hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
光感応性π単結合化合物の創製と機能

ところが,マクロ環骨格を持つジラジカルの前駆体であるアゾ化合物の合成に平成27年8月頃に成功し,今回のように,当初の計画以上に研究が進展している結果になった.局在化一重項ジラジカルは,結合のホモリシス過程に必ず介在する中間体であり,その構造と反応性に関する研究は化学反応を理解する上で極めて重要である.しかしながら,通常,局在化一重項ジラジカルは,極めて短寿命であり,その化学種を観測することすら難しいとされてきた.局在化一重項ジラジカルを直接観測することができるように長寿命化することができれば,結合のホモリシス過程が関与する化学反応をより深く理解することができ,その知見を有機合成反応の開発などに利用することができる.当研究室では,これまでに,局在化一重項ジラジカルの長寿命化を目指し,プロパンー1,3ージイルジラジカルのスピン多重度制御を可能にする置換基効果と一重項ジラジカルの熱力学的な安定化の手法の開発を行い,室温で数マイクロ秒程度の寿命を持つジラジカルの発生に成功してきた.本研究では,局在化一重項ジラジカルの長寿命化に対する戦略として,新たに,環状マクロ環骨格を利用する速度論的な一重項ジラジカルの長寿命化に挑戦した.平成28年度は特に,平面π分子骨格を導入した20員環の構造をもつ1重項ジラジカルの発生を試みた.その結果,室温で200ミリ秒程度の極めて長寿命な一重項ジラジカルの発生に成功した.その寿命は,マクロ環がない一重項ジラジカルに比べて六桁も寿命が長い.本研究で発見された一重項ジラジカルの長寿命化に及ぼすマクロ環の効果は,一重項ジラジカルの長寿命化のみならず,他の反応性中間体(オキシアリル,トリメチレンメタン,など)にも展開できる成果であり,反応化学の分野での貢献度和は決めて高い.本研究では,新奇な結合様式「π単結合による原子と原子の結びつき」の創製に基づく新しい物質科学の領域を切り拓くことを目標としている.π単結合化合物は,平面四配位の炭素を持ち,HOMO-LUMOギャップが小さく,酸化還元や可視光励起に鋭敏に応答する機能性分子として興味深い.π単結合化合物の創製は,π結合性軌道(ψS)に二電子が優先的に収容されるI型の基底一重項ジラジカルの発生とその長寿命化により達成できる.我々は,速度論的に安定化されたシクロブタンー1,3ージラジカルとシクロペンタンー1,3ージラジカルに着目し,1,3ージラジカルの最安定スピン多重度に及ぼす2位の置換基と元素効果を見出してきた.2位の置換基が電子求引性の場合と4,5位に窒素原子を導入した場合にI型の基底一重項ジラジカルを発生できる.本新学術領域研究が開始するまでに,アゾアルカンの脱窒素反応により2位にメトキシ基あるいはエトキシ基を持つ基底一重項ジラジカルの発生に成功していた.一重項ジラジカルは80K以下の温度では安定に存在し,可視光領域に強い吸収(λmax = ca. 570 nm)を持つ.273 Kベンゼン中の寿命は300 nsと880 nsであり,定量的にσ結合生成物が得られることが分かっていた.平成24年度の研究では,π単結合化合物の長寿命化に際し,二つの戦略,(1)アルコキシ基の置換基効果;(2)1,3ージラジカルの3,4位の窒素元素効果を立案し研究を実施した.その結果,これまで寿命が300ナノ秒程度であったπ単結合化学種の寿命を5μsにまで延ばす事が出来た.本研究では,新奇な結合様式「π単結合による原子と原子の結びつき」の創製に基づく新しい物質科学の領域を切り拓くことを目標としている.π単結合化合物は,平面四配位の炭素を持ち,HOMO-LUMOギャップが小さく,酸化還元や可視光励起に鋭敏に応答する機能性分子として興味深い.π単結合化合物の創製は,π結合性軌道(ψS)に二電子が優先的に収容されるI型の基底一重項ジラジカルの発生とその長寿命化により達成できる.本研究では,光感応性の化学種としてπ単結合性化合物を設計合成してきた.平成24年度の1年目の研究成果として,寿命を一桁延ばす事が出来たことと,2年目以降の長寿命化ぼ指針が立てられた事は大きな研究成果である.
環境汚染を感知する遺伝子発規制御メカニズムの解明

強力PCB分解菌Rhodococcus sp. RHA1株において分解酵素誘導を支配する2つの制御遺伝子群bphS1T1及びhS2T2の制御機構に関わる解析を行い以下の結果を得た。1.bPhS1T1、bPhs2T2の誘導基質特異性と基質認識領域の解明では、互いに相同伴の高いBPhS1とBphS2の基質特異件について解析した。その結果、両者とも幅広い芳香族化合物に対して応答するが、ビフェニルに対して応答するのはBphS1のみであることが明らかになった。また、BphS1-BphS2ハイブリッドセンサーを構築して解析した結果、基質認識に関与する部位ががN末から400アミノ酸中に存在することが明らかとなった。2.BphSタンパク質によるBphTタンパク質リン酸化部位の解明では、BphS2/BphS2のリン酸化部位について研究を行った。BphS1とBPhS2の推定リン酸化部位である1411目のHisをArgに置換しチオレドキシンと融合したtrx-bphS (H1411R)を保持するプラスミドを構築し、各基質に対する誘導性を調べた。コントロールとして変異をかけていないtrx-bphS1/S2を用いた。その結果、BphS (H1411R)では基質に対する誘導性が失われていた。各BphSタンパク質が発現していることはチオレドキシン抗体を用いたウエスタンブロット実験により確かめられた。以上のことからBphS1とBPhS2のHis1411はこれらの誘導性において重要なアミノ酸であることが示された。また、BphS1-BphT2、BphS2-BphT1間でのシグナル伝達のクロストークが起こることを明らかにした。3.BphT1、T2の結合配列と結合様式の解明では、bphAプロモーターの他にも、etbA1、ebdA1、etbD1、bphA4-2の各プロモータからの転写もbphSTが担っていることが示された。これらの各転写開始点をプライマー伸長法によって決定した結果、それぞれの転写開始点は翻訳開始コドンの上流156bp、350bp、64bp上流であることが判明した。転写開始点の上流配列を解析した結果、-35付近に保存された配列が存在することが判明し、この配列がBphTの結合領域である可能性が示唆された。プロモーターとBPhTタンパク質の結合を調べるために、大腸菌を用いたBPhT1の高発現系を構築し、BphT1を精製した。強力なPCB分解菌Rhodococcus sp.RHA1株において分解系酵素誘導を支配する2つの制御遺伝子群bphS1T1およびbphS2T2の制御機構に関わる解析をおこない以下の結果を得た。1.bphS1T1,bphS2T2の誘導基質特異性と基質認識領域の解明(福田)ではbphA1プロモーターにリポーターのルシフェラーゼ

