hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
北東アフリカにおける生業システムの比較研究:民俗モデルの構築とその適用の可能性

本学術調査の最終年次である平成2年度の研究計画は、以下の3点に重点をおいた。1.本学術調査においてこれまでに蓄積された資料の整理・分析を行う。2.共同研究分担者および内外の専門家間で討議を行い、これに基づき北東アフリカの土着的科学思考というべき民俗モデルを抽出、その適用の可能性を検討する。さらにこれらの研究成果の刊行を準備する。そして、3.いくつかの地域においては現地調査を継続し、資料の充実と深化を図る。以下、これら3点に則し、本年度にえた成果について報告する。1.本年度までに各研究分担者によって蓄積された映像および音響資料はかなりの量にのぼる。これらの中でも学会での報告、学術論文その他の刊行物における使用頻度が高く、重要なスライドなどの映像資料は、複製化を行い、地域別、テ-マ別に分類整理し、国立民族学博物館に保存すべく、整理している。また各地域から収集された物質文化の標本も、整理の上、同博物館に管理保存されている。いくつかの地域からは、野生動植物、栽培作物などの標本が持ち帰られた。これらの標本も同様に、すべて学術名を同定し、採集日時・地域等の必要なデ-タを添付した上で同博物館に保存された。このように整理分類された資料・標本類は、各研究分担者の学術的な発表に利用されるだけでなく、次に述べるように、共同研究の成果の刊行にも用いられる予定である。2.各研究者は、国立民族学博物館の共同研究などを利用して、各自の研究成果を検討すると同時に、内外の専門家との討議を通じてより一般的な民俗モデルの抽出に努めた。こうした討議の結果、北東アフリカの生業システムに見られる土着的科学のひとつとして明らかになったものが、牧畜や作物栽培における「多様化戦略」である。こうした「多様化戦略」は、当初ウシをはじめとする家畜の毛色多型や、エンセ-テ、ソルガムなどの栽培作物における品種の多様化という形で、いくつかの社会からの観察が報告された。共同研究の討議を通して、こうした個別的な事例に、いくつかの共通の特徴があることが明らかになった。すなわち、家畜や栽培作物のひとつの種の中における品種レベルでの多様化という現象は、この現象が見られる民族社会において、すべて意図的な選択の結果として現われているということ、こうした「多様化戦略」はさらに、当該民俗社会の生業システムだけにとどまらず、宗教を初めとする他の文化領域とも深いかかわりがある場合が多いこと、そして「多様化戦略」は生業システムとしてみても、種の遺伝子プ-ルに多様な遺伝子を保存することにより、病害などによる壊滅的な打撃を回避する一方、交配による強壮な種を創出するというように、自然環境への巧みな適応戦略にもなり得ているということなどである。また「多様化戦略」のほかにも、「民族間関係」が重要なテ-マとして討議された。さまざまな「民族間関係」は、抗紛争にともなう、他民族による吸収同化や、従属化、そして婚姻交換を通じた連合関係に至るまでいくつかのタイプに分類され、それぞれのタイプのもつ意味が検討された。これらの成果については、エチオピアから招聘したタダセ・ベイェネ、ギルマ・キダネ両博士を交えた討議により、さらに多面的な適用に可能性が論じられた。以上の研究の成果は、国立民族学博物館発行の"Senri Ethnological Studies"によって、次年度から2回に分けて内外に公表される予定である。またすでに整理されているスライドなどの映像資料を用いて、「季刊民族学」などを通して、同様の成果をより一般向けに公表する。3.研究分担者である堀と宮脇は、昨年度より継続して調査地に滞在し、それぞれス-ダン中央部とエチオピア西南部からあらたな資料を携えて帰国した。また、福井は12月から1月にかけてエチオピア西南部の農牧民ボディ社会に滞在し、生業システムについての補充調査を行った。また福井、重田、宮脇の3人は平成3年度4月にアディスアベバで開催される国際エチオピア研究会議で成果を公表する予定である。

2.各研究者は、国立民族学博物館の共同研究などを利用して、各自の研究成果を検討すると同時に、内外の専門家との討議を通じてより一般的な民俗モデルの抽出に努めた。こうした討議の結果、北東アフリカの生業システムに見られる土着的科学のひとつとして明らかになったものが、牧畜や作物栽培における「多様化戦略」である。こうした「多様化戦略」は、当初ウシをはじめとする家畜の毛色多型や、エンセ-テ、ソルガムなどの栽培作物における品種の多様化という形で、いくつかの社会からの観察が報告された。共同研究の討議を通して、こうした個別的な事例に、いくつかの共通の特徴があることが明らかになった。すなわち、家畜や栽培作物のひとつの種の中における品種レベルでの多様化という現象は、この現象が見られる民族社会において、すべて意図的な選択の結果として現われているということ、こうした「多様化戦略」はさらに、当該民俗社会の生業システムだけにとどまらず、宗教を初めとする他の文化領域とも深いかかわりがある場合が多いこと、そして「多様化戦略」は生業システムとしてみても、種の遺伝子プ-ルに多様な遺伝子を保存することにより、病害などによる壊滅的な打撃を回避する一方、交配による強壮な種を創出するというように、自然環境への巧みな適応戦略にもなり得ているということなどである。また「多様化戦略」のほかにも、「民族間関係」が重要なテ-マとして討議された。さまざまな「民族間関係」は、抗紛争にともなう、他民族による吸収同化や、従属化、そして婚姻交換を通じた連合関係に至るまでいくつかのタイプに分類され、それぞれのタイプのもつ意味が検討された。これらの成果については、エチオピアから招聘したタダセ・ベイェネ、ギルマ・キダネ両博士を交えた討議により、さらに多面的な適用に可能性が論じられた。以上の研究の成果は、国立民族学博物館発行の"Senri Ethnological Studies"によって、次年度から2回に分けて内外に公表される予定である。またすでに整理されているスライドなどの映像資料を用いて、「季刊民族学」などを通して、同様の成果をより一般向けに公表する。3.研究分担者である堀と宮脇は、昨年度より継続して調査地に滞在し、それぞれス-ダン中央部とエチオピア西南部からあらたな資料を携えて帰国した。また、福井は12月から1月にかけてエチオピア西南部の農牧民ボディ社会に滞在し、生業システムについての補充調査を行った。また福井、重田、宮脇の3人は平成3年度4月にアディスアベバで開催される国際エチオピア研究会議で成果を公表する予定である。
治療期肺がん患者のための『気持ちの面から捉えた呼吸困難アルゴリズム』の開発

