装がまだ完了していないものの、提案教材の核となるロボット教材の開発を行うことができた。また、開発を行った教材に関しては、中学生を対象とした実践授業を行うだけでなく、中学校の現場教員を対象とした実践授業も行うことで、提案教材に関するより深い評価・検討を行うことができた。さらに、これらの研究実績に加えて、今後、提案教材を学校現場へ導入することを念頭に置き、生徒の安全衛生意識を高めるためのKYTを用いた安全教育教材の開発も行うことができた。これらの研究成果については、学術論文2件、ならびに、国際会議発表4件として公表を行った。以上の理由により、平成24年度の研究実施計画を概ね満足しており、本研究が順調に進展していると判断した。平成26年度は、以下の2つの事柄に関して研究を実施する予定である。1.提案教材による科学教育を国際的な視野でとらえるため、国内のみならず海外の教育機関も含めた生徒・学生の「ものづくり」や「技術的素養」に関する意識調査、ならびに、海外の教育機関における「ものづくり教育」や「エネルギー教育」の実態把握を行う。
バゾプレシンの腎作用発現におけるカルシウムの役割

ラット腎乳頭部集合尿細管細胞におけるアルギニンバゾプレシン(AVP)の作用発現に関するカルシウム(Ca^<2+>)とcyclic AMPの役割を検討した。これまで,私たちは同集合尿細管胞においてAVPがV_2レセプタ-を介して細胞内情報伝達物質cyclicAMPと細胞内遊離Ca^<2+>(〔Ca^<2+>〕i)を動員することを明らかにしてきた。今回の研究では、(1)AVPによる〔Ca^<2+>〕i動員に対するendoplasmic reficulum(ER)由来のCa^<2+>について検討するため,Ca^<2+>除法培地,Ca^<2+>膜ブロッカ-,TMBー8,ryanodineおよびcaffeireを用いて実験した。Ca^<2+>除培地下でTMBー8またはERaCa^<2+>channelを開口固定するryanodineやcaffeineで前処置すると,AVPによる〔Ca^<2+>〕i動員は完全に阻害された。また同処置下では,AVPによるcyclicAMP産生も有意に抑制された。同様の成績はCa^<2+>膜ブロッカ-verapamilでも認められた。これは,ER由来のCa^<2+>がAVPによる〔Ca^<2+>〕i動員とともにadenylate活性化にも必須であることを示唆している。(2)AVPによるERからの〔Ca^<2+>〕i動員における細胞内情報伝達係を明らかにするため,イノシト-ルリン脂質の代謝した。10^<ー7>MAVPによる細胞内イノシト-ル3リン酸の増加はみられなかった。AVPによるERからのCa^<2+>遊離はイノシト-ル3リン酸に依存しないと考えられた。(3)Protein kirasec系によるAVPの作用への修飾をpharlol esterおよびprotein kinse C阻害剤Hー7を用いて検討した。細胞をPhoslelー12ーmysistate(PMA)1時間前処置すると,AVPによるcyclicAMP産生および〔Ca^<2+>〕の動員は有意に抑制された。細胞をH7で前処置すると,PMAによる抑制は消失した。また細胞をPMAで20時間前処置すると,PMAによるProte in kirase C賦活は消失し,PMAによるAVP作用への修飾は発現しなかった。以上の如く,本年度の研究計画に沿って,AVPによる〔Ca^<2+>〕i動員とER由来Ca^<2+の>生理的意義,およびAVPレセプタ-以降のcyclicAMPーA kinase系とC kinase系の相互作用を明らかにした。
理論的アプローチによる遷移金属を含む生体内化学反応の機構解明

本研究課題では、遷移金属を含む生体内分子における化学反応を分子科学的な立場から理解するための理論手法の構築を最終的な目的としている。NMR(核磁気共鳴法)や種々の分光学的手法の開発により、実験的に生体内分子の構造や反応過程を分子レベルで観測・追跡することが可能になってきている。理論の立場から、これら生体内過程を理解する上で鍵となるのは、溶媒(殆どの場合は水)の取り扱いである。多くの生体内分子は、溶媒分子の助けを借りてその構造を保持していることからも分かるように、生体内分子の分子内構造(分子構造・電子構造など)と周辺の溶媒との分子間相互作用は互いに強くカップルしており、これらを同時に取り扱える理論が不可欠である。これまで我々は、分子性液体の統計力学理論であるRISMと非経験的分子軌道法を組み合わせた手法(RISM-SCF/MCSCF法)が、溶液内化学過程を理解する上で極めて有効であることを示してきた[1]。本年度は、(1)実験結果とのより直接的な比較を行うための方法論の整備、(2)温度・密度といった巨視的物理量が化学反応や分子レベルの事象にどの様な影響を与えるか、(3)遷移金属を含む系での方法論の有効性について、検討を行った。蛋白質が熱変性したり、温度や密度に依存して液体構造が変化していることは良く知られている。しかし、これらの熱力学状態の変化が分子の微視的な状態(分子構造や電子構造)や化学過程にどのような変化をもたらすかについては未だ充分に理解されているとは言い難い。また、巨視的物理量である温度・密度をパラメータとして反応過程の詳細を知ることは、反応制御を考えて行く上でも有用である。(2)はこうした背景によっている。(3)に関しては、多くの生体内分子中で遷移金属が生理活性に重要な役割をしているが、比較的小さな遷移金属錯体についても溶液中における分子レベルの情報が殆どなかった。
癌幹細胞マーカーＣＤ１３３に着目した胆道癌の抗癌剤耐性解明と新規治療への応用

