hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
地域成長戦略のためのあたらしい生産ネットワーク構造のデザイン

ものづくり企業が地方・地域に立地しながらグローバルな生産環境の中で,製品の付加価値創出の意味で地理的距離のへだたりを超越できるような,あたらしい生産ネットワーク構造のデザインを文理融合型の研究手法により試みた。先進事例分析をベースに成功要因や駆動因子の関係性をモデル化し,経営資源マップを構築し,特に「ヒト」に関する資源要素を構造的にとらえることで,「ヒト」の育成・教育についても有効な指針が得られた.また,最適化理論に基いた生産ネットワーク構造シミュレータには,グラフ理論をさらに適用することによって,具体的な企業例に対しても付加価値を生む生産ネットワーク構造をデザインすることが可能となった。本研究の目的は,ものづくり企業が地方・地域に立地しながらグローバルな生産環境の中で,製品の付加価値創出の意味で地理的距離のへだたりを超越できるような,あたらしい生産ネットワーク構造のデザインを文理融合型の研究手法により提案することである。その研究結果から,地方企業が大都市圏に立地するのと同じかそれ以上の強みを発揮できる生産ネットワーク構造を提示し,地域の生き残りへと導くことを目的としている。すなわち,地理的には遠距離に分散する生産拠点群をネットワークとして結合し,各拠点が有する多様な経営資源を組み合わせ,連携させることで,距離空間の隔たりを凌駕するような付加価値を創出可能とするあたらしい生産ネットワーク構造をデザインするための理論を構築したい。その目的にしたがい,グループ化や合併などにより「地理的へだたりを付加価値へと転換する次世代型生産ネットワーク構造」をすでに実現している国内企業の先進事例分析をベースに、あまりうまくいかなかった失敗事例を調査分析することによって,先行研究で明らかにしてきた成否を決める要因や駆動因子の関係性をより精緻なものとした。具体的にはすでに調査を進めていた(株)菊水や江別製粉(株),グローバルに生産展開している工作機械メーカのDMG森精機,ヤマザキマザック(株)等について,特に想定した結果が得られなかった失敗事例に関してさらなる調査・分析を行った。その結果から,実際には選択されなかった候補地域の属性とそれを生産ネットワークに組込んだ場合に想定される設備・物流を明らかにした。また,先行研究で開発した,最適化理論に基いた生産ネットワーク構造シミュレータには,グラフ理論をさらに適用することによって生産ネットワークを数理的に取り扱うことに成功した。その目的にしたがい,平成26年度までの研究成果に加えて,すでに開発済みの生産ネットワーク構造シミュレータに,グラフ理論をさらに適用することによって数理情報学的な手法を用いた統合システムの理論構築を図った。それによって具体的な企業例や製品例に対しても自動的に地理的へだたりから付加価値を生む新しい生産ネットワーク構造をデザインすることが可能となった。これまで明らかにしてきた生産ネットワークの理論的成長過程理解はものづくり成長戦略の戦略論といえるが,本研究の進展によって「成長した生産ネットワーク」の有利な出力、つまり製品を同定し、グラフの頂点に属性を持たせて、それらの属性から構成される評価関数を製品ごとに設定出来るようになった。本研究では地域産業活性化の効果を生むために,地域にある企業が地域に密着しながら地理的空間内に分散された生産拠点や連携企業などと生産ネットワーク構造を形成し,その多様な経営資源を連携融合することで高い付加価値を創出する生産構造を,実践的かつ理論的に明らかにしようとすることが目的である。その目的に向かって今年度は,すでに構築済みの生産ネットワークシミュレータに対して,グラフ理論を用いて離散数学的な理論を加え,具体的な企業例や製品例に対しても自動的に地理的へだたりから付加価値を生む新しい生産ネットワーク構造をデザインすることが可能となっている。このことからも研究はおおむね順調に進んでいると考えている.加えて,27年度内にもそれらの結果を英文論文として一編投稿することができた点も進展具合を表しているものと考えている.本研究の目的は、ものづくり企業が地方・地域に立地しながらグローバルな生産環境の中で、製品の付加価値創出の意味で地理的距離のへだたりを超越できるような、あたらしい生産ネットワーク構造のデザインを文理融合型の研究手法により提案することである。その結果から、地方企業が大都市圏に立地するのと同じかそれ以上の強みを発揮できる生産ネットワーク構造を提示し、地域の生き残りへと導くことを目的とする。すなわち、地理的には遠距離に分散する生産拠点群をネットワークとして結合し、各拠点が有する多様な経営資源を組み合わせ、連携させることで、距離空間の隔たりを凌駕するような付加価値を創出可能とするあたらしい生産ネットワーク構造をデザインするための理論を構築したい。その目的にしたがい,最終年度では平成27年度までの研究成果に加えて,地理的へだたりがあっても付加価値を生む要因と予想される多種多様な経営資源についてのマップを整理した。

従来,経営資源とは「ヒト,モノ,カネ」と称され曖昧な形のまま扱われるが,単に「ヒト」といっても従業員数から算出される労働力のような定量的なものから,従業員の技術力やモチベーションといった定性的なものまで考慮されるべきである。この多様な経営資源を生産文化論の考え方を導入し,特に「ヒト」の定性的な資源についてリストアップし,各経営資源要素間の依存関係や相互作用関係をマップとして表現した。この事によって,経営資源の中でも最も重要と考えられる「ヒト」に関する様々な資源要素を構造的にとらえ,資源要素がどこに存在するか,資源と資源の関係性が一目で把握できるようになるので,それぞれの資源要素をどのようにレベルアップさせるべきか,すなわち「ヒト」の育成・教育についても有効な指針が得られることで,企業の戦略的な意思決定に応用することができる.ものづくり企業が地方・地域に立地しながらグローバルな生産環境の中で,製品の付加価値創出の意味で地理的距離のへだたりを超越できるような,あたらしい生産ネットワーク構造のデザインを文理融合型の研究手法により試みた。先進事例分析をベースに成功要因や駆動因子の関係性をモデル化し,経営資源マップを構築し,特に「ヒト」に関する資源要素を構造的にとらえることで,「ヒト」の育成・教育についても有効な指針が得られた.また,最適化理論に基いた生産ネットワーク構造シミュレータには,グラフ理論をさらに適用することによって,具体的な企業例に対しても付加価値を生む生産ネットワーク構造をデザインすることが可能となった。本研究では地域産業活性化の効果を生むために,地域にある企業が地域に密着しながら地理的空間内に分散された生産拠点や連携企業などと生産ネットワーク構造を形成し,その多様な経営資源を連携融合することで高い付加価値を創出する生産構造を,実践的かつ理論的に明らかにしようとすることが目的である。その目的に向かって今年度は先進的企業に対するさらなる調査・分析,特に失敗事例を調査することができ,それらをまとめている.またすでに構築済みの生産ネットワークシミュレータには,グラフ理論を用いて離散数学的なエッセンスを加え,さらに新しい知見を得る段階まで来ている.このことからも研究はおおむね順調に進んでいると考えている.加えて,26年度内にそれらの結果を英文論文として一編投稿することができた点も進展具合を表しているものと考えている.今後の研究の推進方策としてはこれまでなかなか表現が困難であった,地理的へだたりがあっても付加価値を生む要因と予想される多種多様な経営資源についてのマップを整理する必要がある。この多様な経営資源を生産文化論の考え方を導入し,定性的な資源についても最小要素にまで分解しリストアップし,各経営資源要素間の依存関係や相互作用関係を整理し全体を経営資源ネットワークとしてのマップとして表現する。
単分子テンプレート法を用いた有機結晶の多形制御

