hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
バナジン酸塩ガラスの新規二次電池正極材料としての開発

本研究課題では二次電池正極材料として応用できる高い導電率と充放電特性を有するバナジン酸塩ガラスの化学組成と熱処理条件の特定に挑戦する。目的達成のためにFeメスバウアー分光法をはじめとする放射化学的な手法を用いて、これまでに構造の決定が困難であった導電性バナジン酸塩ガラスの構造と電気物性の相関を解明する。最終的には従来の二次電池の電池容量の最大値である250 Wh/kgを超える非晶質系の導電性ガラスを開発することをゴールとしている。平成23年度はBaO-V2O5-Fe2O3(BVF)系Li2O-P2O5-V2O5-Fe2O3(LPVF)系の周辺組成について高い電気物性を持つ組成及び熱処理条件を探索した。その結果、20BaO-70V2O5-10Fe2O3ガラスを500°Cで100分熱処理することが最も高い電気伝導度を持つ条件であることが明らかになった。さらに熱処理による構造変化の過程において、原料として5価の状態で加えたバナジウムイオンが、熱処理したガラス中ではその一部が4価になることがXANES測定等で明らかになった。4価と5価のバランスを取ることで電子ホッピングが起こる確率が増加し、その結果導電率が上昇することが示唆された。さらに平成24年度より実施予定であった、基本組成に遷移金属酸化物を加えた新しいバナジン酸塩ガラスの電気物性評価と構造解析に当初の予定より早く着手した。現在マンガンをはじめとするいくつかの遷移金属酸化物をバナジウムイオンと置換したガラスを作成し、電気物性と構造の相関を調査している。これまでに飛躍的に導電性を上昇させる元素は見つかっていないが、化学的耐久性などの物性を向上させる化学組成や構造に関する知見が得られている。当初の研究の目的は250 Wh/kgを超えるバナジン酸塩ガラスの開発であった。バナジウムイオン濃度を低くしても高い導電性や化学的耐久性を有するガラス組成の開発に成功したことに加えて高い充放電特性を有するバナジン酸塩ガラスの化学組成の一つを特定できたことは、目標の達成に大きく近づいたものと判断される。高い電気伝導度を有するバナジン酸塩ガラスの組成および熱処理条件の特定はできた。それに加えてさらに高い導電性を有する新組成のガラス開発に当初予定よりは早い段階で着手している。以上のことから研究はおおむね順調に進展しているもの判断できる。電池作成がうまくいかないところから充放電特性の評価が遅れているが、充放電測定に必要な装置は既に整えてあるので、平成24年度はこの遅れを取り戻し、電気伝導度、充放電特性、構造解析がセットになった形でガラスの評価ができるように取り組む。平成25年度は、平成24年度の研究成果を学会発表、論文発表の形で公表していくとともに、さらに高い充放電特性を有するバナジン酸塩ガラスの開発に注力する。具体的には平成24年度の取り組みで高い充放電特性を示したスズ置換のバナジン酸塩ガラスに熱処理を施した試料について充放電特性評価を試みたい。スズ置換系のバナジン酸塩ガラスは熱処理を施すとガラスの状態よりも高い導電率を有するため、充放電特性のさらなる向上が期待できる。また、この研究テーマと同時に銀をドープしたバナジン酸塩ガラスについて、光起電力の評価も新たに行い、光照射により起電力を発生できるバナジン酸塩ガラスの組成や処理条件も開発したい。平成24年度は、前年度に一部前倒しで計画を実施した、さらに高い電気伝導度を持つガラス組成の開発に向けて、基本組成のバナジン酸塩ガラスに、各種金属元素酸化物を導入したガラスを作成し電気物性評価と構造解析の相関研究を行う。さらに、これまでの実験計画の一部を修正し、新しい取り組みとして光蓄電性を視野に入れたガラス組成の開発および電気物性評価を行う。
日本語諸方言の提題形式に関する研究

1.西日本諸方言における引用表現由来の提題形式の意味・用法に関して,臨地面接調査・方言談話コーパスの用例調査により記述した。2.共通語における引用表現由来の提題形式の用法に関して,書き言葉コーパスを用いて計量的に把握,記述した。3.種々の1次・2次資料より日本語諸方言の提題形式)「は」相当助詞,引用表現由来形式,仮定表現由来形式など)をリストアップした。4.日本語諸方言を対象とした提題形式の調査項目案を作成した。本研究は,日本語諸方言がもつ<提題>の形式のバリエーションと各形式の意味・文法的特徴を記述し,それらの発達・変化過程について考察することを目的とする。具体的には次のとおり。1)日本語諸方言における提題形式のバリエーションを把握する。2)そのうち意味・機能上特に興味深い現象を示す形式をいくつかとりあげ,その意味・用法を記述するとともに,そのような意味・用法を獲得するまでの発達・変化過程について考察する。3)以上の成果とこれまでの共通語を対象とした研究での蓄積を踏まえ,提題という意味・文法カテゴリのありかたやその発達のしかたについて,理論的に検討する。以上の目的のために,方言話者をインフォーマントとする臨地面接調査・先行研究の記述の整理,既存の談話資料・共通語口語資料の用例調査などを並行的に進める。本年度は主に以下の3点を実施した。(1)共通語・方言および日本語史上の提題表現に関する先行研究の整理。文献リストの作成。特に方言の提題表現に関する文献リストは公開されたものがなく,今後の研究に資すると思われる。(2)日本語諸方言の提題表現に関するデータベースの作成。『方言文法全国地図』『日本方言大辞典』『現代日本語方言大辞典』といった全国規模の資料集・辞典を主とし,上記(1)で整理した先行論文の情報とあわせて諸方言の提題形式に関するデータベースを作成した。これも従来の研究成果にないもので,基礎資料として役立つものである。書式を整えて公開することを検討している。(3)臨地面接調査の実施とその結果分析,および,自然談話資料の収録・文字化・分析。臨地面接調査は,引用表現に由来する独自の提題形式(「チャ」「ユータラ」など)を発達させている富山県方言と広島県方言の方言話者を対象として行った。富山県では,富山市および立山町の高中年層話者を対象とした。広島県では,広島市の高若年層話者を対象とした。また,既存の自然談話資料(『全国方言資料』『全国方言談話データベース』)を用いて,面接調査と同じ富山県・広島県のほか大阪府などの提題形式を整理し,計量的に分析した。この成果の一部は,「引用表現における富山・大阪・広島方言の対照」(口頭発表。広島大学国語国文学会。2007.11.25),「富山県方言の文法に関する研究」(未公刊博士論文。東北大学大学院,2008年)第5章第1節・第2節としてまとめた。(1)共通語・方言および日本語史上の提題表現に関する文献リストの補遺昨年度作成した文献リストにおいて遺漏があったもの,その後発表されたものを追加した。(2)日本語諸方言の提題表現に関するデータベース及び方言地図の作成。昨年度に引き続き,『方言文法全国地図』『日本方言大辞典』『現代日本語方言大辞典』といった全国規模の資料集・辞典を主資料とし,諸方言の提題形式に関するデータベースの作成作業を行った。また,そのデータベースをもとに,提題表現の分布図を試作した。従来の研究成果にないもので,基礎資料として役立つものである。引用表現に由来する独自の提題形式(「チャ」「ユータラ」など)を発達させている富山県方言・石川県方言・広島県方言について,各地域の方言話者をインフォーマントとする臨地面接調査を行った。インフォーマントは各地域の高中年層話者で,調査は当該提題形式の意味・用法を記述し,地域差・個人差を明らかにすることを目的としたもので,主に共通語文を翻訳してもらう形式のものである。また,引用表現や仮定表現由来の独自の提題形式を発達させている,北陸から近畿・中国,北東北の方言の既存の自然談話資料(『全国方言資料』『全国方言談話データベース』)を用いて,提題形式の用例を採集し,計量的に分析した。この成果については,現在,学会発表・論文の形で公開するべく準備を進めている。本年度は主に以下の5点を実施した。(1)共通語・方言および日本語史上の提題表現に関する文献リスト作成の補充。(2)日本語諸方言の提題表現に関するデータベースの校正・補充。過去2年度に作成したデータベースの校正・補充を行った。

