hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
スピン偏極STMによる強磁性/反強磁性ヘテロ構造の原子スケール交換結合特性評価

そこでSTM、強磁場極低温クライオスタットの再設計・再性能シミュレーションを行う必要が生じたが、当初の予定どおり、来年度中に装置を導入する目処がついた。本研究は反強磁性/強磁性Mn/Fe超薄膜ヘテロ構造の構造と電子・磁気状態の詳細を原子分解能での構造と電子・磁気状態の実空間観測が可能なスピン偏極走査トンネル顕微鏡(STM)で明らかにし、マクロな電気・磁気特性との相関を電子・磁気状態を元素選択的に定量評価可能な放射光X線吸収分光/X線磁気円二色性(XAS/XMCD)測定の結果との比較により解明することを目的としている。本年度はMn/Fe超薄膜ヘテロ構造のスピン偏極STMを行い、ミクロな電子・磁気状態の解明に取り組んだ。XAS/XMCD測定からMn積層によってFe超薄膜の磁化方向が面直方向から面内方向にスピン再配列転移を起こすことが明らかになったため、面内磁化に敏感な強磁性Fe探針をスピン偏極STM磁性探針として使用した。スピン偏極STM観察の結果、Mn超薄膜は面内磁化を示し、1層毎に磁化方向が反転する層状反強磁性を示すことが明らかになった。さらに、参照資料であるバルクFe単結晶上に成長したMn超薄膜の表面磁気構造と比べて、磁区サイズや磁壁幅の減少等、層状反強磁性磁気構造に原子スケールでの変化が観測された。得られた結果は、Mn超薄膜と面内磁気異方性が増大したFe超薄膜との磁気結合を考慮することによって理解でき、XAS/XMCD測定とスピン偏極STMを組み合わせた包括的な表面・界面磁性研究の重要性を示すことができた。極低温・強磁場中スピン偏極STM装置については、輻射シールド(液体窒素シールド、液体ヘリウムシールド、ジュールトムソンシールド)および極低温クライオスタット用の超高真空チェンバーの作製が完了し、装置全体の整備を行った。本研究では反強磁性/強磁性超薄膜ヘテロ構造の接合界面における構造と電子・磁気状態のミクロな違いがマクロな電気・磁気特性に及ぼす影響を、原子分解能での構造と電子・磁気状態の実空間観測が可能なスピン偏極走査トンネル顕微鏡(STM)に埋もれた界面の電子・磁気状態を元素選択的に定量評価可能な放射光X線吸収分光/X線磁気円二色性(XAS/XMCD)測定を組み合わせた相補的な研究手法によって明らかにすることを目的としている。本年度は、Mn/Fe超薄膜ヘテロ構造のXAS/XMCD測定を行い、マクロな電子・磁気状態の解明に取り組んだ。測定はUVSOR BL4BのXAS/XMCD装置を用いて行った。試料温度は80 K、印加磁場は0-5 Tである。まず、超高真空中でCu(001)清浄表面へ7原子層のFeを室温蒸着し、強磁性Fe超薄膜を作製した。その後、Mn室温蒸着により反強磁性Mn超薄膜を0-5原子層積層し、Mn/Fe超薄膜ヘテロ構造を作製した。強磁性Fe超薄膜のXAS/XMCD測定の結果、残留磁場下でより大きなXMCDシグナルが面直配置で観測され、先行研究同様に面直容易磁化を確認した。しかし、Mn超薄膜を積層することによってFe超薄膜の面直XMCDシグナルは徐々に減少し、容易磁化方向が面内方向に変化するスピン再配列転移を起こすことが明らかになった。対応する界面構造のSTM観察の結果との比較により、界面のFe原子とMn原子が混じり合って表面合金化し、さらに、その組成や構造は膜厚の増大に伴い変化していくことがわかった。Mn超薄膜が3原子層以上になると純粋なMn層が表面に現れ、Fe超薄膜の磁気特性も変化は無かった。XAS/XMCD測定およびSTM観察の結果より、反強磁性/強磁性超薄膜ヘテロ構造の磁気特性は数原子層から構成される界面合金層によって決定づけられると結論付けた。
糖鎖とNK細胞の相互作用を用いた切除不能腎癌に対する新規免疫療法の確立

これまでの研究で、腎癌細胞上のDSGb5糖鎖抗原を制御することで、NK細胞の細胞傷害活性が賦活することも確認した。しかし、臨床上は、腎腫瘍全体として、DSGb5糖鎖抗原の発現量が小さい場合は、NK細胞を賦活化させた効果が非常に限定的なものとなってしまうことが予想された。このように、腎細胞癌のDSGb5糖鎖抗原の定量という課題に直面した。そこで、質量分析器による試料中の糖鎖抗原の定量に着手した。DSGb5糖鎖は糖脂質であり、これに含まれるスフィンゴ糖脂質はセラミド部分の脂肪酸および糖鎖の配列部分に多様性を有する。抗体は糖鎖をエピトープとして認識するため、脂肪酸配列については不明である。こうした分子種を識別して精密に同定しつつ、定量的に解析する手法として液体クロマトグラフィー/タンデム質量分析法(LC/MS/MS)を用いた。試行錯誤の結果、腎癌細胞株培養上清において、炭素数16から26までの異なる脂肪酸鎖8種を測定対象に設定するとことで、DSGb5糖鎖を理論値からほぼ定量できると推測された。しかし、定量測定には標準物質が不可欠であり、標品としてのDSGb5糖脂質を入手する必要があった。DSGb5糖鎖は7つの単糖より構成され、その生合成は複雑であり、現時点で市販されていないため、化学合成によりDSGb5糖鎖を生合成する実験系を構築した。現在、生合成は最終段階にある。さらに、合成過程で中間生成物であるMSGb5糖鎖などいくつかの有用な糖脂質も合成することができた。以上により、DSGb5糖鎖が大量に化学合成できれば、多くの試料および検体の定量測定が可能となり、副次的に有用な糖鎖の合成も容易になると予想している。同時に施行していたin vitroおよびin vivoの実験、さらには患者検体を用いた臨床研究への応用が期待できる状況となりつつある。研究過程において、腎細胞癌の糖鎖抗原の定量という課題が見つかったことにより、当初予定した進捗状況より、大幅に遅延することとなった。今回、ターゲットとしたDSGb5は糖脂質であり、標準物質が市販されておらず、液体クロマトグラフィー/タンデム質量分析法(LC/MS/MS)で測定するとしても、工夫が必要であった。しかし、Gb4糖鎖は標準物質として市販されており、Gb4糖鎖をLC/MS/MSで測定することで、DSGb5の糖鎖部分の検出は可能と考えられた。DSGb5の脂肪酸配列には多様性があることが分かっていたが、これまでの文献から糖鎖の脂肪酸配列を炭素数16から26までの異なる脂肪酸鎖8種を測定対象に設定することで、DSGb5糖鎖の定量にめどがたった。しかしながら、上記の方法は、理論値からの定量であり、実際の定量とは言い難い。そこで、DSGb5糖鎖の化学合成を試みたわけである。DSGb5のように長鎖の糖鎖の合成は複雑であり、非常に困難であったが、2から3の単糖を酵素反応により伸長することで、生合成の目途もたってきた。また、前述のように、中間生成物として、MSGb5糖鎖のような、こんごの糖鎖研究で有用な物質の生成に成功した。以上より、本研究全体を俯瞰すると、試料および検体からのDSGb5糖鎖の定量という点で、より臨床応用に近づきつつあると考えられ、おおむね順調に進んでいるかと思われる。当施設の薬学研究室より助言およびご指導をいただいただきながら、DSGb5糖鎖の定量技術を確立しつつある。これにより、DSGb5糖鎖をターゲットとしたNK細胞の賦活化による新規免疫療法が有効な臨床像を、明らかすることが可能になったものと考える。なお、DSGb5糖鎖の化学合成技術については、近日中に論文発表および学会発表を予定している。これまで通り、in vitroおよびin vivoでの実験を進めていくが、実験経験の豊富な補佐員を雇うことにより、これまでより短期間で多くの実験データを出し、試行錯誤する時間をもう少し増やしたいと考えている。いづれにしても、研究計画通りに実験を進め、これまでの実験成果を論文等にて、着実に形にしていく方針である。今後も直面する課題については、実験補佐員やた薬学研究室の助言等も受け、少しずつ解決していく。以上のように、他研究室との連携を生かしつつ、想定した目標を目指して一歩ずつ推進させ、我が国の腎癌診療の発展に貢献したいと考えている。これまでのin vitroの実験において、腎癌細胞上にNK細胞の細胞傷害活性を抑制する糖鎖抗原の発現を明らかにした。また、その糖鎖抗原を制御することで、NK細胞の細胞傷害活性が賦活することも確認した。しかし、臨床上は、腎腫瘍全体として、その糖鎖抗原の発現量が小さい場合は、NK細胞を賦活化させた効果が非常に限定的なものとなってしまうことが予想された。このように、本研究を進めていく過程で、腎細胞癌の糖鎖抗原の定量という課題に直面した。今回、NK細胞との相互作用が確認されている、DSGb5糖鎖の定量のための実験系を組み立てた。