溶液からの有機分子の核形成過程を化学的にコントロールすることで有機結晶の合目的的な形態制御を実現した.導電性の酸性ポリマーであるPEDOT:PSS薄膜の表面をグラフェン様シートで修飾することにより,有機半導体化合物の結晶形態を変化させ,表面積を増大させることに成功した.このナノ結晶薄膜から作成した有機薄膜太陽電池はその性能が向上したことから,ナノ結晶生成による活性層内の界面面積の増大が高効率化に寄与していることが示された.また,数十数百ナノメートルの直径を有する,疎水性低分子化合物からなる水分散性粒子の簡便かつ汎用的調製法を確立し,溶媒誘起熟成機構に基づく調製後サイズ制御を達成した.溶液からの有機分子の核形成過程を化学的にコントロールすることで有機結晶の合目的的な形態制御を実現した.導電性の酸性ポリマーであるPEDOT:PSS薄膜の表面をグラフェン様シートで修飾することにより,有機半導体化合物の結晶形態を変化させ,表面積を増大させることに成功した.このナノ結晶薄膜から作成した有機薄膜太陽電池はその性能が向上したことから,ナノ結晶生成による活性層内の界面面積の増大が高効率化に寄与していることが示された.また,数十数百ナノメートルの直径を有する,疎水性低分子化合物からなる水分散性粒子の簡便かつ汎用的調製法を確立し,溶媒誘起熟成機構に基づく調製後サイズ制御を達成した.結晶構造は固体状態における物質の性質を支配する重要因子であるにもかかわらず,結晶化現象を分子レベルで理解し構造を制御することは未だ困難である.本研究では,固体表面における有機半導体分子の不均一核形成過程に着目し,結晶化分子と表面との相互作用の強弱で核形成頻度を調整し結晶形態の制御を行った.有機薄膜太陽電池の設計においては,ドナーおよびアクセプターとなる有機半導体分子間の界面面積を増やすことが高性能化に直結することから,薄膜形成における相分離構造・結晶形態をナノレベルで制御することが重要である.今回,導電性の酸性ポリマーであるPEDOT:PSS薄膜の表面をグラフェン様シートで修飾することにより,ドナー材料であるベンゾポルフィリン(BP)の結晶形態を変化させ,表面積を増大させることに成功した.ITO電極に塗布したPEDOT:PSS表面上に,ベンゾポルフィリン前駆体(CP)からの塗布後熱転換によりBPを結晶化させると厚さ20-30 nmの平坦な多結晶性薄膜が得られた.一方で,PEDOT:PSS上に酸化グラフェン誘導体Ph-iGO分散液を塗布後熱還元して還元型酸化グラフェンrGOで被覆したのちBPを結晶化させたところ,50から150 nmの高さを持つナノ結晶が表面上でまばらに成長することが明らかとなった.PEDOT:PSS表面ではBPとの強い酸塩基相互作用により高い核形成頻度で密に三次元結晶化するのに対し,PEDOT:PSS表面をrGOで覆うことで表面との相互作用が抑制され,核形成頻度が減少しまばらに結晶化したものと考えられる.このBPナノ結晶薄膜の上にアクセプター分子としてC60を蒸着して形成した有機薄膜太陽電池は,rGO非存在時に比べて電流量および光電変換効率が向上したことから,ナノ結晶生成によるC60との界面面積の増大がキャリア生成の高効率化に寄与していることが示された.サイズの揃った溶媒分散性の有機サブマイクロメートルサイズ粒子(SMP)はバイオマテリアルや有機デバイスに資する材料として幅広い応用可能性を持つ.既に産業応用されている高分子のSMPに対して,有機低分子からなるSMPは化合物個々の性質・機能を集合化により活用できる点で重要な物質群である.しかし,有機低分子からなるSMPは汎用的な作製技術がいまだ確立しておらず,特に疎水性の有機分子からなる分散性SMPついては一般的に分散剤の添加が必要であることに加え,形態やサイズの系統的な制御は困難とされてきた.今回我々は,数十数百ナノメートルの直径を有する,疎水性低分子化合物からなる水分散性SMPの簡便かつ汎用的調製法を確立し,溶媒誘起熟成機構に基づく調製後サイズ制御を達成したので報告する.水に難溶性の有機化合物を溶解したTHF溶液を水中へ速やかに注入し,その後THFを留去することで,再現性良く水分散SMPを作製することに成功した.粒子径は注入速度や溶液濃度を変えることで調製することが可能である.種々の化合物を精査した結果,フラーレン誘導体やペンタセンなど,化合物として極めて水に安定性が低い化合物ほど良好な分散液が得られることが明らかになった.興味深いことに,結晶性の高い有機化合物から調製した粒子でも,結晶にならずアモルファス状態を保ったまま水分散しており,さらには溶媒留去後もアモルファス状態が保たれたまま球形粒子として粉末が得られることが各種測定から示された.加えて,これらのSMPは狭いサイズ分布,室温で1年以上の分散安定性,熱安定性などの特長を有することも明らかとなった.さらに,いったん得られたSMPの水分散液にTHFを加えて放置する事で,時間経過と共に粒子サイズが徐々に増大することを見いだした.この現象を利用してSMPの粒子径について調製後制御することにも成功した.分子集合体科学表面の化学デザインによって結晶の不均一核形成を制御するという目的は有機結晶のナノ結晶形態コントロールという形で達成された.今後は当初計画の通り有機結晶の多形制御を目標として研究を推進する.