方言の提題表現については,共通語同様,「は」相当助詞,φ(ゼロ形式)のほか,引用表現由来のもの,仮定表現由来のものがあり,なかには,共通語とは異なる由来を持っていたり,共通語とは異なる発達過程を遂げていたりするものがあるため,本データベースは,提題表現の発達過程の一般性と個別性,および,<提題>と他の文法・意味範疇との連続性を考える上で意義のあるものである。(3)臨地面接調査の実施とその結果分析,および,自然談話資料の収録・文字化・分析。昨年度に引き続き,引用表現に由来する独自の提題形式(「チャ」「ユータラ」など)を発達させている富山・金沢・広島方言を対象とし,面接調査と談話資料の用例採集・分析を行った。また,新たに関西・東北方言域の談話資料の用例採集と分析を行った。上記(2)と同様の意義を持つ調査である。(4)江戸語東京語・共通語(日本語標準変種)における文献の用例調査引用表現由来の提題形式「って」の発達について,江戸後期から現代にかけての文献での用例を調査した。上記(2)に関連して,共通語における提題表現の発達過程を検証するためのものである。(5)西日本若年層を対象とした提題・とりたて表現の調査と,その結果の地図化大学生を対象とし,提題・とりたて表現を含む方言事項のアンケート調査を行い,その結果を地図集として公開した。若年層の提題・とりたて表現についての研究や基礎的資料は少なく,それを補う意義を持つものである。本年度は主に以下の3点を実施した。(1)日本語諸方言の提題表現に関するデータベースの校正・補充:これには,論文等の研究文献をレコード単位とした文献リストと,方言の提題形式をレコード単位とし,それに情報源や記述内容を付したデータベースの2つに分けられる。このうち文献リストはweb上に公開する予定である。後者は下記(2)(3)に反映している。これらは,提題表現の発達過程の一般性と個別性,および,〈提題〉と他の文法・意味範疇との連続性を考える上で,基礎資料となるものである。(2)臨地面接調査の実施とその結果分析,および,自然談話資料の収録・文字化・分析:過去3年度で対象とした北陸・中国・関西方言の面接調査と談話資料の収録・分析の追加・補充を行うとともに,新たに東北方言域の談話資料の用例採集と分析,四国・九州方言域での面接調査を行った。特に中国・四国方言の引用表現由来の提題形式については,その成果を研究論文として発表した。(3)江戸語東京語・標準語における文献の用例調査:引用表現由来の提題形式の,現代での意味・用法と,近代以降の発達過程について,文学作品や電子コーパスの用例調査を行って分析・調査した。特に,「というと」「といえば」「といったら」の複合辞としての用法について,コーパスを用いた計量的分析を行い,3形式の異同や,それぞれの構成要素の機能との連続性について考察した。その成果は,公開研究会のポスター発表,研究論文として発表した。
非行臨床における発達障害・精神障害に関わるリスク・マネージメントの実証的研究

欧米で効果が実証されている「マルチシステミックセラピー(MST)」や「機能的家族療法(FFT)」を参照して、発達障害・精神障害が関わる事例に適用した。少年司法制度と福祉、医療との協働について、先進地域である米国やオーストラリアでの実地調査を行った。わが国でのリスク・マネージメント・システム構築のための基礎的な実証研究をもとに、臨床現場で活用できるハンドブックを2013年度中に刊行する。非行性に加え、発達障害・精神障害があるときに、社会のリスク認知は高まり、立ち直りを図る社会支援の遂行は困難となる。求められるものは、リスク・マネージメント機能の向上であり、「実証的に支持された処遇」の導入である。このアプローチをわが国で実践可能な多機関連携を軸にした形に再編し、発達障害・精神障害が関連する非行事案に適用して、有効性を検証することを研究目的としている。研究代表者は、2010年6月に開催された日本家族研究・家族療法学会第27回福島大会の大会長を務め、「リスク・ファミリーの臨床」をテーマとして、多くの本研究課題に関連したシンポジウムを企画した。また、分担研究者である廣井亮一・岡本吉生も「家族支援における法と臨床」と題する報告を行った。さらに、英国の発達障害に取り組む治療・教育施設について、実地調査を計画していたが、3月11日の東日本大震災により実施することができなかった。そのため、2011年9月末まで研究期間の延長が認められ、7月16日に福島において「触法問題に関わる発達障害臨床」と題するシンポジウムを開催し、連携研究者である内山登紀夫福島大学教授の研究グループからの実地調査の報告と共に、詳細な我が国での実践事例のマネジメント検討を行った。これまでの研究成果は、研究代表者・分担研究者が編著者となり、「非行臨床の新潮流」(金剛出版)を刊行し、2011年8月5日9日の国際犯罪学会第16回世界大会(神戸国際会議場)において、研究グループ全員が参画して、シンポジウムを開催、研究報告を行った。平成23年度は,欧米で非行臨床において効果が実証されている,多機関連携型の家族介入をベースとした「マルチシステミックセラピー(MST)」や合同家族面接を多用する機能的家族療法(FFT)を大学附属の臨床心理・教育相談室やスクールカウンセラーとして学校臨床現場で継続的に実施した。平成24年3月には,米国・ニューヨーク市の非行臨床機関において,研究分担者の岡本吉生と共に,家族療法プログラムの運用状況について実地調査した。これらの研究成果は,平成23年8月に神戸で開催された「国際犯罪学会第16回世界大会」において,研究グループ全員が参画したセッションを設けたほか,多機関連携による社会内処遇をテーマにしたシンポジウムを企画した。さらに,同年9月にドイツ・ベルリンで開催された「国際思春期青年期精神医学・心理学会第8回大会」において,家族支援をテーマに報告を行った。研究分担者の岡本吉生は,科学的根拠に基づく治療プログラムとして,欧米諸国で急速な勢いで様々な治療施設に導入されているFFTの日本への導入の契機となるよう,同プログラムのテキストの翻訳に研究代表者,家庭裁判所調査官,法務省保護観察官らと着手した。廣井亮一は,家庭裁判所での実践を踏まえて,今まで積み重ねてきた「司法臨床」の方法-法と心理臨床の協働-をさらに広く展開させるべく,弁護士と臨床心理士の協働に焦点を当てた実践研究を深めた。後藤弘子は,昨年度に調査したアメリカにおけるMST,FFTをどのように非行少年の処遇に応用しているのかについて,シアトルにおいて再び調査を行った。これらの研究成果を踏まえて,家庭裁判所関係者に向けて,MST,FFTの運用状況について論考を執筆し,日本への適応可能性を制度面から検討した。研究代表者は、発達障害・精神障害が関わる非行事案について、法務省保護観察官の臨床経験を活かして警察の少年相談や児童相談所などの専門機関において事例検討を継続的に実施した。これらの実証データを基盤に、多機関連携型の心理・社会的支援を所属する大学院の相談室や高校のスクールカウンセラーとして実施した。また、東日本大震災が非行臨床、特に発達障害・精神障害のある児童・生徒に及ぼす影響について、教員及びスクールカウンセラーへの支援を通じて実践研究を行った。このような研究成果は、6月に山口県で開催された「家族研究・家族療法学会第29回大会」において報告した。さらに、10月に東京・一橋大学で開催された「日本犯罪社会学会第39回大会」において報告を行った。分担研究者である岡本吉生は、8月に開催されたアメリカ心理学会に参加し、コンピューターによる事例管理に関する実地調査の成果を活かして、「機能的家族療法」に関するテキストの翻訳を家庭裁判所調査官や研究代表者とともに行い、近く刊行の予定である。また、精神障害の疑いある成人犯罪者の情状鑑定を実施し、リスク・マネージメントに関する検討を深めた。分担研究者である廣井亮一は、自らの家庭裁判所調査官としての経験に基づき創生した「司法臨床」の方法論ー法と心理臨床の協働ーをさらに展開させ、裁判員裁判での情状鑑定を実践し、検討を加えた。