こうした分子種を識別して精密に同定しつつ、定量的に解析する手法として液体クロマトグラフィー/タンデム質量分析法(LC/MS/MS)を用いた。腎癌細胞株ならびに上清、さらに患者検体尿中のDSGb5糖鎖の検索を行った。試行錯誤の結果、腎癌細胞株培養上清において、炭素数16から26までの異なる脂肪酸鎖8種を測定対象に設定するとことで、DSGb5糖鎖を定量できることが明らかになった。さらに、腎癌患者尿にいても微量ではあるもののDSGb5糖鎖を定量することが可能であった。以上により、同時に施行していたin vitroおよびin vivoの実験、さらには患者検体を用いた臨床研究への応用が期待できる状況となった。研究過程において、腎細胞癌の糖鎖抗原の定量という課題が見つかったことにより、当初予定した進捗状況より、大幅に遅延することとなった。今回、ターゲットとしたDSGb5は糖鎖脂質であり、標準物質が市販されておらず、液体クロマトグラフィー/タンデム質量分析法(LC/MS/MS)で測定するとしても、工夫が必要であった。しかし、Gb4糖鎖は標準物質として市販されており、Gb4糖鎖をLC/MS/MSで測定することで、DSGb5の糖鎖部分の検出は可能と考えられた。DSGb5の脂肪酸配列には多様性があることが分かっていたが、これまでの文献から糖鎖の脂肪酸配列を炭素数16から26までの異なる脂肪酸鎖8種を測定対象に設定することで、DSGb5糖鎖の定量にめどがたった。実際、腎癌細胞株培養上清においてLC/MS/MSにより、DSGb5糖鎖を定量することに成功した。定量の技術は、今後、臨床応用の際に非常に重要な要素とであると考えられた。大幅な遅れと感じてはいるが、本研究全体を俯瞰すると、より臨床応用に近づきつつあると考えられ、おおむね順調に進んでいるかと思われる。これまでの研究で、腎癌細胞上のDSGb5糖鎖抗原を制御することで、NK細胞の細胞傷害活性が賦活することも確認した。しかし、臨床上は、腎腫瘍全体として、DSGb5糖鎖抗原の発現量が小さい場合は、NK細胞を賦活化させた効果が非常に限定的なものとなってしまうことが予想された。このように、腎細胞癌のDSGb5糖鎖抗原の定量という課題に直面した。そこで、質量分析器による試料中の糖鎖抗原の定量に着手した。DSGb5糖鎖は糖脂質であり、これに含まれるスフィンゴ糖脂質はセラミド部分の脂肪酸および糖鎖の配列部分に多様性を有する。抗体は糖鎖をエピトープとして認識するため、脂肪酸配列については不明である。試行錯誤の結果、腎癌細胞株培養上清において、炭素数16から26までの異なる脂肪酸鎖8種を測定対象に設定するとことで、DSGb5糖鎖を理論値からほぼ定量できると推測された。しかし、定量測定には標準物質が不可欠であり、標品としてのDSGb5糖脂質を入手する必要があった。DSGb5糖鎖は7つの単糖より構成され、その生合成は複雑であり、現時点で市販されていないため、化学合成によりDSGb5糖鎖を生合成する実験系を構築した。現在、生合成は最終段階にある。さらに、合成過程で中間生成物であるMSGb5糖鎖などいくつかの有用な糖脂質も合成することができた。
環境変化が及ぼす空気浮遊粒子中真菌類の発生及び曝露影響に関する研究