胆道癌に対する集学的治療は抗癌剤が中心であるが、その奏効率は低い。この理由として癌幹細胞の関与を仮説とし、研究を行なった。癌幹細胞マーカーCD133に着目し、胆道癌での発現を検討すると、高悪性度の胆管癌では、約20%の癌細胞に発現を認めるのに対し、低悪性度の胆管内乳頭状腫瘍(IPNB)では全く発現が見られなかった。また、抗癌剤投与後に癌が縮小し、手術可能となった症例を検討すると、遺残癌細胞では約80%にCD133の発現を認めた。これらは、CD133発現が胆道癌の悪性度や抗癌剤耐性に重要であることを示した。また、CD133発現陽性、CD133発現陰性の胆道癌細胞株の樹立に成功した。胆道癌は他の消化器癌に比べ抗癌剤耐性例が多い。その理由として、癌幹細胞の関与を仮説とし研究を進めた。これまでは癌幹細胞マーカーCD133に着目して研究を行ってきた。これまでに悪性度の高い通常型の胆管細胞癌では約15%程度のCD133発現陽性細胞が認められるのに対し、悪性度の低い粘液産生胆管腫瘍(IPNB)ではCD133発現を全く認めないことを明らかとした(Hepatology Research 2012, 42, 574)。これは教室で見出した通常型膵癌ではCD133発現が一定の頻度で見られ、悪性度の低い粘液産生膵腫瘍(IPMN)ではCD133発現を認めないという知見と同様であった。これらの知見はCD133発現が癌の悪性度と関連していることを示唆した。また、IPNBからのcell line樹立に成功し、この株がCD133発現を認めないことを確認した(Anticancer Research 2014, 34, 2203)。次に、化学療法と癌幹細胞の関係であるが、化学療法が著効し、化学療法後に切除を行った胆嚢癌症例では、CD133発現が80.9%と高率に陽性であった。これは、抗癌剤治療に伴いCD133発現陽性細胞が主に残存したことを示唆しており、抗癌剤耐性との関連が示唆された(癌と化学療法、2012, 40, 1744)。また、NOZを用いたヌードマウス胆のう癌モデルでは抗癌剤Gemcitabineが奏効するが、NOZではCD133発現がみられないことも確認した。胆道癌における抗癌剤耐性と癌幹細胞発現の関連につき研究している。これまでに低悪性度の胆管腫瘍であるIPNB (intraductal papillary neoplasm of bile duct)では癌幹細胞マーカーCD133は発現せず、通常型胆管癌(16-7%の癌細胞に発現)とは明らかに異なることを報告した(Hepatology Research, 2012)。さらに、初診時非切除と判断したが、抗癌剤Gemcitabineが奏効し切除を行った症例(癌の臨床、2012)からの癌細胞の初代培養にこれまでに成功した。この癌細胞は、症例、培養細胞ともCD133の高発現の特徴を示した。胆道癌からの初代培養は非常に困難であり、期間内に36例の培養を試みたが、成功は3例のみであった。これらはヌードマウス皮下接種での腫瘍形成を確認した。これらのCD133発現の特徴につき現在検討を行っており、抗癌剤耐性との関連を検討する予定である。また、臨床胆道癌切除例におけるCD133発現を免疫組織学的に検討したが、臨床病理学的因子とは明らかな相関関係は得られなかった。切除不能胆道癌に対するGemcitabine投与で、腫瘍縮小や転移巣の画像上消失を認め、5例が手術となった。これらの切除検体におけるCD133発現を検討し、一部の症例でCD133が通常の胆道癌よりも高発現であることを確認した。現在、これまでの細胞樹立やCD133発現の結果の論文を作成中である。消化器外科学膵癌で以前に成功したように、マウス間葉系のfeeder細胞であるPA6を用いて、胆道癌のprimary cultureを試みている。しかしながら、45回のトライアルでCD133が陽性である細胞の継代成功例はいまだ1例である。胆道癌では胆汁による細胞傷害環境や上皮の欠損を伴い、初代培養の困難さが指摘されている。様々な工夫を行っているが、CD133陽性胆道癌細胞株の樹立がかなり困難である。

臨床胆道癌例におけるCD133発現検討は終了し、また、抗癌剤耐性例からもCD133高発現癌幹細胞樹立にも成功している。今後、これら細胞株と一般胆道癌細胞株との比較を行う予定である。今後はまず胆道癌臨床検体でのCD133発現につき調べる。さらに、抗癌剤投与後の手術例での、切除検体でのCD133発現と抗癌剤効果の相関を検証する。また、術後補助化学療法を行っている症例では、CD133発現と抗癌剤術後補助投与の効果の検討を行う予定である。また、CD133陽性胆道癌細胞株の樹立が困難であるため、既存の胆道癌細胞株を入手し、CD133の発現を解析し、抗癌剤耐性との関連を調べる予定である。さらにCD133陽性細胞株では、細胞間接着依存性にコロニー形成を行うことから、胆道癌細胞株での細胞間接着因子発現の関与も検証する予定である。まず樹立細胞株の特性に関し、分子生物学的検討を行う必要がある。特に接着因子を中心に研究を行う予定である。またマイクロアレイ法にてこれら細胞株に特異的に発現している因子が無いかを検討する。今年度細胞株樹立が十分に成功せず、実験が十分に進捗しなかった。来年度は前述のように方向性を変えること、また研究生(大学院生)の在籍も見込まれ、実験の進捗と成果のまとめが予想される。上述のように、細胞株を中心に実験を行う予定である。接着因子のタンパク発現のアッセイ、マイクロアレイに関して研究費を使用する予定である。
繊維加工技術による再生繊維への機能性色素の固定化