その結果、刑事司法において治療的司法モデルを構築する必要性が明らかとなった。分担研究者の後藤弘子は、少年司法制度と福祉、医療などとの協働の実態について、先進地域である米国やオーストラリアでの実地調査を継続して行った。これらの研究成果は、平成25年3月9日に「非行臨床研究会:実証的に支持された家族臨床」を東京・日本女子大学で開催し、研究グループ全員とゲスト報告者:堤和通中央大学教授が参集して、公表した。日本でのリスク・マネージメントに関する実態調査を踏まえて,アメリカにおける処遇プログラムの運用について実地調査を実施した。研究グループ各員は,それぞれの専門領域でシステミックな観点をもった,多機能連携によるアプローチを追求しており,実証研究は順調に進展していると評価できる。24年度が最終年度であるため、記入しない。非行臨床,教育臨床等において有用である機能的家族療法のテキストを翻訳,刊行準備中である。最終年度にあたるため,研究成果は,グループ全員が参画して平成24年6月に山口県で開催される「家族研究・家族療法学会第29回大会」においてシンポジウムを設けるほか,同年10月に東京・一橋大学で開催される「日本犯罪社会学会第39回大会」において,非行・犯罪リスクへのマネージメントについて総括的な報告を行う。研究代表者が,東日本大震災の被災地における生活支援者であり,放射能不安を抱える福島で家族臨床の観点からケース・マネージメント活動にあたっており,リスク・ファミリーへの支援についても前記学会などで報告する予定である。さらに,同年4月には,非行少年・犯罪者の立ち直りとリスク・マネージメントに特化したわが国で始めての「日本更生保護学会」の設立を主導し,副会長に就任した。設立大会は,同年12月に東京・立教大学において開催予定であり,学会誌創刊号において,更生保護の意義と課題について論考を掲載する。
日本の財政政策の効果について

平成27年度は、平成26年度に引き続きゼロ金利下の財政政策の効果に関する実証分析を行ってきた。この分析は平成26年度中にワーキングペーパーとして刊行し、平成27年度中に査読付きジャーナルに投稿を行ったが、大幅な改訂を求められたためその指摘に応える形で大幅に分析を変更してきた。具体的には、長期金利と短期金利のスプレッドを用いて非伝統的金融政策を特徴づけ、さらに以前の分析では行わなかったカウンターファクチュアルシミュレーションを行い、もし中央銀行がゼロ金利政策を採用しなかった場合に財政乗数がどのように変化していたかを明らかにした。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。平成26年度は、ゼロ金利下における財政政策の効果の分析を行ってきた。財政政策は、政府による景気刺激策の一つであり、その効果を明らかにすることは非常に重要な取り組みである。特に、ゼロ金利下における財政政策の効果を明らかにすることは、日本を含めて多くの先進国で名目利子率がゼロ近傍にある現状を考えると、政策的な意味を十分に持っていると考えられる。一方で、いくつかの研究論文においてゼロ金利下で財政乗数が高まることが理論的に示されており、本研究は政策的な意味だけでなく学術的な観点からも貢献が高い研究である。本研究では、「時変係数VARモデル」と呼ばれる最新の時系列分析の手法に「符号制約」と呼ばれる識別手法を駆使し、ゼロ金利下における財政政策ショックと金融政策ショックを正しく特徴づける方法を提示している。分析の結果、日本銀行がゼロ金利政策を採用した1990年代後半以降、財政乗数が高まっていることが明らかになった。ゼロ金利下における財政政策の効果を時変係数VARモデルで推計した研究は、既に論文としてまとめられ、国内外の査読付きの学会で採択され、学会報告を行った。学会報告で頂いた多くのコメントに対応するため、査読付きジャーナルへの投稿は平成27年度になる予定である。まずは、平成26年度の学会報告で得られた多くのコメントを反映し、ゼロ金利下の財政政策の効果に関する研究を完成させて、ジャーナルへの投稿を行う。それと同時に、家計の異質性を考慮した財政政策の波及メカニズムの分析を行うために、個票データを用いた分析に関する研究のサーベイを進めていく。また、これまでに修得した推計手法を、財政政策の分析以外にも適用し、多くの研究成果を上げることを目標とする。
ニューロンの細胞内貯蔵Ca^<2+>の遊離機序と生理作用に関する研究