環境空気浮遊粒子中の真菌類の存在実態を把握するため、粒径別分級採取法、分子マーカーのGC/MS分析法、リアルタイム濃度測定法などについて検討した結果、大学室内及び牛舎内空気で平均粒径1.1μmのステージに多く採取されたこと、室内空気中エルゴステロール濃度が0.0674.2(平均1.1)ng/m^3となり屋外空気中のそれらとほぼ同等であったこと、レーザー照射蛍光測定装置を用いるとリアルタイム測定が可能であることなどを認めた。空気中の有害物質のうち研究開発が遅れている浮遊粒子中の真菌類の測定手法や存在実態について当該研究の初年度である平成20年度は、屋外、大学研究室内及び大学牛舎内の浮遊粒子をアンダーセンサンプラーで粒径別に分級採取し、基礎的研究を行った。その結果、寒天平板培地をセットしたサンプラー5段目(平均粒径1.1μm)に良好な真菌類のコロニーが得られ、それらのうち5種類には多環芳香族炭化水素(PAH)類の1種のピレンの分解能があることがピレン減少率から示唆された。また、標準真菌類6種(理研)について同様に分解能を調べたところ2種にピレン分解能を有することが示唆された。現在、空気中から分離された真菌類の同定を進めると共に、ピレン代謝物の測定法を作成し分解能の確認を行いつつある。一方、アンダーセン型ロープレッシャーインパクター装置による採取条件や真菌類の分子マーカーであるエルゴステロールの高感度分GC/MS装置の準備を次年度以降の研究に向けて進めている。空気中の有害物質のうち研究開発が遅れている浮遊粒子中の真菌類の測定手法や存在実態について当該研究の2年度である平成21年度は、一般5家庭内の浮遊粒子をローボリウムエアサンプラーで採取し、真菌細胞に固有のエルゴステロールをカビの分子マーカーとしてGC/MSを用いて測定した。その結果、一般5家庭内のエルゴステロール濃度は、0.241.6(平均1.1)ng/m^3、0.42.7(平均1.4)ng/m^3、1.1(1回測定)ng/m^3、0.0674.2(平均1.1)ng/m^3となり、屋外空気中濃度の0.0164.19(平均1.1)ng/m^3と比べて、ほぼ同等であることが判った。また、家庭内空気中のエルゴステロール濃度の方が屋外のそれよりも変動が大きいことや、同時に測定した屋外と家庭内比が0.500.96となり屋外濃度が高い場合が多いこと、一度だけ6.5となり家庭内が高い場合があることなどが認められた。また、5家庭内空気中の生菌数(CFU)測定では、55281CFU/m^3となったが、4分間のサンプリングであったためか24時間サンプリングのエルゴステロール測定結果との相関は良好ではなかった。現在、ハイボリウムエアサンプラーで採取した試料からのCFU測定及び長期冷凍保存試料のCFU測定について研究を進めている。各種空間に存在する真菌類の胞子をリアルタイムで高感度に検出するための手法開発に関して平成22年度はレーザー照射蛍光測定装置(UV-APS:TSI社)を用いて検討した。UV-APSによる細胞内補酵素類の蛍光検出感度や精度などの測定能評価に必要な標準真菌類の装置への導入方法では、濃度設定済みのPenicillium(青カビ)やCladosporium(黒カビ)の胞子及び酵母の水懸濁液のミストをアトマイザーで発生させ、これを50°C程度に加熱した金属チューブを介してUV-APS装置へ導入すると胞子濃度と蛍光強度(カウント数)の間に良好な直線関係が得られることなどを認めた。また、当該ミストの導入空気流量については、4L/min程度の流量で良好な直線関係が得られるが2.5L/min以下では得られ難くなることも認められた。一方、一般環境や室内環境空気中に浮遊する真菌類の実態に関する研究では、麻布大学校舎の屋上の真菌類胞子や牛舎内空気のそれらを採取して真菌類の種類を調べると共に自製木酢液や自製竹酢液の真菌類に対する成長阻害効果を液体培地希釈放及びペーパーデスク法で調べた。その結果、Cladosporium(青カビ)やFusarium(赤カビ)などが検出されることやそれらに対する木酢液や竹酢液の成長阻害効果はヒノキ木酢液≒竹酢液>クヌギ木酢液の順となることなどを認めた。
世界初の幹細胞スフェアドラッグデリバリー技術を用いた再生治療

幹細胞を用いた再生治療は、組織が破壊される難治性の病気や、外科手術で臓器を失った場合、多くの患者さんの命を救う重要な医療である。本研究の目的は、幹細胞移植の効果を高めるため、幹細胞を体の中で安定に保つシステムを開発し再生治療効果を確認する事である。私たちの研究グループでは、既存の幹細胞移植に比較して、高い再生治療効果を発揮する幹細胞システムの構築に成功している。本研究では、この幹細胞システムを更に改良し、組織が破壊されたモデルを用いて組織再生治療効果を評価する。この研究は、再生治療の更なる発展につながり、がんや難治性の病気で苦しむ多くの患者さんに、根本的な治療の道を切り開くことにつながる。
国際共同研究による新規胃癌血清腫瘍マーカーの開発と血中移行機序の検討

進行胃癌は高頻度に再発をきたす予後不良な疾患である。胃癌のスクリーニング、治療方針決定のための進行度診断、治療の効果判定、切除術後の再発モニタリングのいずれの場面においても、非侵襲的かつ簡便に採取可能な血清で測定が可能な優れた腫瘍マーカーの開発が必要である。胃癌診療現場では現在でもCEA、CA19-9などの古典的な腫瘍マーカーが使用されているが、これら既存の腫瘍マーカーは感度、特異性ともに物足りず、これらを凌駕する診断能を有する腫瘍マーカーの開発が個別化治療の時代の到来に際し急務と考える。研究代表者は多くのバイオマーカーを同定・報告してきたが、限られた検体数の後ろ向き解析から得られたものであり、今後体外診断用医薬品として商品開発を進めるにあたり、至適カットオフ値の設定を含め、複数の医療機関における大きな検体数でのvalidationが必要であった本研究では日本と韓国の国際共同研究により実現する大規模な検体数とデータをvalidation setとして利用し、ANOS1、MAGE-D2、DPYSL3の3分子の分子の胃癌血清腫瘍マーカーとしての有用性を検証することを目的としている。共同研究施設であるソウル大学では、高度な集約化システムによりきわめて多数の症例が均一化された治療を行っている先進的なHigh volume centerとして世界的に認知されている。前年度から行っていた前向きな症例集積は順調に進み平成30年度に予定通り症例登録を完了し、全収集検体を対象に、ANOS1、MAGE-D2、DPYSL3それぞれの血清値をELISA法によって測定した。ELISA結果をもとに、ANOS1、MAGED2、DPYSL3のそれぞれにおいて、測定された治療前血清値と臨床データとの相関解析を開始している。ヒト検体を使用した前向き臨床観察研究であるため、名古屋大学医学部附属病院および国際共同研究施設であるソウル大学がん研究所の倫理委員会承認のもと研究を遂行している。名古屋大学医学部附属病院、ソウル大学病院、ソウル大学Bundang病院において血清/組織検体およびCEA、CA19-9値を含む診療データの前向きな症例集積を行い、平成30年度に予定通り症例登録を完了した。収集された血清検体は参加施設間で同一の処理方法(採血管、採血後処理、保存方法)を徹底し、匿名化して定期的に当施設へ集約した。ANOS1、MAGE-D2、DPYSL3それぞれに対応したELISA kit(統一lot)を用いて、盲検下に血清検体中濃度を測定した。まず、得られたELISA結果をもとにANOS1、MAGE-D2、DPYSL3のそれぞれにおいて、測定された治療前血清値と臨床データとの相関性を解析する。特に、存在診断としての健常者コントロール群と胃癌症例群間の差、進展度診断としての進行度との相関性に着目する。また、顕微鏡的微小転移である腹腔細胞診陽性症例を術前にどの程度検出できるかという点も胃癌の腫瘍マーカーとして重要である。さらに、現在胃癌診療で汎用されている血清CEA、CA19-9値の解析結果と比較する。さらに、候補分子単独のみでなく、CEA、CA19-9を含めた複合的解析により相補的に診断能が向上できるか否かについても検討する。さらに、ANOS1、MAGE-D2、DPYSL3の組織・細胞内分布および細胞外移行の度合いを検討する。いかにして血中に移行するのかを探索する目的で、胃癌組織切片および胃癌細胞株を用いた実験を行う。免疫染色法により、対象蛋白発現の組織内局在(上皮側か、腫瘍先進部か、脈管/リンパ管浸潤部か)を評価する。さらに、胃癌原発巣組織中mRNA発現度を定量的PCR法で測定し、血清値との相関性を解析する。倫理委員会の承認のもと治療前血清をした食道扁平上皮癌、乳癌、肝細胞癌、膵癌、大腸癌症例において、血清ANOS1、MAGE-D2、DPYSL3値を測定し、胃癌以外の癌腫での血清値を調査し、胃癌に特異的なマーカーとなるのか、あるいは他の癌種においても有用性をもつ腫瘍マーカーとなるのかを確認する。胃癌は依然として本邦で罹患率が高く、その克服は重大なテーマのひとつである。スクリーニング、治療方針決定のための進行度診断、治療の効果判定、切除術後の再発モニタリングのいずれの場面においても、非侵襲的かつ簡便に採取可能な血清で測定が可能な優れた腫瘍マーカーの開発が必要である。こうしたマーカーの候補は分子生物学的解析により数多く見出されてきたが、どれも実用化には至っておらず、現在でもCEA、CA19-9などの古典的な腫瘍マーカーが使用されている。しかし、これら既存の腫瘍マーカーは感度、特異性ともに物足りず、これらを凌駕する診断能を有する腫瘍マーカーの開発が個別化治療の時代の到来に際し急務と考える。研究代表者は多くのバイオマーカーを同定・報告してきたが、限られた検体数の後ろ向き解析から得られたものであり、今後体外診断用医薬品として商品開発を進めるにあたり、至適カットオフ値の設定を含め、複数の医療機関における大きな検体数でのvalidationが必要であった本研究では日本と韓国の国際共同研究により実現する大規模な検体数とデータをvalidation setとして利用し、ANOS1、MAGE-D2、DPYSL3の3分子の分子の胃癌血清腫瘍マーカーとしての有用性を検証することを目的とする。韓国では近年高度な集約化システムにより特定の施設においてきわめて多数の症例が均一化された治療を受けている。