循環型社会の構築などの観点から資源の再利用方法として、再生繊維の作製を行い、作製した再生繊維に対して機能性を付与することを目指して研究を行なってきた。これまで本研究では3つの課題から検討を行なっている。(1)タンパク質系再生繊維の作製、(2)再生繊維への機能性色素の安定的な固定化、(3)機能性色素を添加させた再生繊維の評価および分析である。再生繊維の材料には、セルロース系繊維が一般的であるが、本研究では再生繊維の材料にあまり使われていない羊毛に着目した。再生繊維化の方法には電界紡糸を用いることで、羊毛由来のタンパク質系再生繊維の作製を行なった。セシウム吸着能を有する機能性色素のヘキサシアノ鉄(II)酸鉄(III)(以下、プルシアンブルー)をドープ液に添加して紡糸することで機能性色素の固定化を図る。今年度は、昨年度に引き続き電界紡糸を用いて羊毛由来の再生繊維の作製を行ない、紡糸時の溶液濃度、印加電圧、電極間の極板間距離の各種パラメータから安定した紡糸を行ない、色素を添加して評価用の試料作製を行なった。プルシアンブルーの顔料色素だけでなく、メチレンブルーの塩基性染料についても添加を行ない、青色繊維を得ることに成功した。染料の種類を選択することで、セシウム吸着能以外の機能性も付与できる可能性を見出せた。今後は、実用観点からの機能性評価、上記以外の色素についても検討する予定である。昨年度所属機関の変更に伴う実験施設の構築、環境整備などに引き続き、紡糸実験用のアクリル透明カバーの破損に伴う修理に数か月を要したため、試料作製を行なうことができずに全体的にやや遅れを生じている。修理完了後、速やかに試料作製を継続したいと考えている。現在、研究の進捗はやや遅れが生じていることから、研究期間延長の申請を行なった。実験環境の整備後、速やかに研究を進めていく予定である。機能性色素の添加量と紡糸条件の調整について検討を行ない、機能性色素を付与した再生繊維の作製を行ない、分析や評価を行なう予定である。電界紡糸の繊維は薄膜状になっており、実用面での強度が低いため天然繊維などを組み合わせた追加工も試みる。本研究では、タンパク質系の動植物系再生繊維を中心に用いて、機能性色素のプルシアンブルー顔料を高濃度で安定的に固定化させることを目的としている。再生繊維化のための繊維材料加工、繊維素材の表面改質処理、プリントや染色技術を用いた繊維着色加工を組み合わせ、機能性色素の固定化を構築するための基本的情報を得る。具体的な方法として3つの課題から検討する。(1)タンパク質系再生繊維の作製(2)再生繊維および合成繊維への機能性色素の固定化(3)着色繊維の評価および分析である。セルロース系再生繊維はレーヨンなどの既存のものが存在することから、羊毛からタンパク質系の再生繊維の作製を検討した。本年度は企業から供与の羊毛トップを生化学分野で一般的に用いられているタンパク質変性剤と還元剤を用いて、還元型ケラチンの抽出を行った。抽出したケラチンは透析、凍結乾燥を行い、粉砕して粉末状のケラチンを得た。ケラチン粉末は酸性溶媒に溶解し、キャストフィルムの作製を行った。また、ケラチンの再生繊維化については電界紡糸法(エレクトロスピニング法)を用いて行い、不織布を作製した。不織布はFE-SEMによる観察を行い、極細繊維が確認できた。一方、浸染による顔料着色の条件のpH調整や助剤の添加による検討を市販の羊毛布帛を用いて行った。助剤は顔料の着色にさほど変化が見られなかったが、pH条件により羊毛布の着色濃度の変化が認められた。羊毛布帛と同様の条件で不織布の浸漬による顔料着色を試みたところ、極細繊維間での癒着が認められた。次年度は、電界紡糸法の調整ならびに紡糸条件の確立を行う。不織布の浸漬時の繊維間の癒着を防ぐため、極細繊維からの不純物の除去や顔料を添加した状態での電界紡糸を検討する予定である。初年度は課題1を中心に検討した。羊毛からのケラチン抽出にあたり、種々の溶媒を検討したが、生化学分野で一般的に用いられているグアニジン塩酸塩とTHPP(トリスヒドロキシプロピルホスフィン)が最も安定的にケラチンの抽出を行うことができた。抽出したケラチンは電界紡糸法により繊維化できることがわかった。顔料着色の溶液条件の検討についても行うことができ、おおむね課題1はクリアできたと考えられることから、おおむね順調であると自己評価する。本研究では、環境負荷低減・循環型社会の構築などの観点から資源の再活用方法として、再生繊維の作製ならびに再生繊維の機能性付与を目指して機能性色素を安定的に再生繊維に固定化させることを目的としている。本研究の具体的な方法として3つの課題から検討する。(1)タンパク質系再生繊維の作製(2)再生繊維への機能性色素の固定化(3)機能性色素を添加させた再生繊維の評価および分析である。繊維材料は、天然繊維の羊毛に着目し、再生繊維化は電界紡糸を用いることで、羊毛由来のタンパク質系再生繊維の作製をこれまで行ってきた。さらに、作製した再生繊維にセシウム吸着能を有する機能性色素のヘキサシアノ鉄(II)酸鉄(III)(以下、プルシアンブルー)を固定化させ、再生繊維の機能性についても検討する。今年度は、電界紡糸を用いて羊毛由来の再生

繊維を作製にあたり、紡糸時の溶液濃度、印加電圧、電極間の極板間距離の各種パラメータを変化させて検討した。ケラチンとポリエチレングリコールの割合を決定し、溶液の濃度4 wt%において繊維が作製できることがわかった。この溶液濃度を基準に極板間距離あたりの印加電圧を0.75 kV/cm一定となるよう極板間距離と印加電圧を調整したところ、極板間距離が150 mm前後で最も安定的に繊維を紡糸できることがわかった。さらに、機能性色素のプルシアンブルーを添加させて電界紡糸したところ、青色繊維を得ることに成功した。今後は紡糸の際の色素量の検討や実用観点からの機能性評価について検討する予定である。所属機関の変更に伴い、実験施設の構築・薬品使用の環境整備などが必要となったため、全体的にやや遅れを生じている。しかしながら、2年目の目標であった繊維の安定的な紡糸には目途が立っており、著しい遅れと言えるほどの評価ではないと考えている。循環型社会の構築などの観点から資源の再利用方法として、再生繊維の作製を行い、作製した再生繊維に対して機能性を付与することを目指して研究を行なってきた。これまで本研究では3つの課題から検討を行なっている。(1)タンパク質系再生繊維の作製、(2)再生繊維への機能性色素の安定的な固定化、(3)機能性色素を添加させた再生繊維の評価および分析である。再生繊維の材料には、セルロース系繊維が一般的であるが、本研究では再生繊維の材料にあまり使われていない羊毛に着目した。再生繊維化の方法には電界紡糸を用いることで、羊毛由来のタンパク質系再生繊維の作製を行なった。セシウム吸着能を有する機能性色素のヘキサシアノ鉄(II)酸鉄(III)(以下、プルシアンブルー)をドープ液に添加して紡糸することで機能性色素の固定化を図る。今年度は、昨年度に引き続き電界紡糸を用いて羊毛由来の再生繊維の作製を行ない、紡糸時の溶液濃度、印加電圧、電極間の極板間距離の各種パラメータから安定した紡糸を行ない、色素を添加して評価用の試料作製を行なった。プルシアンブルーの顔料色素だけでなく、メチレンブルーの塩基性染料についても添加を行ない、青色繊維を得ることに成功した。染料の種類を選択することで、セシウム吸着能以外の機能性も付与できる可能性を見出せた。今後は、実用観点からの機能性評価、上記以外の色素についても検討する予定である。昨年度所属機関の変更に伴う実験施設の構築、環境整備などに引き続き、紡糸実験用のアクリル透明カバーの破損に伴う修理に数か月を要したため、試料作製を行なうことができずに全体的にやや遅れを生じている。修理完了後、速やかに試料作製を継続したいと考えている。2年目は、初年度に引き続いてケラチンの抽出を行って電界紡糸法による繊維化を行いつつ、更に安定的に紡糸できるよう、紡糸条件を確立させる。並行して課題2の色素の固定化にむけて、色素添加時での電界紡糸やケラチン以外の繊維でも電界紡糸の検討を行い、実用面を見据えて分析および評価を行っていきたいと考えている。現在、研究の進捗はやや遅れが生じており、実験環境の整備については所属機関の関係部署と速やかに連携し、研究体制の構築を図る。
ガリレオの学術論争における「説得の技術」の変容およびバロック期の言語表現との関係

