hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
シナプス前膜での伝達物質放出機構の解明

シナプス前膜よりの伝達物質放出機構の解明のために、本研究では小脳や海馬のスライスカルチャー標本を用いてシナプス前膜だけの標本を作り、その生理学的役割を検討することを試みた。しかしながら、スライスカルチャー標本の作成には成功したが、シナプス前膜だけの標本を得ることは出来なかった。シナプス前膜だけの標本に代わるものとして、本研究では次の二つの標本を用いた。一つは、ラットの小脳はその神経回路網を生後発達と伴に形成するので、様々な発達段階のラットの小脳を用いることにより、シナプス前膜の作用を解析する方法である。いま一つの方法は、実際に大きなシナプス前膜を持つウミウシのB型視細胞を用いる方法である。これら二つの標本を用いて、シナプス前膜上に存在する受容体とその生理学的役割の解明を行った。また同時に伝達物質の放出能の制御にKチャネル(特にカルシウム依存性Kチャネル)が関与しているとの報告が多く得れているが、Kチャネルに対する特異的な阻害剤は見い出されていないので、特異的な阻害剤の検索も行った。その結果以下のような知見が得られた。(1)小脳プルキンエ細胞のシナプス前膜にはtrans-ACPDに感受性をもつG蛋白質共役型グルタミン酸受容体(mGluR)が存在する。この受容体の活性化は、シナプス前膜を制御することが判った。(ANN.N.Y.ACAD.SCI.,1993)(2)ウミウシのB型視細胞の神経終末部にはGABA_B受容体が存在し神経終末部で細胞内カルシウム濃度上昇を引き起こす。その結果、B型視細胞のカルシウム依存性Kチャンルのみの活性化がおこることが判った。(ANN.N.Y.ACAD.SCI.,1993)センチ肉バエ幼生より精製された抗菌蛋白質であるSapecinBはカリブド毒素と類似の構造を有し、カリブド毒素と同様にプルキンエ細胞のカルシウム依存性K電流の抑制を引き起こすことが判った。(FEBS Lett.,1994)シナプス前膜よりの伝達物質放出機構の解明のために、本研究では小脳や海馬のスライスカルチャー標本を用いてシナプス前膜だけの標本を作り、その生理学的役割を検討することを試みた。(FEBS Lett.,1994)
ナノ粒子含有プラズマによるナノ界面ボンドエンジニアリングの創生

プラズマとナノ界面の相互作用ゆらぎを解明するため、反応性プラズマ中のナノ粒子をナノ界面のモデルとして、プラズマがナノ粒子成長機構に与える影響について調べた。振幅変調放電により、ナノ粒子成長が抑制され、そのサイズ分散が狭分散化した。またナノ粒子量の揺動をスペクトル解析した結果は、ナノ粒子成長がラジカルと非線形結合していることを示している。これらの結果を基に、振幅変調放電におけるナノ粒子成長モデルを検討し、ナノ粒子の成長が3つの成長モードに分類出来ることや非線形結合によるサイズ分散の抑制を明らかにした。プラズマ中の微粒子をレーザー捕捉して、プラズマと微粒子の相互作用のその場計測にも成功した。本研究では、サイズ制御したナノ粒子を孤立保持してプラズマとの相互作用を観察するプラズマ局所反応場を創成し、コンビナトリアル摂動解析法を確立してナノ界面・プラズマ相互作用を「見る」ことを目的とし、(1)プラズマ局所反応場の創成、(2)コンビナトリアル摂動解析、(3)ナノ粒子物性in-situ計測の3項目について研究を行う。コンビナトリアル摂動解析法では、パラメタに摂動を加え関数Gをテーラ展開し、パラメタ依存性を明らかにする。特に、複数パラメタに同時に摂動を加え、一度に複数パラメタへの依存性、シナジー効果、安定性等を解明することが可能である。平成21年度は、プラズマ局所反応場創成のためのプラズマ反応容器の製作及び、コンビナトリアル摂動解析法実現の第1段階として、放電電力の摂動がイオン密度と電子密度に及ぼす影響の評価、水素原子源付プラズマCVD法を用いてラジカルとプラズマ密度の独立制御の実証を行った。このために、プラズマ反応容器の製作を行い、放電電力摂動で放電電力摂動と同じ周波数でイオン密度と電子密度に摂動を加えることに成功した。また、水素原子源付プラズマCVD法を用いてラジカルとプラズマ密度の独立制御に成功した。今後は、今年度製作したプラズマ反応容器にナノ粒子を導入してプラズマ局所反応場の実現を目指すとともに、水素原子源付プラズマCVD法をプラズマ局所反応場に適用して異なる周波数でラジカルとプラズマ密度に摂動を加えてナノ粒子とプラズマの相互作用を観察する。平成21年度は、放電電力を摂動してナノ粒子の物性の一つであるナノ粒子サイズ・密度のその2次元その場計測を行った。まず、放電電力の摂動度0,10,20、30%の場合の、気相中ナノ粒子量の放電開始後からの時間推移を測定した。摂動度10%は摂動無しとほぼ同じく放電開始から単調増加した。これに対して、摂動度20%、30%では、摂動度が大きくなるにつれて、ナノ粒子量が減少し、放電開始後7秒以降、飽和傾向にあり、ナノ粒子の生成が抑制されていることが分かった。このときの、ナノ粒子サイズ・密度・サイズ分布を計測したところ、摂動度が大きくなるにつれて、発生したナノ粒子のサイズが小さくなり、密度が大きくなること、またサイズ分布が狭まる傾向にあった。これはプラズマの摂動により、ナノ粒子成長の揺らぎについての重要な情報を含んでいる。今後は、このサイズ分布の決定要因を明らかにするため、コンビナトリアル摂動解析法を用いて、プラズマ中のナノ粒子サイズ分布に対するプラズマパラメータの影響を定量的に明らかにする。平成23年度は、(2)コンビナトリアル摂動解析について、放電電力変調を用いた、ラジカル密度揺らぎとナノ粒子成長揺らぎの相関についての検討を行うとともに、(3)ナノ粒子物性in-situ計測について、レーザー微粒子捕捉による、微粒子とプラズマの相互作用評価を行った。