カーボンナノホーンを単分子テンプレートとして用いるアプローチに加えて,今年度明らかになった二次元表面と結晶化分子との相互作用による核形成のコントロールも発展させ,医薬創製や有機デバイスの高効率化につながる多形制御法の確立を目指す.消耗品購入の予定額よりも安価に購入できたことによる差分が生じた.研究遂行を加速する為の消耗品購入費用として使用する.
超伝導を用いたトポロジカルスピン流物性の開拓

平成30年度では、s波超伝導体・強磁性体における超伝導ボルテックスの非相反輸送現象について、(1)長さスケール、(2) Ginzburg-Landau理論による記述、の二点について研究および発表を行った。以下、それらの詳細を述べる。ボルテックス液体において、電気抵抗の非相反性及びそれに伴う整流効果の観測に昨年度成功した。超伝導体に特有なキャリアである超伝導量子渦(ボルテックス)はその生成及び消滅が試料端のみで実現されるために、ボルテックス・フローが超伝導体内部ではトポロジカルに保護されている。このボルテックスの有するトポロジカル保護の性質により、超伝導膜の裏面と表面で外部磁気環境が異なるだけで、境界条件の非対称性により面直方向の非相反輸送現象が発現する。これは相関距離が原子スケールと短い電子系では期待できない効果であり、「トポロジカル整流効果」と言うことができる。(1)では、基板の磁性の影響、試料の膜厚依存性及び超伝導体と磁性絶縁体の間の絶縁バリアの膜厚依存性を系統的に調べることにより長さスケールを検討するための対照実験を行い、環境の磁気的性質が空間的非対称なことによりボルテックスの非相反フローが実現されることを示した。(2)では、Ginzburg-Landau理論に基づいて、超伝導ボルテックスのトポロジカル保護の性質によって環境の空間的非対称性から非相反ボルテックスフローが実現されること示した。以上の成果によって超伝導ボルテックスによるトポロジカルスピン流物性の開拓ができたと言える。得られた結果は学術論文(3報)として出版し、2件の国内・国際学会での発表を行った。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、強磁性体及び超伝導体の界面に実現可能な多様な超伝導相に注目し、これらの相へのスピン注入の実験的実証を目指す。初年度となる今年度は、1.測定試料となる強磁性絶縁体及び超伝導体薄膜(s波及びd波)の作製と超伝導特性評価、2.温度勾配を用いたスピン注入実験系の構築及び測定、3.低温でマイクロ波によるスピン流注入実験を可能とする測定系の準備を行った。強磁性絶縁体を液相エピタクシャル成長法で作製し、また超伝導薄膜をスパッタ法及びMOD法で作製した。種々の測定法(X線回折、エネルギー分析型X線分析、断面電子透過型顕微鏡撮影、4端子抵抗測定及び磁化測定)を用いて超伝導薄膜の特性を評価し、良質な超伝導特性を有することを確認した。作製した強磁性絶縁体/s波超伝導二層膜試料において、温度勾配によるスピン流注入に成功した。室温近傍ではスピンゼーベック効果を観測した。また、低温において超伝導量子渦の新規輸送現象を観測した。その由来及び性質を系統的な測定や対照実験によって調べた。本成果について論文原稿の準備を開始している。作製したs波超伝導体の超伝導転移温度は7 K以下であるために、超低温でマイクロ波によるスピン流注入実験を可能とする測定プローブの設計を行った。また、所属研究室に設置されている超伝導マグネットの初期立ち上げ及び動作確認を行い、磁場制御を含めた測定データ収得プログラムを作成した。作製した測定プローブを用いて、予備実験によって2K以下の低温においてマイクロ波実験が可能なことを確かめた。以上によって、2年目に行う超伝導相へのスピンポンプ実験の準備が整えた。良質な強磁性絶縁体の薄膜及び超伝導薄膜の作製に成功し、また、これらの材料を用いた二層膜において低温では超伝導量子渦の新規輸送現象を観測した。更に、マイクロ波実験を2K以下の低温で可能とする測定プローブを作製し、確認の予備実験に成功した。従って、本研究の目的を達成するための準備が整え、1年目の計画が予定通り進んだ。今年度は強磁性絶縁体及び超伝導体の接合に着目し、前年度に立ち上げた測定系及び予備実験の結果を生かし、温度勾配を用いたスピン注入を行い,また,低温における超伝導量子渦の新規輸送現象の研究を行った.本研究課題の目的は超伝導を媒介した角運動量の長距離伝搬の実験的検出である.超伝導量子渦はそのトポロジカル性質により長距離伝搬性を持ち,角運動量のキャリアとして非常に有利と考えられる.従って,強磁性絶縁体・超伝導体の界面におけるスピン角運動量の注入及び超伝導量子渦のダイナミックスの研究は超伝導におけるトポロジカルスピン流の観点から重要と考えられる.具体的に以下の研究を行った.(i)d波超伝導体YBa2Cu3O7ーxと強磁性絶縁体であるLiFe5O8の接合において,スピンゼーベック効果を用いたスピン流注入を行い,超伝導転移温度以下では逆スピンホール効果に由来する起電力が消失することを示した.また,超伝導転移温度より十分低温において磁場とともに振動する新規ネルンスト効果を観察した.この効果が量子渦のクリープ現象及び表面ピンとのマッチング効果の相互作用によって実現されることを明らかにした.

