hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
「視点の移動」をテーマとした身体装着型全方位映像表現装置の研究

本研究では「視点の移動」をテーマとした映像表現のために、「データ」と「もの」を同時につくりあげていくデジタルファブリケーションの概念を活用して、撮影から上映体験まで一対となった身体装着型の360度全方位映像表現の研究を行った。ヘッドマウントディスプレイによる没入型映像体験を通した全方位映像による新しい経験の可能性を考察し、メディア表現における新たなものづくりの理論と方法論を構築した。本研究では、「データ」と「もの」を同時につくりあげていくデジタルファブリケーションの概念を活用して、「視点の移動」をテーマとした映像表現のために、撮影から上映体験まで一対となった身体装着型の全方位映像(360度パノラマ映像)表現装置の研究を行っている。全方位映像の撮影には複数台の超小型カメラにセンサとモータを用いたアクティブスタビライザーを組み合わせ、移動しながらでも自動制御によって安定した全方位撮影が行える装置の研究を進めている。その装置によって撮影された全方位映像はヘッドマウントディスプレイによる没入型映像体験を通して、身体と知覚の新しい経験をもたらせることを目指している。平成27年度は、主として全方位映像の撮影装置の研究開発を進めた。開発にあたっては、3Dプリンタやレーザーカッターなどのデジタルファブリケーション機器を活用して、試作を繰り返しながら撮影装置を制作していった。デジタルファブリケーションの活用の利点として、図面上での計算だけで無く、即座に実物(もの)を出力、加工しながらミリ単位の調整を感覚的に修正できるところにある。既存のリグを加工して複数台のカメラを組み込む際に、臨機応変に対応でき、自由度の高い制作を行うことが可能であった。また当初、アクティブスタビライザーのコントロール基板は、オープンソースプロジェクトによる基板を用いる予定であったが、アクティブスタビライザーに特化して開発されている専用コントローラを使用することとした。これにより技術開発期間を短縮できるとともに、GUIソフトウエアによってキャリブレーションも容易となり、効率的にスタビライザーの調整が行える環境となった。また、簡便に全方位映像の撮影が可能な2方向一体型の小型全方位カメラも導入し、仮撮影による試作を繰り返しながら、物語性の検討を始めているところである。平成27年度の計画は、主として全方位映像撮影装置の研究であったが、その装置の開発にあたり、コントロール基板をアクティブスタビライザー専用に開発された基板を用いることとしたためコントローラ部分の開発期間を短縮することができたことが大きく、おおむね順調に進展している。全方位映像の撮影に関しては、小型ビデオカメラを6台組み合わせて、6方向6面に配置した装置以外にも、2方向2面による全方位映像が1台で撮影可能なカメラも導入することにより、臨機応変に撮影することが可能となった。アクティブスタビライザーのセンサからブラシレスモータに関するコントロール部分の研究は順調に進んでいるが、カメラを支えるフレーム及びジンバル部分は、デジタルファブリケーションを活用し、引き続き試作を繰り返すとともに、これからの実践によって改良を加えていく予定である。また、全周囲映像のポストプロダクション作業に向けて、複数台のカメラによって撮影された映像の統合作業に関してもスティッチング・ソフトウエアを導入し、研究を進めている。さらに、全周囲映像の視聴にあたっても既存の携帯型デジタル端末を用いて簡易に身体装着型の没入体験が可能となる環境を整えた。平成27年度は、計画どおり全方位映像撮影装置の研究を中心に進めたとともに、初年度でもあり、撮影・編集・視聴まで含めた全周囲映像の制作環境を整え、今後の研究活動の基盤を整備した。平成27年度は、主として全方位映像表現における撮影装置の研究開発を進めた。既存のリグを加工して複数台のカメラを組み込む際などに、臨機応変に対応でき、自由度の高い制作を行うことが可能であった。平成28年度は、全方位映像撮影装置を用いた撮影の実践、アクティブスタビライザーや遠隔操作による移動撮影を含めた撮影装置のさらなる研究とともに、没入型ヘッドマウントディスプレイを通した360度映像体験の研究を行った。全方位映像(360度パノラマ映像)は、これまでの一般的な撮影とは異なり、ある方向に向けられたレンズの画角内だけを切り取りフレーム内に記録するのではなく、フレームという概念自体がなく、全ての方向が撮影対象となるため、撮影時に撮影者や撮影機器等が写り込んでしまう。特にカメラを移動しながら撮影を行いたい場合には、それが問題となる場合がある。そこで、平成28年度の研究では、ラジオコントロール製品やネットワーク経由からでも遠隔操作で自走可能な車輪を備えた装置などを導入し、カメラと組み合わせることで離れた場所からでも移動撮影が行える装置の研究を行った。

また、平成28年(2016年)はVR(ヴァーチャル・リアリティ)元年ともいわれ、全方位カメラや没入型ヘッドマウントディスプレイなどの全方位映像に関する機器や技術が多く発表されるとともに、それらを用いたコンテンツやサービス、体験施設などが展開されはじめた。そういった機器や施設等の調査や研究も行うとともに、関連する新しいメディア技術やディバイス等を有効に活用することによって、本研究を順調に進展させることができた。本研究では「データ」と「もの」を同時につくりあげていくデジタルファブリケーションの概念を活用して、「視点の移動」をテーマとした映像表現のために、撮影から上映体験まで一対となった身体装着型の360度全方位映像表現の研究を行った。全方位映像の撮影には複数台の小型カメラにセンサとモータを用いた電動スタビライザーを組み合わせ、移動しながらでも自動制御によって安定した全方位撮影が行える装置の研究などを進めた。その装置によって撮影された全方位映像はヘッドマウントディスプレイによる没入型映像体験を通して、身体と知覚の新しい経験をもたらせることを目指し、メディア表現における新たなものづくりの理論と方法論を構築した。2016年以降、ハード面、ソフト面とも全方位映像に関する環境が急速に整いはじめてきたなか、3Dプリンタを用いて既存製品のパーツなどをカスタマイズすることで、より目的に則した装置を短期間で制作することが可能であった。日々、技術革新が進んでいく状況において、「データ」と「もの」を同時につくりあげていくデジタルファブリケーションの概念を活用して、装置を作りながら撮影を行っていくワークフローは非常に有効であった。全方位映像は全ての方向を撮影するため、撮影時に機材や撮影者が映り込んでしまうという問題があるが、ドローンやテレプレゼンスロボット、モーションコントロールシステムなどを用いて遠隔操作による全方位撮影を試みることによって大幅に解消することが出来た。最終年度は、装置の制作と撮影を同時に行う方法論を実践しながら、音響効果も組み合わせた全方位映像作品を制作し、ヘッドマウントディスプレイを通した体験会を開催した。特にドローンによって撮影された上下の視点移動のなかに体験場所自体の映像も取り込むことにより、体験者の没入感を高め、新しい経験をもたらすことが出来た。本研究では「視点の移動」をテーマとした映像表現のために、「データ」と「もの」を同時につくりあげていくデジタルファブリケーションの概念を活用して、撮影から上映体験まで一対となった身体装着型の360度全方位映像表現の研究を行った。ヘッドマウントディスプレイによる没入型映像体験を通した全方位映像による新しい経験の可能性を考察し、メディア表現における新たなものづくりの理論と方法論を構築した。平成27年度の研究を踏まえ、平成28年度は、全方位映像撮影装置ならではの映像表現を目指し、装置(もの)と映像(データ)を同時に制作していく予定である。
植物幹細胞の一過性と永続性を制御する分子メカニズムの解明