遺伝子を連結した系でbphS1T1,bphS2T2それぞれの誘導特性を調べた。(1)bphS1T1,bphS2T2はtoluene,ethylbenzeneなど多様な基質に対して類似の誘導性を持つこと、(2)biphenylに対してはbphS1T1のみが誘導性を持つことが明らかになった。両者の誘導特異性はbiphenylでの違いに集約されると見られる。両遺伝子セットの遺伝子破壊を試みたが非相同組換えによる組換え株ばかり出現し、現在も継続している。2.BphS蛋白質によるBphT蛋白質のリン酸化部位の解明(政井)ではBphS1のアミノ末端側欠失変異体を取得し、誘導基質なしで定常的な誘導が起こることを確認した。現在、この誘導が定常的な自己リン酸化とBphT蛋白質のリン酸化を伴っているかどうかを調べている。またBphS1-BphT2及びBphS2-BphT1のヘテロな遺伝子セットを構築して誘導性を調べた結果、交差反応がおこることを見出した。これらのヘテロ遺伝子セットはBphSに依存した誘導特異性を示し、BphSが基質特異性を支配していることが示唆された。強力なPCB分解菌Rhodococcus sp. RHA1株において分艀酵棄講導を支配する2つの制得遺伝子群bphS1T1及びbphS2T2の制御機構に関わる解析を行い以下の結果を得た。1.bphS1T1、bphS2T2の誘導基質特異性と基質認識領域の解明(福田)ではbphS1の破壊株を作成した。破壊株(bphS2は保持している)はetylbenzeneを単一炭案源として生育するが、biphenylでは生育を示さなかった。このことは、bphS2T2がbiphenylに対して誘導性を示さないという昨年度の結果と一致した。2.BphSタンパク質によるBphTタンパク質リン酸化部位の解明(政井)では、今年度はBphS1のリン酸化部位について研究を行った。BphS1タンパク質の推定リン酸化部位である1411番目のHisをArgに置換しチオレドキシンと融合したtrx-bphS1H1411Rを保持するプラスミドを構築し、各基質に対する誘導性を調べた。コントロールとして変異をかけていないtrx-bphS1を用いた。その拮果、BphS1H1411Rではbiphenylを始めとする各基質に対する誘導性が失われていることが判明した。各BphS1タンパク質が発現していることはチオレドキシン抗体を用いたウエスタンブロット実験により確かめられた。以上のことからBphS1のHis1411はBphS1の誘導性において重要なアミノ酸であることが示された。His1411のリン酸化及びBphTへのリン酸の受け渡しについてin vitroでの実験を進める予定である。強力なPCB分解菌Rhodococcus sp.RHA1株において分解酵素誘導を支配する2つの制御遺伝子群bphS1T1及びbphS2T2の制御機構に関わる解析を行い以下の結果を得た。1.bphS1T1、bphS2T2の誘導基質特異性と基質認識領域の解明(福田)では、互いに相同性の高いbphS1とbphS2中の共通の制限酵素部位を用いてキメラ遺伝子を作製し、各キメラタンパク質の基質特異性を解析した。その結果biphenylに対して応答するには、5末端から約1200bp下流に存在するBamHlサイトより上流の配列がbphS1由来である必要があることが明らかとなった。
アジアでの展開をめざした化学教育におけるプロジェクト授業のモデル開発

本研究では、中等教育段階で使用可能な化学教育におけるプロジェクト授業(探究活動・課題研究の授業)のモデルを、日本、韓国、中国(香港)の共同研究によって開発した。モデルの題材は有機化学分野の「バイオディーゼル」と無機化学分野の「鉄」であった。開発した授業モデルは、生徒の科学的な思考力や判断力を高める上で有効であることがわかった。また、化学の基本概念の形成を図る上でも有効であることがわかった。平成22年度は、化学教育におけるプロジェクト授業(探究活動・課題研究の授業)のモデルを開発し、その一部を試行・評価した。(1)授業モデルの目標と評価の枠組みの決定生徒の探究能力・問題解決能力の育成に効果があると考えられる化学授業の要素を抽出した。これに基づいて、開発する授業モデルの目標と評価の枠組みを決定した。これらを進めるために、日本(広島市)と韓国(天安市)において海外共同研究者と面会し、検討会議を実施した。(2)授業モデルの開発・試行・評価目標と評価の枠組みに基づいて、授業モデルの開発にふさわしい題材として「バイオディーゼル」と「鉄」を選定した。授業の目標、配当時間数、内容構成、学習指導法、及び評価方法を検討し、生徒が使用する解説書とワークシート、及び教師が使用する評価シートを作成した。これらの授業モデルを用いて、日本と韓国の高校生を対象に、化学の授業を試行した。その結果、授業モデルは生徒の探究能力・問題解決能力の育成するのに有効であり、日本だけでなく韓国においても十分通用することがわかった。(3)研究成果の発表平成23年度は、化学教育におけるプロジェクト授業(探究活動・課題研究の授業)のモデルの試行、評価を行った。(1)授業モデルの再試行。平成22年度の試行、評価を踏まえ、開発した授業モデルを一部修正し、研究協力校において再試行した。「バイオディーゼル」の授業モデルは、2011年8月に韓国において再試行した。また、「鉄」の授業モデルは、2012年1月に日本において再試行した。これらの再試行には、日韓両国の生徒が参加した。(2)授業モデルの評価。授業を通した生徒の探究能力・問題解決能力の到達度を測定した。具体的には、授業実践の記録を用いて、生徒の発言や行動の記録を分析した。また、授業モデルの目標と評価の枠組みに基づいて、質問紙調査と面接調査を作成し、実施・分析した。その結果、開発した授業モデルは、生徒の探究能力・問題解決能力の育成に有効であることがわかった。平成24年度は、3年間の研究をまとめ、中等教育段階の学校において使用可能な化学教育におけるプロジェクト授業のモデルを最終的に提示した。(1)授業モデルの開発、試行、評価:平成23年度までに開発した授業モデルに加えて、「エネルギー効率」、「電池」、及び「酸・塩基」を題材とした化学の授業モデルを新たに開発した。「エネルギー効率」の授業モデルは、バイオエタノールの利活用をテーマとし、化学の内容だけでなく、化学と生物、物理の内容とを関係付けたものであった。2013年1月に日本において試行、評価した。また、「電池」の授業モデルは、2012年8月に韓国において試行、評価した。これらの試行には、日韓両国の生徒が参加した。さらに、「酸・塩基」の授業モデルは、2013年2・3月に日本において試行、評価した。評価の結果、開発した授業モデルは、生徒の探究能力・問題解決能力の育成に有効であることがわかった。また、特に「酸・塩基」の授業モデルは、生徒の化学への関心や有用感を高めるうえでも有効であることがわかった。(2)授業モデルの提示:授業モデルの試行と評価を踏まえて、アジア諸国の高等学校において使用可能で、国際的に展開できる化学の授業モデルを提示した。当初の計画に沿って、授業モデルの試行、評価ができたので。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後の推進方策は、以下のようになる。1他の題材を用いた授業モデルを、新たに開発、試行、評価する。2最終的に、アジア諸国の中等教育段階の学校で使用可能で、国際的に展開できる授業モデルを提示する。
アンドロゲンは乳癌の免疫微小環境に関与するか？