この結果を研究論文として出版した.(ii)超伝導量子渦が流れやすいs波超伝導体・強磁性絶縁体の接合において,非相反電気輸送の観測に成功し,外部環境の対称性や磁気的性質と密接に関係することを明らかにした.また,非相反性により環境の電磁ゆらぎの整流で生成されるDC起電力の観察に成功した.理論的記述によって超伝導量子渦のトポロジカル性質に起因することを明らかにした.今年度は強磁性絶縁体・超伝導体接合におけるスピン注入及び超伝導量子渦ダイナミックスに着目し,(i)d波超伝導体においてスピンゼーベック効果に由来する逆スピンホール起電力が超伝導転移温度以下で消失することを明らかにし,(ii)強磁性絶縁体との界面において強いピンニングを有するd波超伝導体の超伝導量子渦は温度勾配の元で新規ネルンスト効果を実現することを明らかにし,(iii)超伝導量子渦が流れやすい超伝導体と強磁性絶縁体の接合において,超伝導量子渦がトポロジカルに保護されているために外部環境の対称性を反映しマクロスケールで検出可能な非相反の電気輸送を実現する事を明らかにした.従って,予定通りの進展があったと言える.平成30年度では、s波超伝導体・強磁性体における超伝導ボルテックスの非相反輸送現象について、(1)長さスケール、(2) Ginzburg-Landau理論による記述、の二点について研究および発表を行った。以下、それらの詳細を述べる。ボルテックス液体において、電気抵抗の非相反性及びそれに伴う整流効果の観測に昨年度成功した。超伝導体に特有なキャリアである超伝導量子渦(ボルテックス)はその生成及び消滅が試料端のみで実現されるために、ボルテックス・フローが超伝導体内部ではトポロジカルに保護されている。このボルテックスの有するトポロジカル保護の性質により、超伝導膜の裏面と表面で外部磁気環境が異なるだけで、境界条件の非対称性により面直方向の非相反輸送現象が発現する。これは相関距離が原子スケールと短い電子系では期待できない効果であり、「トポロジカル整流効果」と言うことができる。(1)では、基板の磁性の影響、試料の膜厚依存性及び超伝導体と磁性絶縁体の間の絶縁バリアの膜厚依存性を系統的に調べることにより長さスケールを検討するための対照実験を行い、環境の磁気的性質が空間的非対称なことによりボルテックスの非相反フローが実現されることを示した。(2)では、Ginzburg-Landau理論に基づいて、超伝導ボルテックスのトポロジカル保護の性質によって環境の空間的非対称性から非相反ボルテックスフローが実現されること示した。以上の成果によって超伝導ボルテックスによるトポロジカルスピン流物性の開拓ができたと言える。得られた結果は学術論文(3報)として出版し、2件の国内・国際学会での発表を行った。来年度は今年度に準備した二層膜試料におけるマイクロ波を用いたスピン注入実験に加え、超伝導へのスピン注入をより多角的に調べるために強磁性絶縁体と超伝導体を用いたナノ構造を作製し、スピン注入の実験を行う予定である。今年度の研究結果を論文として出版し,研究発表を行う.また,前年度確立した測定系を用いて,強磁性絶縁体の磁化ダイナミックスと結合した超伝導量子渦など超伝導キャリアによる角運動量の流れの長距離伝搬性や金属への注入を実験的実証する.これによって超伝導における角運動量伝搬の多角的な理解が得られると予想される.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
異常原子価鉄イオンによる酸素発生触媒の活性化とその機構の解明

産業的に重要な酸素発生反応に対して高い活性を有する触媒材料として,ペロブスカイト型酸化物が注目されている.本研究助成により,Bサイトに配置した異常原子価鉄イオン(Fe4+イオン)が,酸素発生反応に対して高い触媒活性を発現するために重要な役割を担うことを明らかにするとともに,四重ペロブスカイト型酸化物の構造に起因する活性発現のメカニズムを提唱した.さらに,もともと酸素還元反応に対して活性が高いマンガン系酸化物の構造を四重ペロブスカイト型とすることにより,酸素発生反応,酸素還元反応の両方に対して高い活性を有する二機能性電気化学触媒AMn3Mn4O12 (A=Ca, La)の開発を行った.産業的に重要な酸素発生反応に対して高い活性を有する触媒材料として,ペロブスカイト酸化物が注目されている.ペロブスカイト酸化物はABO3の化学式で表される酸化物であり,AサイトとBサイトを占有する元素の選択の自由度が高く,機能性酸化物として広く研究が行われている.本年度の我々の研究において,Bサイトに配置した異常原子価鉄イオン(Fe4+イオン)が,酸素発生反応に対して高い触媒活性を発現するために重要な役割を担うことを,電気化学測定と構造解析の結果を組み合わせて明らかにした.このFe4+イオンを安定化させることが活性を維持するために重要となるが,四重ペロブスカイト酸化物CaCu3Fe4O12の有する緻密な共有結合ネットワークは異常原子価鉄イオンならびに構造を安定化させる効果があり,過酷な電気化学反応条件下においても性能の劣化を防ぐことが可能であることを示した.同材料は,金属空気二次電池や水電解デバイス用触媒などとしての応用が期待される.当初の計画では,異常原子価鉄イオンを構造内に有するAサイト秩序型ペロブスカイトならびにその他のAサイト秩序型ペロブスカイトの合成と評価のみを行う予定であったが,比較試料としての異常原子価鉄イオンを含む単純ペロブスカイトの合成と評価も同時に行うことができた.また現在では,イオンの電子状態と構造の違いが酸素発生触媒の活性に与える影響や反応経路についても検討するまでに至っている.さらに,これらの結果について特許の取得(特許第5869169号)ならびに論文発表(Nature Commun., 6, 8249 (2015).)を行うことができている.産業的に重要な酸素発生反応に対して高い活性を有する触媒材料として,ペロブスカイト型酸化物が注目されている.ペロブスカイト型酸化物はABO3の化学式で表される酸化物であり,AサイトとBサイトを占有する元素の選択の自由度が高く,機能性酸化物として広く研究が行われている.昨年度までの研究において,Bサイトに配置した異常原子価鉄イオン(Fe4+イオン)が,酸素発生反応に対して高い触媒活性を発現するために重要な役割を担うことを明らかにするとともに,四重ペロブスカイト型酸化物の構造に起因する活性発現のメカニズムを提唱した.本年度はこの知見を応用し,もともと酸素還元反応に対して活性が高いマンガン系酸化物の構造を四重ペロブスカイト型とすることにより,酸素発生反応,酸素還元反応の両方に対して高い活性を有する二機能性電気化学触媒AMn3Mn4O12 (A=Ca, La)を生み出すことに成功した.同材料は,酸素発生・還元の両方の反応に対して高い活性が要求される金属空気二次電池用触媒としての応用が期待される.今後は,デバイス全体として反応を促進させるための電極のマクロ構造の最適化(ポーラス化などによる比表面積の増大)ならびに,触媒担持の安定性の向上を目指し,電極表面の凹凸や電極構成元素の検討を進める.一方で,粉末以外の試料も評価を行うことができるように,薄膜試料用評価セルの試作を進める予定である.これにより,PLD(パルスレーザーアブレーション)法やスパッタリング法などにより作製された結晶性が高い薄膜試料を評価できるようになる.本年度は,異常原子価鉄イオンを含む様々な遷移金属イオンの電子状態が,酸素発生反応に対する触媒活性に与える影響を考察する予定としており,これについては当初の計画通り研究を進めることができている.本年度はさらに,昨年度までの研究結果を応用し,これまで提唱されたことのない,二機能性電気化学触媒を生み出すことに成功している.本成果は研究計画段階では想定していなかった成果であり,研究が加速している証拠である.産業的に重要な酸素発生反応に対して高い活性を有する触媒材料として,ペロブスカイト型酸化物が注目されている.ペロブスカイト型酸化物はABO3の化学式で表される酸化物であり,AサイトとBサイトを占有する元素の選択の自由度が高く,機能性酸化物として広く研究が行われている.本研究助成により,以下の成果をあげた.まず,Bサイトに配置した異常原子価鉄イオン(Fe4+イオン)が,酸素発生反応に対して高い触媒活性を発現するために重要な役割を担うことを明らかにするとともに,四重ペロブスカイト型酸化物の構造に起因する活性発現のメカニズムを提唱した.さらに,もともと酸素還元反応に対して活性が高いマンガン系酸化物の構造を四重ペロブスカイト型とすることにより,酸素発生反応,酸素還元反応の両方に対して高い活性を有する二機能性電気化学触媒AMn3Mn4O12 (A=Ca, La)を生み出すことに成功した.同材料は,酸素発生・還元の両方の反応に対して高い活性が要求される金属空気二次電池用触媒としての応用が期待される.本年度は,この四重ペロブスカイト型構造が酸素発生反応に対する高い活性を有するメカニズムを,大阪府立大学の山田幾也准教授および池野豪一講師の協力のもと,構造的な観点から明らかにした.すなわち,OH-イオンやH2O分子がA'サイトとBサイトの両方同時にブリッジ吸着することにより,酸素発生反応が促進される新たな反応経路を発見した.