本研究では、植物表皮の気孔をつくる一過的な幹細胞、および、植物の二次成長を担う維管束の恒久的な幹細胞に着目し、それら幹細胞の一細胞レベルでの観察と操作が可能な系を確立・駆使し、そのゲノム動態や分裂能を比較解析することにより、植物の多能性幹細胞の本質に迫ることを目的とする。研究代表者(鳥居)は、RNAシーケンス法とクロマチン免疫沈降シーケンス法を統合し、気孔分化のマスター因子MUTEの直接標的因子を同定、解析した。その結果、MUTEを頂点としたこの遺伝子制御ネットワーク回路によって、気孔の最終分裂が厳密に一回だけ起こり、2つの孔辺細胞が穴を囲んだ形状の気孔ができることを明らかにした。気孔系譜の前駆体幹細胞が、非対称分裂から対称分裂(最終分裂)へ切り替わるプロセスに関わる細胞周期因子をさらに探索した。その結果、MUTEによって誘導されるサイクリンキナーゼ阻害因子(SMR)が候補因子として挙げられた。さらにMUTEによって、植物ホルモンオーキシンの合成、輸送、伝達に関わる多くの因子が抑制されていることから、オーキシン抑制が一過性幹細胞の終焉に関わる可能性が示唆された。研究分担者(近藤)は、維管束分化誘導システムVISUALをベースにした遺伝学的から幹細胞運命を制御する転写因子BES1ファミリーの中に逆の作用をもつユニークなメンバーの存在を見出した。この遺伝子を過剰発現すると維管束領域が拡大し、一方で機能欠損植物体では維管束領域の縮小がみられた。BES1ファミリー内の競合的な関係性が幹細胞の永続性を担う機構の1つであることが示唆された。また、VISUALと新たに開発したVISUAL-PHを用いた形成層1細胞のRT-PCR比較解析から形成層細胞が3つのサブタイプにわけられること、そしてそれを特徴づける遺伝子を特定することに成功した。研究代表者(鳥居)は、気孔系譜におけるエピゲノム動態を改良版INTACT法とATACシーケンス法を用いて解析し、ゲノム上における気孔系譜に特徴的なシス制御エレメント候補を同定した。気孔系譜の幹細胞状態から分化過程においてクロマチン動態が大きく変動することもわかってきた。現在、シロイヌナズナ芽生え地上部全体の一細胞レベルでのATACシーケンスの条件検討を行っている。また、研究分担者(近藤)が着手している維管束幹細胞については、BES1ファミリー内での競合的な関係性が当初の研究課題であった幹細胞の永続性を支える仕組みの1つであることが明らかとなった。そして1細胞解析でもサブタイプを特徴づけるマーカーがそれぞれ見つかり、タイムラプス1細胞解析の基盤が整った。気孔系譜細胞に関しては、一細胞レベルでのエピゲノムおよび遺伝子発現の変化の解析を進展させる。さらに、植物ホルモンオーキシンによる気孔系譜の幹細胞維持と分化の制御機構に切り込むとともに、新規の細胞周期抑制因子(サイクリン依存キナーゼ阻害タンパク質)が、気孔系譜の最終分裂と孔辺細胞の分化をどのように統合するか明らかにしていく。また維管束幹細胞については、BES1ファミリー内での競合がどのように永続性に貢献しているか領域内の連携をとおして、数理モデルの観点から明らかにしていく。引き続き1細胞解析を進め、擬時刻上における遺伝子発現の変化、そしてタイムラプスイメージングによる遺伝子発現動態を明らかにしていく。植物は、維管束分裂組織など永続性を持つ幹細胞にとどまらず、一過的で限られた多能性を有する幹細胞をも生み出す。中でも、ガス交換や蒸散を制御する気孔の幹細胞は、その誕生と終焉が姉妹マスター因子によって厳密に制御されるため、幹細胞性の維持と分化のモデル系として優れた特徴を持つ。維管束幹細胞は、恒久的幹細胞を維持しながら、それぞれ反対方向へと木部細胞と篩部細胞を生み出し続ける。本研究は、一過的・恒久的幹細胞の一細胞レベルでの観察と操作が可能な系を確立・駆使し、そのゲノム動態や分裂能を比較解析することにより、植物の多能性幹細胞の本質に迫ることを目的とする。本研究計画を実施するにあたり、研究代表者(鳥居)は、一細胞レベルでの気孔系譜幹細胞のライブイメージングや改良版INTACT法によるエピゲノム動態の系を立ち上げた。また、気孔の分化過程における全遺伝子発現変動の挙動を解析した。MUTEは、気孔系譜を作る姉妹転写因子SPEECHLESSの標的遺伝子を引き継いで、その発現パターンを強制的に変えることにより、気孔系譜の幹細胞を分化させることが判明した。さらに、一連の細胞周期因子を直接誘導するとともに、これら細胞周期因子を直接抑制する転写因子(FAMAとFOUR LIPS)を直接誘導することが解った。MUTEを頂点とした細胞周期因子の発現制御は、1型インコヒーレント・フィードフォワード回路と呼ばれるもので、この遺伝子制御ネットワーク回路によって、気孔の分化過程に細胞分裂が厳密に一回だけ起こり、2つの孔辺細胞が穴を囲んだ形状の気孔ができることが明らかとなった。研究分担者(近藤)は、維管束分化誘導システムVISUALを用いた分子生物学的解析から転写因子BES1及びBZR1が冗長的に幹細胞分化に働くことを明らかにした。また、幹細胞分化方向を人為的に変えることのできる培養条件(VISUAL-PH)を新たに発見した。MUTEによる遺伝子制御ネットワークの解明は、指令転写因子が幹細胞を分化させるとともに細胞分裂の回数を厳密に制御する発生ロジックを明らかにしたものであり、動植物を超えた幹細胞の維持と分化に大きな知見を与えるものである。