共同研究施設であるソウル大学は、中でも先進的なHigh volume centerとして世界的に認知されており、ここからprospectiveに採取、提供される多数の検体の解析は、本研究の目的を遂行する上で大きな力となる。前向きな症例集積は順調に進み、順次、盲検下に血清値の測定を進めている。まず本研究はヒト検体を使用した前向き臨床観察研究にあたるため、先立って名古屋大学医学部附属病院および国際共同研究施設であるソウル大学がん研究所の倫理委員会に研究計画を申請し承認を得た。名古屋大学医学部附属病院、ソウル大学病院、ソウル大学Bundang病院において血清/組織検体およびCEA、CA19-9値を含む診療データの収集を開始し、順調に症例集積が進んでいる。収集された血清検体は参加施設間で同一の処理方法(採血管、採血後処理、保存方法)を徹底し、匿名化して定期的に当施設へ集約している。ANOS1、MAGE-D2、DPYSL3それぞれに対応したELISA kit(統一lot)を用いて、順次収集された血清検体中濃度測定を盲検下に進めている。進行胃癌は高頻度に再発をきたす予後不良な疾患である。胃癌のスクリーニング、治療方針決定のための進行度診断、治療の効果判定、切除術後の再発モニタリングのいずれの場面においても、非侵襲的かつ簡便に採取可能な血清で測定が可能な優れた腫瘍マーカーの開発が必要である。胃癌診療現場では現在でもCEA、CA19-9などの古典的な腫瘍マーカーが使用されているが、これら既存の腫瘍マーカーは感度、特異性ともに物足りず、これらを凌駕する診断能を有する腫瘍マーカーの開発が個別化治療の時代の到来に際し急務と考える。研究代表者は多くのバイオマーカーを同定・報告してきたが、限られた検体数の後ろ向き解析から得られたものであり、今後体外診断用医薬品として商品開発を進めるにあたり、至適カットオフ値の設定を含め、複数の医療機関における大きな検体数でのvalidationが必要であった本研究では日本と韓国の国際共同研究により実現する大規模な検体数とデータをvalidation setとして利用し、ANOS1、MAGE-D2、DPYSL3の3分子の分子の胃癌血清腫瘍マーカーとしての有用性を検証することを目的としている。共同研究施設であるソウル大学では、高度な集約化システムによりきわめて多数の症例が均一化された治療を行っている先進的なHigh volume centerとして世界的に認知されている。前年度から行っていた前向きな症例集積は順調に進み平成30年度に予定通り症例登録を完了し、全収集検体を対象に、ANOS1、MAGE-D2、DPYSL3それぞれの血清値をELISA法によって測定した。ELISA結果をもとに、ANOS1、MAGED2、DPYSL3のそれぞれにおいて、測定された治療前血清値と臨床データとの相関解析を開始している。ヒト検体を使用した前向き臨床観察研究であるため、名古屋大学医学部附属病院および国際共同研究施設であるソウル大学がん研究所の倫理委員会承認のもと研究を遂行している。名古屋大学医学部附属病院、ソウル大学病院、ソウル大学Bundang病院において血清/組織検体およびCEA、CA19-9値を含む診療データの前向きな症例集積を行い、平成30年度に予定通り症例登録を完了した。
結晶表面の原子ステップの位置・構造制御と原子・分子修飾