免疫療法はがんの新たな治療法として脚光を浴びているが、免疫療法の奏功性を左右するのはがん組織にどの程度の免疫細胞(リンパ球)がいるか、である。乳癌の多くは性ホルモン依存性腫瘍であるが、これらは概してリンパ球の浸潤が少ない。そこで我々は「性ホルモンがリンパ球の浸潤を抑制して、免疫逃避(リンパ球からの攻撃を逃れること)を成立させているのではないか」と考えた。本研究では培養細胞や動物モデルを用いて性ホルモン、特にアンドロゲンがリンパ球浸潤を調節し得るかどうか、そしてその臨床的意義を解明し、乳癌のがん免疫療法の奏功性を高めるための知見を得ることを目的とする。
環太平洋地域に位置する日本人および日系アメリカ人における食生活に関する比較研究

ハワイ在住日系アメリカ人・カリフォルニア在住日系アメリカ人および日本人の三者において食生活に関して比較を行うために、カリフォルニア在住日系アメリカ人の食生活調査を実施した。アンケート調査表は英語版および日本語版を準備し、一週間留め置き法を用いて毎日食べたものを記録してもらい、食品購買消費行動に関する情報も得られるように作成した。アンケート調査は、カリフォルニア州の北部地域および南部地域として、サクラメント市およびロサンゼルス市に在住の日系アメリカ人を対象に実施した。その結果、サクラメント市で27名分、ロサンゼルス市で24名分回収することができた。長寿を示すハワイ在住日系アメリカ人と日本人との食生活に関しては、これまでに行ったアンケート調査結果を活用して、SPSSを用いてデータ集計および統計解析を行い、食生活に関する諸点について平均寿命との相関性から考察を行った。アンケート調査票の回収・調査データの入力と並行して、農林水産省食品流通局などの関係諸機関において、これまでに行われた消費者を対象としたアンケート調査結果などの関連資料を収集し、最近の食肉消費動向および消費者の食品購買消費行動について関連資料を分析した。その結果、近年、消費者は、食品の摂取に際して、安全性や健康によいかどうかを重要視することが明らかになった。また、一部の消費者は、実際の購買消費行動とは異なる、自分の理想とする食生活や購買消費行動についてアンケート調査に対して回答する傾向がある。その結果、これから将来の日本人の食生活は、さまざまな主食と、単純なタンパク質源、とりわけ食肉摂取から構成されると予測された。したがって、タンパク質源としての畜産物および水産物の摂取頻度を保てるようにタンパク質源の多様性を維持し、豊富なメニュー選択を確保することがきわめて重要であることが示唆された。(1)ハワイ在住日系アメリカ人と日本人との食生活に関する比較調査および環太平洋地域における食用植物資源調査をさらに発展させるために、カリフォルニア在住日系アメリカ人を対象とする食生活調査の準備を行った。研究代表者は、11月に米国カリフォルニア州ロサンゼルス市およびサンフランシスコ市で、アンケート依頼先における研究協力者と打ち合わせを行い、米食かパン食かその他かという主食選択、タンパク質源としての畜産物および水産物の摂取頻度、牛肉・豚肉・鶏肉・魚介類などのタンパク質源の利用における選択基準、の諸点について質問するアンケート調査票の内容を決定した。(2)アンケート調査票を、和文・英文共、原則として同じ内容で作成し、印刷した。対象者数は、ロサンゼルス市で英文500部および邦文100部、およびサンフランシスコ市で英文200部および邦文200部で、一週間留め置き法を用いる。(3)アンケート調査の準備と並行して、最近の食肉消費動向および消費者の食品購買消費行動について聞き取り調査を実施し、食生活・食料需給関係図書およびアンケート調査関連資料等を収集した。統計資料における食肉消費の実態と、これまで行われた消費者を対象としたアンケート調査結果とのあいだに、食い違いがみられる。すなわち、消費者は、実際の購買消費行動とは異なる、自分の理想とする購買消費行動をアンケート調査に対して回答する傾向がある。さらに、消費者のあいだに、異なる食品購買消費行動を採るグループが存在することが示唆される。(1)研究代表者は、7・8月に米国カリフォルニア州ロサンゼルス市およびサンフランシスコ市、ニューヨーク州ニューヨーク市で、アンケート依頼先の研究協力者と会い、カリフォルニア在住日系アメリカ人を対象とする食生活アンケート調査表を回収した。未回収の分について、研究協力者にさらに督促してもらい、回収できた分については郵送してもらうこととなった。(2)回収済みのアンケート調査票を用いて、調査データのワープロ入力を行った。最後の"あなたの食生活に関する自由なコメント"記入欄に書かれた内容について、手書きの英文であるため入力に手間取ったため、データの分析作業は次年度に回すこととした。(3)アンケート調査票の回収・調査データの入力と並行して、農林水産省食品流通局、国立国会図書館などにおいて、研究協力者に依頼して、これまでに行われた消費者を対象としたアンケート調査結果などの関連資料を収集した。

最近の食肉消費動向および消費者の食品購買消費行動について関連資料を分析した結果、統計資料における食肉消費の実態と、消費者のアンケート回答結果とのあいだにかなりの食い違いがみられるためである。すなわち、消費者は、実際の購買消費行動とは異なる、自分の理想とする食生活や購買消費行動についてアンケート調査に対して回答する傾向があり、また、消費者のあいだに異なる食品購買消費行動を採るグループが存在することが明らかになった。これまでに行ったハワイ在住日系アメリカ人と日本人との食生活に関する比較調査結果に、今回のカリフォルニア在住日系アメリカ人の調査結果も加えて、ハワイ在住日系アメリカ人・カリフォルニア在住日系アメリカ人および日本人の三者における食生活に関する比較のために、一週間留め置き法を用いたアンケート調査を実施した。当初予定していた2都市のうち、サンフランシスコ市ではほとんど回収できなかったため、サクラメント市に変更し、結果として、ロサンゼルス市で24名およびサクラメント市で27名分回収することができた。アンケート調査票の回収・調査データの入力と並行して、農林水産省食品流通局などの関係諸機関において、これまでに行われた消費者を対象としたアンケート調査結果などの関連資料を収集し、最近の食肉消費動向および消費者の食品購買消費行動について関連資料を分析した。その結果、消費者は、実際の購買消費行動とは異なる、自分の理想とする食生活や購買消費行動についてアンケート調査に対して回答する傾向があり、また、消費者のあいだに異なる食品購買消費行動を採るグループが存在することが明らかになった。これらのことを踏まえたうえで、回収済みのアンケート調査表を用いて、SPSSを用いたデータ集計および統計解析を行い、主食選択、タンパク質源としての畜産物および水産物の摂取頻度に伴うメニュー選択、の諸点について平均寿命との相関性から考察を行った。
炭酸ガスレーザーによる電極基板用ニッケル多孔質金属の形成

