hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
協調型共生進化ハードウェアとその応用

本研究の基礎理論となるのはZhaoが提案した協調型共進化アルゴリズム(CoopCEA)のソサエティモデルである。CoopCEAは進化計算の新しいパラダイムであり、大規模で複雑な問題を解くのに有効であると思われる。我々の最終目的は、ソサエティモデルを完全にハードウエー化し、実システムを進化により瞬時に設計することを狙う。この目標は2年間で達成することは不可能である。なぜならば、まずソサエティモデル自身についてはまだいくつか未解決の問題がある。さらに、既存のハードウエー技術(例えばFPGA)では、ソサエティモデルのような"遺伝的孵化器"をチップ或はボートレベルで実現することはまだ不十分である。従って、本研究では、二つのテーマに絞って検討した。一つ目は、ソサエティモデルを理論的に補完し強化する。二つ目は、簡単化されたソサエティモデルをハードウエー化し、実問題を用いてその有効性を確認する。この二つのテーマは平行に行われた。一つ目のテーマに関しては、まずプログラムをC言語からC++に変換し、ソサエティモデルのなかに含まれる全てのオブジェクトをソフトコンポーネントで実現した。これらのソフトコンポーネンツを適当に直せば、ハードコンポーネンツで実現することが可能である。そして、ソサエティモデルの中心問題であるモジュールの評価基準について検討し、多数のデータと結果を得た。これらのデータと結果からは、CoopCEAをどう有効に使えるかについて、一般的な指針はまだ導出できないが、問題を明白にし、将来の研究方向を決めるために非常に重要である。次に、ソサエティモデルを有効に利用するために、システムの分割方法について検討した。一般的に言うと、ソサエティモデルでは進化しているモジュールを進化している構造でシステムを構築するので、事前にシステムを分割する必要はない。しかし、進化する前にシステムを適切に分割すると、進化の加速ができる。このために、判別木の進化、最近傍ニューラルネットワークの進化などについて検討した。これらの研究を通していくつか重要な手がかりを得ているが、具体的な結果は別の機会を利用して報告する。二番目のテーマに関して、FPGAボート(Altera Flex10K100)で最近傍ニューラルネットワークを実現し、それをPCIバスを通してホストコンピュータと接続することによりニューラルネットワークの進化を図った。全ての進化操作はホストで行い、評価部だけはボートで行う。パターン認識、ロボット制御のような応用分野では、評価にかかる時間は多くて、進化のボトルテックとなっている。このような場合、評価部のハードウエー化だけても、進化の高速化ができる。また、この回路を少し改善すれば、CoopCEAの簡単化された共進化を実現することができる.これは回路の動作の確認と共に、次のステップで検討したい。また、この回路を少し改善すれば、CoopCEAの簡単化された共進化を実現することができる.

これは回路の動作の確認と共に、次のステップで検討したい。協調型共生進化アルゴリズム(CCEA)のハードウェア化への準備段階として、今年度はアルテラ社大学プログラムへ応募し、UP1ボードを利用した設計環境の整備を進めニューロプロセッサの試作を行った。特にその中心部となる積和演算回路の精度と処理速度を向上するための必要条件について考察した。その結果を基にして、来年度は10万ゲート規模のFPGAをターゲットに設計を進め、共生進化可能なニューラルネットワークの実装を図る。一方、CCEA自体は計算量が大きいため、計算条件を分析し、計算環境の違いによるパフォーマンスへの影響などを理解するために、我々はUnix WS,Windows PCなどの異なるコンピュータ上でCCEAプログラムを実行し、パフォーマンスに関連する重要なハードウェアイベント(キャッシュミス、TLBs、実行命令及びそのタイプなど)を解析した。そこからCCEAの概念や、仕様をさらに洗練させ、ハードウェア化する際に有用な結果を得ている。例えば、ロード/ストア命令数の解析からホスト計算機とFPGAプラットフォーム間の通信帯域幅をPCIバスにより改善することが可能であることが分かった。これらの解析結果はCCEAシステムのハードウェア・ソフトウェア共同設計的な手法を規定する際にも有用なものである。