ラジカル密度揺らぎとナノ粒子サイズ揺らぎの相関検討では、初期成長過程におけるナノ粒子成長について、ナノ粒子密度とイオン密度の密度比とナノ粒子サイズを用いたナノ粒子成長の相図を作成して、ナノ粒子成長が正帰還、負帰還、無帰還の3つ成長モードに分かれることを明らかにした。この結果は、ラジカルの揺らぎがナノ粒子成長の揺らぎに作用すること「見る」ことに成功した世界初の結果であるとともに、ナノ界面精密制御に関する新しい手法を提供するものであり、プラズマを用いたトップダウンプロセスの発展に寄与する結果である。レーザー微粒子捕捉による、微粒子とプラズマの相互作用評価では、レーザートラップした微粒子サイズの放電時間依存性を明らかにし、Arイオンエッチングによる粒径結果のその場計測に世界で初めて成功した。この成果はナノ界面とプラズマの相互作用をその場で「見る」ことを実現するための重要な成果である。本研究では,プラズマとナノ界面の相互作用を『見る』とともに,得られた知見に基づきナノ界面ボンドエンジニアリングを創生することを目的としている.平成25年度に得られた主要成果は以下の通りである.1.プラズマとナノ界面の相互作用を『マクロに見る』方法として,ナノ粒子生成プラズマパラメータに摂動を与え,そのナノ粒子成長への影響を調べた.ラジカルとナノ粒子成長の相互作用の解析手法として,FFT解析に加えてバイスペクトル解析を初めて適用した.その結果,プラズマパラメータの揺らぎがナノ粒子サイズを狭分散化する条件とその機構についての知見が得られた.これは,プラズマを用いたナノ構造創成において,サイズ等の揺らぎの抑制へと繋がる成果である.また,プラズマナノプロセスにおける揺らぎの制御は,非平衡統計物理学と関わりが深いことも分かった.2.プラズマとナノ界面の相互作用を『ミクロに見る』方法として,プラズマ中に光捕捉した単一粒子のサイズ変化,位置揺らぎ,構造変化のその場計測を初めて実現した.単一粒子のエッチング速度,ラマン分光による構造変化の測定に成功した.また,プラズマ中ではイオン抗力,静電力,ガス粘性力等により捕捉単一粒子の位置揺らぎが生じることを見いだした.さらに,捕捉粒子の位置からプラズマパラメータを測定することも出来た.3.プラズマとナノ粒子の相互作用に基づき,ナノ粒子の成長を定量的に記述する新しいモデルを提案した.このモデルにより,上記の1で得られた実験結果を説明出来る.また,ナノ粒子成長速度の安定性が良い条件でサイズが狭分散化されることを示した.4.これまで得られた知見をもとに,ナノ界面ボンドエンジニアリングの例として,Si/SiCコアシェルナノ粒子の作製を行った.シェルの厚みを高精度に制御することにより,Li電池の電極として用いた場合に,電池容量を従来の8倍以上に増加出来ることを示した.本研究では、サイズ制御したナノ粒子を孤立保持してプラズマとの相互作用を観察するプラズマ局所反応場を創成し、コンビナトリアル摂動解析法を確立してナノ界面・プラズマ相互作用を「見る」ことを目的とし、(1)プラズマ局所反応場の創成、(2)コンビナトリアル摂動解析、(3)ナノ粒子物性in-situ計測の3項目について研究を行う。コンビナトリアル摂動解析法では、パラメタに摂動を加えナノ界面物性のパラメタ依存性を明らかにする。
EEG＋TMSによる主観的知覚と神経ダイナミクスの因果関係の探索

知覚を担う神経活動を理解することを目標として研究を継続した。前年までの研究によって、知覚が生じたときにのみ特異的に後頭から前頭にかけて一過的に興奮性の伝搬波が生じていることを見いだした。この特徴的な伝搬波はこの両者をつなぐ活動と考えられ、主観的な知覚に関わる神経活動を一連の動的なプロセスとして理解する上で重要な発見と考えられる。この特徴的な伝搬波をさらに定量的に理解し、さらにはこれを外部から定量的にコントロールすることを目指して、Voltage Sensitive Fluorescence Proteinを用いたマウス脳のOptical imagingに注目した。Optical imagingは脳の大域的な神経活動を計測するという点でEEGと似ているため、本研究員がヒトEEGで行ってきた研究結果と比較して討議することが可能である。さらに、この実験系では外部からの摂動としてTMSよりも高精度にコントロールすることができる光刺激を用いた神経細胞の興奮・抑制を促す手法を用いることが可能であり、外部摂動による知覚の制御に繋がる。そこでOptical imagingの研究を長年続け、マウスの視覚弁別課題の実験系の開発でも世界に先駆けているイギリスUniversity College LondonのMatteo Carandini博士の研究室に滞在し、マウスの視覚弁別課題遂行中のopticalimaging実験系の構築ならびに習得に従事した。具体的にはVSFPのwide-field optical imagingに必要なマウスの手術法、計測装置の操作法を学び、実際に覚醒下マウスから視覚刺激への応答を計測することに成功した。特に、複数の視覚領野からretinotopy mapを再構成することに成功し、VSFP wide field imagingの有用性を確認した。さらに、VSFPを発現するマウスに視覚検出課題を学習させることに成功し、この課題遂行中にVSFP計測することにも成功した。今年度の研究によって、複数の皮質領野から、膜電位を定量的に計測できるoptogenetic EEGともいうべき計測手法を確立させることができ、知覚を担う神経基盤をより定量的に研究して行く上での基盤が整ったと言える。主観的な知覚を担う神経活動を理解するという目的に向かって、知覚課題中の複数領野の膜電位活動を高い精度で計測できるVSFPを用いたマウス光学計測系を立ち上げることに成功した。VSFPを用いたマウス光学計測系を用いて、知覚課題中の膜電位活動計測を引き続き行う。知覚課題中には様々な神経活動が並行して生じることが想定されるが、それらを正確に同定するために知覚課題の単純化を含めた修正を行う。またVSFP計測中に、光学刺激による神経細胞の興奮・抑制を介した神経回路の制御を目指して、光学計測と光学刺激を同時に行える実験系の開発を行う。知覚に干渉・制御するアプローチから、知覚にを担う神経活動を理解することを目標として、まず刺激提示前の神経活動から知覚が予測できるかどうかを検討した。伊藤らが提案したGlobal Phase Synchronyを含めて様々な手法でprestimulusの大域的な位相ダイナミクスを解析したところ、初期の実験においてprestimulusの位相同期強度が5Hz以下でゆっくりと振動しており、その位相が刺激が検出できたかどうかによって異なることが示唆された。この結果をまとめてInternational Conference on Cognitive Neurodynamics 2011において報告した。しかしその後の実験ではこの性質は個人差が大きく、この活動に干渉して知覚の制御を行えるような一般的な特徴であるとの結論には至らなかった。このような経緯を踏まえて、まずは摂動を加えていないときの知覚に関わる神経活動についてより詳細に理解することが必要だと考えた。その結果、視覚刺激提示から約300msの時刻において、知覚が生じたときにのみ特異的に後頭から前頭にかけて一過的に興奮性の伝搬波が生じていることが見いだされた。今回発見された伝搬波は主観的な知覚に関わる神経活動を一連の動的なプロセスとして理解する上で重要な発見と考えられる。また将来的にはここで見いだされた伝搬波をリアルタイムで検出して外部から制御を加えることで、「知覚を制御する」ことが期待される。この結果について第34回日本神経科学大会にて報告を行った。現在この結果を基に専門誌への論文投稿を準備中である。