このメカニズムは,四重ペロブスカイト型構造だけでなく,その他の構造においても適用できるメカニズムであり,さらなる高活性触媒の発見にも繋がる重要なものである.産業的に重要な酸素発生反応に対して高い活性を有する触媒材料として,ペロブスカイト型酸化物が注目されている.本研究助成により,Bサイトに配置した異常原子価鉄イオン(Fe4+イオン)が,酸素発生反応に対して高い触媒活性を発現するために重要な役割を担うことを明らかにするとともに,四重ペロブスカイト型酸化物の構造に起因する活性発現のメカニズムを提唱した.さらに,もともと酸素還元反応に対して活性が高いマンガン系酸化物の構造を四重ペロブスカイト型とすることにより,酸素発生反応,酸素還元反応の両方に対して高い活性を有する二機能性電気化学触媒AMn3Mn4O12 (A=Ca, La)の開発を行った.今後は異常原子価鉄イオンについての研究成果が当初の計画以上に進展したことを受けて,鉄イオン以外の遷移金属を構造内に有する四重ペロブスカイト酸化物やスピネル型酸化物などを合成する手法の確立ならびに,合成したこれらの酸化物の酸素発生反応に対する活性を調べる.また,構造内イオン種の電子状態を計算により求め,実験により得られた過電圧や構造安定性との相関を明らかにする.これまでの研究において,酸化物の構造や遷移金属イオンの電子状態と,酸素発生・還元反応に対する触媒活性との関連性について詳細に検討を進めてきた.今後の展開としては,デバイス全体として反応を促進させるための電極のマクロ構造の最適化(ポーラス化などによる比表面積の増大)ならびに,触媒担持の安定性の向上を目指し,電極表面の凹凸や電極構成元素の検討を進める.一方で,粉末以外の試料も評価を行うことができるように,薄膜試料用評価セルの試作を進める予定である.これにより,PLD(パルスレーザーアブレーション)法やスパッタリング法などにより作製された結晶性が高い薄膜試料を評価できるようになる.29年度が最終年度であるため、記入しない。材料電気化学29年度が最終年度であるため、記入しない。
乱流状態にある磁気分子雲コアの分裂と連星系の形成について

本研究の目的は、乱流状態にある磁気分子雲コアの分裂によって連星が形成される過程を解明することである。連星は分子雲コアの重力収縮過程で形成されるため、その母胎となる分子雲コアの物理的性質を解明することが非常に重要である。そこで本研究ではまず、分子雲から分子雲コアが誕生する過程を詳細に調べた。計算には昨年度開発した3次元MHDコードを用いた。乱流状態にある分子雲内では、乱流圧縮によって分子雲コアが誕生することがわかった。そのような過程で形成される分子雲コアは一般にゆがみが大きい。さらに、乱流のシアー運動が多かれ少なかれコア内部に残り、これが分子雲コアの回転成分になる。コアが分裂する条件は、回転成分の大きさとコアのゆがみの大きさに依ると考えられるが、形成されたコアを統計的に調べたところ、重力収縮過程で分裂できないほど非常に遅い回転を示すコアは稀であることがわかった。さらにコアは球形からのゆがみが大きく、収縮の初期でも容易に分裂できることが示唆された。従来考えられていたモデルでは、コアは収縮が進み、回転円板が形成され、その円板が分裂するという描像が一般的であったが、本研究では、少なくとも周期が長めの連星に関しては、円盤が形成されるよりも前段階で容易に形成されることが示唆された。ただし、コアの進化には外部の乱流圧縮が大きく寄与するため、コアに自己重力だけでなく、外部の乱流圧縮の効果をより詳しく調べる必要があることも明らかとなった。外部乱流圧縮の効果を定量化することが今後の課題である。星形成の理論モデルは、太陽のような単独星の形成過程に焦点を絞り、研究が進められてきた。しかしながら、最近の観測から、銀河系内で誕生する星の大半は、連星系や多重星として生まれることが明らかになってきた。したがって、より一般的な星形成過程を理解するためには、連星系や多重星の誕生過程を解明することが必要不可欠である。本研究の目的は、星形成の直接の母体となる分子雲コアの分裂・収縮過程を、数値流体力学シミュレーションを用いて調べ、連星系の形成過程を明らかにすることである。本研究では特に、分子雲コア内で観測される乱流運動と磁気拡散の効果を正しく取り扱い、より現実的な状況設定でシミュレーションを行う。そのような計算は世界的にもまだ例が無く、本研究の大きな特徴である。強い磁場によって支えられた分子雲コアは、磁場に沿って収縮し、平板形状になると予想される。この性質を用いて我々は以前、分子雲コアを幾何学的に薄い平板と近似し、その分裂・収縮過程を(比較的空間分解能の低い)2次元シミュレーションによって追跡した。本年度の研究では、まず2次元近似の妥当性を示すため、3次元計算を行い、2次元計算との比較を行った。3次元計算によると、予想通り、磁場に垂直な平板を形成し、星形成は平板内で進むことが分かった。原始星アウトフローの影響により、平板が鉛直方向に膨らむこともあるが、その効果も磁場が強い場合にはそれほど大きくない。乱流の速度分散は、時間とともに急速に減少するが、磁気音速程度に達すると、減少は非常に遅くなる。また、このときの乱流スペクトルは、原始星アウトフローの効果を入れても、コルモゴロフ乱流やバーガーズ乱流のような長波長ほど大きいべき乗分布にはならず、波数依存性が小さい、フラットに近い分布になることが分かった。これらがコア形成とどのような関係があるかは今後明らかにしていく予定である。