ナノスケールの電子デバイスでは、原子レベルまで微細な構造を制御する技術が求められる。同時に、種々の不具合の原因を解明したりその抑制技術を開発したりするために、原子レベルの精度で制御された構造を用いて、より感度高く現象を把握することは重要である。本研究では、主に(111)面方位の単結晶シリコンを低溶存酸素純水に浸漬して、原子ステップと幅広い原子的に平坦な原子テラスを形成した。さらに、ナノテクノロジーとして原子ステップの位置制御性を検討した。また、原子テラスの究極の平坦面を利用して、その表面に熱酸化法によって形成されるシリコン酸化膜の原子レベルの膜厚均一性などに伴う現象を明らかにした。原子ステップ/テラス構造を持つシリコン(111)表面に、AFMカンチレバーを用いて微細なインデンテーションを印加することにより、その後につづく低溶存酸素水浸漬によって、三角ピットを表面に形成することに成功した。インデンテーションでは、従来、微小押し込み領域で、弾性変形が数10μNで観測されたことが報告されているが、本実験では、数μNでも十分に、インデンテーションの履歴が観測され、弾性変形に留まらず、シリコン単結晶に対して塑性変形をもたらしていることが明らかとなった。つまり、塑性変形のしきい値応力は極めて低いことを物語っている。今後は、さらに、単原子ステップあるいは所定高さのステップ形成等により、制御性を高めていく。酸化物単結晶の代表として、y-cutクオーツ面を用いたところ、シリコン同様に、ステップ/テラス構造を作成することに成功した。シリコンに比較して構造は複雑になり、らせん状の三回対称となっている。また、形成されたテラス表面は、極めて安定であり、シリコンに比較して外乱に対して強いことがわかった。また、原子ステップ直線性も得られ、ステップ端への外乱によるキンク発生に対する耐性も、シリコンに比較して、十分高いことが明らかとなった。クォーツは、耐薬品性が強いため、シリコンのSiO2フェンスのような機能を発揮させることが困難であるが、インデンテーションを含めて、ステップ制御方法の探索を進めると同時に、シリコン表面の熱酸化膜との差異等に注目していく。原子的平坦なSiテラスへのナノインデンテーションによるステップの発生の研究において、インデンテーション後の低溶存酸素水処理によって、三角ピットが発生する。三角ピットの形状等の詳細な観察から、以下のことが明らかとなった。三角ピットの各辺は、Siの<1,1,-2>と等価な3つの結晶方位に垂直である。発生する三角ピットは、同一の中心を有し、低溶存酸素水への浸漬時間とともに、ステップフローエッチングが進行し、各辺の長さが伸張する。これらの形状変化から、ステップの発生が、インデンテーションによるものであることが明らかである。つぎに、浸漬時間に対するステップフローエッチング距離との関係から、ステップフローエッチング速度が2段階で進行することが明らかとなった。つまり、浸漬時間が1時間程度までは、比較的高速にエッチングされ、1時間以降は減速されるが一定の速度を有する。以前の研究では、直線的にステップのステップローエッチングは、溶液中の酸素ラジカルによるステップ端へのアタックによるとされ、短い場合にはアタック頻度が低いため低速で、長くなるにつれアタック頻度が上がり徐々に早くなることがわかっている。今回は、初期のステップ長が短い領域で早くなっていることから、インデンテーション固有の機構が作用している。つまり、インデンテーションによる凹みや盛り上がり等の極微細な形状変化およびその周辺の結晶表面近傍の損傷がステップフローを促進していると考えられる。一方、後半の領域の主要因として、上記の溶液中の酸素ラジカルと、三角ピットコーナーのキンクの2通りが挙げられる。また、インデンテーション時のプローブにかかる負荷と三角ピットのステップ数が比例関係にあることが明らかとなり、低負荷インデンテーションにより、数原子層まで発生ステップ数を減少させることができたが、単一ステップに留めるには至っていない。原子的平坦な、水素終端されたSi(111)表面における自然酸化膜成長形態を、AFM、FTIRを用いて評価した。酸化前のSi表面テラスは原子的に平坦であることが確認されている。自然酸化が始まると、酸化に伴う堆積膨張により酸化箇所が確認できる。評価の結果、以下のことが明らかになった。自然酸化はテラス上における核形成から始まり、2次元島成長を基本とするlayer-by-layer成長をする。核形成頻度はおおむね下流のステップ端近傍で高い。また、AFM画像の詳細な評価から、Siバックボンドへの酸素の挿入という観点において、2段階の酸化過程を踏むことがあきらかになった。このことに関して、酸素挿入位置を説明するモデルを提唱した。さらに、FTIRによる評価から、大気中湿度が上昇するにつれて自然酸化速度が大きくなることが明らかとなった。

溶存酸素を極力排除した純水中では酸化が進行しないことから、自然酸化には酸素と水の両方が必要であることが示唆される。Si(100)基板上に形成した熱酸化膜への有機分子吸着を電気的にとらえる試みを行った。扱った有機分子はbiotinおよびavidinである。まず酸化膜表面にbiotin分子を固着させた。次に電気化学セル内にてbiotin/SiO2のみを生理食塩水に浸漬する。Si基板裏面にAl電極、生理食塩水なにPt対向電極用意し、系全体の容量を測定する。その後、生理食塩水にavidinを添加する。Avidinはbiotinと非常に強い親和性を示すため、時間経過とともに酸化膜表面に固着したbiotinと結合していく。容量観察の結果、avdin添加のおよそ30分後から容量の変化が現れ、avidinの吸着を反映しているものと考えられる。MOSキャパシタの、有機分子センサーとしての応用が期待される。今後は対象分子の濃度依存性を明らかにし、感度を向上させること、対象範囲の拡張、多様化などが課題である。Si表面を熱酸化して得られる極薄ゲート絶縁膜は、Si集積回路のゲート絶縁膜としてだけでなく、極めて制御された絶縁膜として、絶縁特性の劣化機構や諸原因を学術的に明らかにするのに極めて有効であり、精度の高く原子論的な議論をするための貴重な実験データを得ることができる。特に、原子的に平坦なSiテラス表面は、熱酸化の二次元的な不均一性の発生原因を明らかにするのに有効である。当該年度では、原子的平坦なSi表面での熱酸化の成長を、同一領域の変化の追跡結果を論文化した。SiO2表面の突起は、極初期に発生する。また、熱酸化直前には、自然酸化膜が形成されている。これまで、原子層毎酸化とされてきたが、数%オーダーでは多原子層酸化が進行していることもわかっている。そこで、当該年度では、原子的平坦なSiテラス表面の形成後、大気中暴露による自然酸化において、いかように原子論的な形態が変化していくかをAFM(Atomic Force Microscopy)を用いて、経時的に観察した。結果、自然酸化は、テラス上にランダムに発生する核から島状酸化と、ステップの上部からのステップフロー酸化が同時に進行していくことが明らかになった。また、酸化時の高さの詳細評価から、酸化はバックボンドから始まり、原子層毎酸化によるSiO2膜層の二次元的広がりがしんこうしていくようすが観察された。また、雰囲気中の水分の増加は、赤外吸収による初期Si表面を覆うSiH結合の観察から、SiH結合の被覆率の減少速度、つまり、酸化の進行速度を加速する効果があることを実験的に明らかにされた。AFM観察では、水分増加はラフネスの増加を伴わないことから、水分は酸化フロント、つまり、二次元的に見て、SiO2島の周辺での酸化の進行を加速していることが明らかとなった。これまでの研究成果Siの原子ステップの制御方法、1極低濃度
アメリカにおける戦後通貨金融政策構想の形成過程