レーザー焼結を利用した新たなるニッケル多孔質金属の形成技術の開発を目的として、本研究を実施した。平均粒径2.93.6μmの粉末ニッケルに対して、CADデータより得られた2次元断面形状を基に定格出力100WのCO_2レーザーを照射し、断面形状に溶融・固化させることでニッケル多孔質体の形成を行った。焦点はずし量、ビームスキャニング間隔、ビームスキャニング速度、レーザー出力を操作条件とした。焦点はずし量を大きくするほどビームがデフォーカスとなるので、焦点はずし量の増大とともに単位面積当たりの入熱量は小さくなり、粉末同士の焼結が不完全なものとなった。また焦点はずし量が大きいほど照射部のビーム断面積が大きくなるので、焼結体の空隙率は低下し表面性状は滑らかなものとなった。以上の点から、ビーム焦点は粉末試料表面に置くのが最適であると言える。ビームスキャニング間隔が広がると、一直線上に形成された焼結体同士の横方向の連結が断ち切られ、網目構造が分断された。そして焼結体は粉末粒子の残る球状構造となった。これよりビームスキャニング間隔は狭い方が、より細かな網目構造を得ると言える。ビームスキャニング速度とレーザー出力との間には密接な関係があった。ビームスキャニング速度が大きく、またレーザー出力が低い場合には、単位長さ当たりの入熱量が少なく、隣接する粉末同士の焼結が進まず脆い構造体となった。この逆にビームスキャニング速度が小さく、またレーザー出力が高い場合には、単位長さ当たりの入熱量が大きくなるため、粉末が溶け落ち構造体が形成されなかった。したがって、適切な網目構造を持つ粉末焼結体を形成するには最適な入熱量というものが存在し、それはビームスキャニング速度とレーザー出力との組み合わせで決定されるものであった。本研究の目的は、レーザーを利用して新たなるニッケル多孔質金属の形成技術を開発することにある。多孔質金属材料は、気孔の形態、大きさ、量に応じて様々な特徴を有しており、その特徴を生かして超軽量材料、エネルギー吸収材料、振動吸収材料、防音材料、断熱材料、電極材料、フィルター材料、生体医療材料など、極めて広い応用展開が期待される魅力ある材料として注目されている。このような中でも、ニッケル多孔質金属は、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池などの二次電池電極として使用されており、近年、その使用量が増大している。このような背景のもと、本研究ではCADデータより得られた2次元断面形状に基づいて炭酸ガスレーザーをニッケル粉末層に照射し、断面形状に溶融・固化したニッケル薄層を積層することで、3次元のニッケル多孔質体の形成を試みた。熱源には出力100Wの連続発振の炭酸ガスレーザーを使用した。操作パラメータとして、ビーム出力、ビームスキャン速度、ディフォーカス量を調整した。加工用治具にニッケル粉末を充填し、上部からレーザー照射を行った。ニッケル粉末を治具に充填する際、上部から押し固めることはせず、粉末表面を均すにとどめた。ニッケル粉末にレーザー光を照射し、1層1層積層していくことにより、細孔が多数存在する多孔質状の構造物を形成することができた。細孔径は、レーザー出力やビームスキャン速度に大きく依存していた。たとえば、ビームスキャン速度が低いと入熱過多となり細孔径は大きくなった。そしてビームスキャン速度の増加とともに細孔径はより小さなものとなったが、入熱量が少なくなるため強度的には脆いものとなった。レーザー出力の大小に対しても同様な結果が得られた。したがって、適切な強度を持つ多孔質体を形成するためには、操作パラメータの最適化が必要である。

レーザー焼結を利用した新たなるニッケル多孔質金属の形成技術の開発を目的として、本研究を実施した。平均粒径2.93.6μmの粉末ニッケルに対して、CADデータより得られた2次元断面形状を基に定格出力100WのCO_2レーザーを照射し、断面形状に溶融・固化したニッケル薄層を積層することで、3次元のニッケル多孔質体の形成を行った。焦点はずし量、ビームスキャニング間隔、ビームスキャニング速度、レーザー出力を操作条件とした。焦点はずし量を大きくするほどビームがデフォーカスとなるので、焦点はずし量の増大とともに単位面積当たりの入熱量は小さくなり、粉末同士の焼結が不完全なものとなった。また焦点はずし量が大きいほど照射部のビーム断面積が大きくなるので、焼結体の空隙率は低下し表面性状は滑らかなものとなった。以上の点から、ビーム焦点は粉末試料表面に置くのが最適であることが分かった。ビームスキャニング間隔が広がると、ライン状に形成された焼結体同士の横方向の連結が断ち切られ、網目構造が分断された。そして焼結体は粉末粒子の残る球状構造となった。これよりビームスキャニング間隔は狭い方が、より細かな網目構造を得ることが分かった。ビームスキャニング速度とレーザー出力との間には密接な関係があった。ビームスキャニング速度が大きく、またレーザー出力が低い場合には、単位長さ当たりの入熱量が少なく、隣接する粉末同士の焼結が進まず脆い構造体となった。この逆にビームスキャニング速度が小さく、またレーザー出力が高い場合には、単位長さ当たりの入熱量が大きくなるため、粉末が溶け落ち構造体が形成されなかった。したがって、適切な網目構造を持つ粉末焼結体を形成するには最適な入熱量というものが存在し、それはビームスキャニング速度とレーザー出力との組み合わせで決定されるものであった。
津波堆積物から見た巨大型南海地震の再来周期