計算には昨年度開発した3次元MHDコードを用いた。乱流状態にある分子雲内では、乱流圧縮によって分子雲コアが誕生することがわかった。そのような過程で形成される分子雲コアは一般にゆがみが大きい。さらに、乱流のシアー運動が多かれ少なかれコア内部に残り、これが分子雲コアの回転成分になる。コアが分裂する条件は、回転成分の大きさとコアのゆがみの大きさに依ると考えられるが、形成されたコアを統計的に調べたところ、重力収縮過程で分裂できないほど非常に遅い回転を示すコアは稀であることがわかった。さらにコアは球形からのゆがみが大きく、収縮の初期でも容易に分裂できることが示唆された。従来考えられていたモデルでは、コアは収縮が進み、回転円板が形成され、その円板が分裂するという描像が一般的であったが、本研究では、少なくとも周期が長めの連星に関しては、円盤が形成されるよりも前段階で容易に形成されることが示唆された。ただし、コアの進化には外部の乱流圧縮が大きく寄与するため、コアに自己重力だけでなく、外部の乱流圧縮の効果をより詳しく調べる必要があることも明らかとなった。外部乱流圧縮の効果を定量化することが今後の課題である。
高齢者の口腔ケア・義歯ケアの再検討 その1 義歯洗浄剤の再検討

高齢者の死亡原因の第一位は肺炎であり,とくに嚥下性肺炎の占める割合が高い.口腔ケアを徹底することが,嚥下性肺炎の予防には不可欠なものであり,また,デンチャープラークによる嚥下性肺炎を予防するためにも,義歯洗浄剤により義歯の清掃などの,義歯装着者自身のテイリーケアはたいへん重要なことである.現在市販されている義歯洗浄剤は,洗浄効果は高いが義歯材料に対する為害作用があるものや,義歯材料に対する為害作用はないが洗浄効果が低いものがほとんどである.この研究では,義歯材料を劣化させず,義歯洗浄効果の高い義歯洗浄剤を開発することを目的とし,また,強電解水の義歯洗浄効果についてもあわせて検討することとした.昨年度の調査では,市販義歯洗浄剤,強電解水の除菌効果,義歯安定剤以外の義歯用材料への為害性に関しては、過去の報告と同様で,歯科用金属に対する腐食作用のあるものが多く認められた.義歯洗浄剤による市販ペーストタイプ義歯安定剤への影響は,義歯洗浄剤の種類,また,義歯安定剤の種類によって差が認められた.本年度は,この結果をもとに新しい義歯洗浄剤を試作することとした.試作品の条件として,(1)歯科用金属に対する腐食作用がないか,もしくは可及的に小さいこと.(2)除菌効果があること,とした.試作品は(1)強電解酸性水,(2)天然成分を含んだもの,(3)市販の洗浄剤の濃度を変えて超音波洗浄と併用したもの,を作製し,前年度と同様の方法で義歯洗浄効果,義歯用材料への為害性試験をおこなった.しかし,腐食作用を小さくすることによって除菌効果も小さくなるという結果となった.現在,新しい試作品を検討中である.高齢者は一般に免疫能が低下しており,健康な若者が感染しても何ら問題とならない微生物などによって感染を起こし,重得な症状に陥ってしまうことが多々ある.また,デンチャープラークによる嚥下性肺炎を予防するためにも,義歯洗浄剤による義歯の清掃などの,義歯装着者自身のデイリーケアはたいへん重要なことである.一方,義歯洗浄剤が義歯材料に及ぼす為害性に関する研究は多くみられるが,義歯安定剤に及ぼす影響を調査した研究はほとんどない.在宅医療,老人病院等での歯科診療は今後ますます増加するものと考えられ,義歯安定剤の必要性をを見直す必要があると考えられる.そこでこの研究では,義歯洗浄剤が義歯安定剤に及ぼす影響を調査することとした.はじめに,義歯装着者の義歯管理状況を調査するため,老人病院および本学歯学部補綴科外来患者を対象としたアンケート調査をおこない,義歯の清掃頻度,方法,義歯洗浄剤の使用状況等を調査した.つぎに,市販義歯洗浄剤が義歯用材料に及ぼす為害性を調査することとした.金属材料(CO-Cr,金合金,金銀パラジウム合金),床用レジン(加熱重合レジン,流し込みレジン,スルフォン),人工歯(レジン歯,硬質レジン歯,陶歯),ティッシュコンディショナー(各種),軟質裏装材(各種),ペーストタイプ義歯安定材(各種)を数種類の市販義歯洗浄剤に浸漬し,その材料学的性質の変化を測定した.それらの測定値をもとに統計処理を行い,現在,比較検討を行っているところである.高齢者の死亡原因の第一位は肺炎であり,とくに嚥下性肺炎の占める割合が高い.口腔ケアを徹底することが,嚥下性肺炎の予防には不可欠なものであり,また,デンチャープラークによる嚥下性肺炎を予防するためにも,義歯洗浄剤により義歯の清掃などの,義歯装着者自身のテイリーケアはたいへん重要なことである.現在市販されている義歯洗浄剤は,洗浄効果は高いが義歯材料に対する為害作用があるものや,義歯材料に対する為害作用はないが洗浄効果が低いものがほとんどである.この研究では,義歯材料を劣化させず,義歯洗浄効果の高い義歯洗浄剤を開発することを目的とし,また,強電解水の義歯洗浄効果についてもあわせて検討することとした.昨年度の調査では,市販義歯洗浄剤,強電解水の除菌効果,義歯安定剤以外の義歯用材料への為害性に関しては、過去の報告と同様で,歯科用金属に対する腐食作用のあるものが多く認められた.義歯洗浄剤による市販ペーストタイプ義歯安定剤への影響は,義歯洗浄剤の種類,また,義歯安定剤の種類によって差が認められた.本年度は,この結果をもとに新しい義歯洗浄剤を試作することとした.試作品の条件として,(1)歯科用金属に対する腐食作用がないか,もしくは可及的に小さいこと.(2)除菌効果があること,とした.試作品は(1)強電解酸性水,(2)天然成分を含んだもの,(3)市販の洗浄剤の濃度を変えて超音波洗浄と併用したもの,を作製し,前年度と同様の方法で義歯洗浄効果,義歯用材料への為害性試験をおこなった.しかし,腐食作用を小さくすることによって除菌効果も小さくなるという結果となった.現在,新しい試作品を検討中である.
学習・適応戦略を持つ生産システムエージェントの研究