これらの結果を基にして、来年度からCCEAのハードウェア化を図りたい。協調型共生進化アルゴリズム(CCEA)のハードウェア化への一環としてニューロプロセッサ、特にその中心部となる積和演算回路の精度と処理速度を向上するための必要条件について考察し、10万ゲート規模のFPGAをターゲットに設計を進め、文字認識システムヘの応用をはかった。当初は共生進化そのもののハードウェア化を目指したが、回路規模が複雑になりすぎることを考慮し、ハードウェア化の目標としては当面、なるべく単純な進化形態を考え、7-segment数字をターゲットとするシステムの構築を目指した。このシステムにおいては、GA計算の中でハードウェア化によるメリットが最も大きいと考えられる繰り返し計算の多い適合度評価部分をFPGAボードに回路化し、これをPCIバスを経由してPCと組み合わせ、交差、突然変異等の遺伝子操作部分、および世代創生部分はPC上のソフトウェアで実行する。NNC(Nearest Neighbor Classifier)を回路化したクラスタ数8の距離算出部、3段パイプライン選択部などの評価回路、およびその他周辺学習データ回路、PCIインターフェース回路等を含めてAltera FLEX10K100の34%回路使用率においてPCIバス周波数(33MHz)動作を確認できた。さらに、論理合成ツール、複数の再構成可能なデバイス、共生進化を司どる組み込みプロセッサから構成され、ニューラルネットワーク向けハードウェアを自動的に設計するためのプラットフォームを提案した。
駆動システムを含んだ完全体内埋め込み型全人工心臓の臨床応用に関する基礎的研究

東北大学で提唱した「高周波振動流」の概念は既存の人工的血液循環法には認められない数多くの利点を有している点で、非常に興味深い方法論であることが確認されつつある。このように特徴的な血液ポンプの特性を詳細に検討し、新しい発想による長期埋込み型全人工心臓を具現化するために以下の実験を行った。1.溶血テスト開発において重要な項目である溶血性能について、新型ポンプの性能評価実験を施行した。新鮮山羊血を用いた試験回路にて同一条件下での溶血曲線を振動流ポンプ及びローラーポンプについて比較検討し、実用的な溶血度数範囲内に納められることが示された。2.経皮的エネルギー伝送システムの開発アモルファス磁性線を配列した新型経皮的電力輸送システムを新しく開発して、性能評価実験を行い、充分な性能を保持していることが確認された。3.慢性動物実験振動流ポンプの生体応用に関して、体循環系に与える振動流の影響を検討した。成山羊を用いた左心補助慢性動物実験を施行した。その結果、振動流の加振効果により末梢血管抵抗が減少するなど負荷軽減作用がある他、充分な心補助効果が得られていることが確認された。結論として振動流を用いた完全埋め込み型人口心臓は、新しい世代の人工心臓として大きな可能性を持つものと考えられた。現在開発中の電磁駆動振動流ポンプ4号機を使用して、ポンプ内の流れの可視化評価により流体力学的側面から検討し、特に弁室部のウォッシュアウト効果により設計の改良を行い、基本設計方式の確立を図った。更に電磁駆動部の設計の改良を行い、システムの効率化を図った。更に本人工心臓の駆動メカニズムの詳細な力学的解明と特性テストをモデル循環を用いて行った。溶血テストを牛血によりモック閉鎖循環回路を用いて行い、バイオポンプ及びローラーポンプとの比較検討を行った。その結果、開発中の人工心臓の溶血量は市販のローラーポンプとほぼ同等であることが判明した。更に健常成山羊を用いた急性動物実験を行ない、駆動条件の循環系への影響の検討、特に駆動周波数を変化させた時の、各重要臓器への血液分布の変化を検討し、多臓器不全症例への治療周波数を検討した。完全埋め込み型のシステムとするために、経皮的エネルギー伝送システムの開発を行い、アモルファスを用いた新しい高効率のシステムを開発した。引き続いてこの人工心臓の流量自動制御システムを開発し、駆動制御の簡便化を図った。また本人工心臓の特殊な流量波形が生体の循環制御システムに与える影響を解明するため、非線形数学理論を用いて解析を加え、高速振動流における循環動態にも自然心臓循環下と同様の周波数帯域に生理的な範囲の揺らぎ成分が観察される事実を解明し、かつ最終的な循環動態が自然循環と同様決定論的カオスの法則にのっとっていることを究明し、神経生理学的にも興味深い結果を解明しつつある。