本研究により、治療期肺がん患者が抱える呼吸困難症状に適応するための心理的側面に焦点を当てた呼吸困難アルゴリズムの作成に向けた示唆が得られた。アルゴリズムは、内容分析より得られた自己概念や生きる支えに関連する情緒的反応など6概念で示される要素から構成され、呼吸困難により生じた活動困難が根底となりより深刻な心理的問題へと進行するという順序性をもち、呼吸困難により生じる問題の予防・改善に向けた看護の方向性を示す。今後は、作成したアルゴリズム試案の臨床活用に向けた検証を進める必要がある。治療期肺がん患者の呼吸困難症状に対応した「気持ちの面から捉えた呼吸困難アルゴリズム」を開発することを目的に、平成21年度は治療過程にある進行肺がん患者の呼吸困難症状による行動変化に伴う情緒的反応について質的研究を行い、アルゴリズム構成要素についての示唆を得た。がんに対する治療過程にある進行肺がん患者15名を対象に半構成的面接により得られたデータを内容分析した結果、【課せられた活動困難性】【自己概念の揺らぎ】【自己の孤立化】【生きる支えとなるものの喪失】【不確実な未来への脅威】【安定した自我の希求】の6の体験を表す概念が形成された。また、これらの概念の関連性を構造化した結果、【課せられた活動困難性】はあらゆる概念の根底となり、【安定した自我の希求】と同時に起こって負の循環を繰り返す経過をたどった。そして軽減されない呼吸困難という結果へとつながり、さらにその影響として、【自己概念の揺らぎ】【生きる支えとなるものの喪失】などの体験へとつながっていた。現在はこの結果に基づき、呼吸困難という出来事に対して患者がとった行動と、それに伴って生じた情緒的反応、およびその情緒的反応が動機づけとなってとられた行動の関連性を構造化し、概念モデルを作成し、アルゴリズムの構成要素および順序性を検討している段階である。【自己概念の揺らぎ】や【生きる支えとなるものの喪失】に属する説明概念で示される情緒的反応や、【安定した自我の希求】に属する説明概念で示される行動をとっているのにもかかわらず呼吸困難は軽減されないままであるという事実は重要視すべき出来事であると示唆される。今後は以上の経過に基づき、アルゴリズムの試案を作成し、使用を試みながらその構成要素や順序性の検討と、アルゴリズム活用による有効性について検討する予定である。今年度における研究の目的は、治療期にある肺がん患者に適応した気持ちの面から捉えた呼吸困難アルゴリズムの試案を作成し、その信頼性・妥当性について検討することとアルゴリズム活用による有効性を検討することである。研究方法は、第1段階における研究成果として明らかとなったがん治療過程にある肺がん患者が呼吸困難を抱えることにより生じる行動変化や情緒的反応の体験として示された「呼吸困難を抱える治療期進行肺がん患者の体験」を表す6つの概念(課せられた活動困難性、自己の孤立化、自己概念の低下、生きる支えとなるものの喪失など)の内容をアルゴリズムの構成要素として成分化した。さらに、作成した概念構成に基づき構成要素の順序性を決定し、呼吸困難を抱えることに伴い生じる気持ちの変杷と看護介入の方向性を示すアルゴリズムの試案を作成した。第2段階として、作成したアルゴリズムの試案を3名の対象者に適応し呼吸困難の判定を行った。なお試案の適応にあたり、自由意思による研究参加の保障や個人情報の保護について対象者に説明する等の倫理的配慮を行った。看護師2名が各々3名の患者に対しアルゴリズムの試案を用いて呼吸困難の判定を行った結果、2名の看護師が同じ呼吸困難レベルを選択した。また、対象患者3名の判定結果をふせて直接、患者に呼吸困難の体験内容についてインタビューを実施した結果、アルゴリズムの判定結果とインタビュー内容の主題に共通性がみられた。これらの結果は、アルゴリズムの信頼性・妥当性の裏付けの一助となると考える。さうに、アルゴリズムの活用後に案施した看護師へのインタビュー結果から、アルゴリズムを活用することで看護介入の方向性が明確にできる、患者との一貫した関わりにつながるといったアルゴリズム活用の有効性が示唆された。以上を踏まえ、アルゴリズムの臨床運用に向け、さらなる調査・検証を続けて実施する必要があると考える。
プラズマ対向材料中に存在し得る各種格子欠陥における水素同位体捕獲機構の解明

鉄中のヘリウムバブルに関する分子動力学法を用いたシミュレーション計算を行った。その結果、照射中の結晶擾乱過程がヘリウムバブルのサイズ成長に影響を与えていること等を明らかにした。また、ベリリウム金属間化合物であるBe_<12> Tiにおける水素の固溶状態についての知見を得るために、第一原理電子状態計算を行った。その結果、Be_<12> Ti格子間には4タイプの水素原子の存在位置があり、その固溶エネルギーは0. 1eVから0. 7eVの範囲である。核融合炉環境下で材料中に入射してくるヘリウムはヘリウムバブルに代表れるようよな各種欠陥を形成し、水素同位体の保持・放出特性などに大きな影響を与えることが知られている。そこで,本年度はヘリウムバブル形成メカニズムについて、計算機シミュレーションを用いた解析を行った。まず,第一原理計算によりHe-He間ならびにW-He間における原子間ポテンシャルの作成を行った。その結果,いかなる原子間距離にあっても,He-He間のポテンシャルエネルギーはW-He間のポテンシャルエネルギーよりも小さかった。これは,He原子が周囲をW原子で囲まれるよりは,He原子で囲まれた方が系の内部エネルギーが小さくなることを示している。すなわち,He原子は,W格子内でばらばらに存在するよりも,集合化した方が内部エネルギー的に有利であるということになる。次に本研究で作成した原子間ポテンシャルとGEAMO4ポテンシャルを用いて,タングステン中における原子空孔とヘリウム原子との相互作用についてのモデル計算を行った。その結果,0Kの場合は1つの原子空孔に対して,最近接が1.8A1.9Aとなる状態で6個のヘリウムが捕獲され,それ以上の数のヘリウムは空孔の外に押し出された。300Kの場合,原子空孔中央付近に3個のヘリウムが配置し,その周囲の格子がひずんだ部分に2個のヘリウムが捕獲されている状態となった。残り1個のヘリウムは原子空孔から完全に離脱した。500Kで同様の計算を行ったところ,原子空孔中心部に1個のヘリウムが捕獲され,残り5個のヘリウムは完全に格子外に飛び出していた。精度と汎用性の高いヘリウムバブル成長モデルを構築するためには本研究で得られたような複雑な捕獲状態を考慮する必要があると考えられる。核融合炉材料に入射してくるヘリウムはヘリウムバブルに代表されるような各種欠陥を形成し、水素同位体の保持・放出特性などに大きな影響を与えることが知られている。そこで,本年度は照射中におけるヘリウムバブルの挙動についての解析を計算機シミュレーションにより行った。計算の系としては,(100)面を表面とした10×10×30a_u(a_u:格子定数)のFeスーパーセル(原子数6000個のシミュレーション結晶)を構築し,1個のヘリウムにエネルギーを与えて表面から入射させた。それと共に,結晶構造内にあらかじめヘリウムバブルを構築した10×10×10a_u(原子数2000個)のFeセルを構築し,同様の計算を行った。様々な条件を想定し,系統的に計算を進めていった結果,ヘリウムバブルを配置したセルにおいて従来のモデルを改善しうる結果が得られた。1980年代に構築された従来のモデルでは,●原子空孔にヘリウムが捕獲されていく。●ヘリウムの個数の増加によって周囲に格子間原子を放出し,バブルが成長する●バブルサイズが大きくなると,格子間原子をまとめて押し出す。ということがわかっていた。本研究のモデル計算により,ヘリウムバブル成長プロセスについて下記のあらたなメカニズムが明らかになった。●バブル近域での結晶擾乱によってバブルが原子空孔を獲得し,サイズが成長する。●バブル周囲ではより多くのダンベル型格子間原子を形成する。●ダンベル型格子間原子がバブルに近づくと格子間原子の集合体が形成され,転位ループの核となる。Be12Tiは核融合環境下で使用される材料であり、結晶内部に多量の水素が注入されることになる。しかし、実験的手法だけではBe12Ti中における水素の原子レベルの振る舞いに関する情報はほとんど得ることはできない。そこで、本年度は、第一原理電子状態計算法を用いてBe12Tiにおける水素存在状態についての第一原理計算を行った。使用した計算コードはSIESTAである。まず、完全結晶Be12Tiのスーパーセルを作成し,最適な格子パラメータの導出を試みた。Be12Tiは正方晶であり、格子定数はa=b=7.36Å、c=4.195Åであるが、理論計算を行うときにはその計算系で最適化された格子定数を使用する必要がある。c/a比の導出を行ったところ、c/a=1.14708Åとなった。この手順を繰り返すことで、最適な格子定数の導出を試みたが、結晶内のいくつかのBe原子に0.9eV/Å程度の力が作用していた。