1613年の「カステッリ宛の書簡」のなかでガリレオは聖書と自然学の関係を整理してコペルニクス説のほうがアリストテレス・プトレマイオス体系よりも優位にあることを証明したが、その論理の攻撃性もあって、彼は宗教的な論争に巻き込まれてしまう。その反省から、『偽金鑑識官』から『世界の二大体系についての対話』へと執筆活動が展開していくにつれ、彼の説得の技術は、論理的に敵を打ち負かすだけでなく、「たとえ話」をも導入して、読者をより引き込むものへと進化していった。17世紀の前半には「感覚」を重要視する文化的風土があった。たとえば「感覚に基づく経験と必然的な論証」を自然学の研究手段と考えるガリレオ、あらゆる事物には感覚が備わっているという視点から自然を説明する哲学者カンパネッラ、そして五感を通した快楽を主題としたバロック詩人マリーノである。『アドーネ』のなかでマリーノは、望遠鏡を「遠くにあっても、対象を非常に拡大して、誰の感覚にでも近づける道具」と位置づけているとおり、「感覚」に奉仕する新器具の発明者としてのガリレオを賛美した。また、海の航海者=地理的征服者コロンブスと天空の航海者=自然哲学的征服者ガリレオという2人のイタリア人が新時代の象徴として描かれており、ペトラルカの『カンツォニエーレ』所収「わがイタリアよ、たとえ語るのがむだでも」からレオパルディの『カンティ』所収「アンジェロ・マイヘ」に到るイタリアの偉人たちを引き合いに出しながらイタリアを憂える詩のバロック的変奏をなしているとも考えられる。またマリー・ド・メディシスの招聰によってパリの宮廷に登ったマリーノがこの作品をフランスで発表したことを考え合わせると、新旧論争の前段階の重要な作品と位置づけることも可能であろう。ガリレオの存在がいかに国境や領域を越えた「事件」であったかの証左と言える。本研究の目的は、いくつもの学術論争によって鍛えあげられて、『偽金鑑識官』から『二大体系についての対話』への移行の中で大きな変容をこうむったガリレオの「説得の技術」の発展の経過と特徴を、時代の文化的背景、特にバロックとの関連といった視点を中心に、解明していくことであり、当初の計画では、初年度は、ガリレオに関しては『浮体論議』を中心に検討する予定であったが、前年度まで行なった科学研究費補助金による研究「ガリレオ・ガリレイの言語戦略の研究-2つの対話作品を中心として-」をまとめる過程で意識されてきた『二大体系についての対話』「第4日」の重要性を検討することが優先されるべきだと判断した。「第4日」で扱われている「潮汐理論」が『二大体系についての対話』の中でガリレオが最も取り上げたかったテーマであり、プトレマイオスの立場とコペルニクスの立場のいずれからも説明されうる他の現象とは異なり、地球の回転の直接的証拠だと彼が考えていた自然現象であったので、この仮説の提示は、教会に対して、非常にデリケートな問題を孕んでいたため、彼の「説得の技術」がある意味試される場となっていたからである。現代から見れば誤っていたガリレオのこの「奇想」がどのように発想されたのか探るためには、古代から近代にいたる「潮汐理論」の発展を知る必要があり、初年度後半は国内外の図書館等での「潮汐理論」関係の資料収集に終始する結果となった。バロックに関しては、初年度はトルクアート・アッチェットの『誠実な隠蔽について』を分析した。

「誠実さ」と「隠蔽」という二語は互いに矛盾しあっているが、このような矛盾を生きざるを得ないのがバロック期という時代であり、表面的には「隠蔽」を用いつつも、内奥では「誠実さ」を失わずに生きていく、バロック期の宮廷人の倫理観がこの作品中には表明されているのである。本研究の目的は、いくつもの学術論争によって鍛えあげられて、『偽金鑑識官』から『二大体系についての対話』への移行の中で大きな変容をこうむったガリレオの「説得の技術」の発展の経過と特徴を、時代の文化的背景、特にバロックとの関連といった視点を中心に、解明していくことである。2年目の今年度は、ガリレオが天文学的発見を最初に公表した『星界の報告』(1610)から『太陽黒点論』(1612)の刊行とほぼ同時期に出版された『水上にある物体あるいは水中で動く物体に関する論議』(1612)を中心に分析を行なった。この『論議』は1612年6月のパオロ・グアルドやジュリアーノ・デ・メディチに宛てた書簡にも明らかなように、ガリレオが「先端的知識を市民が共有できることを目指して俗語で書く」という行為を明確に意識して書いた初めての著作の1つであった点で非常に重要である。『星界の報告』以降に行なった天文学上の発見の公表が遅れている2つの理由のうちの1つに、市内(フィレンツェ)の知識人たちとの間で行なった「水中での物体の浮沈をめぐる論争」についての論文を書く必要があったからだとガリレオは『論議』の中で述べている。この書簡形式の著作の受取人であるトスカーナ大公コジモ2世の示唆によって「(書くことは)虚偽から真実を、見かけの根拠から実際の根拠を識別させるための非凡な手段であり、議論している者のどちらか一方が、もしくは頻繁に起こるように両者ともが、過度に熱くなったり、過度に声を荒げたりして、互いの理解をさせられなくなってしまう、口頭での議論よりもはるかに優れている」のだから書くのだと、この著作の必要性を説明している。口頭での論争から論文での論争へと移行することで冷静に細かい議論の積み上げをすることを目指しながらも、あくまでも自分のクライアントである大公に理解していただくための書簡という形を用いているのである。本研究の目的は、ガリレオの「説得の技術」の発展の経過と特徴を、時代の文化的背景、特にバロックとの関連といった視点を中心に、解明していくことであるが、3年目の今年度はガリレオの著作に関しては「クリスティーナ大公母宛書簡」(1615年)を細かく分析することに重点を置いた。先行する「ベネデット・カステッリ宛書簡」(1613年12月21日付)の勢いのある非常に簡明な文体と比べると、同じ題材を扱っていながら筆の運びが鈍いという印象を拭えず、かなりの量の文章を節に分けずに続けているので、読み手は相当な忍耐を必要とする。自然と聖書という神による2つの書物の関係という一般論から具体的な「ヨシュア記」の1節の解釈にいたるまで、主にアウグスティヌスを引用しながら慎重に論を進めている。聖書の解釈という彼にとって非常に微妙な領域に関わる見解を公的に明らかにするため、弟子のカステッリに宛てたときの軽快さとは全く異なる慎重な文体で敵の攻撃に対応しているのである。バロックに関しては、詩人ジャンバッティスタ・マリーノの『アドーネ(アドニス)』(1623年)を分析した。マリーノは「詩人の目的は驚異である...驚かすことのできない者は馬にブラシをかけに行け(馬丁にでも鞍替えしろ)」という発言でバロック芸術の持つ主要な特徴の1つを言い当てたことでも有名だが、この作品の中でもまさに「驚異」という副題が付された第10歌に、望遠鏡とガリレオが月の姿を間近に見せてくれる「驚異の道具」とその発明者として登場するのである。
身体動作のペア構造による相互共鳴メカニズムの解明