1.溶血テスト:各種駆動周波数、通電量、流出口人工弁の形状の違いなどによる溶血因子を牛血を用いて評価した。溶血を促進させる最大の因子は、ポンプ内の発熱でありこれはポンプ効率の良い条件下(通電量、駆動周波数に依存)での駆動をする必要があり、それには開発中の本ポンプ専用の自動制御システムを用いることにより改善が期待される。また流出口人工弁(Jellyfish弁を使用中)の形状と溶血との関係も深く、有効弁口面積の大きい、しかも中心流に近い形状が良いことが判明した。2.経皮的電力輸送システムの開発と改良:開発した完全埋め込み用一次および二次コイル、インバータを使用し、効率とコイル前後の温度上昇について検討した。コイル効率が95%の時、一次、二次コイル内面でそれぞれ6°C、4.8°Cの温度上昇であり、許容範囲内と考えられた。3.ポンプのfitting study:上腹部へのfittingは一切問題なかった。心のう内へは現在の形状では、両心を収納するのにやや無理があり、形状の改良が必要であるが、本ポンプの特長から必ずしも両心とも同位置である必要がないので根本的な問題とはならない。

4.振動流ポンプを用いた完全埋め込み用全人工心臓システムの自動制御システムの開発:患者の活動条件や、代謝条件が大幅に変動しても常に最適な駆動を確保し得るように適応する制御機構を開発することを目的に、今年度はA/D,D/Aコンバータ内蔵の8ビット、シングルチップマイコン上でのシステム構築を行った。生体側入力は、各部の血圧、血流量、末梢血管抵抗であり、システムの操作はポンプ通電量、駆動周波数、電圧である。これらのパラメータはポンプ内の溶血の少ない条件と生体側の要求をみたすように常時選択して自動制御される。今回のシステムは簡単な自動制御は容易であるが複雑に変化する条件下での対応は次年度に行う。「高周波振動流」の既存の人工的血液循環法には認められない数多くの利点を有している点で、非常に興味深い方法論であることが確認されつつある。このように特徴的な血液ポンプの特性を詳細に検討し、新しい発想による長期埋込み型全人工心臓を具現化するために以下の実験を行った。1.溶血テスト開発において重要な項目である溶血性能について、新型ポンプの性能評価実験を施行した。新鮮山羊血を用いた試験回路にて同一条件下での溶血曲線を振動流ポンプ及びローラーポンプについて比較検討し、実用的な溶血度数範囲内に納められることが示された。2.経皮的エネルギー伝送システムの開発アモルファス磁性線を配列した新型経皮的電力輸送システムを新しく開発して、性能評価実験を行い、充分な性能を保持していることが確認された。3.慢性動物実験振動流ポンプの生体応用に関して、体循環系に与える振動流の影響を検討した。成山羊を用いた左心補助慢性動物実験を施行した。その結果、振動流の加振効果により末梢血管抵抗が減少するなど負荷軽減作用がある他、充分な心補助効果が得られていることが確認された。結論として振動流を用いた完全埋め込み型人工心臓は、新しい世代の人工心臓として大きな可能性を持つものと考えられた。
濃度・蛍光変化の同時測定による有機分子結晶の多形発現過程のリアルタイム可視化

結晶生成過程や結晶多形に関する詳細な知見は,結晶材料の合理的製造プロセスの開発,また基礎的には相安定性や分子間相互作用の解明の観点から重要である.本研究では,濃度および蛍光変化を同時観測できる蛍光顕微鏡測定システムを開発し,会合誘起発光と多形を示す分子系を用いて多形発現過程と蛍光変化に関する知見を獲得し分子ダイナミクスに基づく結晶成長モデルを構築することを目的とした.本研究において,蛍光分光法の特徴を活用することによって,蛍光分光法を分子集合体の存在状態に対するプローブとして活用できることを実証した.また,有機分子結晶の多形発現過程をリアルタイムに可視化できた.結晶生成過程や結晶多形に関する詳細な知見は,生体中における溶解性を制御した医薬品などの結晶材料の合理的製造プロセスの開発,また基礎的には相安定性や分子間相互作用の解明の観点から重要である.本研究では,これら多形を引き起こす結晶生成過程の基礎的知見の獲得のために,濃度および蛍光変化を同時観測できる蛍光顕微鏡測定システムを開発し,会合誘起発光と多形を示す分子系を用いて多形発現過程と蛍光変化から得られる局所濃度の相関,またその時間依存性に関する知見を獲得し分子ダイナミクスに基づく結晶成長モデルを構築することを目的とする.