そこでOptical imagingの研究を長年続け、マウスの視覚弁別課題の実験系の開発でも世界に先駆けているイギリスUniversity College LondonのMatteo Carandini博士の研究室に滞在し、マウスの視覚弁別課題遂行中のopticalimaging実験系の構築ならびに習得に従事した。具体的にはVSFPのwide-field optical imagingに必要なマウスの手術法、計測装置の操作法を学び、実際に覚醒下マウスから視覚刺激への応答を計測することに成功した。特に、複数の視覚領野からretinotopy mapを再構成することに成功し、VSFP wide field imagingの有用性を確認した。さらに、VSFPを発現するマウスに視覚検出課題を学習させることに成功し、この課題遂行中にVSFP計測することにも成功した。今年度の研究によって、複数の皮質領野から、膜電位を定量的に計測できるoptogenetic EEGともいうべき計測手法を確立させることができ、知覚を担う神経基盤をより定量的に研究して行く上での基盤が整ったと言える。当初目標としたTMSによる知覚の制御は、その知覚に及ぼす効果はやはり個人差が大きく、一般的な結論を得ることはできなかった。しかし見えたと答えられた時には後頭から前頭に向けての「ボトムアップ」型の伝搬するα波が顕著に観測された。詳細な解析から、第一段階の活動の情報がボトムアップ波として伝えられ、第二段階の活動が引き起こされるという仮説を提示している。これは当初計画の実験とは異なったものであったが、結果として意識(気づき)の神経的基盤の理解へ予期せぬ一歩を与えた。主観的な知覚を担う神経活動を理解するという目的に向かって、知覚課題中の複数領野の膜電位活動を高い精度で計測できるVSFPを用いたマウス光学計測系を立ち上げることに成功した。昨年度に得られた結果を元に論文を投稿する。EEG+TMSによる知覚の制御は今の段階では効果の個人差が大きいことが分かったため、より定量的に計測・制御の可能な実験系を探索する。VSFPを用いたマウス光学計測系を用いて、知覚課題中の膜電位活動計測を引き続き行う。知覚課題中には様々な神経活動が並行して生じることが想定されるが、それらを正確に同定するために知覚課題の単純化を含めた修正を行う。またVSFP計測中に、光学刺激による神経細胞の興奮・抑制を介した神経回路の制御を目指して、光学計測と光学刺激を同時に行える実験系の開発を行う。
Cdk-サイクリンによるG1/Sチェックポイントの閾値決定機構の解明

細胞外界からの刺激や内在性のストレスなどのアナログな情報が、細胞周期を進めるか否かのデジタル(1 or 0)な情報に変換されているが、その閾値の定量的な決定機構は明らかになっていない。本研究では、細胞周期G1/S期チェックポイントに着目し、分裂酵母およびヒト培養細胞を用いて1細胞定量イメージング手法により進化的に保存された「Cdk-サイクリンによるG1/S期チェックポイントの閾値決定機構の解明」を目的とする。
ダム群シミュレ-ション等を可能とする情報ネットワ-クセンタ-の開局とソフトの開発

前年度の成果として1回線用コンピュ-タネットワ-クソフトWWIVによる試験的開局を実施し、その1回線に外線、内線、無線と通信網を変えてアクセスし、若干の文字化けは発生するものの実用上問題のないことは、ほぼ確かめられている。また、文字化けの発生する原因を文字落ちと文字湧きに分けて分析し、コ-ド表から原因も分析済みである。今年度は同時に3回線以上の通信網からアクセスして各回線の制御を同一ホスト(PC9801T)で制御することが可能となり、現在「愛大ネット」と命名した情報ネットワ-クセンタ-を開局し運営している。この本格的開局は、平成3年1月2日からである。このネット局のホストパソコンは、愛媛大学の水利研究室内におかれており、内線、外線の電話回線網でアクセスすることができ、3月11日現在のアクセス会員数は180人に上っている。また、残りの一回線を切り替え器によって3分岐させ、1つは、もう1台のホストマシンPC9801ESと連結、1つは無線によるRBBS、もう1つは、FAX用に切り替えることにより、実質5回線を実現することができた。現在ダム群シミュレ-ションソフト及び検索用ソフトは、ホストのファイルシステムに載せる事により実現できている。シミュレイションのオンライン可視化には、まだ至っていないので、継続してソフト開発をしていく予定である。このファイルシステムには、愛媛県内の町別地図、重回帰分析プログラム、気象デ-タなど100種類近くのソフト、デ-タを登録している。副産物としての電子会議室の方が現実の運用においては会員の要望がつよく、学生のレポ-ト提出、愛大留学生との英文による交流をする「地球村」会議室などがよくアクセスされている現実である。今後、JUNETとか、デ-タベ-スとして豊富なグリ-ントピア計画による他ホストとのゲ-トウェイによる連結もさらに計画していくことにする。貯水池群の統合的貯水運用シミュレ-ション等を可能とする情報ネットワ-クセンタのメイン・ホスト・コンピュ-タとしてPC9801ES2と80MBのハ-ドディスクTRUST80SE、ディスプレイを購入した。又、通信実験のためにブック型パソコンPC9801Nと内蔵モデム、及び屋外からのアクセスのためハンディモデムMD24FP4とTNC-24を購入した。まず、ホスト局にアクセスする回線の多重化を計るため、無線のTNC経由のRBBS用PDSであるWORLI(Ver.11.6)を改良し、RBBSの他に交衆回線用のモデム経由のBBSにも連結可能なサブル-チンを開発付加し、無線・有線に兼用できるようにした。現在、そのソフトで、少数の友人にオ-プンにして試験的開局を行い、通信面での実験を継続している。現在の所、この試験的開局では、文字化けも殆んどなく順調であるので、現在進行中である各種ソフトの開発と連結することによって、次年度の本格的開局の見通しはついたと言える。その各種ソフトのうち、ダム群の統合的貯水運用シミュレ-ションは、Fortran77で筆者が既に開発ずみであるが、これをTurbo-C用言語に変換し、シミュレ-ション実行中のデ-タを、次年度開発予定のグラフィック化ソフトで、画像標示できるように計画している。貯水運用シミュレ-ションの雨量デ-タは既に打ち込みずみでデ-タ・ベ-ス化を終えた。又、雨量デ-タを多水系の河川流量デ-タに変換するための流域情報プログラムも開発を終えている。