固体中の水素の挙動はこのような力の影響を強く受けることが予測されるため、格子定数及びc/a比を導出する際にスーパーセル内の原子配置も変化させ、最適な格子定数及びc/a比、原子配置を得た。次に、Be12Tiスーパーセル中における水素の固溶状態を調べるため、Be12Tiの格子間位置に水素を配置し、水素を含めた構造最適化及びエネルギー計算、分子軌道計算を行った。第一原理電子状態計算における構造最適化計算は「準安定状態」を探索する手法のため、原子の初期配置の影響を受ける場合がある。特に、本研究で用いたBe12Tiは非常に複雑な結晶構造を有するため、水素の初期配置の影響を受けやすい。そこで、Be12Tiにおける結晶構造の対称性を考慮し、ある領域内において20パターンの初期配置を設定し、それぞれについての計算を行った。その結果、4種類の準安定状態を発見し、いずれも正の値を示した。これは、Be12Tiは安定な水素化合物を形成しないということを意味している。
フッ素原子の特性を利用した生物活性含フッ素ヘテロ環化合物の高効率的新合成法の開発

β,β-ビストリフルオロアセチルビニルエーテル(1)とアンモニア水とのO-N交換反応によりβ,β-ビストリフルオロアセチルビニルアミン(2)を合成し、2と各種の脂肪族および芳香族アルデヒド類との反応を、アンモニア水の存在下で行い、5-トリフルオロアセチル-4-トリフルオロメチル-1,2-ジヒドロピリミジン類(3)を高収率で合成する事に成功した。この3をDDQにより脱水素し、相当する含フッ素ピリミジン類に変換する事にも成功した。次に、2をアンモニア水の存在下にアルデヒド類に代わってケトン類を反応させることによりビニルエーテル類から僅か3ステップで殺菌活性の期待できる含フッ素1,2-ジヒドロピリジン類やピリジン類を合成するプロセスを確立する事に成功した。更に、1とイソプロペニルメチルエーテルとのヘテロDiels-Alder反応による、高度に官能基化された含フッ素ジヒドロピラン類の合成にも成功した。N,N-ジメチル-2,4-ビストリフルオロアセチル-1-ナフチルアミン(4)と1,2-ジアミン類、1,2-ジチオール類、1,2-ジアルコール類との新規S_NAr反応とそれに続く環化反応により、メダセパム等の緩和精神安定薬の基本骨格であるベンゾジアゼピン環を有する含フッ素ナフトジアゼピン類をはじめとする、含フッ素ナフトジチエピン類やナフトジオキセピン類の合成に成功した。また、4とプロパルギルアミンとのN-N交換反応により、N-プロパルギル-2,4-ビストリフルオロアセチル-1-ナフチルアミン(5)を合成し、これとN-、S-、O-求核試薬とを反応させ、抗菌活性の期待できる含フッ素ベンゾキノリン類の新合成法を確立した。更に、4とアンモニア水とのMe_2N-NH_2交換反応により、2,4-ビストリフルオロアセチル-1-ナフチルアミン(6)を合成し、これをアンモニア水の存在下に種々のアルデヒドと反応させる事により含フッ素ベンゾキナゾリン類の効率的な合成法を開発した。本研究代表者が開発した新規含フッ素ビルディングブロックであるβ,β-ビストリフルオロアセチルビニルエーテル(1)およびβ,β-ビストリフルオロアセチルビニルアミン(2)から可能な限り短いプロセスで高効率的に生物活性の大いに期待できるトリフルオロメチル基を持つピリジン類、ピリミジン類およびジヒドロピラン類等の含フッ素ヘテロ環化合物を合成する新手法を開発する事を目的として本研究を行い、次に示す成果を得た。市販のビニルエーテル類と過剰量の無水トリフルオロ酢酸との反応により収率良く得られる1とアンモニア水とのO-N交換反応により2を合成し、2と各種の脂肪族および芳香族アルデヒド類との反応を、塩基触媒および窒素源としての役割を果たすアンモニア水の存在下で行い、5-トリフルオロアセチル-4-トリフルオロメチル1, 2-ジヒドロピリミジン類(3)を高収率で合成する事に成功した。この3をDDQにより脱水素し、相当する含フッ素ピリミジン類に変換することにも成功した。次に、2をアンモニア水の存在下にアルデヒド類に代わってアセトン、イソプロピルメチルケトン、アセトフェノン、シクロペンタノン、シクロヘプタノンの様な鎖状及び環状ケトン類と付加・縮合反応を行わせることによりビニルエーテル類から僅か3ステップで殺菌活性の期待できる2, 2-二置換5-トリフルオロアセチル-4-トリフルオロメチル-1, 2-ヒドロピリミジン類や6-置換3-トリフルオロアセチル-2-(または4-)