ニューロンに於いて、細胞内Ca^<2+>([Ca^<2+>]_i)は多彩な機能の仲介をする。この起源としての細胞内オーガネラからのCa^<2+>遊離機構を、培養ウシガエル交感神経節細胞と培養ウサギ耳神経節細胞にFura-2やIndo-1を負荷し、光電子倍増管や共焦点レーザー顕微鏡法による蛍光測定法により調べた。培養ウシガエル交感神経節細胞のCa^<2+>誘起性Ca^<2+>遊離は、膜電位固定下の脱分極パルスによるCa^<2+>の流入により細胞質全体で活性化されるが、活動電位テタヌス(10Hz100パルス以上)によるCa^<2+>流入では、細胞膜の直下でのみしか活性化されない。しかし、細胞内cyclic ADP-riboseの作用下で、細胞質全体に伝播するCICRが活性化される。培養ウサギ耳神経節ニューロンにおいて、無又は低外液Ca^<2+>による[Ca^<2+>]_iの低下により、ミトコンドリアのサイクロスポリンA感受性のメガチャネルが脱不活性化される。この条件下で、高K^+液による少量のCa^<2+>流入によりミトコンドリア内にCa^<2+>が負荷されると、メガチャネルが活性化され、Ca^<2+>誘起性Ca^<2+>遊離が起こり、細胞質全体に伝播する。末梢のみならず脳組織内の細胞外空間は狭く、ニューロン活動により細胞外Ca^<2+>濃度が大きく変化することが解っているので、上記2つの細胞内Ca_<2+>遊離機序は、外液Ca^<2+>のレベルに応じて、それぞれ働くと考えられる。多くの細胞機能の2次メッセンジャーとしての細胞内Ca^<2+>濃度[Ca^<2+>]_1上昇は、ニューロンに於いては、一般に細胞膜の電位依存性Ca^<2+>チャネルを通って入るCa^<2+>によると考えられていたが、最近、細胞内Ca^<2+>貯蔵部位からCa^<2+>遊離が注目されている。本研究では、イノシトール三リン酸(IP_3)によるCa^<2+>誘起性Ca^<2+>遊離とCa^<2+>遊離の2つの機序が末梢や中枢ニューロンでどのように活性化され、どのように生理機構に関与しているかを明らかにするのが目的である。本年度は、培養ウシガエル交感神経節細胞に光電子倍増管や紫外レーザー共焦点顕微鏡法を応用し、fura-2やindo-1による[Ca^<2+>]_1測定を行い、また、パッチクランプ法を同時に応用し、細胞膜のCa^<2+>電流を測定し、以下の結果を得た。膜電位固定化で、リンガー液中で、脱分極パルスによるCa^<2+>電流によりCa^<2+>誘起性Ca^<2+>遊離機序が活性化され、この活性化の強さは、Ca^<2+>流入量が多ければ多いほど大きく、膜が脱分極した時に強く起こる。しかもこのCa^<2+>遊離は、細胞膜の直下のオーガネラで強く起こる。この性質から、細胞膜の単一の活動電位によるCa^<2+>流入ではCa^<2+>誘起性Ca^<2+>遊離は起こりにくいが、繰り返し興奮により膜の直下でのみ起こるようになる。これは細胞膜興奮による[Ca^<2+>]_1上昇に細胞内Ca^<2+>遊離が関与し、その強さは細胞膜の膜電位により制御されることを示唆する。今年度は、2つの新しい細胞内Ca^<2+>遊離機構に関する新事実が明らかになった。

第1に、培養ウシガエル交感神経節細胞のライアノジン受容体Ca^<2+>遊離チャネルによるCa^<2+>誘起性Ca^<2+>遊離は、生理的条件下では、10Hz、100個以上の活動電位によるCa^<2+>流入によって細胞膜直下でのみ活性化されるが、深部には伝播しないこと、更に、NAD^+から産生されるcyclic ADP-riboseによりその活性化が促進され、活動電位によるCa^<2+>誘起性Ca^<2+>遊離が細胞質全体に伝播することが明らかになった。従って、このCa^<2+>遊離チャネルは細胞外からのCa^<2+>流入量や、膜電位のみならず、内因性のcyclic ADP-riboseにより制御されることになる。第2は、培養ウサギ耳神経節細胞で、細胞外液のCa^<2+>濃度が0.1mM以下になると細胞外からの少量のCa^<2+>流入によって活性化されるミトコンドリアからのCa^<2+>遊離機序の発見とその分析である。高K^+液(3060mM)による細胞内Ca^<2+>濃度の上昇は、外液のCa^<2+>濃度を0.1mM以下(30muM)に減少しても、その振幅は正常外液Ca^<2+>濃度下での応答と同等か少し小さい程度で、ライアノジンで抑制されず、細胞膜Ca^<2+>チャネル阻害剤であるNi^<2+>や、ミトコンドリアの脱共役剤やミトコンドリアのメガチャネルの阻害剤であるサイクロスポリンAにより完全に消失する。従って、外液のCa^<2+>濃度減少により、静止時の細胞内Ca^<2+>濃度が低下し、ミトコンドリアのサイクロスポリン感受性のメガチャネルが脱不活性化され、この状況下で、K^+による脱分極により流入したCa^<2+>によるわずかな細胞内Ca^<2+>濃度の上昇の結果、ミトコンドリア内のCa^<2+>濃度が上昇し、これによりメガチャネルが活性化され、Ca^<2+>遊離が起こることが示唆される。
強いスピン・格子相関を持つ磁性体の異常ナノ物性

1、強い格子・スピンの相関を持つCuOのナノ粒子を作製し、ナノサイズ化による磁性の変化を調べた。その結果、CuOナノ粒子において臨界温度(ネール温度)が激減するという新しい実験結果を得ており、ナノ磁性体の臨界温度が微減に止まるという今までの定見を覆した「Phys.Rev.B 72,014468 1-8(2005)」。2、天然銅酸化物Cu_2(OH)_3Clにおいて強い格子・スピンの相関を見出し、更に幾何学的フラストレーションによって均一スピン系において長距離磁気秩序とスピン揺らぎが共存するという新奇磁性を発見した。幾何学的フラストレーションに関してはスピンアイスのような希土類物質系が発見され、強い関心を集めている。本研究によって新規のd電子量子スピン幾何学的フラストレーション系が発見された「Phys.Rev.Lett.95,057201(2005)等」。更にこの幾何学的フラストレーション磁性がM_2(OH)_3X(M=磁性イオン、X=ハロゲンイオン)に広く存在していることを見出し、Co_2(OH)_3Clにおいてはゼロ磁場カゴメアイス相という新奇磁気相を発見した「Phys.Rev.Lett. 97,247204(2006)等」。この新しい幾何学的フラストレーション系を系統的に調べ、更に異なる磁性イオン及び置換等のスピン制御によって秩序とスピン揺らぎの共存がどのように変化するかの研究を通してこのクリーン物質系の新しい量子相の物理を解明できると期待されている。幾何学的フラストレーションによる新しい量子相の物理が現在物性物理学の大きな関心である。Harrisらによって4面体スピン配置をもつ希土類強磁性体Ho_2Ti_2O_7におけるスピンアイス状態が報告され、また、反強磁性体において量子液体のような状態が期待されている。本研究ではクリーンな良質結晶の銅酸化物-Cu_2Cl(OH)_3 (clinoatacamite)が新しい幾何学フラストレーション磁性物質であることを発見した。ClinoatacamiteはCu^<2+>イオンの4面体スピン配置をもち、幾何学的フラストレーションによって本来安定なはずの反強磁性長距離秩序から長距離秩序とスピン揺らぎの共存状態へ転移することを観察した「Phys.Rev.Lett.95,057201(2005)」。更にこの幾何学的フラストレーション構造がM_2X(OH)_3(M=磁性イオン、X=ハロゲンイオン)に広く存在していることをX線構造解析によって得ており、M=Co, Ni, Fe, Mn等の物質で磁気転移とグラス的特性の共存の実験結果(比熱&磁化)も測定している。この新しい幾何学的フラストレーション系を系統的に調べている最中で、更に異なる磁性イオン及び置換等のスピン制御によって秩序とスピン揺らぎの共存がどのように変化するかの研究を通してこのクリーン物質系の新しい量子相の物理を解明できると期待されている。その結果、CuOナノ粒子において臨界温度(ネール温度)が激減するという新しい実験結果を得ており、ナノ磁性体の臨界温度が微減に止まるという今までの定見を覆した「Phys.Rev.B72,014468 1-8(2005)」。