学習・適応戦略を持つ生産システムエージェントをより現実的にするには,高能力のエージェントに加えてむしろ低能力の自律エージェントが必要とされる.低能力のエージェントとは,単に周囲のエージェントとのみ単純な情報交換を行い,局所的な組織化と全体の組織化及び最適化を実現し,システムの合目的性を達するエージェントである.このようなエージェントを実現するためにT.コホネンによる自己組織化マップ(SOM)の方法を採用した.SOMは,人工ニューラルネットワークの一つとして知られる信号層と競合層からなり,競合層は単純な結合トポロジー(ネットワーク)によって制約されるANNである.信号層から参照信号が与えられると,参照信号に最も近いニューロンが活性化しそれにつられてその周辺のニューロンも活性化し,クラスタリングを行う能力を備えている.参照信号を環境からの入力,エージェントを競合層のニューロンとみなせば,入力環境の近くのエージェントは自己組織化原理により周辺の自己組織化を行う.SOMではこの自己組織化を信号ベクトルとニューロンのシナップスベクトルで実施する.このような方法を用いて,仮想工場内のAGVの経路獲得問題及びn台のAGVの搬送経路獲得問題に適用を行った.上記の数値計算実験を行ったところ,獲得されたAGVの経路は両問題において交差する望ましくない経路を作成することが明らかとなった.これを解決するためにSOMにB-spline補間で用いられるマルチノットの概念を導入し,仮想工場内のAGVの経路獲得問題では出発点と終着点をマルチノットのニューロンで固定し,n台のAGVの搬送経路獲得問題では出発点をマルチノットのニューロンで固定した数値計算実験を実施したところ前者の問題に対しては理想的な経路を獲得できることが検証できた.しかしながら,後者に対してはやはり,交差する経路が作成された.これを改善するために,後者の問題に対しては,初期にマルチノットニューロンを出発点に配置し,その後はニューロンを移動可能なように解放した方法を開発した.その結果,良好な経路が獲得されることが検証された.これらの成果は,精密工学会,機械学会ロボットメカトロニクス部門大会等で公表している.学習・適応戦略を持つ生産システムエージェントをより現実的にするには,高能力のエージェントに加えてむしろ低能力の自律エージェントが必要とされる.低能力のエージェントとは,単に周囲のエージェントとのみ単純な情報交換を行い,局所的な組織化と全体の組織化及び最適化を実現し,システムの合目的性を達するエージェントである.このようなエージェントを実現するためにT.コホネンによる自己組織化マップ(SOM)の方法を採用した.SOMは,人工ニューラルネットワークの一つとして知られる信号層と競合層からなり,競合層は単純な結合トポロジー(ネットワーク)によって制約されるANNである.信号層から参照信号が与えられると,参照信号に最も近いニューロンが活性化しそれにつられてその周辺のニューロンも活性化し,クラスタリングを行う能力を備えている.参照信号を環境からの入力,エージェントを競合層のニューロンとみなせば,入力環境の近くのエージェントは自己組織化原理により周辺の自己組織化を行う.SOMではこの自己組織化を信号ベクトルとニューロンのシナップスベクトルで実施する.このような方法を用いて,仮想工場内のAGVの経路獲得問題及びn台のAGVの搬送経路獲得問題に適用を行った.上記の数値計算実験を行ったところ,獲得されたAGVの経路は両問題において交差する望ましくない経路を作成することが明らかとなった.これを解決するためにSOMにB-spline補間で用いられるマルチノットの概念を導入し,仮想工場内のAGVの経路獲得問題では出発点と終着点をマルチノットのニューロンで固定し,n台のAGVの搬送経路獲得問題では出発点をマルチノットのニューロンで固定した数値計算実験を実施したところ前者の問題に対しては理想的な経路を獲得できることが検証できた.しかしながら,後者に対してはやはり,交差する経路が作成された.これを改善するために,後者の問題に対しては,初期にマルチノットニューロンを出発点に配置し,その後はニューロンを移動可能なように解放した方法を開発した.その結果,良好な経路が獲得されることが検証された.これらの成果は,精密工学会,機械学会ロボットメカトロニクス部門大会等で公表している.学習・適応戦略を持つ生産システムエージェントをマルチエージェントシステム問題として理論的に再構成をおこなった.この結果,Eを環境集合,Aをエージェント集合,Cを評価の集合とするとマルチエージェントの問題をMAP=(E, A, C)と表わし,C=C(E, A)を最適化する設計問題であることが導かれた.この定式化より設計変数はEとAとなるから,マルチエージェントの問題は,環境とエージェントを設計することが明かとなった.すなわち,これまでの概念では環境設計が考慮されていないことが明確化された.また,個々のエージェントA_jに対して,E_jをA_jの環境集合,c_jを評価の集合とすると,各エージェントはc_j=c_j(E_j, A_j)を最適化するように設計される.ここで,学習をC(t+1)=C(t)+λΔC/Δtでとしてシステムの最適化を行うプロセスであると定義すると,その中で各エージェントはc_j(t+1)=c_j(t)+ηΔc_j/Δtによって個々の最適化をはかる.

ここで,ΔC/Δt=(ΔC/Δc_j)(Δc_J/Δt)であるから,Δc_j/Δt=KΔC/Δtによって更新される.r(t)=ΔC/Δtとすれば,r(t)はシステムの利得と考えられるから,各エージェントに対してr(t)はシステムからの報酬となり,報酬を受け取り各エージェントは自身の行動を最適化して行く.従って,このプロセスが各エージェントの学習であることが明確となった.今,各エージェントが認識できる環境をS_j=Ob(E_j),エージェントは外界に対して意志決定のために作成するモデルをM_j,このモデルから作られる自身の評価をc_j,エージェントの行動をB_j,評価から行動を決定する関数をG_j,とすれば,学習エージェントはA_j=(S_j, M_j, c_j, B_j, G_j, r, C)により構成できるようになる.このとき,c_j=c_j(S_j, B_j)となる.これらから,学習・適応戦略を持つマルチエージェントシステム問題は,MAP=(E, A, S, M, c, B, r, C)によって記述できる結果が得られた.本結果は,精密工学会秋期全国大会で詳細を公表する予定である.上記の理論的考察を進める一方で,実際の学習・適応戦略を持つ生産システムエージェント問題として,以下の二つの問題の解決を計った.(1)無人搬送車(AGV)の衝突回避知識の学習獲得問題を,衝突知識の学習獲得問題の逆問題として取り扱い,Q学習によって学習AGVを実現した.(2)生産システムにおける在庫システムである物流システムの設計システムを,マルチエージェントシステム問題として定義し,オブジェクト指向プログラミングを利用して開発した.これらの成果は,(1)についてはFAIM'02国際研究集会,(2)については精密工学会春期全国大会,にてその公表を行った.学習・適応戦略を持つ生産システムエージェントを,(1)理論的な面からとして学習エージェントの報酬の性質,(2)生産システムのシミュレーション実験からの自律運転,の二つの観点に基づいて研究を実施した.理論的な面では,昨年度におこなった学習エージェントのモデルを発展させ,かつ複数のエージェントが学習を行なう時のシステムの報酬の関係を導きだした.すなわち,学習エージェントAjは自身の評価c(Aj)をシステムからの報酬KjΔC(Aj)によって増加させるように行動を決定することを導きだし,この定式化から確率的学習オートマトン及びQ学習との関係を得た.ここで,ΔC(Aj)はシステムのエージェントAjに関する増分である.この研究成果は精密工学会誌において公表を行なった.また,各エージェントの報酬をテーラー展開し,連立方程式を作成すると報酬間の関係が連立方程式の一般解から導きだされることを明らかにし,この結果,報酬間にノード,ループ,サイクルの関係が生じ,定性的にここからエージェント間の競合・協調が生じることを示した.この研究成果はCIRA(知識とロボットに関する国際学会:於神戸)で公表予定である.シミュレーションでは,物流システムのピッキングカートにQ学習による学習・適応戦略をインプリメントしたものを想定し,セル型工場におけるピッキングカートの自律搬送シミュレーションを実施した.このピッキングカートには衝突センサーの換わりにブルーツースを想定し,ピッキングカートとそれに最近接の機械間で交信を行なわせ,ピッキングカート周辺の状況を得られるように想定した.
テトラサイクリン排出蛋白の結晶構造解析