本研究の目的は、共在状態での相互行為における参与者の身体動作が、他者の音声発話や身体動作との間にいかなるペア構造(連鎖構造)を構成し、相互に共鳴するためのメカニズムとして機能しているかを、相互行為分析によって明らかにし、理論的に考察することである。本年度は、以下の研究活動を実施した。・研究組織の全員が参加して研究打ち合わせを開催し、研究課題の運営方針を決定した。・医療場面、教示場面、養育場面において収録した映像データの書き起こしおよびデータの整理を行い、本研究課題の探究対象である「共鳴」現象が生じていると思われる場面を選定した。・研究組織の全員が参加して2回のデータセッションを開催し、映像データの予備的分析を行った。本研究課題の探究対象である「共鳴」現象について、医療場面、教示場面、養育場面の映像データを持ち寄り、データを観察しながら議論した。身体動作のペア構造が見られる事例の中から、共鳴と呼ぶべき現象を同定すること、共鳴の成立条件を検討することなどを試みた。・Intercorporeality(間身体性)など関連する概念の文献サーベイに着手し、共鳴現象についての理論的枠組を検討した。本年度は7月下旬からの短い研究期間であったが、研究代表者と研究分担者の全員が計3回集まり、研究打ち合わせやデータセッションを開催することができた。特に2回のデータセッションでは、それぞれの研究者の専門的見地から、いかにして「共鳴」現象を同定し、その成立条件を整理し、理論化していくべきかについて、十分に意見を交わすことができた。2019年度は、以下の研究活動を実施する予定である。・2018年度に引き続き、データセッションを中心とした議論によって「共鳴」現象を探究する。・2018年度に引き続き、文献サーベイを進め、本研究課題に関連する理論的枠組を整理する。・国際会議やワークショップ等で研究成果を発表し、国内外の研究者と議論する。・最終年度における研究成果のまとめを見据え、論文化、書籍化などを含めた研究成果の公開方法を検討する。予定していたデータの書き起こしにかかる人件費の支出が不要になったため、当初の予定よりも使用額が減った。次年度使用額は、当初予定されていなかった国外出張の旅費に充てる予定である。
バングラデシュ国における洪水・高潮災害とその被害軽減に関する調査研究

バングラデシュ共和国は、ガンジス・ブラマプトラ・メグナの三大河川の下流部に位置しており、これらの河川の氾濫と国外の山岳流域よりの洪水の流入によって過去30年間に12回に及ぶ洪水災害を被ってきた。とくに、1987年、1988年の洪水では、それぞれ国土の35%、57%が水没し、壊滅的な打撃を被った。加えて、ベンガル湾には、モンスーンの発達期と衰退期にサイクロンと呼ばれる熱帯性低気圧が発生し、沿岸地帯は暴風・豪雨・高潮による激甚な災害にしばしば見舞われている。とくに、1991年には、史上最大規模のサイクロン・高潮災害が発生し、その犠牲者は13万人を超えたと言われている。こうした、洪水・高潮災害を防止・軽減するための対策が国際的援助のもとに進められているが、ダムや堤防を建設して水害を防止するハード的対策には長い期間と膨大な経費を要し、また、上流側諸国の協力が得られないためその実現はかなり難しい。一方、バングラデシュ国独自で直ちに実施に移せるソフト的対策も、災害の実態が十分解明されていない上に、社会的な制約などもあって、現状では、十分な効果が得られていない。本研究では、バングラデシュ国の、洪水・高潮災害について現地調査を行うとともに、気象・海象・水文・水理・地形・社会学的側面より災害資料を収集・分析して、過去の代表的な洪水・高潮災害の実態を明らかにする。加えて、これら災害資料を活用して数値シミュレーションなどを行い災害発生機構を究明することを目的としている。本調査研究では、主として次の7課題について調査研究が行われた。(1)バングラデシュの豪雨とサイクロン特性の解明過去に災害をもたらした豪雨時の気象資料を収集分析し、大気の大循環・総観場・降雨の空間・時間的分布特性が明らかにされた。サイクロンについては統計的特性を吟味した後、わが国の台風の規模と進路などを推定するために開発された客観解析法の適応性と適用上の問題点が検討された。(2)リモートセンシングデータに基づく水害地形解析と洪水対策への応用地形図・空中写真・衛生写真の判読と現地調査に基づいて、微地形と洪水氾濫との関連性、洪水による土砂堆積及び自然堤防の形成について検討された。(3)洪水災害の実態調査と洪水氾濫特性の解明水文観測資料を収集整理するとともに現地調査を行って洪水災害の実態が明らかにされた。また、これらの資料に基づいて雨水流出と洪水氾濫の数値モデルが構築され、出水過程・氾濫機構が明らかにされた。(4)洪水による河川構造物被害の実態調査と河道変動の特性の究明洪水による河川構造物の被害は、主として河岸侵食・河道変動によってもたらされているが、これらをLANDSAT等の画像データを用いて巨視的に明かにされた。さらに、ブラマプトラ・メグナ河の代表地点で河川断面、河道状況、河岸・河床材料について調査を行うとともに数値シミュレーションを行って河岸侵食・河道変動機構を解明するための基礎資料が整備された。(5)高潮による被害実態調査と高潮氾濫特性の解明バングラデシュの南部沿岸地区において高潮による被害状況及び高潮対策の現状を調査するとともに、海象資料を収集整理したのち数値シミュレーションを行い、高潮災害の実態と対策上の問題点が明らかにされた。(6)暴風災害の発生メカニズムの解明と耐風設計の検討1991年のサイクロンによる暴風被害の実態を明らかにするとともに、サイクロンシェルタ・送電施設等に関する設計資料を収集整理して、耐風設計上の問題点が指摘された。(7)洪水・高潮の予警報・避難システムの評価洪水・高潮時の予警報伝達システム・住民の避難行動・災害復旧・救援活動等についてアンケート調査を行いその現況を明かにするとともに、ソフト的水害対策のあり方が示された。以上の研究結果は、バングラデシュ国の水害対策を確立するための基礎資料として役立てられるであろう。