更にこの幾何学的フラストレーション磁性がM_2(OH)_3X(M=磁性イオン、X=ハロゲンイオン)に広く存在していることを見出し、Co_2(OH)_3Clにおいてはゼロ磁場カゴメアイス相という新奇磁気相を発見した「Phys.Rev.Lett.97,247204(2006)等」。この新しい幾何学的フラストレーション系を系統的に調べ、更に異なる磁性イオン及び置換等のスピン制御によって秩序とスピン揺らぎの共存がどのように変化するかの研究を通してこのクリーン物質系の新しい量子相の物理を解明できると期待されている。
スパースモデリングと高次元データ駆動科学創成への支援と広報

領域代表が主導となり,多様な分野の連携を効果的に促すために,データ駆動科学の三つのレベルを提唱した.データ獲得を行う「計算理論」のレベルと,アルゴリズムや性能評価を担当する「表現・アルゴリズム」のレベルの間に,モデリングのレベルが必須であることを見出し,モデリンググループ(B01)が中心となり,計画研究間や公募研究との強固な連携体制が整った.この体制のもと,自然科学者と数理情報科学者が緊密に連携することで,分野や階層を超えた多数の共同研究が生まれ,多数の学術論文として結実している.また,積極的なアウトリーチの結果,幅広い分野・社会・産業界に,スパースモデリング・データ駆動科学が浸透しつつある.本研究では,理科第二分野に属する生物学・地学の幅広い実験・計測研究者と情報科学研究者の有機的連携により,高次元データから隠れた規則性を発見する高次元データ駆動科学ともいうべき新学術領域の創成を目的とし,以下に示すような支援活動および広報活動を行った.まず,本領域に属する計画研究間の有機的連携の促進のため,本総括班が主導のもと,月2回のペースにて研究打合せやセミナーを開催した.また,4回の総括班会議を開催し,領域全体の研究進捗を把握するとともに,今後の指針の選定を慎重に行った.特に,平成25年12月に行った領域会議では,全計画研究が一堂に会し,各計画研究の研究進捗を把握するとともに,計画研究間の連携を促進し,多くの共同研究の推進を支援することに成功した.また,スパースモデリングによる高次元データ駆動科学の実践,および,数理基盤の形成の推進を担う公募研究を幅広く掘り起こすために,全国14カ所にて,本新学術領域の公募説明会を開催した.結果,のべ450名といった多数の研究者に参加いただき,我が国において本新学術領域の発足,および,高次元データ駆動科学の今後の可能性を十分に広められた.また,そうした活動により,132件の公募研究としての応募が集まった.これは,本来30件の採択を予定していた4倍を超える数である.このように,説明会開催により,全国的に高次元データ駆動科学が周知され,本領域の重要性に対する理解が得られた結果といえる.本研究では,理科第二分野に属する生物学・地学の幅広い実験・計測研究者と情報科学研究者の有機的連携により,高次元データから隠れた規則性を発見する高次元データ駆動科学ともいうべき新学術領域の創成を目的とし,領域の総括的な活動を行う.平成26年度では,以下に示すような支援活動および広報活動を行った.まず,今年度より新たに参画した公募研究の研究紹介および領域内連携の強化に向けて,平成26年6月に領域会議を開催した.公募研究全員の研究紹介を行い,ポスターセッションを行うことで,計画研究-公募研究や,公募研究同士の領域内連携研究が数多く立ち上がった.また,その領域会議がきっかけとなり,「劣モジュラ最適化と圧縮センシング」という公開セミナーを開催するに至り,領域内外から150名の研究者が参画した.さらに,平成26年12月には,本新学術領域の幅広い広報活動を目的として,チュートリアル講演会および公開シンポジウムを開催した.チュートリアル講演会では,領域に参画する若手研究者に講演の機会を与え,また,公開シンポジウムにおいても,8件の若手公募研究者による発表を企画するなど,若手人材育成を積極的に行った.結果,4日間にわたり,のべ300名を超える多数の研究者に参加いただき,データ駆動科学における重要性,および領域の精力的な活動を十分に広められた.領域内でのセミナーや研究会の開催支援により,実験・計測研究者と情報科学者との協働が数多く実現している.それとともに,公開シンポジウムでは,本領域に関連する国研の所長クラスの先生方にご講演いただき,領域活動について,ご評価いただいている.本研究では,高次元データ駆動科学の創成のため,総括班として,領域の取りまとめ,領域発展のための支援,研究成果の発信などの広報活動を行う.平成27年度は下記活動を行った.まず,下記の研究会やシンポジウムなどを開催し,情報統計分野と理科などの関連諸分野の交流・成果発表・若手人材育成を行った.2015年5月京大病院にて「スパースモデリング・ワークショップ:医用画像」を開催.同月幕張メッセにおいて開催された日本地球惑星科学連合大会内にて企画セッション「データ駆動地球惑星科学」を開催.同月統計数理研究所にて研究会「天文学と統計的手法」を開催.同7月慶應義塾大学にて第三回領域会議(クローズド)を開催.同11月電気通信大学にてシンポジウム「Object Vision in Human, Monkey, and Machine」を開催.同月早稲田大学にてチュートリアル「マルコフ確率場モデリングの数理と応用」を開催.同月東京大学にて公開セミナー「CGと脳型人工知能との交流」を開催.2016年3月に神戸大学にて「2015年度チュートリアル講演会・公開シンポジウム」を開催(三日間でのべ360名の参加).また,2015年9・10月に,東京,京都,宮崎,徳島,札幌,名古屋,仙台,大阪,福岡,熊本にて第2期公募説明会を行い,連携分野や(若手)共同研究者の開拓に努めた.さらに,2015年12月にメルパルク京都にて国際会議「HD^3-2015」を開催し,アメリカ,スイス,中国,フランス,イギリス,ドイツ,イタリア,スウェーデンなど,世界各地より理科第二分野・機械学習分野などの著名な研究者を招待し,講演・交流を行った.