宝永南海地震(西暦1707年)のように南海地震と東南海地震が連動する巨大型南海地震の再来周期を明らかにすること目的として、土佐湾沿岸域の津波堆積物の調査を行った。その結果、土佐市蟹ヶ池において過去2000年間の履歴を解明することができた。この結果は日向灘沿岸域で明らかにされている履歴と良い一致を示し、巨大型南海地震は300-350年程度の周期で発生していることが明らかになった。私たちは、これまで過去の南海地震の活動履歴を明らかにすることを目的として、西南日本太平洋沿岸域で津波堆積物の研究を行ってきた。その結果、大分県佐伯市米水津龍神池で過去3500年間の、高知県須崎市のただす池では、1300年前から4500年前までの3200年間の良好な津波記録を得ることができた。これらの津波記録から南海地震には規模の大きなものと小さなものが存在し、巨大型の南海地震は350年程度に1回発生していることが明らかになってきた。本研究の目的は沿岸域の湖沼堆積物中に記録された過去の南海地震の痕跡を探査し、より信頼性の高い南海地震の活動履歴を明らかにすることにある。平成19年度は特に四国南岸域を中心に調査を行った。高知市絶海地池、高知市住吉池、南国市石土池、土佐市蟹ヶ池においてコア試料を採取し、堆積物の観察・対比および放射性炭素年代測定を行った。その結果、絶海地池、住吉池、石土池では最近3500年間程度の堆積物はよく保存されておらず、何回かの津波の襲来は確認できたが、その再来周期を検討することは難しいことが明らかになった。蟹が池については、過去1500年間に3回程度の津波イベントがあることがわかった。ここで得られた記録は大分の龍神池の記録とよく一致しているように思われ、今後も調査を継続する予定である。また、これらの池の調査結果からは、少なくとも過去5000年間程度は想像を超えたような巨大なイベントの痕跡は見られないことが明らかになった。津波堆積物の研究では、何よりも精度のよい年代測定を数多く行うことが必要であり、本研究の経費の多くは放射性炭素年代測定のために使用した。平成20年度は特に四国南岸域を中心に調査を行った。南国市石土池、土佐市蟹ヶ池においてコア試料を採取し、堆積物の観察・対比および放射性炭素年代測定を行った。その結果、蟹が池については過去1500年間に3回程度の津波イベントがあることがわかっていたが、その中でも最後のイベントが特に大きなものであることが分かった。これは年代値から西暦1707年の宝永南海地震の津波によるものと考えられる。宝永地震は歴史記録の信頼性が高い江戸時代以降では最大の南海地震であるとされているが、地質記録においても、少なくても蟹ヶ池では過去約1500年間では最大級のイベントであることが明らかになった。私たちは、これまで西南日本の南海トラフ沿岸域の湖沼において過去の津波堆積物の研究を行ってきた。その結果、南海地震には規模の大きなものと小さなものが存在し、巨大型の南海地震は350年程度に1回発生しているらしいことがわかってきた。本研究では巨大型南海地震の活動履歴をより正確に知ることを目的として、19年度から20年度にかけて四国南岸域において過去数千年間の津波履歴を保存している湖沼を探してきた。このなかで、土佐市宇佐の蟹ヶ池に良い記録が残されている可能性が高いことが明らかになったため、平成21年度はこの池の調査を中心に研究を行った。蟹ヶ池の湖底堆積物を採取、分析した結果、この池では過去2000年間に5回の津波イベントがあったことが明らかになった。これらのイベントは年代測定により、古い2つはそれぞれ紀元前後、西暦200500年頃のイベントであり、新しい3つは西暦684年の天武地震、1099年の康和地震もしくは1361年の正平地震、1707年の宝永地震に対比できることが分かった。

これはこれまで九州東岸の龍神池、四国南岸のただす池で明らかになっているイベントとよく一致しており、これら5つの地震が巨大型の南海地震であったことが確かめられた。さらに、四国南岸のただす池と蟹ヶ池では宝永地震の津波と紀元前後の津波が特に大きいが、九州東岸の龍神池では天武地震の津波が大きいという違いがあることが明らかになった。津波堆積物の研究では、多くの試料を採取し、分析し、そして何よりも精度のよい年代測定を数多く行うことが必要である。本研究の経費の多くは放射性炭素年代測定に使用した。
シアール酸・KDOの誘導体とそれらを含有する糖鎖の合成とNMRによる立体配座解析

2-O-ベンジル-D-グルコースを用いるConforth反応によるシアール酸の合成研究は原料合成が困難であることにより、一時中断し、もう一つの研究目的であるD-グルコースを原料とするシアール酸アナログの合成研究を重点的に行なった。Schemeに示したように、D-グルコースより導いた1を4行程を経て63%で2とする。2を7行程で3(30%)とした。3をLHMDSで分子内環化させ65%で4とした。4のイソプロピリデン基を完全にはずし、更に選択的イソプロピリデン化することにより75%で5を得た。5を環状スルホンエステル6(75%)としNaN_3と反応させたところ目的とする5-アジド体は全く得られず4-アジドー体7が60%で得られた。これは予想に反し、6-位置換基の立体障害によって通常より反応性の低いエカトリアルの水酸基が反応したものと考えられる。そこで5の選択的ベンゾイル化により3-O-ベンゾイル体8(70%)、さらにトシル体9(90%)としNaN_3と反応させることにより目的物である5-アジド体10を収率よく得ることに成功した。一方C-グリコシル化のための6-ホモガラルトースの合成を同時に行い、2-デオキシ-KDOとのC-グルコシレーションが出来ることを確認した。
作業履歴の多元的インタラクティブ可視化によるソーシャルキャピタルの利用