トリフルオロメチルピリジン類を合成するプロセスを確立する事に成功した。更に、2とイソプロペニルメチルエーテルとのヘテロDiels-Alder反応による、高度に官能基化された含フッ素ジヒドロピラン類の合成にも成功した。本研究代表者が開発した新規含フッ素ビルディングブロックであるトリフルオロアセチル化された1-ナフチルアミン類(1-3)から可能な限り短いプロセスで高効率的に種々の生物活性の大いに期待できるトリフルオロメチル基を有するナフタレン環縮合複素7員環化合物、ベンゾキノリン類及びベンゾキナゾリン類等の含フッ素ヘテロ環化合物を合成する新手法を開発する事を目的として本研究を行い、次に示す成果を得た。市販のN,N-ジメチル-1-ナフチルアミンと無水トリフルオロ酢酸との反応により定量的に合成することができるN,N-ジメチル-2,4-ビストリフルオロアセチル-1-ナフチルアミン(1)と1,2-ジアミン類、1,2-ジチオール類、1,2-ジアルコール類との新規S_NAr反応とそれに続く環化反応により、メダゼパム等の緩和精神安定薬の基本骨格であるベンゾジアゼピン環を有する含フッ素ナフトジアゼピン類をはじめとする、含フッ素ナフトジチエピン類やナフトジオキセピン類の合成に成功した。また、1とプロパルギルアミンとのN-N交換反応により、N-プロパルギル-2,4-ビストリフルオロアセチル-1-ナフチルアミン(2)を合成し、これと種々のN-、S-、O-求核試薬とを反応させ、抗菌活性の期待できる含フッ素ベンゾキノリン類の新合成法を確立した。更に、1とアンモニア水とのMe_2N-NH_2交換反応により、2,4-ビストリフルオロアセチル-1-ナフチルアミン(3)を合成し、これをアンモニア水の存在下に種々のアルデヒドと反応させる事による含フッ素ベンゾキナゾリン類の効率的な合成ルートの開発にも成功した。
中枢神経系におけるカルシウム結合蛋白の局在とその遺伝子発現:免疫細胞化学及びin situ hybridizationによる形態学的解析

本年度は、主に大脳皮質におけるカルシウム結合蛋白パ-ブアルブミン含有神経細胞について、免疫細胞化学による解析を進めた。1)単クロ-ン抗体VC1.1が、GABAニュ-ロンのサブポピュレ-ションの一つであるカルシウム結合蛋白パ-ブアルブミン含有神経細胞の一部を特異的に認識していることの証明VC1.1は、ネコの視覚野を抗原として得られた単クロ-ン抗体の一つで中枢神経系のかなり限られたニュ-ロン群の細胞膜近傍を認識することが報告されている。特に、大脳皮質では主に、いわゆるGABA性非錐体細胞の一部を認識するとされている。我々は、従来の大脳皮質GABA性の免疫細胞化学的解析により、GABAニュ-ロンを(1)カルシウム結合蛋白パ-ブアルブミンを含有したGABAニュ-ロン、(2)他の神経活性物質を含有したGABAニュ-ロン、(3)その他の三つのサブポピュレ-ションに分類した。これは、いわばGABAニュ-ロンの細胞質に含有される物質による化学的分類である。では、細胞表面を認識するVC1.1はこのような分類とはどのように関係しているのであろうか。我々がラット大脳皮質1次体性知覚野で検討したところ、VC1.1は、上記のGABAニュ-ロンのサブポピュレ-ションであるパ-ブアルブミン含有GABAニュ-ロンに特異的であることが判明した。このことはパ-ブアルブミン含有GABAニュ-ロンの一部は、細胞表面近傍に特異な微小環境を有していることを示している。2)ステレオロジ-による定量的解析プラスチック包埋した大脳皮質、海馬から連続した0.5μmの準超薄切片を作成し切片間距離として3μmを選びdisectorによるパ-ブアルブミン含有神経細胞の解析を開始した。3)ビオチン標識した合成オリゴヌクレオチドを用いてin situ hybridizationによる遺伝子発現について研究を開始した。
高速分光イメージングに向けたノイズキャンセリングSTMの開発

走査トンネル顕微鏡( STM )は、試料表面の各点でトンネル分光測定を行い電子状態密度の空間変化を可視化する「分光イメージング」が可能なことである。しかし、測定に非常に時間がかかるという弱点があり、ほとんど平衡状態の研究にしか用いられていない。非平衡状態やダイナミクスの研究に展開するためには、分光イメージングにかかる時間を短縮する必要があり、そのためには振動ノイズを格段に低減する必要がある。従来から用いられてきた防振台は、地面からの振動を低減することはできるものの、空気を伝播する音や、配線・配管を伝って入る振動や、低温を作るクライオスタット自身が発生する振動には効果が小さい。そこで本研究計画では新しい方法で振動ノイズをキャンセルする技術を開発し、高速分光イメージングを目指している。平成30年度は新しく液体ヘリウムデュワーを購入し、設置した。これにより既存の防振台と組み合わせて測定試験に用いることが可能となり、本テーマ専用に装置を割り当てることができるようになった。また、クライオスタット内部で発生する大きなパルス状の振動ノイズから探針を回避する試みも行った。STM制御系における電流プリアンプのフィルタ時定数は通常kHz程度であるが、時定数MHz程度の信号を取り出して探針回避のトリガに用いた。しかしこれでは軽微な探針クラッシュが起こることがわかり、本質的に異なる振動制御が必要であることが確認できた。予定通り液体ヘリウムデュワーを導入することができた。振動計測の進展はやや遅れ気味であるが、一方で当初の予定に無かった探針回避機能の分析を進めることができたので、全体としては順調であるといえる。分光データに入るノイズと振動センサからの信号との相関を解析し、モデル化する。時系列データの解析には機械学習の利用を検討する。必要に応じてより低ノイズの増幅器を導入するなどの修正を行う。解析結果をもとに、振動センサからの信号をキャンセルするためのソフトウェアないし回路を実装する。年度後半からは極低温分光測定で本技術をテストして分光データのシグナルノイズ比を評価し、成果を論文や特許の形にまとめることを目指す。STMコントローラおよびFPGAボードを購入する予定であったが、既存のものを試験的に用いることにしたため未使用額が生じた。一方で、その他に必要となる電子部品や真空部品等の費用が当初の想定を上回る可能性が高いことがわかった。そこで、上記FPGAボード等については研究の進展を考慮しながら購入を判断するほうが予算を有効に使用でき、研究を効率的に進められると判断した。
光学的および光電的測定によるアクチナイド化合物の電子状態の研究