次年度には、将来雨量の予測を3ヵ月は可能とするプログラムも開発する予定であるが、これは、過去100年間の日雨量デ-タから非超過確率にもとづき、想定雨量で援用することも考えている段階である。更に、無線によるLAN及び学部内イ-サネット網との連結を実験し、可能性を検討中である。今年度は、昨年度の1回線による試験的開局をふまえて、同時に3回線以上の通信網からアクセスして各回線の制御を同一ホスト(PC9801T)で制御することが可能となり、現在「愛大ネット」と命名した情報ネットワ-クセンタ-を開局し運営している。この本格的開局は、平成3年1月2日からである。このネット局のホストパソコンは、愛媛大学の水利学研究室内におかれており、内線、外線の電話回線網でアクセスすることができ、3月11日現在のアクセス会員数は180人に上っている。また、残りの一回線を切り替え器によって3分岐させ、1つは、もう1台のホストマシンPC9801ESと連結、1つは無線によるRBBS、もう1つは、FAX用に切り替えることにより、実質5回線を実現することができている。現在ダム群シミュレ-ションソフト及び検索用ソフトは、ホストのファイルシステムに載せる事により実現できている。シミュレイションのオンライン可視化には、まだ至っていないので、継続してソフト開発をしていく予定である。このファイルシステムには、愛媛県内の町別色塗り地図、重回帰分析プログラム、気象デ-タなど100種類近くのソフト、デ-タを登録している。副産物としての電子会議室の方が現実の運用において会員の要望がつよく、学生のレポ-ト提出、愛大留学生との英文による交流をする「地球村」会議室、農業問題に関する討論を行う「農業.農学に思う」という会議室、地球環境問題などを討議する「環境問題に思う」という会議室などがよくアクセスされているという現状である。今後、JUNETとか、デ-タベ-スとして豊富なグリ-ントピア計画による肱川流域情報ネットワ-ク他ホストとのゲ-トウェイによる連結もさらに計画していくことにする。
空間概念の理解と幾何の学習についての日仏比較研究

この研究は,日仏共同による「空間認識と幾何教育についての日仏比較研究」で,19881991年の4か年計画で行われるものである。そして,次の4つのテ-マにより,日仏の数学教育,心理,美術の各方面からの研究者により研究が開始された。テ-マ1、幾何の問題解決における予想の役割テ-マ2、数学教育における言語に関する研究テ-マ3、空間認知に関する比較文化的研究テ-マ4、子供の空間把握と造形表現に関する研究第1回日仏共同研究会議は、1989年秋、フランス側9名の参加者を迎えて、筑波大学及び日仏会館(東京)を会場にして開催された。その後、共通問題による調査等もくり返えされ,研究の大枠がかたまったところで,今回の第2回目の共同研究会議が、1991年3月25日から29日までの5日間、フランス、グルノ-ブル大学で開催された。上記共同テ-マのうち,2を除くテ-マは研究途上であり、これらのテ-マについて、主に分科会形式により綿密な討議が行われた。各研究テ-マと日本側の参加者は、次の通りである。テ-マ1:幾何の問題解決における予想の役割(熊田、沢田)テ-マ3:マクロ空間の把握とその表現(梶、杉山、橋本)テ-マ4ー1:図的表現ーポリキュ-ブの表示ー(狭間)テ-マ4ー2:図的表現ースケルトン四角錐の表示ー(重松)テ-マ4ー3:造形表現(村上、弓野)なお,今年度の日本側の研究分担者は、7月、12月、1月にそれそれ会合をもち,研究の進捗状況の調整、研究発表,資料集の作成などを行って,それらの結果をもちより、グルノ-ブルの会議にのぞんだ。会議の後半の全体会では、各プロジェクト(テ-マ)ごとのまとめと今後の課題等が発表され、今後継続して研究を進めること、また、1991年11月末をめどに、「空間把握と図形教育」(Mastering space and learning geometry)に関する報告書を公刊することを申し合せた。また,来年度中に日本で第3回目の日仏共同研究会議を開催できるように両国で努力することを申し合せた。なお,テ-マ2については,すでに研究の大半が終了に両国で報告書を作成中である。
肝細胞分化能をもつoval cellにおける転写制御因子の発現と機能

【研究の目的】LECラットの肝臓から樹立したoval cellを肝臓に戻すと、現在のところ、肝細胞に分化できるが、胆管には分化できない。そこで、住友ベーク(株)が開発したコラーゲンゲルを用いた一三次元細胞培養系において、種々の増殖因子の存在下でびoval cellが胆管へ分化誘導できるかどうかを肝細胞転写制御因子の発現を指標にして検討した。【方法と結果】1)三次元細胞培養系に用いるコラーゲンゲルは、ラット尾腱より精製したコラーゲンタイプIをペプシン処理を施した低架橋度のアテロコラーゲンゲルで、肝細胞を一次元三次元ゲル上(内)で培養することにより、Matrigelと同様な種々の形態をとることが判明した。二次元ゲル上では、肝細胞は、スフェロイド形成し、肝機能は長期間維持された。3) oval cellを一次元ゲル上で、レチノイン酸(1μl)/EGF(10ng/ml)存在下で培養したところ、肝特異的転写因子HNF-4と胆管上皮細胞マーカーγGTPのそれぞれのmRNAの発現が増大した。一方、アルブミンmRNA発現量には影響しなかった。4)肝特異的転写因子HNF-1αのcDNAを遺伝子導入したoval cellを一次元ゲル上で培養したところ、HNF-4の発現量が有意に増大した。
もっとも原始的な真核藻類の分離とその系統解析