本会議には4日間でのべ596名が参加した.本領域の活動は,2015年5月の日本経済新聞朝刊での報道,同8月NHK「サイエンスZERO」での特集,同8月日刊工業新聞での報道などで取り上げられた.研究会・セミナー・シンポジウム・チュートリアルなどの開催(支援)により,実験・計測研究者と情報科学者との協働が多数実現している.また,チュートリアルでは若手研究者の発表の場を確保しており,公募等を通じて若手人材の育成も活発に行われた.公開シンポジウムでは,本領域に関連する国研の所長クラスの先生方にご講演いただき,領域活動についてご評価いただいている.国際会議では,国際的に著名な研究者から,本領域について高い評価をいただいている.また,報道等により,本領域の重要性が広く認知されるようになってきている.本研究では,高次元データ駆動科学の創成のため,総括班として,領域の取りまとめ,領域発展のための支援,研究成果の発信などの広報活動を行う.平成28年度は下記の研究会やシンポジウムなどを開催し,情報統計分野と理科などの関連諸分野の交流,成果発表,および若手人材育成を行なった.2016年5月に,幕張メッセにて開催された日本地球惑星科学連合大会内にて企画セッション「データ駆動地球惑星科学」を開催し,複数の口頭発表セッションやポスターセッションを通じて,若手研究者に発表の場を提供するとともに,当領域の研究成果を発信し,地球惑星分野との関係を深めた.同6月に柏の葉カンファレンスセンターにて「素粒子物理学とスパースモデリング」を開催し,素粒子物理学分野との関係強化を図った.同7月に第35回医用画像工学会大会(千葉大学)にて同学会と本領域の共催で「シンポジウム:医用画像工学におけるスパースモデリング」を開催し,医療分野との交流を深めた.同12月に,東京工業大学・慶応義塾大学にて2016年度チュートリアル講演会・公開シンポジウムを開催し,スパースモデリングと高次元データ科学の基本学理・基本技術の普及を行うとともに,当領域の成果活動報告を行い,アウトリーチを行いつつ分野間の連携強化を図った.また,2017年6月に,東京大学武田ホールにて2017年度第1回公開シンポジウムを開催し,公募班も含めた成果発表をおこなった.これらのイベントを通じて,連携分野間の連携強化や(若手)共同研究者の開拓・育成,および周辺分野や産業界等へのアウトリーチを行なうことができ,当初の想定範囲を超えて,スパースモデリングと高次元データ科学が広がりを見せていることを確認することができた.研究会・セミナー・シンポジウム・チュートリアルなどの開催(支援)により,様々な分野において実験・計測研究者と情報科学者との協働が多数実現している.また,チュートリアルでは若手研究者の発表の場を確保しており,公募等を通じて若手人材の育成も活発に行われた.公開シンポジウムでは,企業からの参加者が増えており,本領域への高い関心を確認することができた.また,本領域に関連する国研の所長クラスの先生方から領域活動について高い評価をいただいている.本研究では,高次元データ駆動科学の創成のため,総括班として,領域の取りまとめ,領域発展のための支援,研究成果の発信などの広報活動を行う.平成29年度は下記活動を行った.まず,以下の研究会やシンポジウムなどを開催した.2017年4月には,トークイベント「スパースモデリングと多変量データ解析」(岩波データサイエンスVol.5刊行記念)が開催され,岡田領域代表とC01-1班分担者の日野氏が講演した.同5月20日(土)に,日本地球惑星科学連合大会(JpGU-AGU2017)@幕張
一酸化炭素による気道ウイルス感染の抑制:気道上皮細胞と樹状細胞への影響の検討

気道上皮細胞であるA549において、低濃度一酸化炭素(CO)はライノウイルス14(RV14)の感染と増殖を抑制することを前年度に明らかになった。炎症性サイトカインIL-6、IL-1βの産生がCO bubblingによる抑制は見られなかった。また、RV14の感染受容体であるICAM-1および酸性エンドゾームに対するCOの抑制作用も見られなかった。一方、ウイルス増殖の阻止作用を持つサイトカインであるインターフェロン(IFN)β1とIFNγの細胞内のmRNA発現とタンパク質量はCO bubblingにより増加された。さらに、cGMPはA549へのRV14感染と増殖を抑制し、グアニリルシクラーゼ阻害剤であるODQはCOによるRV14感染抑制を回復したことが見られた。また、A549でのcGMP産生はCO bubblingにより増加されたが、その増加はODQで抑制された。これらの結果から、IFNβ1とIFNγの増加およびグアニリルシクラーゼの活性化はCOのRV14感染と増殖の抑制作用のメカニズムに関わると考えられる。また、肺胞壁の破壊に関連するマトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)-2のA549における発現は3日間100ppmのCO bubblingにより抑制された。さらに、CO bubblingはRV14感染によるA549の細胞アポトーシスも抑制した。これらの結果から、低濃度CO吸入療法はRV14感染によるCOPDなどの慢性呼吸不全症例の急性増悪および慢性炎症による肺胞細胞の進行性アポトーシスを抑制することが期待される。我々は、気道上皮細胞であるA549を用いて、ライノウイルス14(RV14)感染に対する一酸化炭素(CO)の抑制作用およびそのメカニズムについて検討した。100ppmCOをRV14感染3日前から加え、A549を感染3日後に培養上清のRV14放出量および細胞内のRNA量をair群と比べ、著しく減少されたことが認められた。また、COのRV14感染抑制作用の機序を調べたところ、RV14の感染受容体であるICAM-1および酸性エンドゾームがCO bubblingによる抑制は見られなかった。また、抗炎症性サイトカインIL-10の産生に対するCOの影響も見られなかった。一方、ウイルス増殖の阻止作用を持つサイトカインであるインターフェロン(IFN)γの細胞内mRNA発現とタンパク質量はCO bubblingにより増加された。即ち、COはIFNγ産生を促進してRV14の感染と増殖を抑制すると考えられる。さらに、COはグアニリルシクラーゼに与える影響について調べた。グアニリルシクラーゼ阻害剤であるODQはCOによるRV14感染抑制を回復したことが明らかになった。また、cGMPはA549へのRV14感染と増殖を抑制することが見られた。CO bubblingにより、A549でのcGMP産生は増加されたが、その増加はODQで抑制された。これらの結果から、COはグアニリルシクラーゼを活性化してcGMP産生を促進することを介してRV14の感染を抑制すると考えられる。
歯周病特異的マーカー及び歯周病原細菌と循環器疾患の関連性の解明