本研究はアクチナイド化合物の示す多彩な物性の発現の担い手である5f電子が物質内で持ち得るエネルギ-準位の分布を知ることを目的としている。これまでに、占有準位と非占有準位の状態密度を同一試料について求めるためにX線光電子分光(XPS)とX線逆光電子分光(XBIS)の測定系を建設したが、とくに、XBISの測定精度が不十分であった。本計画においては、その点を改善することを最重点目標におき、X線発生用の電子銃を直熱型のものから傍熱型でピアス方式のものに変更した。この結果、エネルギ-分解幅を従来得られていた0.75eVから0.55eVまで低下させることに成功し、これにより、測定の精度が向上した。現在我国において入手可能なアクチナイド試料はU化合物であるので、本計画においても、具体的に研究対象となったものは、UGe_2,U_3Ge_4,UB_<12>,U_2PtSi_3である。これらの試料のうち、UGe_2およびU_3Ge_4については、これまでにも測定が行われたが、試料の酸化の影響が除去できず、信頼できるデ-タが得られたとは言い難かった。本研究では、その点が改良された。前年までに得られているUCのデ-タも含めて解析し、U化合物のU5f電子は、光電子スペクトルで見るかぎり、大雑把に言えば、遍歴型に近い。従って、その状態密度曲線はエネルギ-バンド近似によるものと比べるのが妥当である。局在性の効果は内〓準位線のサテライトや共鳴光電子放出の中に現われている。今回はこれらのデ-タを総合的に整理するまとめの仕事も行われた。アクチナイド化合物の5f電子の状態を理解するために比較検討されるランタナイドの研究は活発に行われ、単結晶CeNiの共鳴光電子分光において新しい発見があったのをはじめ、見るべき成果があった。Yb化合物については、新しい実験設備が完成し、実験可能なスペクトル領域が拡大し、共鳴光電子分光が可能になった。
繊維充填型ショートメタルキャピラリーカラムを応用した高温ガスクロマトグラフィー

本研究では、耐熱性細繊維を充填した、全く新しい形態の繊維充填型ショートメタルキャピラリーカラムの開発を行った。以下に研究成果の概要を示す。1.各種繊維の比較検討(1)各種合成繊維の耐熱性評価GC装置を用いて、各種繊維の耐熱性について評価し、高温分離に最適な耐熱性繊維を決定した。(2)選択性の比較・耐久性の比較繊維状充填剤と従来カラムとの性能比較、繊維の化学構造とその対象化合物に対する選択性の関係についても系統的に検討した。(3)金属内面不活性化の検討金属キャピラリーの内面不活性化について検討し、高温GCカラムに適した不活性化法を採用した。2.耐熱性液相被覆による高性能化(1)耐熱性高分子による液相被覆の検討ポリジメチルシロキサンを基本化学構造とする液相を用いて、繊維表面の液相被覆処理を行い、高性能化を達成した。(2)高温分離条件の検討高温分離条件について検討するとともに、カラムの小型化に成功した。3.高性能繊維充填カラムの開発(1)繊維表面誘導体化の検討繊維表面への各種化学官能基の導入について系統的に研究し、新規カラムを開発した。(2)各種高温GC分離への応用検討の結果、従来のGCでは一般に分離困難であった、低揮発性の高分子試料への応用も可能であることが明らかとなった。4.周辺技術への応用(1)他のクロマトグラフィー手法への応用本研究で開発したキャピラリーカラムを、液体クロマトグラフィーなどの分離カラムとして応用する可能性についても幅広く検討した。(2)マイクロスケール試料前処理法への応用環境試料あるいは生体試料に代表される複雑系試料の前処理媒体としての応用についても基本的な検討を行った。なお、上記の研究成果は、以下に示す論文にて発表するとともに、国内外の国際学術会議等でも広く発表している。本研究では、従来に無い特異的な内部構造を有する、全く新しい形態の繊維充填型ショートメタルキャピラリーカラムの開発を目的とする。初年度である平成17年度は、以下のような研究項目について検討した。1)各種繊維の比較検討a)各種合成繊維の耐熱性評価ガスクロマトグラフ(GC)装置を用いて、各種合成繊維の耐熱性について評価するとともに、高温GC分離における分離温度条件等を考慮して、最適な耐熱性繊維を決定した。b)選択性の比較・耐久性の比較繊維状充填剤と従来カラムとの性能比較を行うとともに、繊維の化学構造とその対象化合物に対する選択性の関係についても系統的に検討した。また、繊維状充填剤の最適充填条件、ならびに耐久性等についても検討した。c)メタルキャピラリー内面不活性化の検討カラム管の材料として用いるメタルキャピラリーの内面不活性化について検討し、本研究目的である繊維充填型高温GCカラムに適した不活性化法を採用した。2)耐熱性液相被覆による高性能化a)耐熱性高分子による液相被覆の検討ポリジメチルシロキサンを基本化学構造とする液相を用いて、繊維表面の液相被覆処理を行い、高性能化を図ったほか、液相被覆条件、架橋剤等の種類および量についても最適化を行った。b)高温分離条件の検討次年度の予備実験として、上記のショートメタルキャピラリーカラムに適合した高温分離条件について基本的な検討を行った。また、分離性能ならびに耐久性等は従来スケール同等を維持したままで、カラムの小型化を行い、分離条件に関する各種パラメーターの最適化に関する検討も行った。

なお、本年度の研究成果については、以下に示す論文にて発表するとともに、国内外の国際学術会議等でも広く発表してきている。本研究では、従来に無い特異的な内部構造を有する、全く新しい形態の繊維充填型ショートメタルキャピラリーカラムの開発を目的とする。最終年度である平成18年度は、以下のような研究項目について検討した。1.新規液相被覆による高性能繊維充填カラムの開発(1)繊維表面誘導体化の検討前年度の研究成果をもとに、繊維表面への化学官能基の導入について詳しく研究した。特に、繊維表面に結合させる官能基の種類には、一般に高い耐熱性を有する芳香族官能基を中心に検討したほか、極性の異なる各種化学官能基の繊維表面への導入についても検討した。(2)各種高温GC分離への応用上記の耐熱性分離カラムを用いて、各種の低揮発性試料(合成オリゴマー等)の高温GC分離について検討した。これにより、従来のGCでは一般に分離困難であった、低揮発性・難揮発性の高分子試料への応用も十分に可能であることが明らかとなった。2.周辺技術への応用(1)他のクロマトグラフィー手法への応用本研究で開発したキャピラリーカラムを、移動相として有機溶媒を用いる他のクロマトグラフィー手法である液体クロマトグラフィー(LC)およびキャピラリー電気クロマトグラフィー(CEC)などの分離カラムとして応用する可能性についても幅広く検討した。(2)マイクロスケール試料前処理法への応用環境試料あるいは生体試料に代表される複雑系試料の前処理媒体としての応用についても基本的な検討を行った。これにより、新規試料前処理技術としての有効性が確認できた。なお、前年度同様に、本年度の研究成果についても、以下に示す論文にて発表するとともに、国内外の国際学術会議等でも広く発表している。
口腔清掃が困難な状況下における口腔環境変化とガム咀嚼による口腔環境改善効果の解明