本調査研究では、主として次の7課題について調査研究が行われた。(1)バングラデシュの豪雨とサイクロン特性の解明過去に災害をもたらした豪雨時の気象資料を収集分析し、大気の大循環・総観場・降雨の空間・時間的分布特性が明らかにされた。サイクロンについては統計的特性を吟味した後、わが国の台風の規模と進路などを推定するために開発された客観解析法の適応性と適用上の問題点が検討された。(2)リモートセンシングデータに基づく水害地形解析と洪水対策への応用地形図・空中写真・衛生写真の判読と現地調査に基づいて、微地形と洪水氾濫との関連性、洪水による土砂堆積及び自然堤防の形成について検討された。(3)洪水災害の実態調査と洪水氾濫特性の解明水文観測資料を収集整理するとともに現地調査を行って洪水災害の実態が明らかにされた。また、これらの資料に基づいて雨水流出と洪水氾濫の数値モデルが構築され、出水過程・氾濫機構が明らかにされた。(4)洪水による河川構造物被害の実態調査と河道変動の特性の究明洪水による河川構造物の被害は、主として河岸侵食・河道変動によってもたらされているが、これらをLANDSAT等の画像データを用いて巨視的に明かにされた。さらに、ブラマプトラ・メグナ河の代表地点で河川断面、河道状況、河岸・河床材料について調査を行うとともに数値シミュレーションを行って河岸侵食・河道変動機構を解明するための基礎資料が整備された。(5)高潮による被害実態調査と高潮氾濫特性の解明バングラデシュの南部沿岸地区において高潮による被害状況及び高潮対策の現状を調査するとともに、海象資料を収集整理したのち数値シミュレーションを行い、高潮災害の実態と対策上の問題点が明らかにされた。(6)暴風災害の発生メカニズムの解明と耐風設計の検討1991年のサイクロンによる暴風被害の実態を明らかにするとともに、サイクロンシェルタ・送電施設等に関する設計資料を収集整理して、耐風設計上の問題点が指摘された。(7)洪水・高潮の予警報・避難システムの評価洪水・高潮時の予警報伝達システム・住民の避難行動・災害復旧・救援活動等についてアンケート調査を行いその現況を明かにするとともに、ソフト的水害対策のあり方が示された。以上の研究結果は、バングラデシュ国の水害対策を確立するための基礎資料として役立てられるであろう。本研究は、バングラデシュ国の洪水・高潮災害の発生機構を究明して、水害対策を考究するための基礎資料を提供することを目的としている。本年度は初年度であるため、わが国の研究者(13名)を専門分野別に7班に分けバングラデシュ国に派遣して、災害の現地調査・政府研究機関などで災害資料の収集を行い、その実態の把握に努めた。また、バングラデシュ国より3名の研究者をわが国に招へいして、両国の災害の比較・わが国の水害対策技術移転の可能性について集中的に討議を行った。各研究班の調査研究概要は次のとおりである。(1)気象研究班は、西南部でサイクロンの実態を調査するとともに、気象資料を収集し、サイクロン・豪雨特性について、分析を進めている。(2)水害地形研究班は、チッタゴン地区において、微地形調査を行うとともに、各種リモートセンシング資料を収集し、高潮氾濫と微地形との関連について検討を進めている。
多様な水環境に応じたダイズ個葉のガス交換関連形質の設計と評価

前年までの研究により、ダイズ個葉の形態には大きな遺伝的変異が存在しており、それが蒸散速度、ひいては群落レベルでの乾物生産性に寄与していることが示唆された。特に米国で育成された多収品種は気孔密度、蒸散速度、乾物生産性が高いという特徴を示した。高い蒸散速度は乾燥抵抗性とトレードオフにあることが予想される、そこで本実験では、蒸散速度の異なる日米ダイズ2品種(タチナガハ、UA-4805)に干ばつを与え、異なる水環境への適応性を個葉の蒸散に着目し評価した。圃場に潅水区(好適条件区)および無潅水区(干ばつ区)を設置した。土壌水分含量は、干ばつ区において常に低く推移し、ダイズの生育中盤から後半にかけて干ばつ条件を与えることができたと思われた。好適区ではタチナガハに比べUA-4805では気孔コンダクタンス(gs)が高く、前年までの結果が確かめられた。干ばつ区では両品種ともgsが優位に低下したが、その低下程度には品種間差がなかった。すなわち干ばつ区においてもUA-4805はタチナガハに比べ気孔コンダクタンスを高く維持してした(図2)。このことは、UA4805は好適条件において高い蒸散速度を示しながら、干ばつ下においてもその蒸散速度を維持できていたことを意味している。タチナガハでは干ばつ条件下でも個葉面積がほとんど低下しなかたのに対し、UA-4805では個葉面積が大きく低下した(図3)。群落レベルの葉面積展開でも同様の傾向がみられた(図省略)。以上より、UA-4805は干ばつ条件下において葉面積展開を抑制する反面、個葉レベルでの蒸散速度を維持していたのに対し、タチナガハは葉面積展開を維持しようとしていたと解釈することが可能である。本実験を通して、好適条件において蒸散速度の高い品種は、干ばつ条件においても蒸散速度を高く維持しうることが明らかとなった。すなわち、高い蒸散速度をもつ品種を育成することは、必ずしも乾燥抵抗性とのトレードオフを伴わないと考えられる。本年度は、ダイズ個葉の形態形質の遺伝的変異を明らかとするとともに、その生産性への寄与を水環境適応性との関連において評価した。まず個葉の形態形質については、日本・米国・およびアジア各国由来の多様なダイズ約70品種を対象に、形態形質の遺伝的変異を網羅的に調査した。その結果、特に気孔密度に非常に大きな遺伝的変異が存在していることが明らかとなり、その品種間差異は前年行った予備的な調査結果と高い相関を示した。このような個葉の構造から、個葉の蒸散活性の一つの指標としてポテンシャル気孔コンダクタンス(gp)を導出し、gpにも大きな品種間差異のあることを見出した。米国で育成された品種では気孔密度およびgpが明らかに高い傾向があり、これらの品種で優れたガス交換活性が実現していることが予測された。次に、代表的な日米ダイズ7品種について圃場における生産性試験を実施したところ、好適な水分条件下においては収量・バイオマス生産性ともに米国品種が日本品種を上回った。同圃場において実測された気孔コンダクタンス(gs)も米国品種で明らかに高く、上述の予測が実証されるとともに、このような高い個葉のガス交換能が米国品種の優れたバイオマス生産に寄与している可能性が示された。同実験では、防水シートの設置による干ばつ処理区を設けた。干ばつ区では日米品種ともに気孔コンダクタンスが約半分まで低下していた。さらに最終的な子実収量も1020%低下したが、これらの低下程度に明瞭な品種間差を見出すことは出来なかった。本研究は、ダイズにおいて、気孔密度に代表される個葉の形態形質がガス交換能、ひいては品種のバイオマス生産性に関連する可能性を示したことにおいて意義を有する。

タチナガハでは干ばつ条件下でも個葉面積がほとんど低下しなかたのに対し、UA-4805では個葉面積が大きく低下した(図3)。群落レベルの葉面積展開でも同様の傾向がみられた(図省略)。以上より、UA-4805は干ばつ条件下において葉面積展開を抑制する反面、個葉レベルでの蒸散速度を維持していたのに対し、タチナガハは葉面積展開を維持しようとしていたと解釈することが可能である。本実験を通して、好適条件において蒸散速度の高い品種は、干ばつ条件においても蒸散速度を高く維持しうることが明らかとなった。すなわち、高い蒸散速度をもつ品種を育成することは、必ずしも乾燥抵抗性とのトレードオフを伴わないと考えられる。
高解像度MRIを援用した慢性サル単一神経細胞記録による大脳皮質局所回路の解析