本研究は,知識コミュニティヘの「参加の軌跡」を提示することで各メンバの持つ知識や専門性の違いの把握を助け,そこから認識される「義務感」や「期待感」に基づいてメンバからの「貢献」を促進することにより,新たな協同の機会の発見や創出を促し,持続的な知識コミュニティを構築することを目指すものである.本年度は,昨年度に構築した,義務感と期待感とがどのように培われコミュニティとの関わり方を決める際にどのようなソーシャルキャピタルとしての役割を果たすのかについてのモデルと,それに基づく可視化手法を,実際のコミュニティ活動の履歴から得られるデータに適用し,アプローチの検証をおこなった.特に,ソフトウェア開発プロジェクトを知識コミュニティとみなし,持続的な知識コミュニティを可能とするような,作業履歴の多元的インタラクティブ可視化をおこなった.ソフトウェア開発プロジェクトを,アーティファクト,コミュニティメンバー,コミュニティ,という三つから成る知識の生態系とみなすことで,コミュニティメンバーに持続的参加を促すような作業履歴の要素を同定することができた.本研究は,知識コミュニティへの「参加の軌跡」を提示することで各メンバの持つ知識や専門性の違いの把握を助け,そこから認識される「義務感」や「期待感」に基づいてメンバからの「貢献」を促進することにより,新たな協同の機会の発見や創出を促し,持続的な知識コミュニティを構築することを目指すものである.本年度はまず,社会学などにおける義務感や期待感に関する理論に基づき,ネットワークを介して知識共創に携わる知識コミュニティ活動において,個々の参加者における義務感と期待感とがどのように培われ,コミュニティとの関わり方を決める際にどのようなソーシャルキャピタルとしての役割を果たすのかについてのモデル化をおこなった.次に,それらの義務感や期待感を感じ取るために,個々人の,他者とタスクとの関係と時間遷移とに着目するアクティビティデータの可視化手法を構築した.具体的な事例でこの手法を検証するために,オープンソース開発プロジェクトの,約5年間にわたって蓄積されたメーリングリストデータをアクティビティデータとして利用した.発信者,応答者間関係,メール内容の重要単語間の同起関係,および参加者の役割を同定する手法を構築し,それらの関係が,時系列変化によってどのように変化するかをインタラクティブに見るために必要となるインタラクションプリミティブを構築した.最後に,このような,個々の参加者が多様な知識や情報を貢献ながら,結果として大規模な知識体系を構築していくような,コミュニティにおける知識共創の枠組みを提案し,参加者の貢献と学習,およびコミュニティの進化という観点から,持続的なコミュニティとの関係をモデル化した.本研究は,知識コミュニティヘの「参加の軌跡」を提示することで各メンバの持つ知識や専門性の違いの把握を助け,そこから認識される「義務感」や「期待感」に基づいてメンバからの「貢献」を促進することにより,新たな協同の機会の発見や創出を促し,持続的な知識コミュニティを構築することを目指すものである.本年度は,昨年度に構築した,義務感と期待感とがどのように培われコミュニティとの関わり方を決める際にどのようなソーシャルキャピタルとしての役割を果たすのかについてのモデルと,それに基づく可視化手法を,実際のコミュニティ活動の履歴から得られるデータに適用し,アプローチの検証をおこなった.特に,ソフトウェア開発プロジェクトを知識コミュニティとみなし,持続的な知識コミュニティを可能とするような,作業履歴の多元的インタラクティブ可視化をおこなった.ソフトウェア開発プロジェクトを,アーティファクト,コミュニティメンバー,コミュニティ,という三つから成る知識の生態系とみなすことで,コミュニティメンバーに持続的参加を促すような作業履歴の要素を同定することができた.
エルニーニョ/南方振動の長期変調に関する熱力学的研究

太平洋熱帯域の気候変動現象であるエルニーニョ現象の季節性は、(1)季節変動に伴う背景場の違いにより積雲対流活動偏差の大きさが異なること、(2)インドネシア通過流(太平洋からインドネシア多島海を通ってインド洋へと流れる海流)を介したインド洋の影響が季節によって異なること、に依存することが示された。そして、上記の長期変調が、エルニーニョそのものの長期変調において重要な役割を果たしていることが明らかになった。大気と海洋の間の熱のやり取り(黒潮続流域を含む西岸境界流域などでの海洋から大気への熱の放出や太平洋の冷舌域での海洋への熱の吸収等)や海洋内部の熱輸送(熱帯域とその外側の熱のやりとり、インドネシア通過流による太平洋からインド洋への熱の輸送)が、どのように変動し、太平洋熱帯域の熱収支に影響を与えるのかを高解像度大気海洋結合モデル(SINTEX-F1)の結果を用いて調べた。・エルニーニョの発生に伴い、太平洋熱帯域の蓄熱量は減少することがわかった。これは、主に、海面熱フラックス偏差(特に短波放射)の減少と極向きの熱輸送量偏差(特にエクマン熱輸送と内部領域における地衡流熱輸送)の増加に伴うものであることが明らかになった。また、インドネシア通過流偏差は、反対の傾向を示し、エルニーニョ発生時に太平洋熱帯域の蓄熱量を増大させる方向に働いていることも明らかになった。・太平洋熱帯域の蓄熱量は、夏にピークを迎えるエルニーニョの際よりも冬にピークを迎えるエルニーニョの際の方が、大きく減少することが明らかになった。これは、季節変動に伴う背景場の違いにより対流活動偏差の大きさが異なることとインドネシア通過流を介したインド洋の影響が季節によって異なることによることがわかった。・以上、大気海洋結合モデル内で見られた太平洋熱帯域の熱収支の変動を観測データ及び同化データと比較したところ、整合的であることが確かめられた。また、平成19年度以降の研究のため、中解像度大気海洋結合モデル(UTCM)のテストランを行った。前年度の研究で、太平洋熱帯域の蓄熱量は、夏にピークを迎えるエルニーニョの際よりも冬にピークを迎えるエルニーニョの際の方が、大きく減少することが明らかになった。このエルニーニョの季節性は、季節変動に伴う背景場の違いにより対流活動偏差の大きさが異なることとインドネシア通過流を介したインド洋の影響が季節によって異なることによることが明らかになり、その長期変調が、エルニーニョそのものの多様性において重要な役割を果たしていることが示唆された。特に、インドネシア通過流の影響については、これまで国内外で議論されていなかった成果である。そこで、今年度は、インドネシア通過流に関する感度実験を中解像度海洋大循環モデル(米国のGFDL/NOAAで開発されたModular Ocean Model version 3.0(MOM3.0))で行った。具体的には、南シナ海通過流が通過する海峡を開いた場合(CTRL)と閉じた場合(NOSCST)で、NCEP/NCAR再解析データの年平均風応力・熱フラックスデータで、11年間スピンアップし、その後、月平均データで、10年間駆動した。マッカーサー海峡における南北流速の鉛直プロファイルを比較したところ、CTRLでは、観測と同様、亜表層(深さ約110m付近)に極大が現れたのに対し、NOSCSTでは、表層に極大が現れた。その結果、マッカーサー海峡を通過するインドネシア通過流による熱輸送量は、CTRLで0.38PW、NOSCSTで0.56PWになった。以上より、南シナ海通過流の存在によって、インドネシア通過流の熱輸送量が0.18PWも変化し、太平洋熱帯域の熱収支に大きな影響を与えていることが明らかになった。前までの研究で、太平洋熱帯域の蓄熱量は、夏にピークを迎えるエルニーニョの際よりも冬にピークを迎えるエルニーニョの際の方が、大きく減少することが明らかになった。特に、インドネシア通過流の影響が大きいことから、インドネシア多島海の地形を変えることにより、インドネシア通過流を変えた感度実験を行ったところ、南シナ海通過流の存在によって、インドネシア通過流の熱輸送量が年平均で、0.18PWも変化し、太平洋熱帯域の熱収支に大きな影響を与えていることが明らかになった。そこで、今年度は、エルニーニョがこのような熱輸送に与える影響、及びエルニーニョへのフィードバックを海洋大循環モデル(米国GFDL/NOAAで開発されたModular Ocean Model version 3.0(MOM3.0))により調べた。具体的には、南シナ海通過流が通過する海峡を開いた場合(CTRL)と閉じた場合(NOSCST)の実験を行った。それぞれの実験で、20年間スピンアップした後、NCEP/NCAR再解析データの日平均データで1978年から2006年までの29年間積分した。その結果、南シナ海通過流の存在によって、インドネシア通過流の熱輸送量が、エルニーニョ時に0.05PWも減少することが明らかになった。これにより、エルニーニョ時の太平洋熱帯域からの暖水の放出が遅れるため、南シナ海通過流は、太平洋の熱収支への影響を通して、エルニーニョの周期や振幅にも影響を与えている可能性が示唆された。
多次元的現象としての痛みへの実験心理学的接近