本研究で実施したランダム化比較臨床試験から主に二つの結果が得られた。一つは、日常の口腔清掃が困難な状況下において、シュガーフリーガムを咀嚼することが主観的な口腔の状況を改善する可能性があるということ。もう一つは、同様な状況下において、シュガーフリーガムを咀嚼することが唾液中の細菌数や細菌構成といった客観的な口腔の状況の悪化を防ぐ可能性があるということ。この結果から、日常的な口腔清掃が困難な状況下において、口腔清掃の代用としてノンシュガーガムの咀嚼が有用である可能性が示唆された。本研究では、口腔清掃が困難な状況下において、口腔内環境のセルフケアの補助因子として特定機能食品であるノンシュガーガムを咀嚼することにより唾液中の細菌数や細菌構成および口腔の不快症状におよぼす影響を検討することを目的とした。本年度は、一定期間口腔清掃が困難な状況下におかれる陸上自衛隊の野外訓練に参加する20歳以上の者から無作為に抽出した55名を対象に、昨年度実施された無作為化比較試験のデータを解析・論文化した。得られた結果として、ガム摂取群(介入群)はガム非摂取群(対照群)に比べ、介入試験前後の口腔の不快症状(口臭、不快感、口腔乾燥感)の増加量が有意に少なかった。また、介入試験前後で唾液中総菌数が3倍以上に増加する割合は、対照群と比較して介入群で有意に低かった。このことから、口腔清掃が困難な状況下においてノンシュガーガムを摂取することは、口腔の不快症状悪化と唾液中の細菌数増加の両方に対し抑制作用を持つ可能性が示唆された。さらに、唾液中の細菌構成について16S rRNA遺伝子を用いて網羅的な解析を行ったところ、構成する細菌種および主要な細菌の構成比率に大きな変動は認められなかった。一方で歯周炎との関連が指摘されるFusobacteirum, Tannerellaといった菌属の構成比率の減少がガム摂取群において認められ、ガム非摂取群では認められなかった。このことから、ノンシュガーガムの摂取が歯肉の健康状態に何らかの影響を与えている可能性が示唆された。今後は、災害などの非常時や職務上口腔清掃が困難な状況下において、口腔清掃の代用としてノンシュガーガムの使用が期待される。現在、日本では9割以上の人が毎日歯を磨いており、口腔清掃は人々の生活習慣として定着している。しかし、非常時や職務上口腔清掃が困難な状況下になると口腔環境が悪化することが懸念される。口腔清掃不良になると歯垢の量的な増加が起こるが、口腔細菌構成の質的な変化や唾液の分泌、口腔の不快感によるストレスへの影響など明らかにされていないことも多い。本研究では、口腔清掃が困難な状況下における口腔環境の変化について明らかにすることを目的の1つとしている。また、ガムは一般的な食品であるが、キシリトール配合などう蝕原性の低いガムが市販されており、口腔清掃困難時にガムを継続的に摂取することが口腔環境の変化に対する改善効果を持つのかを解明することもまた本研究の目的である。本年度は、一定期間口腔清掃が困難な状況におかれる陸上自衛隊長期演習に参加する20歳以上の者で本研究参加に同意が得られた者を対象として、訓練開始前に口腔内診査を行うとともに口腔の自覚症状や日常の口腔清掃習慣について質問紙調査を行い、さらに演習直前にガム咀嚼刺激唾液の採取を行った。その後、対象者を演習期間中にガムを咀嚼する介入群と咀嚼しない非介入群に無作為に2群に割り付け、訓練終了直後に介入群・非介入群の対象者から刺激唾液の採取および口腔の自覚症状、訓練期間中の口腔清掃頻度についての質問紙調査を行った。その結果、介入群では非介入群に比べて訓練直後の口腔の自覚症状が少ない結果が得られた。今後の研究により、訓練前後の唾液中の総細菌数の変化や口腔細菌構成の変化について明らかにすることができれば、口腔清掃が困難な状況下においてガムを噛むことが口腔環境の改善や口腔の不快感の抑制に有効であることを示すことができると思われる。本年度は、一定期間口腔清掃が困難な状況におかれる陸上自衛隊長期演習に参加する者を対象として、訓練開始前に口腔内診査を行うとともに口腔の自覚症状や日常の口腔清掃習慣について質問紙調査を行い、さらに演習直前にガム咀嚼刺激唾液の採取を行った。演習期間中にガムを咀嚼する介入群と咀嚼しない非介入群の訓練前後の口腔の自覚症状の変化を比較することができ、口腔清掃が困難な状況下でガムを噛むことは口腔の不快感の抑制に有効である結果が得られた。

このことは、ガム咀嚼による口腔環境改善の効果の一部分を示しているが、唾液中のストレス成分や総細菌数、口腔細菌構成の変化についての分析を行うには至っていないために、それらの分析を早急に進めて行くことが次年度の課題である。本年後は、陸上自衛隊長期演習参加者から得られた質問紙調査の結果の分析が主であったが、今後の研究では、対象者の訓練前後に採取した唾液中のストレスマーカー、総細菌数および口腔細菌構成の分析を行い、その結果からガム咀嚼介入群と非介入群それぞれの唾液中の各種測定指標、分析データの変化を比較する。その結果をもとに、口腔清掃が困難な状況下においてガムを咀嚼することが、口腔の不快感だけではなく口腔細菌の数や構成の変化に対しても影響を及ぼすのかを明らかにしていく予定である。本研究の成果から、ガムを噛むことは口腔環境の改善や口腔の不快感の抑制に対して効果的であるか否かを示すことができると思われる。次年度は、唾液中の各種成分の解析や、唾液中の総細菌数、口腔細菌構成に関する分析を進めていくことから、実験試薬や測定試薬、実験に用いるプラスチック器具やガラス器具などの物品費に研究費を使用する割合が高まると考えている。また、次年度新たに陸上自衛隊長期演習が行われる場合には、演習参加者に対して同様の調査を行う可能性があり、その際には調査に必要な物品費等を必要とする。また、本研究により得られた結果を国内外の学会で発表するための旅費や、学術雑誌に投稿するための諸経費として研究費を使用する予定である。
出芽酵母のサーチュインを介した細胞老化制御機構に関する研究