本研究計画の主要目的は、4.7T超高磁場MRI装置を用いた高解像度撮像により、微小電極によるマカクサル慢性単一神経細胞記録において、電極先端位置が大脳皮質の第何層に局在するかを同定する技術を開発することであった。大脳皮質の層構造は神経回路と密接な関係をもつので、記録電極先端位置が大脳皮質の第何層にあるかを知ることができれば、記録された神経細胞発火を神経回路に関連づけて研究することが可能となり、神経科学に新たな局面を切り開くものとなる。本研究において我々は、MRIの静磁場および位相エンコーディング方向を、微小電極長軸に対して直角におくことよって、従来撮像が困難であった、電極先端位置の検出性と正確性が高まることを証明した。この原理をもとに、我々は大脳皮質内に1ミリメートル以下の空間解像度および誤差1ボクセル以内で微小電極先端位置を同定する手法を開発した。さらに我々は、非磁性素材で作られ、サルの頭部に常時設置可能なコンパクトな電極マニピュレータを開発し、この手法の実用性を確立した。これらの結果は、nature methods誌2007年2月号に掲載された他、Trends in Cognitive Sciences誌に総説として発表された。また北米神経科学学会等の学会で発表された。この手法は将来にわたって神経科学における有用な手法となることから、研究計画全体として、十分な実績を挙げたものと考えている。本研究計画の目的の一つは、4.7T超高磁場MRI装置を用いた高解像度撮像により、マカクサル慢性単一神経細胞記録において、電極先端位置が大脳皮質の第何層に局在するかを同定する技術を開発することである。通常用いられるタングステン電極先端は、数十μm程度の微細なものであるため、例えば空間解像度100μmの高分解能MRI画像上においても、電極先端がMRI画像の1ボクセルの体積に占める割合は、わずか数パーセントに過ぎない。この場合、partial volume effectによって、電極先端位置をMRI画像上に正確に同定することは困難であると考えられた。この問題を解決するため、MRI撮像の条件検討を行った。その結果、電極の軸方向を、MRI装置の磁場に対してある特定の方向に設置することによって、電極先端におけるpartial volume effectが低減され、MRIを用いて電極先端の正確な位置同定が可能となることを初めて明らかにした。次にこの撮像条件の有効性を、in vivo実験において実証した。3頭のマカクサルの上側頭溝の大脳皮質にタングステン電極を刺入し、麻酔下でMRI撮像を行った。電極先端の大脳皮質内位置が空間解像度150μmにて同定された。同時に電極先端位置において、微小電流によるlesion markingを行い、実験終了後、電極先端の位置を組織切片上に同定した。MRIによって同定された電極先端の大脳皮質内位置と、組織学的に同定されたそれとを比較した結果、MRIによって同定された電極先端位置は、MRI画像上の最小誤差単位であると考えられる、誤差1ボクセル以内の正確性を持つことが統計的な有意性をもって示された。以上の実験によって、4.7T MRIによってマカクサル大脳皮質内の微小電極先端位置を誤差1ボクセル以内で同定する手法が確立されたので、これを論文として、現在投稿中である。本研究計画の目的の一つは、4.7T超高磁場MRI装置を用いた高解像度撮像により、マカクサル慢性単一神経細胞記録において、電極先端位置が大脳皮質の第何層に局在するかを同定する技術を開発することであった。前年度実績報告書において、我々は、4.7T MRIによってマカクサル大脳皮質内の微小電極先端位置を誤差1ボクセル以内で同定する手法を確立したことを報告した。これを論文として、nature methods誌に投稿したところ、査読者より複数の問題点を指摘された。これに対処するために、我々は新たに追加実験を行うとともに、非磁性素材で構成された微小電極用マニピュレータを開発した。このマニピュレータは、非常にコンパクトかつ軽量であるため、マカクサルの頭部に常時設置することが可能である。

このマニピュレータを用いることで、電極を保持したままMRI装置にサルを出し入れすることが可能となり、我々の4.7T MRI MRIを用いた電極先端位置の大脳皮質内先端位置同定法は、極めて高い実用性を有するに至った。追加実験の結果をふまえ論文を改訂したところ、nature methods誌に受理され、2007年2月号に掲載された。これにより本研究計画の主要な目標の一つが、完全に達成されたと考えている。来年度は本研究計画としては最終年度となる。これまでに開発した技術を、慢性サルにおける単一神経細胞記録に実際に応用し、高次認知機能を担う神経回路の解析を行う計画である。本研究計画の主要目的は、4.7T超高磁場MRI装置を用いた高解像度撮像により、微小電極によるマカクサル慢性単一神経細胞記録において、電極先端位置が大脳皮質の第何層に局在するかを同定する技術を開発することであった。大脳皮質の層構造は神経回路と密接な関係をもつので、記録電極先端位置が大脳皮質の第何層にあるかを知ることができれば、記録された神経細胞発火を神経回路に関連づけて研究することが可能となる。18年度実績報告書において報告したとおり、我々は、MRIの静磁場および位相エンコーディング方向を、微小電極長軸に対して直角におくことよって、電極先端位置の検出性が高まることを証明した。この原理をもとに、我々は大脳皮質内に誤差1ボクセル以内で微小電極先端位置を同定する手法を開発した。さらに我々は、非磁性素材で作られ、サルの頭部に常時設置可能なコンパクトな電極マニピュレータを開発し、この手法の実用性を確立した。これらの結果は、naturemethods誌2007年2月号に掲載された。19年度はこの技術を慢性サルにおける単一神経細胞記録に実際に応用し、高次認知機能を担う神経回路の解析を行う実験に着手したところである。そのため19年度内にはこの方法を応用した成果を発表するまでには至らなかった。しかし、18年度中に研究計画の主要な部分をすでに達成したこと、この手法は将来にわたって神経科学における有用な手法となると考えられることから、研究計画全体としては、十分な実績を挙げたものと考えている。
マウス免疫系におけるストレス応答性MAPキナーゼ系の機能解析