本研究は認知的な影響面を主として探る部分と、情動的な面に留意した部分とに分れる。前者においては、イメ-ジや注意の効果、さらには脳波におよぼす効果を検討し、後者においては、血流計測等を試みた。ここにおいては高血圧自然発症ラットを用いた研究も行った。また、これと並行して時間法閾値測定上の方法論的な問題については、EMGを使用する方法を考案することによって検討することが可能となった。以下に成果の概要を示す。1.温熱イメ-ジを実験的に操作した場合に、閾値はどのイメ-ジでも上昇を示した。しかし効果が見られたのは、冷イメ-ジのような拮抗イメ-ジに限られた。2.注意転換課題を用いて、注意の果たす役割を検討した。3.時間法では、閾値は高い傾向があった。そこで、両測定法の課題特徴に注目したところ、時間法に特有の統制可能という行動特徴が輻射熱刺激の持つ嫌悪性を緩和していたと推定できた。4.刺激面の皮膚温度上昇勾配を変化させた時の感覚強度と感情体験の強さを調べた。輻射熱による痛みの体験は、皮膚温度自体よりも、受けた熱エネルギ-総量に依存して変化するように思われた。5.刺激予期事態での輻射熱刺激反復の効果は、反応馴化にともなう脳波変化として認められた。6.反応時間は従来予想されていた長さよりはるかに短いことが判明した。従って、このtimeーlag中に上昇する温度変化は、反応馴化により生じる変化を説明できないことが分かった。7.皮膚温度要因と関連する末梢血流速を検討した。8.自律神経機能が痛反応の閾値におよぼす影響を動物実験により検討した。痛みを単なる感覚事象としてでなく、認知や情動・動機づけ要因も関与する体験としてとらえる立場から、刺痛閾測定事態においてもこのような諸要因を考慮した測定を計画した。本年度において実施した実験的研究は、主として閾値測定におよぼす認知的要因に関するものであった。これと並行して閾値測定上の方法論的な問題についても検討し、大略以下のような成果を得た。また、イメ-ジ操作自体の効果が実験的処理終了後にも認められた。指尖容積脈波のデ-タから、この効果が抹消皮膚温の変化によるものではないと考えた。恐らくは、被験者に熱刺激から、その時与えられるイメ-ジ操作自体へ注意が転換したために生じた効果であろうと推察した。輻射熱刺激提示の閾値時間は、注意転換の操作と刺激の繰り返しの手続きとによって上昇した。繰り返しによる閾値時間の延長が、慣れのような学習効果であるかどうかは、現在まだ明確ではない。しかし、注意転換が生じたことは心拍反応のデ-タからも確認できた。3.閾値を時間で見る時間法と、極限法の一種である強度法とを比較した。時間法では、閾値は高い傾向があった。そこで、両測定法の課題特徴に注目したところ、時間法に特有の統制可能という行動特徴が、輻射熱刺激の持つ嫌悪性を緩和していたと推定できた。

輻射熱による痛みの体験は、皮膚温度自体よりも、受けた熱エネルギ-総量に依存して変化するように思われた。本年度において実施した実験的研究の主なねらいは、刺激の反復提示により生じる反応馴化に関与する機構を推定することにあった。主として、末梢性の皮膚温度要因に関する実験を重点的におこなった。その他、認知的要因についても、新しい試みである脳波測定を通して、前年度の研究をさらに発展させている。1.痛反応時間法で得られる閾値時間には、刺痛感発現からキ-押しまでの痛反応時間が含まれることに注目した。これは本来の閾値時間とは区別されなければならないア-チファクト要因であることを指摘した。つまり、この時間内に皮膚温の上昇があるからである。実験においては、熱刺激を負荷する腕と反対の右前腕部より導出する筋電図を利用した。その結果、反応時間は従来予想されていた長さよりはるかに短いことが判明した。従って、このtimeーlag中に上昇する温度変化は、反応馴化により生じる変化を説明できないことが分かった。2.上記の皮膚温度要因と関連する末梢血流速を検討した。輻射熱刺激提示の条件は1.1と大略同じであった。刺激の最終到達温度を43,45,48,50°Cの4種類とした。刺激負荷部位近傍の皮膚温は、刺係の反復提示中に大きく変動はしなかった。血流速は、比較的低い輻射熱刺激強度では一過性に低下した。この結果からは、血流速が痛覚閾値を高める主要な要因とは考えにくかったが、現在、測定部位を変えて、再検討している。3.刺激予期事態での輻射熱刺激反復の効果を、脳波指標を用いて調べた。やはり、反応馴化にともなう脳波変化が見られている。従って、この効果には認知的要因が強く関与していると判断されるが、これは新しい試みでもあるので、結論は今後の詳細な解析を待たなければならない。研究全体のねらいは、刺痛閾値時間を指標とする場合に認められてきた、刺激の反復提示により生じる反応馴化について、その仕組みを明らかにする点にある。本年度は、収集した資料の整理と補充実験をおこなった。(1)刺激の反復提示により生じる反応馴化について、筋電図を利用した痛反応時間法により収集した資料を検討した。これにより反応時間内での皮膚温変化の程度を確定することができた。反応時間は、当初予想された長さよりはるかに短く、それは約400msec以内であることを確定した。この時間内で生じる皮膚温度上昇はわずかであり、従って、反応馴化により生じるより大きな温度上昇を説明できないことを確認した。(2)末梢性要因のうち、測定部位の血流速成分を検討した。つまり、末梢皮膚温の影響が血流速に反映されると推定した。血流速は、上腕動脈より導出した。これとともに末梢の血流量を同時記録して、血液成分が痛みの知覚に及ぼす効果を検討した。しかし、測定技法上の問題もあり、最終的な結論を得ていない。(3)痛みの知覚には認知的要因が強く関与していると判断されるので、嫌悪刺激に対する予期や構えの効果を輻射熱刺激の場合で検討した。脳波指標を用いて調べたところ、痛知覚を喚起する刺激事態では、α波帯域のパワ-値が減少する傾向を認めた。単に高い刺激強度にのみこの傾向が見られるだけではなかった。(4)自律神経機能が痛反応の閾値におよぼす影響を動物実験により検討した。高血圧自然発症ラットを用いた。正常ラットと比べて閾値が高い傾向を認めた。一般活動性との関連を明らかする試みを継続しておこなっている。このような研究から、痛閾値は末梢性の要因とともに、認知的な要因や自律神経性要因によっても大きく変動する可能性のあることを指摘した。
表面電気伝導における磁性原子・分子の吸着効果とRashba分裂