本研究では、3年間の大規模調査から得られた循環器疾患患者の臨床検査データおよび末梢血、唾液、プラークからPeriodontal inflamed surface areaや、血清、唾液やプラーク中のMMP-8などの新規指標を用いて、抹消動脈疾患患者での詳細な歯周病評価を行っていく。またその新規のより詳細な評価が可能な歯周病指標を用いて唾液やプラークの細菌数と循環器の各疾患発症の関係を解明していく。
リニアモータータンパク質の回転・切断モータータンパク質への機能改変

細胞骨格依存性リニアモータータンパク質が、細胞骨格のまわりを回転する分子機構や細胞骨格を切断する分子機構、及びこれらの回転運動や切断が生体システムの機能の創発にどのようにかかわるかの分子機構は明らかになっていない。そこで、リニアモータータンパク質の前後・左右への運動の分子機構を探り、リニアモーターを回転モーターや切断モーターに作り変えることによって、モータータンパク質の運動がどういった原理から成立するのかを検証する。さらに、個々のモータータンパク質の運動機能が、他のタンパク質との相互作用を通じて、新たな高次の機能が創発される原理の解明に挑む。
口腔癌3次元画像誘導小線源治療におけるリアルタイム線量評価システムの構築

昨年度までにプラスチックを使用した3Dプリンターによるリアルサイズの口腔癌ファントムを作成することができた。今年度は、補綴装置による散乱線の影響を考慮するため、模型の歯に相当するものにブリッジを装着した。さらに、プラスチックを生体等価な材料に置換することを目指した。顎骨および舌が対象となるが、いずれの場合も市販品では、成型が困難のため、成型が容易でかつ、固化する材質を探す必要があった。また、放射線等価材をどのような条件で担保するのかも課題となるが、とりあえず、CT撮影によるCT値が各臓器と概ね同じであれば等価材と考えることで進めることとした。まず模型の骨相当部および舌相当部を歯科用バーなどを利用してくり抜き、内部に材料を充填することとした。材料として、骨には、内部海綿骨相当部にはCT値350のボーンシェードレジンを筆積み法で成型し、硬化させて用いた。外部皮質骨相当部には歯科用シリコーン印象材のベースとキャタリストを混和し成型したのち硬化させたものを利用した。一方、舌には、軟性が要求されるためまずは、歯科用印象材のベースのみを用いて舌相当部に充填した。完成した模型をCT撮影してみると、骨に関して、CT値の条件はみたしたが、均一性に難が生じた。舌相当部はCT値自体が高すぎた。そこで、ファントム作成業者に依頼し、まず、骨相当部等価材としてウレタンにカルシウムを添加したものを用いて、それが均質になるように作成していただいた。舌相当部に関しては、各種材料を試みている最中である。候補としてウレタン系の軟かい素材にカルシウム粉末を配合したものなどを考えている。模型の生体等価材料の選定に苦慮しているためである。当初は、業者既製品を考えていたが、こちらは、成型が困難であり3Dプリンタを用いたリアルサイズの模型の利点が生かせないため放棄した。次いで、材料を自作することとし、ワックスや印象材などの各種歯科用材料を試みた。しかし、こちらも、CT値や均質性に難があった。そのため、現在、業者と共同で生体等価材を模索中である。まず3Dプリンターを用いたリアルサイズ生体等価口腔癌ファントムを完成させる。これを口腔癌患者にみたて腫瘍部位を設定し、小線源誘導用アプリケータを刺入する。さらにCT撮影を行い、通法に従い線量分布図を作成し、アプリケータ先端相当部の線量を求める。次いで、アプリケータ内にモスフェット線量計を挿入し、実測を行う。コンピュータでの計算値と実測値を比較し、線量計算の精度を確認する。放射線治療は、仮想空間で治療計画を立案するため、実際に意図した線量が投与されているのかが問題となる。本研究は口腔癌小線源治療中の線量実測を目指したものである。まずは精巧なモデルの作成が必要となる。本年度は、3Dプリンタを利用した3次元モデルの作成を目標とした。流れとしては、1、CT・MRIデータの取得、2、上記データに模擬腫瘍を設定、3、3Dプリンタへ出力可能なSTL形式へ変換、4、3Dプリンタへ出力である。1、データの取得ではボランティアによるCT・MRIデータが必要と判断した。研究の実施に先立ち、大阪歯科大学【医の倫理委員会】に対してボランティア撮像の申請を行った。その結果、研究が承認された。さらに予備研究として、CT撮像を行ったファントムのデータを使用した。2、模擬腫瘍の設定では、まず多機能DICOM 3DエディタExpert INTAGEを導入した。ファントムのCT画像DICOMデータをExpert INTAGEに取り込み、2D表示のaxil画像にて、腫瘍相当部位にROIを設定した。腫瘍の形状および大きさとして、長径3cm、短径2cmの楕円形とし、厚みは4cmとした。腫瘍部位としては可動部右側舌縁部、口底正中部、左側頬粘膜中央付近、下口唇中央付近とした。3、3Dプリンタへ出力可能なSTL形式(バイナリ)へ変換では、ROI設定後、内部のくり抜きを行った。これにより、腫瘍部位がくり抜かれた。データをDICOM形式で保存した。その後Expert INTAGEにデータを3D表示で読みこませた。以後、マニュアルに従い、STL形式(バイナリ)で保存した。現在この過程の途中まで進行している。この過程が終了後、4、3Dプリンタへ出力へと移る予定である。3Dプリンタへの出力に関しては、使用する材料や腫瘍部位の確認などが必要なため、本作業は、出力担当者と共同で行う予定である。新たに導入したソフトウェアの操作方法の習得に時間を要した。また、模擬腫瘍の設定条件(場所、大きさ、個数)の検討に時間を要したためである。口腔癌小線源治療リアルタイム線量評価システム作りを目指したファントムの原型を作成した。腫瘍の大きさや部位,形状は患者各々で異なるため,テーラーメイドのファントムが必要となる。そのために,画像データを利用した3Dプリンタによる作成が現時点では最も簡便かつ理想的である。利用可能な画像データにはCTあるいはMRIがある。重要となるのは,画像データ上において個々の軟組織が,周囲組織と分離可能となるかどうかである。分離できない場合は,3Dプリンタでの出力が困難となる。軟組織分解能という点では,MRIがCTより優れているが,撮像に時間を要する。その間,患者,特に舌を静止しておくのは,患者にとって困難であることが予想される。そこで,最終的な臨床応用を考慮するとCTによるデータ取得が有利であると考えた。