本研究は,ワグナー上院議員による決議に基づき上院銀行通貨委員会が,財務省・商務省・連邦準備制度・連邦預金保険公社・金融復興公社・各州銀行監督局・アメリカ銀行協会に対して実施した,包括的な通貨金融制度に関するアンケート調査を収集し,分析することを主要な課題とした。最終的成果の取りまとめに際して、John A. James(ヴァージニア大学)、Hugh Rockoff(ラトガース大学)、Richard Sylla(ニューヨーク大学)の3氏から貴重なコメントを得た。1.以下、本研究の概要を示す。ニューディール銀行制度改革の基盤の上にその後の連邦準備政策は、具体的にどのような問題に直面したのか。1940年の「全国銀行通貨政策」調査の顛末を、連邦準備制度の信用政策に焦点をあてて分析した。その結果、第1に、1935年銀行法による連邦準備制度理事会の権限の強化は、同理事会よる「銀行統合」論を提起した。すなわち、「連邦準備が通貨信用管理の主たる責任」を再認識し、州法銀行や個人銀行を含めた、「銀行検査や規制機能を統合・整理」することを議会に要請した。「銀行統合」論は二元銀行制度の否定に繋がりかねず、財務省・通貨監督官や州法銀行関係者との激しい論争を呼び起こした。2.第2に、旧来より「スペンダーズ」と見なされてきた連邦準備制度理事会議長エクルズは、1937年のリセッション以降、連邦準備政策の重点を反インフレ的方向に転換したが、それは銀行規制・監督体制の全面的な再編と不可分に結合していたことが解明された。3.最後に,ワグナー委員会「全国銀行通貨政策」調査の分析から、(1)連邦準備制度と財務省という銀行・通貨管理当局の二元性から重大な問題が発生し、それは連銀の独立性として今日へと継続する問題であったこと。(2)それはまた、管理通貨制度の発展過程で出現した問題であり、とりわけ連邦準備制度に「インフレーションの管理」のみならず、新たに「価格メカニズムの歴史的役割の復活」、「自由市場経済の復活」の問題を提起したことである。本研究は,ワグナー(Robert F.Wagner)上院議員による決議(S.Res.125,April 17,1939)にもとづき上院銀行通貨委員会(委員長ワグナー)が,財務省・商務省・連邦準備制度・連邦預金保険公社(FDIC)・金融復興公社(RFC)・各州銀行監督局・アメリカ銀行協会に対して実施した,包括的な通貨金融制度に関するアンケート調査を収集し,かつ分析することを主要な課題としている。1.本年度は,まず通貨金融制度アンケート調査に対する各種機関・諸団体による回答を,アメリカの国立公文書館や連邦議会図書館,ジョージタウン大学(ワグナー文書)やヴァージニア大学(連邦準備銀行関係文書,グラス文書)などの図書館,また国内の図書館等で調査・収集する作業を行った。3.以上の史料調査・分析からこれまでに判明したことは,第1に,本調査は第二次大戦の本格化により初期の目的を必ずしも達成できなかったこと,しかし第2に,1946年「雇用法」体制に帰結する戦後通貨金融政策構想の起源をなしたことである。本調査史料のかかる重要性に鑑みて,当該史料のより完全な収集と分析を行うことで,ニューディール期の金融制度改革が戦後体制に如何にして組み込まれていったのかを構造的に解明できると判断される。

本研究は,ワグナー(Robert F. Wagner)上院議員による決議(S.Res.125,Apri117,1939)にもとづき上院銀行通貨委員会(委員長ワグナー)が,財務省・商務省・連邦準備制度・連邦預金保険公社(FDIC)・金融復興公社(RFC)・各州銀行監督局・アメリカ銀行協会に対して実施した,通貨金融制度に関するアンケート調査に関する資料の収集・分析を主要な課題としている。1.昨年度に引き続いて,本年度も通貨金融制度アンケート調査に対する各種機関・諸団体による回答を中心とする史料を,アメリカの国立公文書館や連邦議会図書館,および国内の図書館等で調査・収集する作業を行った。2.またアメリカの戦時金融および戦後通貨政策に関する内外の文献を収集・検討を進めるとともに,当時の経済専門紙や雑誌を調査し,ワグナー委員会が推し進めようとしていた通貨金融制度改革に対する世論や業界などの反応を分析してきた。さらにまた,すでに収集した調査史料(連邦準備制度やアメリカ銀行協会,復興金融公社,各州銀行当局などの回答)と,国内外の諸研究との突合せ作業を進めた。3.以上の史料調査・分析からこれまでに判明したことは,第1に,ワグナー委員会の通貨金融制度改革構想は,同じくワグナー法(全国労働関係法)として結実したニューディール型社会体制を実現する上で不可欠のものと構想された。しかし第2に,近年の研究では,ニューディール期に追及されたヨーロッパ型の労資関係が戦後1940年代末に変化し,定着したとの主張が有力になりつつある。そこで問題は,ニューディール期に成立した通貨金融システムが戦後体制を支えた事実からみて,生産システムと金融的上部構造との関係の歴史的展開を整合的に把握することである。本研究は,ワグナー上院議員による決議に基づき上院銀行通貨委員会が,財務省・商務省・連邦準備制度・連邦預金保険公社・金融復興公社・各州銀行監督局・アメリカ銀行協会に対して実施した,包括的な通貨金融制度に関するアンケート調査を収集し,分析することを主要な課題とした。最終的成果の取りまとめに際して、John A. Jomes(ヴァージニア大学)、Hugh Rockoff(ラトガース大学)、Richard Sylla(ニューヨーク大学)の3氏から貴重なコメントを得た。1.以下、本研究の概要を示す。ニューディール銀行制度改革の基盤の上にその後の連邦準備政策は、具体的にどのような問題に直面したのか。1940年の「全国銀行通貨政策」調査の顛末を、連邦準備制度の信用政策に焦点をあてて分析した。その結果、第1に、1935年銀行法による連邦準備制度理事会の権限の強化は、同理事会よる「銀行統合」論を提起した。すなわち、「連邦準備が通貨信用管理の主たる責任」を再認識し、州法銀行や個人銀行を含めた、「銀行検査や規制機能を統合・整理」することを議会に要請した。「銀行統合」論は二元銀行制度の否定に繋がりかねず、財務省・通貨監督官や州法銀行関係者との激しい論争を呼び起こした。2.第2に、旧来より「スペンダーズ」と見なされてきた連邦準備制度理事会議長エクルズは、1937年のリセッション以降、連邦準備政策の重点を反インフレ的方向に転換したが、それは銀行規制・監督体制の全面的な再編と不可分に結合していたことが解明された。3.最後に,ワグナー委員会「全国銀行通貨政策」調査の分析から、(1)連邦準備制度と財務省という銀行・通貨管理当局の二元性から重大な問題が発生し、それは連銀の独立性として今日へと継続する問題であったこと。
二重高密度星の進化論的起源と合体過程