ストレス応答性のMAPキナーゼシグナル伝達系であるSAPK/JNK系は、生体防御に関わるT細胞の活性化やTh1/Th2細胞分化の制御に関与することが明らかにされている。SAPK/JNKを活性化する因子としてSEK1とMKK7が存在し、それぞれがSAPK/JNK分子内のThr-Pro-Tyr配列中のThrとTyrの両残基をリン酸化する(dual-specificity)キナーゼとして機能すると考えられている。我々はSEK1やMKK7のレベルからSAPK/JNK系の生理的役割を研究してきたが、その過程でSAPK/JNK活性化に関して興味深い現象を見出している。T細胞活性化刺激剤であるホルボールエステルとカルシウムイオノフォアで末梢T細胞や胸腺T細胞を刺激すると、ともに強いSAPK/JNKの活性化が観察される。しかしながら、SEK1欠損の末梢T細胞では野生型と同等のSAPK/JNKの活性化が認められるのに対して、胸腺T細胞ではSAPK/JNKの活性化はほぼ完全に消失したのである。これらの結果は、SAPK/JNK活性化の分子機構がT細胞の種類によって異なる制御を受けている可能性を示唆している。そこで、細胞内で起きているSEK1とMKK7によるSAPK/JNKの活性化やリン酸化の程度を定量的に検討し、1)これまではThrとTyrの両残基をリン酸化するキナーゼ(dual-specificity kinase)と考えられてきたSEK1とMKK7だが、SEK1はThr-Pro-Tyr配列のTyr残基を、MKK7は主にThr残基をリン酸化すること、2)両残基のリン酸化によってSAPK/JNKは相乗的に活性化されることを明らかにした。
捻り振り子をプローブとしたパラジウム合金ナノ薄膜中に特有な水素拡散機構の解明

表面科学において、Pdにおける水素吸着・脱離過程を調べるための最も広く用いられている手法は昇温脱離測定である。Pd表面からは複数の脱離ピークが存在し、それぞれ、最表面、表面極近傍、バルクからの脱離に起因する。このうち200K以下に現れるαピークと呼ばれるシグナルが、表面極近傍に特有な吸着サイトからの脱離と考えられるが、具体的な吸着・脱離モデルは分かっていない。そのため本研究ではwell-definedなPd超薄膜の作成を行い、Pd超薄膜からの水素昇温脱離スペクトルの測定を行う事で、Pd極表面近傍に特有な水素吸着メカニズムを実験的に明らかにした。Ag薄膜をエピタキシャル成長させたSi(111)7×7基板を、室温で一定量の水素原子気体中に曝したのち、基板に吸着した水素吸着量の測定を昇温脱離法により行った。Agと水素の結合エネルギーは200K以下であるため、室温で曝露した水素けAg表面にトラップされる事はない。一方、Si-Hの脱離温度は800K程度であるため、800Kにおける水素脱離強度の測定から、Agナノ薄膜を透過しAg/Si界面にSi-Hとして吸着する水素原子の吸着量が求められる。ナノ薄膜中の水素透過を実験的に測定するのは非常に困難であるが、このことを利用することで金属ナノ薄膜における水素透過度を知る事が可能となる。水素曝露量を固定した時の、Ag/Si境界面における水素吸着量は、Ag膜厚が30ML以下では膜厚の増加に伴い、急激に減少するが、それ以上では膜厚にあまり依存しなかった。さらに、Ag膜厚を固定し水素曝露量を変化させる実験から、Ag/Si界面における飽和吸着量はSi表面のそれと同じである事か分かった。このことからAg膜圧の増加に伴う界面における水素吸着量の減少は、Ag膜中での拡散に支配されている可能性が考えられる。実験結果から拡散係数を見積もると、拡散係数は膜厚に依存し、膜厚の減少に伴い拡散係数が急激に小さくなることが分かった。この原因は今の段階では明らかではないか、一つの原因としてAg/Si界面近傍に存在する表面ストレスに起因した高密度の欠陥や転位により界面近傍で水素拡散が大きく抑制されている可能性が考えられる。金属超薄膜と半導体界面において水素原子がどのように吸着されるのか、銀(Ag)超薄膜とシリコン(Si)界面を用いて測定を行った。金属膜中との界面において水素がどのように作用するのかに関しては、界面を直接観測する手法がないためほとんど理解されていない。我々は昇温脱離法という水素の脱離が起きる温度を測定する事から、界面における水素吸着の解明を行っているが、水素はAg/Si界面に吸着する事が分かった。このことは、Si表面に存在するダングリングボンドがAg/Si界面において活性である可能性を示唆する。本研究では、(i).各水素曝露量に対する昇温脱離スペクトルを逐一測定する事から、Ag/Si7x7界面における水素吸着特性を理解する事、また、(ii).Siの原子配列が7x7ではなく√3x√3構造におけるAg/Si界面吸着に関し、7x7の界面との違いを実験的に明らかにする事の2点に関し異なる界面構造が異なる場合における水素吸着に関し調査した。Ag/Si(111)7x7界面に関して、Si-Hとしての水素飽和吸着量は裸のSi表面におけるものと等しい事が分かった。さらに水素曝露量の増加に伴い、裸のSi表面では観測されることがない、新しいピークが低温側(500K)に出現する事が分かった。このピークはAg/Siの界面ではなくAg薄膜中に吸着した水素に起因すると考えられ、Si表面近傍のAg膜中に存在する転移や欠陥にトラップされた水素に起因するのではないかと考えられる。一方、ボロン(B)を高ドープしたSi基板を高温で加熱したAg/Si√3x√3-B界面においては、Si-Hの吸着はほとんど起きない事を見いだした。Pdにおける水素吸着脱離過程の解明は水素吸蔵、あるいは水素精製という観点から重要な問題である。水素の吸蔵・脱離過程を原子レベルで見た時、明らかでない過程が存在する。過去に行われた昇温脱離測定から、200K程度の低温において非常にシャープなαシグナルと呼ばれる水素脱離シグナルが観測されることが分かっている。αシグナルに対応する水素吸着サイトは表面極近傍(表面から約30ML(原子層))にのみ存在するとされているが、明らかでない。そこで本研究ではPd超薄膜の作成を行い、Pd超薄膜の膜厚制御を行う事で、αシグナルの深さ依存性を測定した。Pd超薄膜はSi(111)ウエハーにエピタキシャル成長させたAg(111)膜上に成長させた。Pdは室温ではAg(111)上に[111]

エピタキシャル成長を行い、Pd膜厚80ML以上では、下地のAgによる格子歪みが完全に緩和されている事をRHEED,AFMにより確認を行った。このPd表面に100Kにおいて水素曝露を行い昇温脱離スペルトルの測定から、αシグナルの水素吸蔵量を調べた。Pd膜厚が420MLにおいて、αサイトにおける水素吸蔵量は8ML程度で飽和する事が分かった。また、水素曝露量を固定しαシグナルのPd膜厚依存性を調べた所、最大で500MLまで増加させたが、αシグナルはPd膜厚に伴い線形に増加する事が分かった。このことからαシグナルの吸着サイトは、これまで考えられていた表面極近傍だけではなく、バルク中に2%程度均一に存在する事が明らかになった。αシグナルの水素吸着機構は、熱拡散における吸蔵過程とは大きく異なり、100Kで水素曝露を行っているため、主に量子トンネル効果が支配的となっていると考えられ、量子トンネル特有の浸入経路、吸着サイトが存在する可能性を示唆する。