初年度は酸性温泉より純粋の株を出来るだけ多く分離し、分類学的に検討することであった。これまで各地の温泉より採集したサンプルより、コロニー形成、希釈法、マニピュレータ法などにより純粋な藻類株を分離しつつある。1994年8月、新たに栃木県那須温泉を調査したが、那須湯本よりイデユコゴメCyanidium caldariumを分離し、他にガルディエリアCaldieria sulphurariaを分離しつつある。イデユコゴメより下等なシアニディオシゾンはいずれの地域にも認められなかった。これらの株の細胞構造、培養特性、光合成活性などについて現在、引き続き調査している。また、1995年8月には静岡県伊豆半島の熱川温泉、峰温泉、修善寺温泉の藻類について調査した。その結果、生育している藻類は大部分は中性や弱アルカリ温泉に特有な藍藻類(シアノバクテリア)で、酸性泉に特有なイデユゴメ類は認められなかった。つぎに、既に分離している3種類の温泉藻、Cyanidium caldarium RK-1株、Galdieria sulphuraria M-8株、Cyanidioschyzon merolae JV-95株よりDNAを抽出し、リボソームRNA遺伝子の塩基配列の比較から分子系統樹を作成しようとした。まず、これらの藻体より全DNAを抽出した。つぎに、これらの温泉藻が紅藻類とされているので、紅藻類の18SrRNAに共通と思われるDNA増幅用のプライマーを作成し、PCRにより増幅を試みた。その結果、C.caldarium RK-1が最も良く目的の遺伝子を増幅できた。現在、その塩基配列をジデオキシ法により解析している。部分的に決定された配列を他の藻類と比較してみると、紅藻類のものと比べてかなり配列が異なっていた。したがって、本藻は紅藻類としてもかなり特殊な系統的位置にあると推定された。今年度は酸性温泉より純粋の株をできるだけ多く分離、培養して、それらの細胞形態や培養特性を比較して分類することであった。しかし、混在するバクテリアやカビの除去はかなり困難である。今回、1994年8月、新たに栃木県那須温泉の元湯と殺生河原地域を調査したが、元湯より単細胞紅藻イデユコゴメCyanidium caldariumを分離し、さらにそれに近縁なガルディエリアGaldieria sulphurariaを分離しつつある。殺生河原は比較的乾燥した状態で硫化水素臭があったが、イデユコゴメ等は認められなかった。那須温泉には多くの源泉があるが、イデユコゴメ等が認められたのは元湯など酸性の温泉に限られていた。イデユコゴメより下等と思われるシアニディオシゾンはいずれの地域にも認められなかった。微細藻類の識別には電子顕微鏡観察が有効であるが、光学顕微鏡でも識別ができるように、染色法を改良したり、微分干渉顕微鏡による観察も併用している。イスラエルのSeckbach博士より分譲を受けたシアニディオシゾンの電子顕微鏡観察では、いまだ十分満足できる結果が得られていない。これは材料の固定に問題があると思われるので現在その再検討を行っている。本年度は、昨年度に引き続き、各地より採集したサンプルより温泉藻を分離した。

1995年8月には静岡県伊豆半島の湯の花温泉、熱川温泉、峰温泉、修善寺温泉などの藻類について調査した。その結果、これらの温泉水の泉温は36-83.3°C、pHは7.8-8.8で、いずれも中性、または弱アルカリ性で、生育している藻類は大部分は中性や弱アルカリ温泉に特有なSynechococcus属、Phormidium属、Oscillatoria属などの藍藻類(シアノバクテリア)で、酸性泉に特有なイデユコゴメ類は認められなかった。つぎに、既に分離している3種類の温泉藻、Cyanidium caldarium RK-1株、Galdieria sulphuraria M-8株、Cyanidioschyzon merolae JV-95株よりDNAを抽出し、リボソームRNA遺伝子の塩基配列の比較から分子系統樹を作成しようとした。まず、これらの藻体よりホモジナイザーで細胞を破壊し、DNA抽出用キットISOPLANTで全DNAを抽出した。つぎに、これらの温泉藻が紅藻類とされているので、紅藻類の18SrRNAに共通と思われるDNA増幅用のプライマーを作成し、PCRにより増幅を試みた。その結果、目的の遺伝子はG.sulph urariaとC. merolaeではあまり増幅しなかったが、C. caldarium RK-1では良く増幅した。現在、その塩基配列をジデオキシ法により解析している。部分的に決定された配列を他の藻類と比較してみると、紅藻類のものと比べてかなり配列が異なっていた。したがって、本藻は紅藻類としてもかなり特殊な系統的位置にあると推定された。
ナノ磁性粒子間スピントランスファー効果に関する研究

本研究では、人工的な作製が困難なオーダーである数十数nmサイズの微小磁性体におけるスピン角運動量移行効果を実現する事を目的として、自己組織化を利用したグラニュラー構造(非磁性金属母相中に磁性微粒子が分散した構造)におけるスピン注入効果の電気的直接検出を試みた。初年度は、Co-Cuグラニュラー膜中のCo粒子へのスピン注入、次年度は磁性微粒子を有する2重トンネル接合におけるスピン注入を行い、それぞれスピン注入効果による抵抗変化と考えられる信号の検出に成功した。伝導電子スピンと局在スピン間の角運動量移行(スピントランスファー)効果は、スピン波励起、歳差運動励起、磁化反転などを励起することが可能であり、特に磁化反転に関しては、従来の電流磁場による磁化反転操作と比較して非常に効率が良く、低電力化が可能であることから、注目を集めている。本研究では、グラニュラー構造(非磁性金属母相中に磁性微粒子が分散した構造)におけるスピン注入効果の電気的直接検出を試み、現在の微細加工技術では作製が困難である数十nm数nmオーダーの微小な強磁性セルの領域でのスピントランスファー効果とそのダイナミクスを明らかにする事を目的とした。平成19年度はCoとCuから構成されるグラニュラー構造の作製を、分子線エピタクシーによる同時蒸着法を適用することによって行った。得られたグラニュラー膜に直接高周波電流を印加し、スピントルクダイオード効果を用いたスピントランスファー効果の検出を試みたが、明瞭な信号を得ることができなかったため、より効果的にスピンを注入するため、Co膜からなるスピン注入層をCuを隔ててグラニュラー層と積層化させた構造を開発した。本構造において、グラニュラー中の微小磁性粒子の共鳴に起因すると考えられるブロードなピークを観察することに成功した。昨年度は、Co-Cu金属グラニュラー膜を細線に加工し、Co粒子間のスピントランスファー効果を、スピントルクダイオード効果を利用して検出した。今年度は、単一磁性粒子の磁化状態をスピントルクによって制御することを目指し、Fe/MgO/Fe微粒子/MgO/Cr構造2重トンネル接合を作製した。スピントルクの影響を顕著にするためにはMgO厚を1nm以下まで薄くする必要があり、かつ微粒子の飽和特性の悪い磁化挙動のため、磁気抵抗効果が非常に小さくなるが、それでも室温で20%の磁気抵抗比を得ることに成功した。AFM観察により、中間微粒子は約20100nmの直径を有することが分かった。この膜を500nm×600nmのピラーに微細加工を施し、一定外部磁場下において電流-抵抗曲線を測定したところ、明瞭な抵抗のヒステリシスが観測された。これは、電流の印加によって中間微粒子の磁化が反転したことを示している。単一の磁性微粒子での電流密度は約1×10^6A/cm^2であり、この電流によって発生する磁場は50e以下程度と非常に小さいことから、電流磁場が原因であるとは考えにくく、スピントルクによる反転であると期待される。しがしながら、単一素子中には10個程度の粒子が含まれているにも関わらず、観測されたヒステリシスは1つのみであった。これは、直径の大きい粒子に集中的に電流が印加されることによる不均一性が原因であると考えられる。今後は、粒子径の均一性を上げ、かつ素子サイズをより小さくすることで、再現性のあるスピン注入磁化反転を実現することを目指し、さらには、高周波電流印加によるスピントルク誘起ダイナミクスの検出も試みたい。
施設入所高齢者における消化吸収率と体重変化の関連性