平成26年度は,主に溶液蒸発観測用蛍光顕微鏡を構築し,ペリレン含有高分子液滴の蒸発過程における蛍光・重量変化の測定に基づき装置の評価を行った.当初計画では,市販の実体顕微鏡のスタンドを改良し,試料ステージ部分に精密天秤を設置することを想定していたが,ズーム式顕微鏡に変更し,現有の天秤上で光軸設定可能なようにX-Yステージとともに組み込んだ.結晶状態の蛍光画像取得と蛍光スペクトル測定に成功している.しかしながら,励起光源として利用している既存のLEDでは,光量が弱いため,平成27年度には光源を購入し,より高感度に測定できるシステムへ発展させる予定である.一方,分子系については,ジシアノスチリルベンゼン誘導体のニート膜における光誘起蛍光増強効果を新たに見出し,有機固体系における光照射にともなう配列形態変化ならびに結晶多形制御の可能性を示唆する結果を得た.結晶生成過程や結晶多形に関する詳細な知見は,生体中における溶解性を制御した医薬品などの結晶材料の合理的製造プロセスの開発,また基礎的には相安定性や分子間相互作用の解明の観点から重要である.本研究では,これら多形を引き起こす結晶生成過程の基礎的知見の獲得のために,濃度および蛍光変化を同時観測できる蛍光顕微鏡測定システムを開発し,会合誘起発光と多形を示す分子系を用いて多形発現過程と蛍光変化から得られる局所濃度の相関,またその時間依存性に関する知見を獲得し分子ダイナミクスに基づく結晶成長モデルを構築することを目的とする.平成27年度は,平成26年度の研究実施で問題点となった励起光源の改良を行った.これまでに測定が困難であった低蛍光量子収率である分子に関する情報を高感度に取得することに成功した.さらに最終年度となる平成28年度に向けて,ジピロールジケトンフッ化ホウ素錯体の分子集合化過程のデータを取得した.溶媒に依存して,蛍光色変化のダイナミクスおよび最終的に生成する結晶の種類が変化したことから,多形発現過程における溶媒効果の存在を明らかにした.初年度の研究結果に基づき,測定系の改良を進めることができた.その上で,結晶多形が明確に発現する分子を本研究課題に適用することができたことから,おおむね順調に進展していると考えている.平成28年度はスペクトル解析も含めて研究を進める予定である.結晶生成過程や結晶多形に関する詳細な知見は,生体中における溶解性を制御した医薬品などの結晶材料の合理的製造プロセスの開発,また基礎的には相安定性や分子間相互作用の解明の観点から重要である.本研究では,これら多形を引き起こす結晶生成過程の基礎的知見の獲得のために,濃度および蛍光変化を同時観測できる蛍光顕微鏡測定システムを開発し,会合誘起発光と多形を示す分子系を用いて多形発現過程と蛍光変化から得られる局所濃度の相関,またその時間依存性に関する知見を獲得し分子ダイナミクスに基づく結晶成長モデルを構築することを目的とした.最終年度として,結晶多形による蛍光色変化を示すジピロリルジケントンフッ化ホウ素錯体の溶媒蒸発結晶化過程に対する蛍光変化に基づいて,多形発現過程について検討した.二段階核形成機構における液滴状クラスターを前駆体として結晶多形を発現していることを明らかにすることに成功した.この事実は,液滴状クラスターの分子ダイナミクスや化学種の構造,溶媒溶質間相互作用の詳細を明らかにすることによって,多形制御のための知見になり得ることを示している.以上の研究より,蛍光分光法の特徴を活用することによって,蛍光分光法を数分子からバルクスケールにおける分子集合体の存在状態に対するプローブとして活用できることを実証した.また,濃度・蛍光変化の同時測定できる顕微鏡を開発し,有機分子結晶の多形発現過程をリアルタイムに可視化できた.その上で分子ダイナミクスに基づく結晶成長モデルを構築するという当初の目的を達成することができた.結晶生成過程や結晶多形に関する詳細な知見は,結晶材料の合理的製造プロセスの開発,また基礎的には相安定性や分子間相互作用の解明の観点から重要である.本研究では,濃度および蛍光変化を同時観測できる蛍光顕微鏡測定システムを開発し,会合誘起発光と多形を示す分子系を用いて多形発現過程と蛍光変化に関する知見を獲得し分子ダイナミクスに基づく結晶成長モデルを構築することを目的とした.本研究において,蛍光分光法の特徴を活用することによって,蛍光分光法を分子集合体の存在状態に対するプローブとして活用できることを実証した.