超高真空中で9-350 Kの広い温度範囲で電気伝導度の測定が可能な4端子プローブを用いて、金属超薄膜の電気伝導に対する吸着子の効果を調べた。2原子層厚のIn超薄膜に鉄フタロシアニン分子を吸着させると、抵抗率が増加するだけでなく、温度変化の係数が小さくなることが分かった。In超薄膜の電子状態に変化は見られなかったことから、この結果はIn超薄膜における電子格子結合の変化を示唆している。また、大きなラシュバ型スピン分裂を示すPb単原子層について遷移金属原子(NiおよびCo)の吸着の効果を調べた。残留抵抗は増加したが、今回測定した9-80 Kの範囲では近藤効果は確認されなかった。本研究は、半導体基板上に作成した超薄膜・単原子膜の電気伝導特性に対する原子・分子吸着の効果を明らかにする目的で、主に超高真空下で行う4端子電気伝導測定と角度分解光電子分光法を用いた実験を実施してきた。同時に、電気伝導測定において磁場を印可できるよう装置製作も行った。27年度実施した主な実験の内容はSi(111)基板上に作製したIn二原子層の電気伝導度の温度依存性と電子状態に対するFe(II)フタロシアニン(FePc)分子の吸着効果である。In二原子層は低温(3 K)まで金属的な電気伝導特性を示すことが知られている系であり、また、酸素吸着によるごく少量の欠陥の導入によってそれが失われることが知られている。これに対し我々が行ったFePc分子の吸着では、多層膜であっても金属性が失われないことが分かった。これはIn層とFePc分子の相互作用が弱いことを示唆しており、比較的安定な分子骨格をもつ吸着子を採用した研究計画における予測に合った結果である。また、光電子分光により吸着前後の表面電子状態を比較したところ、バンド構造に変化はなく、電気伝導測定の結果と整合した結果が得られた。一方、FePc分子が規則的に配列した状態になるとシート抵抗率の温度係数が変化することを発見した。このような現象は金属的な表面電気伝導を示す系で初めて見つかった。この他、トポロジカル絶縁体の一種であるBi2T3超薄膜の電子状態および電気伝導性についての測定も行った。その結果、1構成単位の膜においても金属伝導を示すことを初めて観測した。磁場印可装置については、磁界発生装置の製作とそれに伴う超高真空容器の改造を実施した。当初金属原子の蒸着実験から進める予定であったが、蒸発に高温加熱が必要な遷移金属を極めて低いレートで再現性よく蒸着させることが困難であったため、分子の蒸着実験から実施するように計画変更を行った。分子蒸着においても加熱温度のわずかの揺らぎの影響が見られたため、るつぼの温度揺らぎを±1 K以内に制御する機器を作製してこれを解決した。結果として、分子吸着の電気伝導特性への影響を精度よく調べることができ、実験は概ね順調に進行している。In二原子層の電気伝導に対するFePc分子吸着効果について、中心金属(Fe)のスピンによる近藤効果の発現を予想したが、9 Kまでの測定では計測されなかった。一方で、吸着条件による温度係数の違いが発見されたため、電子状態に加えて構造的な情報を得る実験を進めた。その結果、FePcの吸着状態(構造)が200 K付近で変化することを見つけた。吸着子の効果を調べるにあたり構造の情報が不可欠であることが分かり、次(最終)年度の研究を進める上で重要な知見が得られた。磁場発生装置を用いた電気伝導測定の実施については、進行中の実験の状況を考慮し、次年度に繰り延べした。本研究では金属超薄膜の電気伝導特性に対する吸着子(主に分子)の効果を明らかにする目的で、超高真空中での4端子電気伝導度測定を行った。さらに、低速電子回折(LEED)により吸着構造の解析、角度分解光電子分光法(ARPES)により電子状態の解析を行った。また、これらの実験に必要な蒸着速度を精密制御する装置および磁場印可装置の製作も行った。Si(111)基板上のIn超薄膜は極低温まで金属的な電気伝導特性をもつ2次元金属である。この表面に吸着した鉄フタロシアニン(FePc)分子は、基板が室温のとき規則的に配列し、(√19×√19)の超格子をなすことが分かった。格子サイズから分子は分子面を基板と平行に吸着していると考えられる。一方、基板が90 Kの場合には無秩序であった。どちらの場合にもFePcの吸着による抵抗率の増加が観測されたが、室温蒸着の方が2倍以上大きく増加した。ARPES実験ではFePcの吸着によるIn超薄膜の電子バンド構造の変化は観測されず、抵抗率の増加は伝導電子密度の減少では説明できないことが分かった。第二次年度においては、規則的に配列したFePc分子膜の成長と抵抗率変化の関係を詳細に調べた。抵抗率は始め吸着量にほぼ比例して増加したが、1分子層が完成したとき、その傾きが明らかに緩やかになった。2分子層が完成するときにも同様の変化が観測されたが、それ以上では抵抗率は吸着量に依存しなくなった。層数に応じた変化が明瞭に現れたことからFePc超薄膜は第2層目まで層状成長していることが分かった。とくに重要な結果は、電気伝導度が分子の吸着に対して非常に高感度(0.01分子層以下から検出可能)に変化し、その大きさが吸着状態によって変化したことである。

これは超薄膜の伝導度測定が磁場や光などの外場に対する分子およびその吸着界面の応答の測定に有効な実験方法であることを示している。超高真空中で9-350 Kの広い温度範囲で電気伝導度の測定が可能な4端子プローブを用いて、金属超薄膜の電気伝導に対する吸着子の効果を調べた。2原子層厚のIn超薄膜に鉄フタロシアニン分子を吸着させると、抵抗率が増加するだけでなく、温度変化の係数が小さくなることが分かった。In超薄膜の電子状態に変化は見られなかったことから、この結果はIn超薄膜における電子格子結合の変化を示唆している。また、大きなラシュバ型スピン分裂を示すPb単原子層について遷移金属原子(NiおよびCo)の吸着の効果を調べた。残留抵抗は増加したが、今回測定した9-80 Kの範囲では近藤効果は確認されなかった。低レートでの分子蒸着の制御に関する実験上の課題は概ね解決できたと考えているが、分子種ごとに細かい調整と吸着状態の分析が必要となるため、試料の数を当初計画より減らす一方、中心金属の役割を明らかにするため、中心金属を持たないH_2PC分子による実験を加える。また、金属伝導を示す超薄膜として新たにBi_2Te_3超薄膜が利用できることが分かった。この系は三次元トポロジカル絶縁体の一種であり、特異なスピン偏極表面電子状態をもつ。この系における吸着子による散乱効果を通常の金属薄膜と比較することにより、新しい現象の発見につながることが期待される。表面科学