本研究では、施設入所高齢者を対象にして、提供された食事と糞便中のエネルギーをボンブ燃焼計を用いて測定し、消化吸収率を明らかにすることを目的とする。また、施設から提供された食事を完食しているにも関わらず、意図しない体重減少を生じている施設入所高齢者(体重減少群)と体重維持・増加群の消化吸収率を比較し、体重変化と消化吸収率の関連性も検討する。
超高エネルギー電子ライナックに用いるレーザー光を用いた高出力マイクロ波発生管開発

1)NEA-GaAs光電面をレーザートロンに応用し、動作試験を行う為に二つの試験装置を製作した。一台はレーザートロンに用いるような大面積光電面の製作法と低負荷条件での寿命試験の為の装置であり、いま一台は高圧を印加した時の試験用の装置である。2)加速器に用いる材料であるアルミ系の真空材料をNEA光電面の装置に応用できることを確かめた。アルミ系の材料からの残留ガスはステンレス系の材料に比べて光電面に大きな影響を与えないことが分った。3)光電面に用いるGaAsの表面の原子レベルでの清浄化処理は、超高真空中でGaAsを約550度に加熱して行っている。電子衝撃法と傍熱法の加熱方法を試験した。4)NEA-GaAs光電面の感度は真空排気プロセスに強く依存するが、これらの工程をきちんと管理すれば非常に再現性良く行える事が分った。5)残留ガスや電子ビームによる放出ガスにより劣化したNEA表面はCsの吸着のみで感度の回復が得られれる。この時、適当なCsの吸着方法を用いると光電面の寿命は長くする事が出来る事が分った。6)一方、劣化した表面を再度650度Cに加熱すると再びCsの無い初期の表面に戻す事が出来る。しかし、加熱清浄化を繰り返すと次第に得られる量子効率はしだいに低下してゆく。この問題の解決法は今後の課題に残された。7)レーザートロンのRF取り出し実験に備えて、高電圧印加試験用の容器の中でNEA-GaAs光電面の活性化試験を行った。この装置でCsを供給した状態で100KVまでの電圧印加実験を行った。8)この装置を使って実際に光電面を製作しパルスレーザー光を照射して電流を取り出す試験を開始した。
確率微分動的計画法の拡張による深宇宙探査機の軌道設計と軌道決定計画の統合的最適化

深宇宙探査において探査機の位置や速度を推定する軌道決定は軌道設計と共にミッション成功の鍵を握る技術であるが、現在の軌道決定技術は地上局に大きく依存しており、高頻度に低コストで探査を行うためにはその運用コストやリソース不足が問題となる。本研究の目的は、深宇宙探査機の地上局への依存度を低減するために、ミッション成功確率を保ちながら軌道決定の精度が低くても良い場所では軌道決定頻度を下げる、といった軌道設計と軌道決定運用計画を統合的に最適化する手法を確立することである。
有機超分子ナノ集積体の構造制御と複合機能の創出

本研究では、未開拓の研究領域である有機π電子系に基づく新しいナノ集積体の構築・ナノサイズ効果・ナノ物性の発現を調べ、さらに、ナノ集積体をマテリアルサイエンスの鍵物質として利用することを目的として研究を進めた。具体的には、大きな共役π電子系化合物を用いる共役ナノドット、ナノファイバーなどのソフト構造体の構築とそれらのハード材料への接合の制御、電導性ー光物性という複合機能を持ったナノ集積体の構築、および、ナノ集積体のモルフォロジーを制御することによる分子スイッチ系の構築である。これらの3つの課題に関しては、それぞれの研究の基礎となる分子を構築し、さらにそれらの機能材料としての物性評価を行った。近年、ナノ集積体に関する研究が急速に発展している。このようなナノ集積体は、大きな比表面積を持ち、さらに微粒子とは異なりその分子配列が制御されているので、既存の有機材料には無い優れた特徴を持つ。我々は有機π電子系材料およびその有機金属化合物とのハイブリッド材料を用いて、新しい超分子機能材料の開発を研究してきた。また、我々はナノサイズの非常に大きな分子を合成して、その単分子としての機能および超分子会合体のナノ特性を研究してきた。本研究ではこれらの研究をさらに進めて有機π電子系を使って新しいナノ集積体を合成し、ナノサイズ効果および超分子配列を使って新しいナノ物性を発現させると共に、ナノ集積体をマテリアルサイエンスの鍵物質として利用する基礎を築くことを目的として研究を進めた。具体的には、次の3つの研究を行った。第一の研究は、大きな共役π電子系化合物を用いる共役ナノドット、ナノファイバーなどのソフト構造体の構築とそれらのハード材料への接合の制御である。申請者の共役π電子系は、イオウなどの多数のヘテロ原子を含み、金属との接合制御がしやすく、また酸化還元特性も示すので、中性およびカチオンラジカル状態といった多次元での機能性を示す。そこで、これらのヘテロπ電子系を用いて絶縁被膜で被われた"分子導線"や"量子細線"の構築、および導電性-光物性という複合機能を持ったナノ構造体の構築を行い、そのナノ物性の有機化学的制御を検討した。第二の研究は、磁性-電導性-光物性という複合機能を持ったナノ集積体の構築であり、第三の研究は、ナノ集積体のモルフォロジーを制御することによって異なる機能の発現が可能な分子スイッチ系を構築することである。第二および第三の研究に関しては今年度は試験的な研究を展開した。そこで、これらのへテロπ電子系を用いて絶縁被膜で被われた“分子導線"や“量子細線"の構築、および導電性ー光物性という複合機能を持ったナノ構造体の構築を行い、そのナノ物性の有機化学的制御を検討した。第二の研究は、磁性ー電導性ー光物性という複合機能を持ったナノ集積体の構築であり、第三の研究は、ナノ集積体のモルフォロジーを制御することによって異なる機能の発現が可能な分子スイッチ系を構築することである。平成23ー24年度は主に第一の研究を行った。