本論文は、米国科学誌Developmental CellにFeaturedアーティクルとして出版された(プレビュー解説記事、それに表紙も飾っている)。さらに、米国ワシントン大学とハワードヒューズ医学研究所との共同研究により、メリステモイド細胞を始め、気孔系譜の前駆体細胞や孔辺細胞からINTACT法を用いて核を単離し、ATACシーケンス法とDNaseI高感受性領域の全ゲノムレベルの大規模マッピングが進行中である。この2つの手法は、ゲノム上でヌクレオソームがほどけている領域(すなわち、転写などがアクティブに起こっている領域)を高解像度に同定するもので、INACT法と併せることにより、機構系譜幹細胞の分化を規定するゲノム状態に迫ることを目指す。また、維管束幹細胞に関しては、幹細胞の多能性を検証できるVISUAL-PHを新たに確立した。本領域で課題となっている1細胞解析のため、VISUAL誘導下における1細胞単離の条件検討をすすめ、シングルセルにおけるmRNA定量解析がワークすることを確認できた。本研究では、植物表皮の気孔をつくる一過的な幹細胞、および、植物の二次成長を担う維管束の恒久的な幹細胞に着目し、それら幹細胞の一細胞レベルでの観察と操作が可能な系を確立・駆使し、そのゲノム動態や分裂能を比較解析することにより、植物の多能性幹細胞の本質に迫ることを目的とする。研究代表者(鳥居)は、RNAシーケンス法とクロマチン免疫沈降シーケンス法を統合し、気孔分化のマスター因子MUTEの直接標的因子を同定、解析した。その結果、MUTEを頂点としたこの遺伝子制御ネットワーク回路によって、気孔の最終分裂が厳密に一回だけ起こり、2つの孔辺細胞が穴を囲んだ形状の気孔ができることを明らかにした。気孔系譜の前駆体幹細胞が、非対称分裂から対称分裂(最終分裂)へ切り替わるプロセスに関わる細胞周期因子をさらに探索した。その結果、MUTEによって誘導されるサイクリンキナーゼ阻害因子(SMR)が候補因子として挙げられた。さらにMUTEによって、植物ホルモンオーキシンの合成、輸送、伝達に関わる多くの因子が抑制されていることから、オーキシン抑制が一過性幹細胞の終焉に関わる可能性が示唆された。研究分担者(近藤)は、維管束分化誘導システムVISUALをベースにした遺伝学的から幹細胞運命を制御する転写因子BES1ファミリーの中に逆の作用をもつユニークなメンバーの存在を見出した。この遺伝子を過剰発現すると維管束領域が拡大し、一方で機能欠損植物体では維管束領域の縮小がみられた。BES1ファミリー内の競合的な関係性が幹細胞の永続性を担う機構の1つであることが示唆された。また、VISUALと新たに開発したVISUAL-PHを用いた形成層1細胞のRT-PCR比較解析から形成層細胞が3つのサブタイプにわけられること、そしてそれを特徴づける遺伝子を特定することに成功した。研究代表者(鳥居)は、気孔系譜におけるエピゲノム動態を改良版INTACT法とATACシーケンス法を用いて解析し、ゲノム上における気孔系譜に特徴的なシス制御エレメント候補を同定した。気孔系譜の幹細胞状態から分化過程においてクロマチン動態が大きく変動することもわかってきた。
有機スズ化合物を用いた立体選択的官能基導入

スズ化合物を高配位化させることにより、活性のみならず官能基選択性を完全に制御できることを明かにした。スズー水素結合をもつスズヒドリドやスズー酸素結合をもつスズエノラートへの適用が可能であり、本手法の一般性を実証した。高配位化のための配位子としては、ホスフィンオキシドとBu4NBrを使い分ける。以下に得られた概要を示す。1、スズエノラートとハライドのカップリング反応(配位子はBu_4NBr)スズエノラートは、アルデヒドやケトンなどに対する付加反応性は高いが、ハライドとのカップリング(置換反応)反応性は非常に低い。ところがBu_4NBrで高配位化すると、アルデヒドとの反応性が失われ、ハライドとのカップリング反応のみが進行するようになる。アルキルハライドとの反応も可能になったことは特筆に値する。この手法により、反応性の高いアルデヒドを保護することなく、スズエノラートとハライドの反応が可能となる。金属エノラートとアルデヒド間のアルドールを簡単に抑制できたことになる。2,スズヒドリドの反応性制御Bu_2SnIHをHMPAで高配位化することにより、通常の金属ヒドリドでは容易に還元されるアルデヒドに対する反応性をほぼ完全に押さえることに成功した。この結果をもとに、(1)アルデヒドとイミノ化合物の共存する系でのイミンのみの選択的還元、(2)アルデヒドと不飽和ケトンの共存系での不飽和ケトンの選択的還元、(3)カルボニル化合物と共存するアミンから、スズヒドリドを加えることによりカルボニルの還元的アミノ化を可能にし、様々な官能基化アミンの1段生成法を確立した。通常の還元剤ではアルデヒドの還元が優先するためにアルコールが生成して反応はそれ以上進行しない。
植食者に対する植物の間接防御戦略の多様性とその維持メカニズムの解明

植物の間接防御には、植食者からの食害後に特異的な揮発性物質を放出し、捕食者を誘引する戦略がある。従来、このような間接防御に関する研究は農生態系での研究が主に行われており、1種類の植物とその上の植食者と捕食者の相互作用に注目が集まっていた。しかし、野外の植物群集においては、1種の植食者が同所的に生育する複数の近縁植物種を利用する系が多く存在する。したがって、植食者の天敵も複数種の植物の揮発性物質のブレンドを利用することになる。このような状況では、揮発性物質を介した植物-植食者-捕食者間相互作用は、非常に複雑である可能性が高く、植物の間接防御の働きを理解するためには新しいアプローチが必要である。そこで、同所的に生育するヤナギ7種とそれらを食害するヤナギルリハムシPlagiodera versicoloraおよびその主な天敵であるカメノコテントウAiolocaria hexaspilotを用いて以下の実験を行った。その結果、天敵の誘引性に植物間で有意な違いが見られ、主に4つの誘引性の違うグループに分けられた。また、植食者の産卵選好性が高い種ほど天敵の誘引性が高く、食べられにくい植物ほど天敵の誘引性が低いという関係も明らかになった。さらに、化学分析及びデータ解析を行った結果、植物を天敵の誘引性によって分けた4つのグループ間で、植物の揮発性物質の組成が有意に異なることを明らかとした。昨年度に続き,野外調査を行い、野外においても、室内実験と同じ傾向が見られることを示した。植物の防御戦略において、植食者に直接働き食害を抑える直接防御と、植食者の天敵を誘引する揮発性物質を放出する間接防御との間にはトレードオフや制約があると言われてきた。これまでに、資源分配のトレードオフは支持されていない。別の仮説として、直接防御で十分なら天敵を呼ぶ必要がないという「天敵不要仮説」があり、さらに、植食者が多く集まるような植物があれば天敵はそのような植物を選好するという「植食者選好性仮説」も考えられる。しかし、これら二つの仮説を検証する方法論は確立していない。本研究では、物質量に基づく評価ではなく、ある群集内における相対的な植物の被害レベルと天敵の誘引性によってそれぞれ直接・間接防御レベルを評価する新しい方法論を用いてこれらの仮説の検証を試みた。具体的には、植食者ヤナギルリハムシPlagiodera versicoloraとその幼虫の捕食者カメノコテントウAiolocaria hexaspilotからの選択圧を受けたであろう同所的に生息するヤナギ属植物7種の系に注目した。そして、天敵の誘引性と植食者の選好性に正の相関関係が見られ、植食者選好性仮説を支持する結果が得られた。また、ヤナギ各種のヤナギルリハムシに対する直接防御レベルが高いほど天敵の誘引性が低いという関係から天敵不要仮説も支持された。間接防御レベルや植物の直接防御レベルと植物揮発性物質の放出パターンの関係を調べるために、7種ヤナギの健全株及び、食害株におけるヘッドスペース揮発性物質を捕集、分析、解析した結果、7種ヤナギはそれぞれ特異的な組成の揮発性物質を放出しており、全てのヤナギにおいて、健全株に比べて食害株のほうがより多くの種類の成分を放出していた。今後、カメノコテントウ誘引成分を明らかにし、それらの成分に注目した解析を行う。1年目の実験から、天敵の誘引性に植物問で有意な違いが見られ、主に4つの誘引性の違うグループに分けられた。また、植食者の分布、植食者の産卵選好性と植物の食べられやすさとを調べた結果、植食者の産卵選好性が高い種ほど天敵の誘引性が高く、食べられにくい植物ほど天敵の誘引性が低いという関係も明らかになった。2年目は、野外でのハムシの分布を調べ、その結果、野外においても、ハムシの選好性が高い種ほど天敵誘引性が高いことを示した。さらに、天敵の誘引性と植物の揮発性物質の組成との関係を調べるために化学分析及びデータ解析を行った。そして、植物を天敵の誘引性によって分けた4つのグループ間で、植物の揮発性物質の組成が有意に異なることを明らかとした。