本研究では,強い重力波の発生源の有力候補として考えられているもののうちで,中性子星同士が作っている連星系の進化の最後に,中性子星同士が合体する場合に焦点をあてた。まず,観測されている連星パルサーの中で、中性子星同士の系と考えられるものをとりあげ,どのような連星系がどのような進化を経ると,観測されているような連星系が形成されうるのか,そのパラメータ依存性を明らかにした。そして,中性子星同士の初期の距離はどの程度のものが期待できるか,そのような連星系の発生率はどのくらいか,といった重力波検出の可能性に関係した量を推定した。この場合,連星系を構成している星の質量交換過程で系からあふれるガスの持ち出す角運動量とか,爆発の際の非球対称度などがパラメータとなる。星が超新星爆発を起こす場合,爆発後の連星系の状態を決める上で,連星中のヘリウム星の質量と中性子星の質量との関係が大切な量になるが,それは次のように推定した。まず,タイプIb/Ic超新星は連星系にできた比較的質量の小さいヘリウム星というモデルを採用する。その光度曲線をよく説明するからである。連星パルサーや二重中性子星の多くは,タイプIb/Ic超新星の段階をへて形成されるとする。それは,質量の小さいヘリウム星が超新星爆発を起こしても,連星系は壊れにくいためである。一方,タイプIb/Ic超新星の観測とモデルの比較から,ヘリウム星の質量と爆発後に残される中性子星の質量との関係が以前よりずっと高い精度で求めらた。この関係を使うことによって,観測されているような連星系が実現するために,これらのパラメータに対する制限がつけられ,連星パルサーの形成シナリオがより定量的に議論できた。
強結合下で多光子イオン化過程に現れる量子干渉効果の研究

本計画の目的は、多光子イオン化過程に現われる量子干渉効果の基礎的物理的側面を明らかにし、非線形光学過程における多光子イオン化過程をも含めた"制御"の可能性を探ることにあった。対象とした媒質は理論的に厳密な取り扱いが可能である水素原子である。基底状態1sと二つの上準位2s、3pとからなる水素原子の3準位系に対し、上準位2s、3p間を強いレーザー場によって強結合し、基底状態からこの強結合上準位系に2光子共鳴するレーザーによる多光子イオン化過程を観測した。Dressed Stateの位置では、2光子励起過程によるイオン化と発生した和周波光の再吸収過程によるイオン化の間に生じる相殺的量子干渉効果により、媒質密度相互作用長(NL)積の増加とともに、多光子イオン化信号がほぼ完全に消失するのが観測された。二つの多光子イオン化過程の間の位相関係は、二光子励起光と発生した和周波光の位相関係で決まるので、それをコントロールすることで、完全な相殺的干渉から相乗的干渉まで任意に多光子イオン化信号をコントロールできることがわかった。一方、二つのDressed Stateのセンター、つまり3p準位の位置では、NL積の増加とともに発生した和周波光による極めてシャープなイオン化信号が観測された。この信号の幅は、最終的に準安定準位2s状態の自然幅まで狭くなりうることから、3p準位の自然幅を越えた高分解分光に利用できることが副産物的にわかった。
ＧＬＰ－１の抗酸化作用を介した糖尿病腎症予防効果の研究

我々は、腎においてGLP-1が酸化ストレスの改善を介した腎症の発症進展に対する防御効果を発揮しているのではないかとの仮説を打ち立て、研究を進めた。進行性腎症の糖尿病マウスモデルKK/Ta-Akitaを用い、GLP-1受容体ノックアウトマウスを作製したところ、尿中アルブミン排泄において対照群に比し有意な増加を認めた。さらに腎組織病変の評価を行ったところ、糸球体メサンギウム領域の増加や硝子様細動脈硬化所見など、腎症進行所見を認めた。近年新たに発見されたインクレチンは、食事摂取に伴い消化管から分泌されるホルモンで、小腸上部のK細胞から分泌されるGIPと小腸下部のL細胞から分泌されるGLP-1が存在する。インクレチンは、膵β細胞に作用しグルコース濃度依存性にインスリン分泌を促進することで血糖降下作用を示す。近年、GLP-1受容体作動薬やDPP-IV阻害薬が欧米で開発され、本邦でもすでに新たな糖尿病治療薬として臨床的に使用され、期待通りの効果が得られている。慢性の高血糖状態下ではNADPHoxidase (Nox)の活性化などにより、過剰の活性酸素が腎で発生し、この酸化ストレスの増加は糖尿病性腎症(以下、腎症)の病態形成における重要な要因と考えられている。GLP-1は膵β細胞における酸化ストレスを減少させるとの報告があることから、我々は、腎においてもGLP-1は酸化ストレスの改善を介した腎症の発症進展に対する防御効果を発揮しているのではないかとの仮説を打ち立て、研究を進めてきた。まずこれまで作成、使用していた腎症抵抗性糖尿病マウスモデルC57BL/6-Akita、ならびに同Background (C57BL/6 strain)のGLP-1受容体欠損マウスに加え、進行性腎症の同糖尿病マウスモデルKK/Ta-Akitaとさらに別の腎症感受性を持つDBA/2マウスにAkitaマウスを交配したモデルについても、GLP-1受容体を欠損させ、それぞれGLP-1ノックアウトマウスを作製した。それぞれについて血液、尿パラメータの評価を行ったところ、最も腎症の進行速度の速いKK-Akitaマウスにおいて、GLP-1受容体欠損マウスで非欠損マウスに比べ尿中アルブミン排泄の有意な増加を認めた。その他のマウスモデルにおいては明らかな有意差を認めなかった。さらに各マウスについて15週齢にて腎臓を摘出し、PAS染色にて腎組織病変の評価を行ったところ、GLP-1受容体欠損KK-Akitaマウスにおいて、糸球体メサンギウム領域の増加や細動脈硝子様硬化所見を認めた。各糖尿病マウスモデルの交配では特にGLP-1受容体欠損KK-Akitaマウスの作成において時間を要したが、ようやく評価を行えるまで作成することができた。各糖尿腎症マウスモデルについて、以下の通りに組織学的評価及び腎糸球体での酸化ストレスの評価を順次行っていく。1.腎組織学的評価各マウスについて15週齢まで血液、尿検査による評価を行った後に腎臓を摘出し、PAS染色での観察で腎組織病変の程度につき評価を行う。

特に腎糸球体病変の程度についてはglomerular sclerosis indexを算出し、定量化した上で評価する。各マウス間での腎病変の比較、またそれぞれについてGLP-1受容体欠損の有無での腎病変の比較を行う。2.腎糸球体での酸化ストレスの評価本年度も前年度と同様に、消耗品として一般試薬、実験動物購入、ディスポ器具の購入、国内旅費、またバイオセンター利用料として使用する予定である。
量子ドットによるナノスプリットリングの共鳴励起