本研究ではこれらの研究をさらに進めて有機π電子系を使って新しいナノ集積体を合成し、ナノサイズ効果および超分子配列を使って新しいナノ物性を発現させると共に、ナノ集積体をマテリアルサイエンスの鍵物質として利用する基礎を築くことを目的として研究を進めた。具体的には、次の3つの研究を行った。第一の研究は、大きな共役π電子系化合物を用いる共役ナノドット、ナノファイバーなどのソフト構造体の構築とそれらのハード材料への接合の制御である。申請者の共役π電子系は、イオウなどの多数のヘテロ原子を含み、金属との接合制御がしやすく、また酸化還元特性も示すので、中性およびカチオンラジカル状態といった多次元での機能性を示す。そこで、これらのへテロπ電子系を用いて絶縁被膜で被われた“分子導線"や“量子細線"の構築、および導電性ー光物性という複合機能を持ったナノ構造体の構築を行い、そのナノ物性の有機化学的制御を検討した。第二の研究は、ナノ集積体のモルフォロジーを制御することによって異なる機能の発現が可能な分子スイッチ系を構築することであり、第三の研究は、磁性ー電導性ー光物性という複合機能を持ったナノ集積体の構築である。第一の研究は順調に進んでおり、また、平成25年度で第二の研究を大環状オリゴチオフェンを用いて完成させ、さらに第三の研究を展開する基礎となる分子を合成した。近年、ナノ集積体に関する研究が急速に発展している。このようなナノ集積体は、大きな比表面積を持ち、さらに微粒子とは異なりその分子配列が制御されているので、既存の有機材料には無い優れた特徴を持つ。我々は有機π電子系材料およびその有機金属化合物とのハイブリッド材料を用いて、新しい超分子機能材料の開発を研究してきた。また、我々はナノサイズの非常に大きな分子を合成して、その単分子としての機能および超分子会合体のナノ特性を研究してきた。第二の研究は、磁性ー電導性ー光物性という複合機能を持ったナノ集積体の構築であり、第三の研究は、ナノ集積体のモルフォロジーを制御することによって異なる機能の発現が可能な分子スイッチ系を構築することである。第一の研究は順調に進んでおり、また、平成24年度で第二および第三の研究を展開する基礎となる分子を合成した。化学大きな共役π電子系化合物を用いる共役ナノドット、ナノファイバーなどのソフト構造体の構築に関しては、順調に進んだ。
全ゲノム配列比較にもとづくDNA修復酵素の比較と分類

ゲノムは放射線や化学物質による攻撃を受け続けている。これらの攻撃の結果、ゲノム配列に変化が生じるが、生物にはこの障害を修復する機構がある。また、DNA複製の際にも複製ミスは起こっているが、そのミスもほとんどの場合は修正されている。DNAの塩基配列をある程度保存することができなければ、ゲノムにコードされている情報が変化してしまい、その生物は死にいたる。しかし、完全に修復してしまっては、生物は進化しない。DNA損傷の修復は、DNA修復酵素と呼ばれる一群のタンパク質によって行われていることが解明されている。放射線照射による細胞のガン化は、DNA修復酵素による修復が正常に機能しない、または間に合わないことが原因の一端となっている。このように基本的な酵素であるDNA修復用タンパク質は、DNAポリメラーゼやRNAポリメラーゼのように、すべての生物に共通に存在するのだろうか。あるいは、生物ごとに異なる種類のDNA修復酵素が存在するのであろうか。生物は進化の過程で何種類の修復酵素を生み出してきたのであろうか。以上のことを明らかにすることを目的に、研究を開始した結果以下の2点を達成した。1)DNA修復酵素および修復に関連するタンパク質のアミノ酸配列、ゲノム上の位置、及び相互作用の情報を収集することができ、それらを統合したデータベースを構築することができた。平成15年3月現在、試験的な公開を開始し、詳細部分の調整を行っている。2)データベース構築にあたり、全ゲノムが判明している生物種において、各種の修復関連タンパク質の存在の有無を調べたところ、多くの修復関連タンパク質が、保存されていないことが判明した。たとえば、ミスマッチ修復システムであるMutS, MutL, MutMは3つのタンパク質がそろって、初めて機能するはずであるが、生物によっては、3つが完全にそろっていない、または1つが重複している場合があることがわかった。
高解像度マルチアーカイブ分析による太陽地磁気変動史と宇宙線イベントの解明

研究代表者らは、アイスコアや堆積物および年輪などのマルチアーカイブに含まれる宇宙線生成核種を対比に利用した「宇宙線層序」を開拓することで、限られた区間とは言え、宇宙線強度の高解像度でロバストな変動曲線を得ることに成功した。この手法で得られた曲線は、過去の太陽活動や地磁気強度変動、さらには様々な突発的宇宙線イベントを解明する手がかりとなる。本研究ではこの手法を発展させ、さらなる宇宙線生成核種記録の獲得と宇宙線層序による海陸の詳細対比を目指す。さらにこれに基づいて、地質時代の太陽活動・地磁気強度変動史を解明するとともに、未知の宇宙線イベントを見いだす。本研究は、自ら開発した分析手法を用いて、ベリリウム10などの宇宙線生成核種の存在度の時間変化を地質記録(アイスコア、堆積物、年輪など)から解読し、地質時代の太陽活動、地磁気強度変動史を解明し、未知の宇宙線イベントを発見しようという研究計画であり、加えて、地質時代の地球現象の理解と高精度の年代決定を行うものである。本研究では、これまで過去30万年しかなかった宇宙線照射量の時間変化の記録を50万年にまで拡張し、さらに時間分解能を現在の千年から数十年から百年に上げることを計画しており、気候変動や宇宙地球環境の研究に対して、その波及効果は大きいと思われる。特に、この高時間分解能の分析は地磁気エクスカーションに代表される地磁気極小期を優先して開始するとのことでその成果が期待される。
局所化学修飾によるカーボンナノチューブの新規発光特性の開拓