植物の間接防御には、植食者からの食害後に特異的な揮発性物質を放出し、捕食者を誘引する戦略がある。従来、このような間接防御に関する研究は農生態系での研究が主に行われており、1種類の植物とその上の植食者と捕食者の相互作用に注目が集まっていた。しかし、野外の植物群集においては、1種の植食者が同所的に生育する複数の近縁植物種を利用する系が多く存在する。したがって、植食者の天敵も複数種の植物の揮発性物質のブレンドを利用することになる。このような状況では、揮発性物質を介した植物-植食者-捕食者間相互作用は、非常に複雑である可能性が高く、植物の間接防御の働きを理解するためには新しいアプローチが必要である。そこで、同所的に生育するヤナギ7種とそれらを食害するヤナギルリハムシPlagiodera versicoloraおよびその主な天敵であるカメノコテントウAiolocaria hexaspilotを用いて以下の実験を行った。その結果、天敵の誘引性に植物間で有意な違いが見られ、主に4つの誘引性の違うグループに分けられた。また、植食者の産卵選好性が高い種ほど天敵の誘引性が高く、食べられにくい植物ほど天敵の誘引性が低いという関係も明らかになった。さらに、化学分析及びデータ解析を行った結果、植物を天敵の誘引性によって分けた4つのグループ間で、植物の揮発性物質の組成が有意に異なることを明らかとした。昨年度に続き,野外調査を行い、野外においても、室内実験と同じ傾向が見られることを示した。
言語における「相互主観性」に関する現象学的、認知言語学的研究

認知言語学のパイオニアであるラネカー(R. Langacker)による言語におけるsubjectivityとsubjecti-ficationの問題を前置詞alongが登場する文の意味の分析を通じて分析し、最初は空間の運動や移動の具体的表現だったものが、単に認識者であり、発話者である主観の意識の内に内面化され,ある意味では志向性のベクトルへと変化する過程を現象学的に分析した。そして、発話者側でのそのような主観化の働きは、具体的な言語コミュニケーションの場面では、視点の交換の場としての「相互主観性」の領域の成立を前提のしていることを明らかにした。まず第I段階として認知言語学者R.W.Langackerによる言語現象の中での主観性、ないしは主観化のプロセスの理論を、現象学的視点から考察した。これは昨年からの考察に続くものであるが、本年度はその分析を空間の中における物体の指示というGroundingの現象として考察し、しかもそのような知覚的空間的方向付けと言語表現との間の相関関係を英語と日本語での相違を考察した。そのことから主観的世界描像の言語的表出が各言語体によって相違しているが、その相違が何に基づくかを相互主観的関係から説明した。そして、Langackerによる二次元的イメージスキーマを新たに三次元的イメージスキーマによって説明し、主観性の次元は、現実の物理的空間関係を象徴しているLnagaclerの二次元的図式を上から俯瞰している縦方向の次元として描かれることを示した。そして、そのような個人的主観性の世界描像に対してどのように対人関係という相互主観的次元が成立するかを現象学的に考察するとともに、言語現象における主観的表現がいかにして慣習化され社交的クリシェになるかを考察した。まず、相互主観性の成立に関しては、現象学者Husserlの理論を分析哲学者John Searleの理論、つまり社会的実在の構成の理論とを比較しながら考察した。そして、Husserlの相互主観性の理論によれば、複数主観の間に成立するそのような相互主観性とは、言語コミュニケーションにおいての視点の交換を可能にする基盤であることを示した。つまり、言語コミュニケーションにおいて行われる事物指示や空間的方向性の描写が成立する基盤として、そのような相互主観的意識の成立が前提されていることを示した。今年度はフッサールの『デカルト的省察』の第5省察「モナド論的相互主観性としての超越論的存在領野の解明」の分析を行い、そこでの他者認識の理論には「第一次的領域」といういわば身体的領域、メルロ=ポンティの用語では「肉」(la chair)の次元が根底にあることを確認し、そのような仮定が単なる自然主義的な素朴性とどのような点で違うのかを検討し、問題点を摘出した。その際に「ここ」と「そこ」の交換という視点の交換の意識が重要であるという点に着目し、そのことが言語現象においてどのような表現として現れるかを認知言語学の文献を参考にして分析した。そして、それとの関連で認知言語学でのsubjectificationとintersubjectivityとの連関に関してgrammaticalizationの問題として考察し、コミュニケーション学会東海支部で発表するとともに研究を深めた。さらに、現象学的研究としてMcTaggartのThe Unreality of Timeでの時間概念の分析を検討し、それがヘーゲルの観念論的認識論を前提とすることを明らかにし、フッサールの内的時間意識の現象学的分析と対応させて論じた。これは京都言語学コロキアムで発表した。また、その際に認知言語学での時間表現に関する分析を検討し、時間を一つの流れというメタファーによって表現すると、二つの互いに逆の方向の流れとして表象される言語現象を分析し、現象学の立場から同一事態を視点を変えて記述したものであり、それは主観化されているものかね客観化されているものであるか、つまり相互主観化されているものであるかの違いであることを明らかにし、時間意識や時間表現の問題を、主観性や相互主観性の問題であることを明らかにした。本研究の成果は、『名古屋大学哲学論集』において、「空間的位置の指示と「主観化」ー認知言語学と現象学の交差するところ」と題した論文として公表した。本論文で行った分析は、まずの認識内容の具体的事例を提示し、英語の例文を使って行った。そして、それぞれの認識内容がどのようにして成立するかという問題に取り組んだ。具体的な方法としては、まず認知言語学者ラネカーが彼独自の用語を使用し、そしてイメージ・スキーマという図でもって提示してくれている「概念化」のプロセスを注意深く検討し、特に「参照点」と「ターゲット」、そして「ランドマーク」と「トラジェクター」という基本的な概念を使用しての分析を、現象学的な立場から、志向性の働きとして解釈し直した。ラネカーが二次元で組み立てているイメージ・スキーマに対して、「心的な」な、主観性の次元の生成を3次元目の座標軸の生成という考えで、独自に展開してみた。