出芽酵母は細胞レベルの老化・寿命研究モデル生物として非常に有用である。本研究では、遺伝学、トランスクリプトミクスおよびメタボロミクスの手法を駆使し、分裂寿命(一つの細胞が老化して死ぬまでの出芽回数)の決定機構および老化の進行に伴う細胞の変化を明らかにすることを目指した。本年度は前年度までに得られた老化細胞のトランスクリプトーム解析から新規の寿命制御機構を発見した。老化細胞のトランスクリプトームおよびメタボローム解析による細胞老化機構の解明前年度までに、細胞老化の進行過程での変化を知るために、老化段階の異なる細胞(1、4、7および11世代)を調製し代謝と転写の変化に着目した。ピルビン酸に加えてTCA回路の中間代謝物量が老化の進行に伴い増加し、多くのアミノ酸は次第に減少していた。これらの代謝変化に対応する酵素遺伝子の転写量変化が見られたことから、老化細胞での代謝の変化は転写の変化が原因であると考えた。7世代から11世代にかけて転写量が増加した遺伝子に着目すると、定常期で転写が誘導される遺伝子群が多く含まれていた。以上の成果をJournal of Biological Chemistry誌で発表した。ビタミンB6による分裂寿命制御11世代で特に転写量が増加した遺伝子の中で、ビタミンB6合成に関与するSNZ1遺伝子に着目した。SNZ1遺伝子を破壊した株の分裂寿命は野生型株よりも短かった。ビタミンB6トランスポーターをコードするTPN1遺伝子の破壊株はsnz1株と同様に短寿命であった。分裂寿命測定培地に過剰量のビタミンB6を加えると、snz1とtpn1株の寿命が回復した。以上より、出芽酵母の分裂寿命にはビタミンB6が必要であることを明らかにした。26年度が最終年度であるため、記入しない。出芽酵母は1個の細胞について分裂寿命(一つの細胞が老化して死ぬまでの出芽回数)を測定することができ、細胞レベルの老化・寿命研究モデル生物として有用である。出芽酵母の長寿遺伝子SIR2はよく調べられており、サーチュインとして広くヒトにも保存されている。本研究ではサーチュインを介する分裂寿命制御機構、および老化の進行にともなう細胞の変化を明らかにすることを目指す。今年度は以下の課題に取り組んだ。1.出芽酵母サーチュインの機能を調節する多様な代謝経路の解明長寿命となるSIR2遺伝子変異を取得するために、SIR2遺伝子にランダム変異を導入して分裂寿命を評価した。増殖を指標として分裂寿命を評価できる測定系の利用を試みたが、SIR2遺伝子を破壊した分裂寿命測定株に野生型SIR2遺伝子をもつプラスミドを導入しても寿命は回復しなかったため、この測定系が利用できないと判断した。2.老化細胞のメタボロームおよびトランスクリプトーム解析による新規寿命遺伝子の探索野生型株から0、4、7および11世代の老化細胞を回収し、これらの細胞から細胞内代謝物とRNAを抽出し、ガスクロマトグラフィー質量分析によって37種類のアミノ酸と有機酸を定量するとともにDNAマイクロアレイ解析により全遺伝子の転写量を調べた。代謝物情報について主成分分析を行うと、世代ごとに形成されたクラスターが世代順に分離し、この分離に対してTCA回路中間代謝物が正に貢献し、アミノ酸が負に貢献した。ピルビン酸に加えてTCA回路中間代謝物の一部が老化の進行にともない増加し、これらを代謝する酵素遺伝子の転写量が増加したため、老化の進行にともないTCA回路が活性化していると考えた。一方、多くのアミノ酸が4世代から次第に減少し、アミノ酸合成酵素遺伝子の転写量が減少したため、アミノ酸量が老化の進行にともない転写レベルで制御されると考えた。出芽酵母は不均等な細胞分裂(出芽)によって増殖するため、1個の細胞について分裂寿命(一つの細胞が老化して死ぬまでの出芽回数)を測定することができる。細胞レベルの老化・寿命研究モデル生物として非常に有用であり、高等生物に先立って多くの寿命遺伝子が出芽酵母を用いて発見されてきた。出芽酵母の長寿遺伝子SIR2はよく調べられており、サーチュインとして広くヒトに至るまで保存されている。本研究では、遺伝学、トランスクリプトミクスおよびメタボロミクスの手法を駆使してサーチュインを介する分裂寿命決定機構、および老化の進行に伴う細胞の変化を明らかにすることを目指した。今年度は以下の研究課題に取り組んだ。老化細胞のトランスクリプトームおよびメタボローム解析による細胞老化機構の解明野生型株から0、4、7および11世代の老化細胞を回収し、これらの細胞の細胞内代謝物と全遺伝子の転写量を調べた。細胞集団の中で死細胞が現れ始める11世代付近の細胞における代謝の変化が代謝酵素遺伝子の転写レベルの変化が原因であると考えられたので、7世代から11世代にかけて転写量が増加した遺伝子に着目した。これらには定常期で転写が誘導される遺伝子が多く含まれており、老化細胞における転写の変化は定常期における転写制御機構を共有していることが示唆された。特に転写量の増加率の大きかった遺伝子の中で、定常期で転写誘導されビタミンB6の合成酵素遺伝子であるSNZ1に着目した。SNZ1遺伝子を破壊した株の分裂寿命は野生型株よりも短寿命であり、SNZ1遺伝子は新規の寿命遺伝子であると結論づけた。老化細胞におけるSNZ1遺伝子の転写因子を知るために、定常期における転写活性化因子をコードするADR1、GIS1およびMSN2/4遺伝子に着目したが、どの遺伝子破壊株の老化細胞でもSNZ1遺伝子の転写が誘導された。

本研究では、遺伝学、トランスクリプトミクスおよびメタボロミクスの手法を駆使し、分裂寿命(一つの細胞が老化して死ぬまでの出芽回数)の決定機構および老化の進行に伴う細胞の変化を明らかにすることを目指した。本年度は前年度までに得られた老化細胞のトランスクリプトーム解析から新規の寿命制御機構を発見した。老化細胞のトランスクリプトームおよびメタボローム解析による細胞老化機構の解明前年度までに、細胞老化の進行過程での変化を知るために、老化段階の異なる細胞(1、4、7および11世代)を調製し代謝と転写の変化に着目した。ピルビン酸に加えてTCA回路の中間代謝物量が老化の進行に伴い増加し、多くのアミノ酸は次第に減少していた。これらの代謝変化に対応する酵素遺伝子の転写量変化が見られたことから、老化細胞での代謝の変化は転写の変化が原因であると考えた。7世代から11世代にかけて転写量が増加した遺伝子に着目すると、定常期で転写が誘導される遺伝子群が多く含まれていた。以上の成果をJournal of Biological Chemistry誌で発表した。ビタミンB6による分裂寿命制御11世代で特に転写量が増加した遺伝子の中で、ビタミンB6合成に関与するSNZ1遺伝子に着目した。SNZ1遺伝子を破壊した株の分裂寿命は野生型株よりも短かった。ビタミンB6トランスポーターをコードするTPN1遺伝子の破壊株はsnz1株と同様に短寿命であった。分裂寿命測定培地に過剰量のビタミンB6を加えると、snz1とtpn1株の寿命が回復した。以上より、出芽酵母の分裂寿命にはビタミンB6が必要であることを明らかにした。26年度が最終年度であるため、記入しない。サーチュインの機能を調節する代謝経路の解明については既存の分裂寿命測定系を使った実験系が確立できず、目的まで到達していないが、老化細胞のオーム解析については解析が計画以上に進行しており、現在論文投稿の準備を進めているため。サーチュインの機能を調節する代謝経路の解明については既存の分裂寿命測定系を使った実験系が確立できず、目的まで到達していないが、細胞老化が始まる時期とその変化の内容を明らかにしたことは進展であると考えるため。長寿命sir2変異を分離する実験系が確立できなかったため、Sir2pタンパク質を活性化する様々な代謝反応に注目し、その代謝酵素遺伝子を破壊したときの分裂寿命を測定することにより分裂寿命制御遺伝子を同定する。また、老化細胞のオーム解析で得られた情報から、老化にともなって引き起こされる具体的な現象を明らかにする予定である。老化細胞でアミノ酸量が減少した原因についてさらに詳しく調べることで、老化関連遺伝子を明らかにできると期待する。老化段階で転写誘導されるSNZ1遺伝子が寿命遺伝子であることがわかったが、この遺伝子がどのように老化の進行に関わり、寿命を決定しているかを明らかにしたい。
窒素内包C60を用いた相互可干渉単一光子の発生と高性能単一光子源の開発