本研究では化学修飾によりカーボンナノチューブ(CNT)上に新たな修飾構造を形成することで、CNTがもつ近赤外発光の波長制御及び長波長化を目指している。目的の修飾構造として、複数の修飾基が近接した修飾構造を提案しており、修飾分子の設計・合成により実現することを狙った。具体的には現在までの研究の進歩状況では、CNT上に修飾点数を増やすことがCNT発光波長の長波長化に有効であることがわかり、本目的のコンセプトを示すことに成功した。本年度は多点の修飾構造に対する基礎的知見を求めるために、発光イメージング測定により、1本のCNT上のどこで多点修飾構造による発光が観察されるか調べた。その結果、多点修飾構造による発光はバルクで観察した発光の50%程度を占めているにも関わらず、多点修飾構造はCNT上にわずかにしか存在しないことがわかった。この結果に対して、修飾反応の最適化により多点修飾構造の割合を増やすことで大幅な量子収率の向上を見込めることがわかった。修飾反応の最適化を目指して、CNTの分散剤・反応温度・光照射による反応時間の短縮化等の操作を行った結果、緩くCNTに吸着するsodium dodecyl sulfateが最も最適な分散剤であり、CNTを励起する光を照射することでCNT周りで選択的に修飾反応を誘導することに成功した。得られた知見はCNTと修飾反応の根幹に関わる内容であり、本研究の多点修飾構造形成に有効な反応条件の探索に有用であった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。カーボンナノチューブ(CNT)は直径1 nm程度の円筒構造を持つナノ材料である。CNTの興味深い特性の一つとして、バイオや通信分野において有用な近赤外発光を示すことが知られている。有機色素や量子ドットといった他の近赤外発光材料と比べ、CNTは光退色しないことや有毒元素を含まないことから、幅広い応用が期待できる。しかし、その発光波長はCNTの直径に依存しているため、有機分子のように構造を設計して目的に応じた光特性を得ることは難しい。本研究では化学修飾によりCNT上に新たな修飾構造を形成することで、近赤外発光の波長制御及び長波長化を目指している。目指す修飾構造として、私は複数の修飾基が近接した多点の修飾構造を提案しており、この構造は様々な修飾分子を設計・合成することにより実現する。これまでの研究で二点の修飾構造の形成に成功しており、さらなる修飾分子設計の指針として(1)修飾基間の距離や(2)修飾個数に着目した。この分子はCNTと反応する複数の反応基とそれらを繋ぐリンカーにより構成される。(1)修飾基間距離制御:修飾分子のリンカーの長さを変化させることで、修飾基間距離の制御が期待できる。これまで用いた修飾分子のリンカーはフレキシブルなメチレン基であり、剛直な構造のリンカーに変えることで修飾構造をより厳密に制御可能だと考えた。(2)修飾基個数制御:従来までの直線型リンカーではなく、枝分かれしたリンカーを選択することで、反応基の数を多様に変化させることが可能であり、CNT上に近接する修飾基の数を変化させる。コントロール実験として、同様のリンカーで反応基が一個や二個の修飾分子も合成し、比較することで修飾基個数とCNT発光特性の相関を得る。これらの修飾分子の合成後はCNTへの化学修飾を行い、発光特性や修飾構造の評価を行う。さらにデバイスへの応用として光導波路を作製し、多点の修飾構造を有したCNTの有用性を示す。これまでの研究では二点の修飾構造の形成に成功しており、本年度ではその二点間の修飾距離を厳密に制御すること、また三点の修飾構造の形成を目指して、新たな修飾分子を四種設計し、合成及びその分子によるCNTへの化学修飾を行った。まず剛直なリンカーを反応基の間に挿入することで、効率的に多点の修飾構造を形成することを目指した。このときの剛直なリンカーにはアントラセンもしくはアリールエチニルを選択し、それぞれを合成した。CNTに化学修飾した結果、二点の修飾構造は形成されたものの、その形成効率は低いことがわかった。この理由として、CNTのサイズとその曲率が影響しており、リンカーのサイズが大きくなり過ぎたことによって、二点の修飾構造の形成がかなり不利になっているためであることがわかった。CNTとの反応基を従来系よりも増やすことで修飾個数の増加によるCNT発光波長の長波長化を目指した。まずトリフェニルアミンを中心骨格として、CNTとの反応基を三つ有する修飾分子を合成した。この分子をCNTに化学修飾すると、二点の修飾構造の形成までは確認できたが、三点の修飾構造の形成は観察されなかった。この理由として、分子サイズが大きくなり過ぎてしまい、三点の修飾構造の形成が困難であるためだと考えられる。これらの検討から、分子サイズを小さくすることが必要であることがわかった。そのため、今まで反応基として用いていたジアゾニウム基からヨード基に変更し、簡潔な分子構造にすることで、三点の修飾構造の形成を狙った。種々の検討の結果、三点の修飾構造形成による新しい発光特性を観察することに成功した。この発光を詳細に分析すると、三点の修飾構造に由来する発光が二点の修飾構造の発光よりも100nm程度長波長化した位置に示すことがわかり、修飾点の増加がCNTの長波長化に有用であることがわかった。

本研究では化学修飾によりカーボンナノチューブ(CNT)上に新たな修飾構造を形成することで、CNTがもつ近赤外発光の波長制御及び長波長化を目指している。目的の修飾構造として、複数の修飾基が近接した修飾構造を提案しており、修飾分子の設計・合成により実現することを狙った。具体的には現在までの研究の進歩状況では、CNT上に修飾点数を増やすことがCNT発光波長の長波長化に有効であることがわかり、本目的のコンセプトを示すことに成功した。本年度は多点の修飾構造に対する基礎的知見を求めるために、発光イメージング測定により、1本のCNT上のどこで多点修飾構造による発光が観察されるか調べた。その結果、多点修飾構造による発光はバルクで観察した発光の50%程度を占めているにも関わらず、多点修飾構造はCNT上にわずかにしか存在しないことがわかった。この結果に対して、修飾反応の最適化により多点修飾構造の割合を増やすことで大幅な量子収率の向上を見込めることがわかった。修飾反応の最適化を目指して、CNTの分散剤・反応温度・光照射による反応時間の短縮化等の操作を行った結果、緩くCNTに吸着するsodium dodecyl sulfateが最も最適な分散剤であり、CNTを励起する光を照射することでCNT周りで選択的に修飾反応を誘導することに成功した。得られた知見はCNTと修飾反応の根幹に関わる内容であり、本研究の多点修飾構造形成に有効な反応条件の探索に有用であった。現在までの研究の進歩状況では、CNT上に修飾点数を増やすことがCNT発光波長の長波長化に有効であることがわかり、本目的のコンセプトを示すことに成功した。しかし、反応基をヨード基に変更したことで、CNTとの反応性が低下し、三点の修飾構造の形成効率は極めて低いこともわかった。今後は、反応性が高いジアゾニウム基を再度利用し、今までのような嵩高い分子設計ではなく、反応基同士をフレキシブルなリンカーで接続した新たな修飾分子を合成する。このときに、分子シミュレーションを用いて三点の修飾構造形成に最適なリンカーの長さを計算する。また修飾条件に関しても、反応系の構築を見直し、より反応しやすい条件を検討することで、三点の修飾構造を形成効率の向上を目指す。最終的には得られた多点修飾構造を有するCNTを用いることで、最適な通信波長領域でありながらも高い光伝搬能を有するCNT光導波路への応用を検討する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。