また、現象学で言う「志向性」は、われわれの認知世界の内の「直接的スコープ」という<地平>の内部にあるそれぞれの対象に眼差しを向けるという働きを述べているのであり、その意味では、「認識主観」から出発した知覚作用がターゲットである「認識対象」を認知的に捉えるということを意味しているに過ぎないことを示した。また、本研究でのわれわれの発想は、成立している認識内容の具体的提示は、述語文などの言語表現によって行うというものである。そこで、認知言語学の洞察、それぞれの言語表現はそれぞれに対応する概念化の結果であるという原理を受け入れることにより、言語化された限りでの概念化を扱い、それがどのような認知機構を通じて形成されたかを認知言語学と現象学を使い分析することで得られる洞察が大きいことを示した。哲学・倫理学認知言語学の方面での研究はほぼ完成している。現象学の方面での研究は、Husserlの文献では基本的なものは検討したが、まだ草稿類の検討場残されている。この点は次年度に遂行されれば当初の計画は完成すると思われる。京都大学人間環境学研究科の山梨正明教授主催の研究会において認知言語学の立場からの主観性研究や社会性研究の現状についての情報が入手でき、現象学と認知言語学との学際的研究が順調に遂行できているからである。また、各種の言語のデータに関しても、アルバイトを使って詐欺用ができ論文作成の時点で有効に利用ができている。空間認識とdeixisの関連を認知言語学的手法でさらに検討する必要が出てきた。そして、その結果を現象学的手法によって分析するとともに、Langackerのイメージスキーマの手法によって図解し、解明する必要がある。また、Michael Tomaselloのjoint attentionの理論を検討する必要がある。フッサールのテキストとしては、Husserlian Bd.XIII, XIV, XVでのZur Phaenomenologie der Intersubjektivitaetでの相互主観性の理論の検討を行うとともに、時間論に関して言えばHodgsonのThe Metaphysic of Experience (1898)での時間意識の分析がフッサールの分析とどう違うのかの検討を行う。研究会等のでは旧山梨研、現在谷口研で主催されている京都言語学コロキアムに参加するとともに関西大学の認知言語学研究者鍋島氏との学術情報の交換や討論によって現象学と認知言語学の学際的研究を進展させる。最終的な使用額の確認が遅くなり研究会出席の旅費請求が出来なかった。京都大学で開催される認知言語学研究会の出席のための必要として使用する計画である。特に京都大学や関西大学への研究会出席、文献収集、情報交換、さらには国際学会への出席等の旅費を使うとともに、若干の史跡の購入や、言語データの入力、分析やフランス語や中国語、モンゴル語の文法についての分析に対する謝礼なとに使用する。
選択成長した半導体フォトニックドットによる自然放出光制御の研究

現在光を用いた空間並列多重通信とこれを用いた光インターコネクション,光並列情報処理が是非とも必要であるとの認識が高まり,その光源として面発光レーザとその集積化の研究が活発に進められている。しかしレーザの光出力は発振しきい値に敏感なため,大規模(>100)に集積化するにはレーザ特性の均一性が要求され,各レーザの光出力をそろえるという観点から集積度が増すにつれyield(良品率)に関する困難が増大する。この点,将来的には"しきい値の無いレーザ"ができれば理想的である。本研究では当該研究者らがフォトニック・ドットと呼ぶ3次元フォトニック量子構造を作製し,強い励起子フォトン結合に基づく顕著な自然放出の増大(Purcell効果)・抑制に関する検討を目指している。昨年度GaAs基板上に作製したZnSピラミッドにおいて共振Q値が5000近くと大きな鋭い共振特性が得られた。これはピラミッド下部のGaAs基板が光吸収層であるにもかかわらず,大きな屈折率差によってこのような良好な特性が得られたと理解された。しかしこの方法では共振の得られる波長域が限られるために,任意の波長域で共振特性を実現できる分布反射ミラーとの組み合わせを検討した。さらに発光層としてのCdS量子ドット層を組み込み,共振モードによって強く変調された自然放出光の室温での観測に成功した。通常半導体からの発光波長はエネルギーギャップの温度変化に伴い比較的大きな変化を示し,その発光半値幅もキャリアの熱分布を反映して温度の上昇とともに広がってしまうが,この変調された自然放出光の発光波長ならびにその半値幅は非常に小さな温度依存性を示し,その特性が共振器によって決定されていることを確認した。この点,将来的にはモしきい値の無いレーザモができれば理想的である。本研究では当該研究者らがフォトニック・ドットと呼ぶ3次元フォトニック量子構造を作製し,強い励起子ムフォトン結合に基づく顕著な自然放出の増大(Purcell効果)・抑制に関する検討を目指している。本年度は具体的にこのような小さな光構造を作製する方法として,半導体薄膜の選択成長の研究を進めた。(001)結晶表面を持つGaAs基板を用い,その表面に走査型電子顕微鏡(SEM)の電子ビームを走査することにより表面にマスクを形成する。これを用いてZnSピラミッドを選択成長した0.8mmx0.8mmの正方形マスク開口を,その辺が<100>結晶軸方向に向くように位置あわせをすると,選択成長したZnSの側面は,GaAs基板の(001)表面から37.の角度に向いた等価な4つの{034}結晶面からなる。このようなピラミッド型共振器について反射スペクトルを測定することにより,共振Q値として約5000というかなり大きな良好な特性を観測した。これはこうしたサブミクロンの微小な構造が3次元の光共振器として働いていることを示している。

この点,将来的には"しきい値の無いレーザ"ができれば理想的である。本研究では当該研究者らがフォトニック・ドットと呼ぶ3次元フォトニック量子構造を作製し,強い励起子フォトン結合に基づく顕著な自然放出の増大(Purcell効果)・抑制に関する検討を目指している。昨年度GaAs基板上に作製したZnSピラミッドにおいて共振Q値が5000近くと大きな鋭い共振特性が得られた。これはピラミッド下部のGaAs基板が光吸収層であるにもかかわらず,大きな屈折率差によってこのような良好な特性が得られたと理解された。しかしこの方法では共振の得られる波長域が限られるために,任意の波長域で共振特性を実現できる分布反射ミラーとの組み合わせを検討した。さらに発光層としてのCdS量子ドット層を組み込み,共振モードによって強く変調された自然放出光の室温での観測に成功した。通常半導体からの発光波長はエネルギーギャップの温度変化に伴い比較的大きな変化を示し,その発光半値幅もキャリアの熱分布を反映して温度の上昇とともに広がってしまうが,この変調された自然放出光の発光波長ならびにその半値幅は非常に小さな温度依存性を示し,その特性が共振器によって決定されていることを確認した。
中国炭の構造解析とその高分子構造特性を利用した高効率脱硫・脱硝反応の設計