1、テトラサイクリン排出タンパクの結晶化及び結晶構造解析に向けて、その基盤となる大量産生と大量精製法の条件検討を行った。その結果、1週間ほどの培養精製の行程で、30mg程の純化したテトラサイクリン排出タンパクを得る系の確立に成功した。この量は結晶化の実験に用いるには不足は無く、結晶化実験に向け基盤を固めることができた。2、膜蛋白質の結晶化に於いて最も影響の大きな因子の一つである界面活性剤の選択に関して本年度は、その可溶化力を市販の物ほぼ全てに関してその効果を検討した。約100種類の界面活性剤のうち、ある種の合成リン脂質誘導体が蛋白質を効率よく膜から可溶化し、且つ精製後も蛋白質標品を安定に保つ事を見出した。この界面活性剤で安定化させたテトラサイクリン排出タンパクは水溶液中でも安定で結晶化が起こる一般的な蛋白濃度である10mg/mLもの高濃度でも非特異的会合を起こさない事が分かった。今後、界面活性剤の蛋白質標品の安定化に及ぼす影響をさらに検討する。3、生物分子工学研究所(BERI)木村能章博士との共同研究により、精製したテトラサイクリン排出タンパク分子を合成リン脂質シートに再構成し、相転移によりシート中のたんぱく質濃度を上昇させる手法で初歩的な2次元結晶化に成功した。このシートの電顕像のフーリエ変換像には分子配列に規則性があることを示すピークが認められた。4、3次元結晶化に関しては、市販の結晶化条件スクリーニングキットを用いて初歩的なスクリーニングを行った。今後リン脂質の系に再構成する条件検討の結果を応用し、Lipid cubic phase法による結晶化を行って行く予定である。
物性プローブとしての偏極不安定核ビーム開発

物質中に埋め込まれた短寿命β線放射性核の核磁気共鳴を行うβ-NMR法は、従来の手法に比べ格段に高いNMR検出感度を示すため、物質中にごく僅かしか存在しない不純物原子の微視的研究を可能にする。本研究では、リチウム、窒素、リン、銅などの短寿命同位体核の、核反応によるスピン偏極ビーム生成法を新たに開発し、β-NMRプローブとしての利用を可能にした。さらに、開発したプローブ核を用いて物性研究を行った。β線検出を用いた超高感度核磁気共鳴法(ベータNMR法)による、固体中希薄不純物に関する物性研究を推進するためには、核スピン偏極した短寿命核(プローブ核)の生成が必要となる。飛躍的進展を遂げるため、プローブ核の元素種、偏極量、ビーム強度の劇的な増強を目指した開発研究を行った。平成23年度は、重イオン核反応による高偏極12N(半減期11 ms)ビーム生成テストを行い、12Cビームと水素標的の組み合わせにおいて荷電交換反応を利用することで、高強度かつ高偏極12Nビームが得られることを発見したが、平成24年度はこの結果をもとに、偏極機構についての考察を行った。その他、さまざまな核種において、プローブ核開発およびそれらを用いた物性研究を行った。58Cu(半減期3.2 s)を用いて、磁性体による核スピン偏極生成法の開発、およびシリコン中58CuのベータNMR測定を行い、シリコン中銅不純物の振る舞いについて新たな知見が得られた。さらには、リチウムイオン電池等のイオン伝導体材料中におけるリチウムイオン拡散の研究を目指した、リチウム同位体プローブ核8Li(半減期0.85 s)および9Li(半減期0.18 s)の偏極ビーム開発、シリコンのドーパント不純物として知られるリン同位体核28P(半減期0.27 s)および29P(半減期4.1 s)のスピン偏極生成実験を行い、偏極生成条件ならびに偏極機構についての新たな知見が得られた。平成2325年度にかけて、重イオン核反応により生成した窒素同位体12N(半減期11 ms)およびリチウム同位体8Li(半減期0.85 s)、9Li(半減期0.18 s)につて、高い偏極度が得られることを確認した。この結果をもとに、25年度から12Nビームを用いた物性研究を開始し、液体試料中でのベータNMRを世界で初めて観測することに成功した。その他、58Cu(半減期3.2 s)を用いて、磁性体による核スピン偏極生成法の開発、およびシリコン中58CuのベータNMR測定を行い、シリコン中銅不純物の振る舞いについて新たな知見が得られた。リン同位体28P(半減期0.27 s)、29P(半減期4.1 s)およびシリコン同位体27Si(半減期4.2 s)のスピン偏極生成実験を行い、偏極生成条件ならびに偏極機構についての新たな知見が得られた。平成23年度は、重イオン核反応による高偏極12N(半減期11 ms)ビーム生成と、強磁性体箔を用いた58Cu(半減期3.2 s)の生成テストを行った。光触媒材料として利用されている二酸化チタン(TiO2)中の窒素不純物の電子状態研究等において、より詳細な研究を進めるために、12N核プローブの収量の増強化を望んでいた。そのために、重イオン核反応による高偏極12N生成の可能性を探る実験として、14Nの入射核破砕反応と、12Cの荷電交換反応の2種類の核反応を用いて12Nを生成した。その結果、最適条件を選んだとき、前者においては約25%、後者は約10%の偏極ビームが高い収量で得られることがわかった。とりわけ、12Cビームと水素ターゲットの組み合わせにより、非常に高い収量が得られたため、ベータNMR測定の効率を以前よりも数百倍上げられる可能性を示したことは大きな発見である。