しかし,通常の撮影では舌を周囲軟組織をCT画像上で分離することは困難である。そのため,今年度は撮影プロトコールの確立を目指した。倫理委員会の許可を得た後,ボランティアのCT撮影を行った。通常の撮影法では明らかに不可なので,体位や舌の位置,あるいは挿入物を加えるなどの工夫を行い,3名撮影を行った。それをDICOMデータとして,3Dプリンタ出力を行った。その際,出力担当者と綿密に協力し解剖学的部位の抽出を行った。その結果,硬性材料ではあるが,上下顎骨,歯,舌,口腔底,皮膚が区別できる理想通りのモデルを作成できた。今後は,必要箇所を軟性材料に置き換え,線量測定へと進んでいく予定である。口腔癌で最多の舌癌患者のファントムを,作成するた3Dプリンタを利用して作成するためには,舌を他の周囲軟組織から区別する必要がある。MRIは軟組織分解能が優れており,CTと比較すると舌と周囲軟組織の区別が容易であるが,時間分解能の点で難がある。当初は通常通りCT撮影するのみで容易に3Dプリンタ出力が可能であると思われたが,実際は,軟組織の分離,特に舌と周囲軟組織の分離が容易ではなかった。それを克服するためにMRIの利用も考えたが,患者負担を考慮してCT画像の利用が最適と判断した。撮像体位や,舌の位置,舌と周囲組織を分離するための挿入物を利用するなどの工夫を行い,概ね考え通りのファントムを作成することができた。昨年度までにプラスチックを使用した3Dプリンターによるリアルサイズの口腔癌ファントムを作成することができた。今年度は、補綴装置による散乱線の影響を考慮するため、模型の歯に相当するものにブリッジを装着した。さらに、プラスチックを生体等価な材料に置換することを目指した。顎骨および舌が対象となるが、いずれの場合も市販品では、成型が困難のため、成型が容易でかつ、固化する材質を探す必要があった。また、放射線等価材をどのような条件で担保するのかも課題となるが、とりあえず、CT撮影によるCT値が各臓器と概ね同じであれば等価材と考えることで進めることとした。まず模型の骨相当部および舌相当部を歯科用バーなどを利用してくり抜き、内部に材料を充填することとした。材料として、骨には、内部海綿骨相当部にはCT値350のボーンシェードレジンを筆積み法で成型し、硬化させて用いた。外部皮質骨相当部には歯科用シリコーン印象材のベースとキャタリストを混和し成型したのち硬化させたものを利用した。一方、舌には、軟性が要求されるためまずは、歯科用印象材のベースのみを用いて舌相当部に充填した。完成した模型をCT撮影してみると、骨に関して、CT値の条件はみたしたが、均一性に難が生じた。舌相当部はCT値自体が高すぎた。そこで、ファントム作成業者に依頼し、まず、骨相当部等価材としてウレタンにカルシウムを添加したものを用いて、それが均質になるように作成していただいた。舌相当部に関しては、各種材料を試みている最中である。候補としてウレタン系の軟かい素材にカルシウム粉末を配合したものなどを考えている。
液晶性グラフェン半導体エラストマーの開発

高配向性熱分解グラファイト上にシリカ微粒子のポリビニルアルコール水溶液をコーティングした。酸素プラズマエッチングにより柱状グラファイト結晶が得られた。これを過マンガン酸カリウムと硫酸と反応し、剥離することでグラフェンオキシドディスクを合成した。分子末端にアミノ基を有する重合性液晶分子とグラフェンオキシドとの反応により、有機溶媒に可溶でネマチック液晶相を発現する表面修飾化グラフェンオキシドが得られた。光ラジカル開始剤を混合し、紫外線重合することで自立性フィルムが得られた。しかし、架橋密度が高いため伸縮性を示すエラストマーを構築することはできなかった。本研究では、グラファイト結晶の酸素プラズマエッチングや化学修飾により、液晶性を発現するエラストマー材料を創製することを目的とし、エラストマーの伸縮による電荷輸送特性の制御を目指した。グラファイト結晶上にシリカ微粒子のポリビニルアルコール水溶液をコーティングした後、酸素プラズマエッチングすることにより、柱状グラファイト結晶を得た。これを過マンガン酸カリウムと硫酸により酸化することで水溶性グラフェンオキシドディスクを合成した。分子末端にアミノ基とアクリレート基を有する棒状液晶分子を設計・合成し、グラフェンオキシドの表面化学修飾を行った。グラフェンオキシド表面のエポキシ基と液晶分子のアミノ基が反応することにより、修飾化グラフェンオキシドは有機溶媒に可溶となった。このような複合体は、ネマチック液晶相およびスメクチック液晶相と思われる光学異方性を示した。光重合開始剤を混合し、紫外線照射を行うことで重合を行った。自立性を有するフィルム材料を得ることができたが、エラストマー特有の伸縮性は見られなかった。シリコン基板上にモノマー状態の修飾化グラフェンオキシドをスピンコートした後、紫外線重合することで薄膜を形成した。この薄膜上にステンレス製のシャドーマスクを通して金を真空蒸着した。薄膜の電流電圧測定を行った結果、導電性を確認できた。今後、グラフェンオキシドグラフェンオキシド表面への重合性分子の導入率を最適化することにより、エラストマー特性の付与および伸縮変化による電荷輸送特性の制御が達成されると期待される。ディスク状グラフェンの作製を行った。粘着テープを使用して高配向グラファイト結晶を剥離し、厚さ数10マイクロメートルとした。この薄膜の上にシリカ微粒子が懸濁したポリビニルアルコール水溶液をスピンコートし、シリカ微粒子からなるマスクを形成した。これに酸素プラズマを照射することにより、マスク部以外のグラファイト薄膜を分解除去し、グラファイト柱を形成することに世界で初めて成功した。これをNーメチルピロリドンなどの極性溶媒に浸漬し、超音波を照射することにより、グラファイト柱を剥離し、グラフェン溶液を調製することができた。作製したグラフェンの赤外吸収測定を行ったところカルボキシル基の存在が示唆された。そこで、このカルボキシル基を有するグラフェンと種々の脂肪族アミンとの縮合反応を試みた。アミド化反応は進行したが、アミド化グラフェンは不溶性であり、サーモトロピック液晶性は確認されなかった。24年度研究計画では、高配向グラファイトの酸素プラズマエッチングによる形状を制御したグラフェンを作製し、その化学修飾による液晶性発現を目標とした。計画に従って研究を遂行し、ディスク状グラフェンの作製および縮合剤を用いたグラフェンのアミド化に成功した。液晶性を発現するグラフェンの構築を目指し、グラフェンディスク径をより小さくするための新規マスク剤の開発およびアミノ基や水酸基を有するデンドリマー・デンドロン構造の化学修飾剤の設計・合成を行う。また、ナノ相分離構造形成を高めるために、イオン液体部位などの極性基を有する重合性液晶性分子とグラフェンとの複合化を行う。グラフェンが層状に積層したスメクチック液晶相や一次元にスタックしたカラムナー液晶相を発現させて、紫外線を照射することにより液晶構造を架橋することでエラストマーの作製を試みる。25年度繰越の研究費および25年度に請求する研究費と合わせて、グラフェンエラストマーの構築に必要な試薬・ガラス器具および電荷輸送機能測定のための電流電圧測定装置の購入に物品費を充当する。また、学会等での研究成果発表および情報収集に旅費を充当する。