中国炭の溶媒抽出を二硫化炭素-N-メチル-2-ピロリジノン混合溶媒を用いて室温で行った。その抽出率は4065%と他の地域の石炭に比べて高い値が得られた。最も高い抽出率を与えた棗庄炭(抽出率:65%)からの抽出物をアセトンとピリジンを用いて溶媒分別したところ、ピリジン不溶-混合溶媒可溶の超重質成分が26%含まれることが分かった。各フラクションの硫黄含量は、フラクションの重質性とともに増加する傾向が見られ、抽出残渣中で最も高い値となった。また窒素含量はフラクション中最も軽質なアセトン可溶成分中で低い値となった。原炭の高分子構造の特性として溶媒膨潤値を測定した。その結果、原炭はベンゼン、メタノール中ではほとんど膨潤しないことが分かった。さらに溶媒抽出後の残渣を試料として膨潤値を測定したところ、抽出率の増加とともに膨潤値が増加する傾向が見られた。この結果は、原炭が物理架橋の発達した架橋密度の高い構造であり、可溶成分の除去により多くの物理架橋が解放され、結果として溶媒が浸透しやすくなったためと考えられる。こうした石炭高分子構造内での物質の拡散の程度は、石炭の脱硫・脱硝反応を行う上で大きく影響する。すなわちいかなる反応を行う場合にも、その反応試薬と石炭硫黄・窒素サイトとのaccessibility(近づき易さ)が重要となりその反応率を決定する。そこで原炭のtightな構造を緩和させるために、石炭に対して種々の溶媒を用いて室温から300°Cで処理した。その結果溶媒の種類に応じて、可溶成分が増加する系と減少する系が見られた。水素供与性溶媒を用いると水素移動反応が起こり、こうした温和な条件での処理において可溶成分が大きく増加することが分かった。ただしフラクション間での硫黄・窒素量には変化は見られなかった。今後溶媒分別法を利用した石炭中の硫黄化合物、窒素化合物の分離法の開発に展開していきたいと考えている。
高水準並列入出力機能を有する超並列プログラミング言語の研究

本研究では,多数のプロセッサを有する超並列計算機において,複数のディスク装置に置かれたファイルからデータを読み出し,これを並列に処理するためのプログラミング言語の研究を行った.まず,データ並列プログラミング言語のための並列ストリーム入出力機構の研究を行った.データ並列プログラムにおいては,実プロセッサよりもはるかに多い数の仮想プロセッサを実プロセッサ上でエミュレートする.そこで,仮想プロセッサからの入出力要求を,ディスク装置の台数に見合う数の入出力要求にまとめるための並列入出力ライブラリの基本設計と主要部分のコーディングを行った.次に,並列入出力機構を有する超並列プログラミング言語のためのデータオブジェクトの参照機構の研究を行った.ディスクからオブジェクトを条件検索して処理する場合,各プロセッサが処理を担当することになるオブジェクトの数は実行時まで不定であるので,配列ではなくリスト等の動的データ構造でこれを保持する必要がある.しかし,データ並列プログラミング言語の多くはポインタで保持されたオブジェクトを並列処理するのには向いていない.また,このポインタの中にどのプロセッサ上にあるかの情報を加えると,プロセッサ間の負荷を分散するためにオブジェクトを移動させることができない.そこで,他のプロセッサに保持されているオブジェクトも参照できるような参照機構を複数設計し,実際の並列計算機上でその性能を比較した.その結果,全プロセッサ上でユニークに定められたIDで指されたオブジェクトであっても現実的な時間内でどのプロセッサ上のどの番地に格納されているかを計算できることがわかった.本研究では,多数のプロセッサを有する超並列計算機において,複数のディスク装置に置かれたファイルからデータを読み出し,これを並列に処理するためのプログラミング言語の研究を行った.まず,データ並列プログラミング言語のための並列ストリーム入出力機構の研究を行った.データ並列プログラムにおいては,実プロセッサよりもはるかに多い数の仮想プロセッサを実プロセッサ上でエミュレートする.そこで,仮想プロセッサからの入出力要求を,ディスク装置の台数に見合う数の入出力要求にまとめるための並列入出力ライブラリの基本設計と主要部分のコーディングを行った.次に,並列入出力機構を有する超並列プログラミング言語のためのデータオブジェクトの参照機構の研究を行った.ディスクからオブジェクトを条件検索して処理する場合,各プロセッサが処理を担当することになるオブジェクトの数は実行時まで不定であるので,配列ではなくリスト等の動的データ構造でこれを保持する必要がある.しかし,データ並列プログラミング言語の多くはポインタで保持されたオブジェクトを並列処理するのには向いていない.また,このポインタの中にどのプロセッサ上にあるかの情報を加えると,プロセッサ間の負荷を分散するためにオブジェクトを移動させることができない.そこで,他のプロセッサに保持されているオブジェクトも参照できるような参照機構を複数設計し,実際の並列計算機上でその性能を比較した.その結果,全プロセッサ上でユニークに定められたIDで指されたオブジェクトであっても現実的な時間内でどのプロセッサ上のどの番地に格納されているかを計算できることがわかった.
二次細胞壁のパターン形成を支配する空間シグナルの解明