近赤外領域で発光する半導体量子ドット(以下SQD)の発光波長に合わせた共鳴波長を有する金属スプリットリング(以下SRR)をガラス基板またはシリコン基板上に作製する技術を確立した.AFMチップによる陽極酸化や電子ビーム描画による微細パターニングを用いて,市販のSQDをSRR近辺へ誘導する技術を確立し,SQD集団からの発光強度がSRRの存在により増強される結果を得た.SQDとSRRの相互作用を電気磁気学的に取り扱う数値シミュレーションを開発し,実験結果をよく説明することができた.本年度は,1.入手可能な量子ドット(QD)の発光または吸収ピーク波長で共鳴を起こすスプリットリング共振器(SRR)の作製精度向上と,2.SRR近傍へのQD配置制御改善,3.両者の相互作用を明らかにするため光学的評価に取り組んだ.1.SRRの作製精度向上:誘電体微小球や誘電体ピラーをテンプレートとし,外径100nm程度の銀または金によるSRRをシリコン基板上の特定位置に配置する技術を確立した.これに加えて,SRRの共鳴波長をコントロールする手法の一つとして,スプリットリングのギャップを1つから2つ以上に増やす試みを行い,歩留まりは悪いがギャップが複数ある構造の作製に成功した.2.SRR近傍へのQD配置制御改善:多数のQDをその保護材と基板表面の化学的性質を利用しSRRへ誘導することが可能となった.しかし,少数のQDをスプリットリングの周囲の特定位置へ配置する技術は偶然に強く左右され,歩留まりが悪く改善の余地がある.QDの集団の配置に成功した電子ビーム露光やAFM探針による陽極酸化等を利用した手法でさらに改善を進める.3.光学的評価:多数のQDとSRRの光学的相互作用を発光や吸収スペクトルにて観測することは出来た.数個以下の量子ドットを用いた場合は,発光に対してはQDからの発光強度が現有の観測系の検出限界付近で観測が難しく,吸収に対してはQD由来とSRR由来の吸収(散乱)スペクトル構造との分離が困難である,の理由で未だ評価ができていない.その一方で,数値シミュレーションによる電磁気学的な相互作用の解析として,これまで得られた発光・吸収スペクトルとの比較検討は可能となっており,実験結果の解釈を進めている.近赤外領域で発光する半導体量子ドット(以下SQD)の発光波長に合わせた共鳴波長を有する金属スプリットリング(以下SRR)をガラス基板またはシリコン基板上に作製する技術を確立した.AFMチップによる陽極酸化や電子ビーム描画による微細パターニングを用いて,市販のSQDをSRR近辺へ誘導する技術を確立し,SQD集団からの発光強度がSRRの存在により増強される結果を得た.SQDとSRRの相互作用を電気磁気学的に取り扱う数値シミュレーションを開発し,実験結果をよく説明することができた.発光波長と共鳴波長が一致する金属スプリットリング(SSR)構造を得るため,適切なポリスチレン球を用いることで外径95nmまたは140nmのAgまたはAuによるSRRを,外径と共鳴波長のばらつきプラスマイナス10%でガラス基板またはシリコン基板上に作製する技術を確立した.半導体量子ドット(QD)との共鳴的相互作用を観測するので,共鳴波長の制御ができたことは非常に重要なステップである.QDとして,発光波長850nmから1500nmの市販のPbSを選択し,SRRが存在するガラス基板またはシリコン基板上に,希釈分散液滴下により分散させ,AFMによりQDとSRRの位置関係を把握することに成功した.ITOを有するガラス基板やシリコン基板をAFMプローブを用いて,5nm程度の位置精度で直径20nm程度の範囲を局所的に酸化させることができた.局所的な陽極酸化を利用してQDの集団を基板上の特定位置に誘導することには成功した.しかし,単独または少数のQDの誘導にはできていない.発光および励起用光学系として,専用の共焦点光学系を構築し,基板上に分散されたQDの発光スペクトルの確認および蛍光寿命計測の試行ができた.しかし,単独または少数のQDについて現有の光検出器の感度が不十分であることと,そのようなQDの正確な存在位置確認が難しいため,発光スペクトルは未確認である.適切な波長分散特性を有する微小誘電体をSRR近傍に配置するモデルにて光散乱特性を,ダイポール型波源をSRR近傍に配置するモデルにて蛍光特性の結果を解釈する為の計算機プログラムを作成し,これまでの散乱特性に関して実験結果と矛盾のない結果が得られることを確認した.QDの発光波長と一致した共鳴波長のSRR作製に成功している.AFMの陽極酸化を利用してQDを基板の特定位置に誘導することに成功している.単独および少数QDをSRR近傍に配置する技術は必ずしも確立していないが,利用する薬品の種類や希釈後濃度,基板表面処理等の条件の調整によって,低い確率ではあるが誘導はできており,確率を高めることが問題となっている.光学系の構築,QDからの蛍光の確認もできている.少数QDの蛍光については,他の研究事例により試料を液体窒素温度程度まで冷却するとともに,フォトンカウンティングシステム等の高感度検出測定系を使用することにより観測可能と見込まれる.シミュレーションプログラム開発とそれを用いた散乱実験の解釈に関しては順調である.AFMプローブによる陽極酸化を用いたQDの誘導に関して,薬品の種類や希釈後濃度,基板表面処理等を最適化することにより,SRRナノギャップおよび近傍に高い確率でQDを誘導する技術を確率する.一方,蛍光イオンがドープされたゾルゲルガラスをギャップへ配置した構造作製も試みる.

まず基板表面にそのようなガラス薄膜を百nm程度の厚さで形成しエッチングにより特定部位にのみこれを残し.この部分をギャップ部に配置したスプリットリングを微細加工により作製する.発光計測に関してはQDの個数が少ない場合にSN比が悪化しているので,学内の他の研究グループや大阪大学の研究グループの協力の元,それらグループが有する設備を用いて発光特性の計測を行う.また,SRRの特定位置を励起可能な手法として電子ビームを用いるカソードルミネッセンス(CL)法がある.共鳴的発光の観測に関して非常に有効と考えられる.本学にCL装置があるので,蛍光波長域に感度のある光電子増倍管を購入し発光実験に用いる.次年度に使用する予定の研究費が生じた理由は2つある.まず1つは,当初大学院生が研究補助者として採用される予定であったが,本テーマを卒業研究として選択した学生が現れたため,謝金の利用がなくなったことである.2つめは,QDの個数が少ない場合にSN比が極端に悪化し蛍光確認が困難となったことに対応するため,高感度受光素子の導入を時間をかけて検討したことによる.検討の結果,現有の設備と費用対効果を確認した結果導入は効果的でないと結論づけられた.従って,次年度は,他の研究機関での光励起による発光計測のための旅費を増額する.さらに,検討の過程で,CL法による観測は,SRRとQDの共鳴的励起状態を解明する手法として有望であることが判明したので,CL装置のための光電子増倍管を購入し発光実験に利用する.,