近年の基礎量子物理学および量子情報通信技術に関する実験的研究の飛躍的進展に伴い,高性能単一光子源の開発が切望されている.本研究代表者らは,プラズマ法によって合成された窒素原子内包C60 (N@C60)から強い発光が観測されることを見出し,その高性能単一光子源としての可能性に注目した.本研究では,N@C60からの相互可干渉単一光子の発生とその高性能単一光子源へ応用を目的とした以下の萌芽的,探索的研究を行った.(1)室温における単一光子放出の確認と単一光子源としての性能評価,(2)低温における単一光子検出のための低温共焦点顕微分光装置の開発,(3)単一光子源とナノ光ファイバとの高効率結合系の開発,(1)については,研究提案段階で観測していたN@C60の発光スペクトルが,試料に混入していた微量不純物(発光性有機分子)によるものであることが判明し,新たにN@C60固有の発光を検出,発見する必要が生じた.N@C60の電子準位の理論計算から,可視域に非常に長寿命(狭線幅)の準禁制発光があることを予測し,2光子励起分光法を用いてその検出を試みたが,N@C60固有の発光と同定できる有意な発光は観測されなかった.(2)については,XYZピエゾステージ(新規導入)を用いた低温共焦点顕微分光装置を構築し,そのシステム性能を評価した結果,回折限界(0.65μm)の分解能で単一光子を安定に検出可能な性能をもつことを確認した.(3)については,ナノ光ファイバと金ナノ球・量子ドット複合系の構築とその評価実験を進め,金ナノ球のプラズモン共鳴散乱とナノファイバ内導波モードの結合による特異な偏光-導波モード依存性を観測した.さらに,量子ドットからの発光がナノ光ファイバ中に導入される際の金ナノ球による増強効果を観測した.近年の基礎量子物理学および量子情報通信技術に関する実験的研究の飛躍的進展に伴い,高性能単一光子源の開発が切望されている.本研究代表者らは,プラズマ法によって合成された窒素原子内包C60 (N@C60)から強い発光が観測されることを見出し,その高性能単一光子源としての可能性に注目した.本研究では,N@C60からの相互可干渉単一光子の発生とその高性能単一光子源へ応用を目的とした萌芽的,探索的研究を行う.今年度は,(1)室温における単一光子放出の確認と単一光子源としての性能評価,(2)低温における単一光子検出のための低温共焦点顕微分光装置の開発,(3)単一光子源とナノ光ファイバとの高効率結合系の開発,を行った.(1)については,研究提案段階で観測していたN@C60の発光スペクトルが,試料に混入していた微量不純物(発光性有機分子)によるものであることが判明し,新たにN@C60固有の発光を検出,発見する必要が生じた.N@C60の電子準位の理論計算から,可視域に非常に長寿命(狭線幅)の準禁制発光があることが予測されており,現在までにその検出を試みているところである.(2)については,XYZピエゾステージ(新規導入)を用いた低温共焦点顕微分光装置を構築し,そのシステム性能を評価中である.(3)については,ナノ光ファイバ・金ナノ球複合系の構築とその評価実験を進めた.今後,N@C60固有の発光を同定次第,単一光子の検出と単一光子源としての性能評価を行う予定である.これまで観測していたN@C60の発光が微量不純物によるものであることが判明し,新たにN@C60固有の発光を検出,発見する必要が生じた.この点では研究計画に遅れが生じているが,現在その検出を急いでいる.一方,低温共焦点顕微分光装置の開発および単一光子源とナノ光ファイバとの高効率結合系の構築とその評価実験は順調に進んでいる.近年の基礎量子物理学および量子情報通信技術に関する実験的研究の飛躍的進展に伴い,高性能単一光子源の開発が切望されている.本研究代表者らは,プラズマ法によって合成された窒素原子内包C60 (N@C60)から強い発光が観測されることを見出し,その高性能単一光子源としての可能性に注目した.本研究では,N@C60からの相互可干渉単一光子の発生とその高性能単一光子源へ応用を目的とした以下の萌芽的,探索的研究を行った.(1)室温における単一光子放出の確認と単一光子源としての性能評価,(2)低温における単一光子検出のための低温共焦点顕微分光装置の開発,(3)単一光子源とナノ光ファイバとの高効率結合系の開発,(1)については,研究提案段階で観測していたN@C60の発光スペクトルが,試料に混入していた微量不純物(発光性有機分子)によるものであることが判明し,新たにN@C60固有の発光を検出,発見する必要が生じた.N@C60の電子準位の理論計算から,可視域に非常に長寿命(狭線幅)の準禁制発光があることを予測し,2光子励起分光法を用いてその検出を試みたが,N@C60固有の発光と同定できる有意な発光は観測されなかった.

(2)については,XYZピエゾステージ(新規導入)を用いた低温共焦点顕微分光装置を構築し,そのシステム性能を評価した結果,回折限界(0.65μm)の分解能で単一光子を安定に検出可能な性能をもつことを確認した.(3)については,ナノ光ファイバと金ナノ球・量子ドット複合系の構築とその評価実験を進め,金ナノ球のプラズモン共鳴散乱とナノファイバ内導波モードの結合による特異な偏光-導波モード依存性を観測した.さらに,量子ドットからの発光がナノ光ファイバ中に導入される際の金ナノ球による増強効果を観測した.今後,N@C60固有の発光を検出次第,単一光子の検出と単一光子源としての性能評価を行う予定である.予測される発光が検出できれば,たいへん大きなインパクトをもつ.また,N@C60固有の発光の検出が難しい場合は,研究対象を別試料(ダイヤモンド中のSiV中心等)に切り替えることも視野に入れている.低温共焦点顕微分光装置の開発および単一光子源とナノ光ファイバとの高効率結合系の開発は順調に進んでおり,今後もさらに研究を加速する.本年度所要額は予定通りほぼ(97%)使用し,残額は次年度の物品費,旅費として使用することとした.