木部道管における二次細胞壁の形成は、特徴的なパターンに配向した表層微小管に従って二次細胞壁成分が沈着することよって達成される。しかしながら細胞壁成分を運ぶ膜輸送系と表層微小管とを結びつける分子的な仕組みはほとんど明らかになっていない。本研究課題における網羅的な局在解析により、小胞様の構造に局在する機能未知のコイルドコイルタンパク質を見出し、VETH1およびVEGTH2と名付けた。この小胞は微小管上をプラス端に向かって移動し、プラス端に蓄積する挙動を示した。また、複数の表層微小管上を渡り歩く様子も観察されたことから何らかのキネシンモータータンパク質により微小管上を移動する未知の小胞に局在すると考えられた。Y2H法およびBiFC法によりVETHタンパク質はConserved Oligomeric Golgi2 (COG2)と相互作用することが分った。COG2は膜構造の輸送先との相互作用を担うテザリングタンパク質であることから、VETHタンパク質はテザリングタンパク質複合体の一部であると考えられた。VETHおよびCOG2はエキソサイトーシスのテザリングタンパク質複合体として知られるexocystの一サブユニットであるEXO70A1と共局在したことからも、これらがテザリング複合体である可能性が示唆された。非木部細胞において、EXO70A1は表層微小管から離れた細胞膜上にドット状に局在したが、VETHおよびCOG2の共発現に伴いEXO70A1は表層微小管に沿って局在した。exo70a1変異体では二次細胞壁の沈着が異所的に引き起こされたことから、VETHおよびCOG2は、何らかの細胞壁成分を運ぶエキソサイトーシスを表層微小管に沿って誘導することにより、表層微小管に沿った二次細胞壁の沈着に寄与していると考えられる。26年度が最終年度であるため、記入しない。陸上植物は体の物理的な支持、水の輸送のために強固な二次細胞壁をもつ木部組織を発達させました。適切な強度や水輸送通路の確立するために、木部道管では組織に応じて螺旋、網目、孔紋などの異なったパターンの二次細胞壁を形成します。本研究では、様々なパターンの二次細胞壁形成における遺伝子の発現プロファイルとタンパク質の機能を比較することにより、二次細胞壁パターンの制御機構の包括的な理解を目指します。昨年度は複数の転写因子を新たにシロイヌナズナ培養細胞に導入し、新規のin vitro木部道管誘導系を確立しました。その結果、異なったパターンの二次細胞壁を人為的に誘導することが可能になりました。また、細胞壁パターンの制御因子の一つであるKinesin-13Aの機能を明らかにしました。このタンパク質の木部細胞における局在と作用を調べた結果、Kinsein-13Aは活性型ROP GTPaseおよび微小管付随タンパク質MIDD1を介して局所的に表層微小管に作用し、表層微小管の脱重合を促進していることが分りました。さらに、生化学的な解析によりKinesin-13AがATP依存的に微小管を脱重合する活性を持っていることが分りました。シロイヌナズナのT-DNA挿入変異体を用いた解析から、Kinesin-13Aが微小管の脱重合を介して壁孔の形成を制御していることが明らかになりました。これらの成果に加え、すでに取得済のマイクロアレイデータを用いて網羅的な局在解析を進めた結果、微小管、アクチン繊維およびROP GTPaseの制御に関わると考えられる複数の細胞壁パターン制御因子の候補を同定しました。exo70

a1変異体では二次細胞壁の沈着が異所的に引き起こされたことから、VETHおよびCOG2は、何らかの細胞壁成分を運ぶエキソサイトーシスを表層微小管に沿って誘導することにより、表層微小管に沿った二次細胞壁の沈着に寄与していると考えられる。26年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度は二次細胞壁の合成を誘導する複数のNAC転写因子、MYB転写因子などを用いて新規にin vitroでの木部道管誘導系を確立しました。現在、これらの誘導系を用いたマイクロアレイ解析を進めており、部分的な遺伝子発現プロファイリングをすでに獲得しています。これらの遺伝子発現には明確な差があったことから、この比較解析を進めることにより、二次細胞壁のパターンを制御する因子を同定することができると期待されます。すでにこの中から新規の細胞骨格、ROP GTPaseの制御に関わっていると考えられる候補因子を同定しています。さらに、昨年度は重要な二次細胞壁パターンの制御因子のうちの一つであるKinesin-13Aの機能を明らかにすることに成功しました。このタンパク質はKinesin-13ファミリーに属しており、動物では微小管を脱重合することにより染色体分配をはじめ多様な現象に関わっていることが明らかとなっていますが、植物におけるこのタンパク質ファミリーの機能はほとんど明らかではありませんでした。昨年度の研究により、Kinesin-13Aがin vitroにおいて微小管を脱重合する活性があること、微小管結合タンパク質MIDD1と結合することにより、in vivoにおいて表層微小管を特異的に脱重合すること、ROP GTPaseシグナリングの下流で働き、二次細胞壁の壁孔形成を制御していることを明らかにし、植物基礎研究の最高峰誌であるPlant Cell誌に報告しました。このように、二次細胞壁のパターンに関わる因子の探索が順調に進んでいます。それに加えて、制御因子の機能解析により二次細胞壁のパターンを制御する分子的な仕組みの理解が大きく前進しましており、本研究課題は当初の計画以上に進展しています。今年度はNAC転写因子およびMYB転写因子を導入した複数の木部道管の分化誘導系を用いて、遺伝子発現のプロファイリングを完成させるとともに、その詳細な比較解析を行います。特に、壁孔型の二次細胞壁形成と螺旋型の二次細胞壁形成との差に着目し、解析を進めます。この解析から新規の二次細胞壁パターン制御因子を同定し、その機能解析を進めます。それぞれの分化誘導系に特異的な遺伝子をスワップさせることにより、二次細胞壁のパターンを人為的に操作し、二次細胞壁パターンの制御機構を構成的に理解することを目指します。また、これまでに同定した制御因子および新規の制御因子の相互作用因子を酵母two-hybrid法、および免疫沈降・質量分析により探索し、二次細胞壁のパターン形成におけるタンパク質制御ネットワークを明らかにします。最終的にはこの制御ネットワークを計算機シミュレーションに反映させることにより、二次細胞壁パターン形成の包括的な理解を目指します。
フェムト秒パルスラジオリシスによる極性溶媒中の電子の熱化及び溶媒和過程の研究

採用最終年度となる平成27年度は、これまでの研究の取りまとめを中心に、アルコール中の電子の熱化・溶媒和過程の研究を行った。具体的に実施したことは以下のとおりである。1フェムト秒パルスラジオリシス法で得られた過渡吸収の解析手法を確立した。パルスラジオリシスシステムの時間分解能を決定する要因である、電子線およびレーザーのパルス幅、電子線とレーザーの同期ジッターおよびサンプル通過中の電子線とレーザーの速度差に起因する応答関数を組み込んだ理論曲線を用いて、実験的に得られる過渡吸収の時間変化を解析することで、フェムト秒やピコ秒で進行する現象を議論できることを証明した。2メタノール、エタノール、ブタノール、オクタノール中の溶媒和前電子の生成および減衰時間を決定した。それぞれの得られた時間については、誘電緩和時間と比較し、溶媒和前電子の生成はOH基のフリッピング運動と、溶媒和前電子の減衰は1つの溶媒分子の回転配向と関係していることを明らかにした。3前年度までに行ったニトロメタン、四塩化炭素に加え、6種の電子捕捉剤を用いて電子捕捉実験を行い、ドライ電子、溶媒和前電子および溶媒和電子の反応性を詳細に検討した。4本研究の総括として、溶媒和電子生成モデルを構築した。放射線で生成する電子は、熱化によって、ドライ電子となる。ドライ電子は水素結合ネットワーク末端のOH基に束縛されることで溶媒和前電子へと変化する。その後、溶媒和前電子から溶媒和電子に至る過程では周囲の溶媒和電子を1つ、水素結合を切断し、自身に配向させることで溶媒和電子へと至る。一方、溶媒和前電子から溶媒和電子へと変化する過程では同時に、周囲の溶媒分子が回転配向していくことで過渡吸収スペクトルが短波長側へシフトする。以上のプロセスによって溶媒和電子が生成することを示した。27年度が最終年度であるため、記入しない。平成25年度は、フェムト秒パルスラジオリシスシステムの測定波長拡大に取り組み、アルコール中の溶媒和前電子から溶媒和電子へと至る過程の観測に成功した。さらに電子捕捉剤をアルコールに添加した系を用いることで溶媒和前電子およびドライ電子の挙動に関する新たな知見を得た。(1)フェムト秒パルスラジオリシスシステムによるアルコール中の電子の溶媒和過程の観測溶媒和前電子から溶媒和電子へと至る緩和過程を明らかにするため、システムの測定波長範囲を400nmから1900nmまで拡張し、アルコールの過渡吸収スペクトルを測定した。エタノール中では、溶媒和電子および溶媒和前電子の吸収バンドをそれぞれ観測し、溶媒和電子の吸収バンドにおいて、スペクトルが時間の経過と伴に短波長側へシフトすることを見出した。今後、分子の配向および電子軌道遷移、熱緩和の寄与について検討を行い、溶媒和過程の全貌を明らかにしていく。(2)溶媒和前電子およびドライ電子の反応性エタノール中に電子捕捉剤を添加した系のパルスラジオリシスを行い、溶媒和前電子の収量の濃度依存性を測定した。電子捕捉剤が溶媒和前電子と反応することにより、その減衰が速くなっただけでなく、溶媒和前電子の初期収量が著しく低下した。これは捕捉剤が、溶媒和前電子に先行して存在するドライ電子と反応したためであり、ドライ電子が溶媒和電子や溶媒和前電子に比べて非常に大きな反応性を有していることを実験的に明らかにした。ドライ電子が、その寿命の短さに関わらず、反応過程において大きな役割を担っていることを見出したことは、量子ビーム誘起反応の理解に資するものである。採用第2年度は、研究計画に則り、2000nm付近まで測定波長を拡大したフェムト秒パルスラジオリシスシステムを用いて、アルコール中のドライ電子の挙動の観測を試みた。さらに前年度得られた溶媒和前電子及び溶媒和電子の過渡吸収スペクトルを解析し、分子配向と電子軌道遷移について検討を行った。以下にその概要を述べる。(1)オクタノール中のドライ電子の観測2000nm付近まで測定波長を拡大したフェムト秒パルスラジオリシスシステムを用いて、オクタノール中の電子の過渡吸収スペクトルを測定した。オクタノール中でも、エタノール中と同様に、700nm、1200nm付近に吸収ピークを持つ溶媒和電子、溶媒和前電子それぞれの吸収帯が観測された。一方、1600nmよりも長い波長領域において溶媒和前電子とは異なる、新たな活性種による吸収帯の観測に成功した。1400nmで観測した溶媒和前電子の減衰の時定数が52psであったのに対し、1900nmで観測した活性種の減衰の時定数は27psと非常に速く、溶媒和前電子に先行して存在するドライ電子の寄与が示唆された。(2)エタノール中で観測された、溶媒和前電子から溶媒和電子へと至る吸収スペクトルについて、分子配向に伴う連続的な吸収波長シフトを考慮にいれた解析を行った。過渡スペクトルを溶媒和前電子および溶媒和電子それぞれの吸収スペクトルに分離することで、溶媒和前電子の寿命(13ps)と、連続的なスペクトルシフトに要する時間(21ps)を独立に求めた。分子の電場応答時間に相当する誘電緩和時間は16psと報告されており、双方の時間は誘電緩和時間と近い値を取っている。当初、連続的なスペクトルシフトと誘電緩和過程の相関を予想していたが、この結果からは、溶媒和前電子から溶媒和電子へと至る軌道遷移過程についても誘電緩和との関係が示された。

具体的に実施したことは以下のとおりである。1フェムト秒パルスラジオリシス法で得られた過渡吸収の解析手法を確立した。パルスラジオリシスシステムの時間分解能を決定する要因である、電子線およびレーザーのパルス幅、電子線とレーザーの同期ジッターおよびサンプル通過中の電子線とレーザーの速度差に起因する応答関数を組み込んだ理論曲線を用いて、実験的に得られる過渡吸収の時間変化を解析することで、フェムト秒やピコ秒で進行する現象を議論できることを証明した。2メタノール、エタノール、ブタノール、オクタノール中の溶媒和前電子の生成および減衰時間を決定した。それぞれの得られた時間については、誘電緩和時間と比較し、溶媒和前電子の生成はOH基のフリッピング運動と、溶媒和前電子の減衰は1つの溶媒分子の回転配向と関係していることを明らかにした。3前年度までに行ったニトロメタン、四塩化炭素に加え、6種の電子捕捉剤を用いて電子捕捉実験を行い、ドライ電子、溶媒和前電子および溶媒和電子の反応性を詳細に検討した。4本研究の総括として、溶媒和電子生成モデルを構築した。放射線で生成する電子は、熱化によって、ドライ電子となる。ドライ電子は水素結合ネットワーク末端のOH基に束縛されることで溶媒和前電子へと変化する。その後、溶媒和前電子から溶媒和電子に至る過程では周囲の溶媒和電子を1つ、水素結合を切断し、自身に配向させることで溶媒和電子へと至る。一方、溶媒和前電子から溶媒和電子へと変化する過程では同時に、周囲の溶媒分子が回転配向していくことで過渡吸収スペクトルが短波長側へシフトする。以上のプロセスによって溶媒和電子が生成することを示した。本研究は、フェムト秒パルスラジオリシスシステムを活用して、量子ビーム化学初期過程の中心的な問題であるイオン化直後の電子の熱化・溶媒和過程を実験的に解明することを目的としている。これまでに、フェムト秒パルスラジオリシスシステムの測定波長範囲を拡張を行うことで、アルコール中の溶媒和過程における電子の過渡吸収スペクトルの測定に成功し、分子配向過程や電子軌道遷移過程との関係について新たな知見をこれまで得てきた。一方、オクタノール中において、溶媒和前電子に先行して存在する活性種の観測に成功しており、今後もドライ電子との関係について検討することで、熱化過程への重要な知見を得られることが期待できる。27年度が最終年度であるため、記入しない。平成26年度はドライ電子の直接観測に向けて、引き続きオクタノール中で観測された活性種の帰属を行う。さらに電子捕捉剤添加実験によって、電子の熱化および溶媒和過程における電子の反応性を明らかにし、それぞれの過程における電子のダイナミクスを詳細に検討することで、熱化・溶媒和過程双方を内包した溶媒和電子生成モデルを確立する。平成25年度は、溶媒和電子の前駆体である溶媒和前電子の過渡吸収スペクトルの測定を、当初の計画通り遂行し、溶媒和過程の新たな知見を得た。さらにオクタノールを用いることで、これまで観測に至っていなかったドライ電子を示唆する挙動の観測にも成功しており、今後さらなる成果が見込まれる。