また,有機分子結晶の多形発現過程をリアルタイムに可視化できた.当初計画通りおおむね順調に進展しており,今後励起光源の改善によりS/Nの高いデータ取得をできる段階に到達している.また,関連する内容について論文発表を行った.さらに,有機固体系における光誘起蛍光増強効果を見出しており,結晶生成,相転移ならびに結晶多形の光制御の可能性を示唆しており,新たな研究展開も期待できる.平成27年度に取得したデータに基づき,ケモメトリックスを用いたスペクトル解析を導入する.また,各多形に関する熱力学的データを取得することにより,分子集合・結晶生成過程のポテンシャルエネルギー図を描画することを目的として,本研究課題を総括する.光化学研究計画に従って着実に実験結果を重ねる.構築した蛍光顕微鏡と重量変化の同時測定により,溶解度と結晶生成初期過程との相関について,蛍光スペクトル変化に基づいて分子ダイナミクスの観点からより考察を深める.今後アボベンゾンフッ化ホウ素錯体での結晶多形の発現過程について検討を進める.平成26年度は,測定系の構築に専念し,現有の装置を組み合わせた試行実験を繰り返し,購入物品の検討を策定していたため,当初見込んだよりも物品費が安価で遂行できた.次年度使用額は,平成27年度請求額と合わせて,励起光源ならび試料室一体型1回反射型全反射測定装置を購入するための経費に充てる.
パルスパワーを援用したディーゼル排ガス中窒素酸化物の還元除去に関する研究

本研究では,ディーゼルエンジンから排出される窒素酸化物を選択接触還元法により除去する際,還元触媒の機能向上を意図し,気体放電を用いたプラズマ化学反応によって導入ガスの前処理を行なう。実験やシミュレーションによる放電部の反応,および,系全体が効率良く機能するシステムについて検討している。平成15年度の課題,及び,成果は以下の通りである。1.放電プラズマ部の酸化効率改善大容量排気ガスに対応可能なシステムとして,バリア放電型の装置を採用した。導入ガスの組成,投入電力をパラメータとして,放電プラズマによる窒素酸化物の酸化効率を定量的に評価した。2.反応過程の検証還元剤として炭化水素(エチレン)を添加した際の反応過程を実験とシミュレーションを併用して調査した。(1)フーリエ変換赤外分光光度計を用い,放電部通過の前後,および,触媒層通過の前後でのガス組成を調査し,以下の知見を得た。(1)放電部通過後にホルムアルデヒドと蟻酸が主な副生成物として観測された。(2)触媒層通過後に窒素酸化物の還元除去,添加した炭化水素の減少,ホルムアルデヒドや蟻酸の消失,二酸化炭素と水の生成を確認した。放電による前処理の有無により,炭化水素減少量に差があり,放電の機能が確認された。(2)レーザ誘起蛍光法を用いて放電内部のOHラジカルを計測し,その経時変化からOHラジカルの絶対密度推定法を提案した。また,この結果を用い,各種放電条件でのOHラジカル密度の推定を行った。(3)文献やデータベースを調査した上で,180種の分子と約700種の反応を考慮したレート方程式による反応解析プログラムを作成し,実験と同条件での反応過程の解析を行った。なお,当初,還元触媒とプラズマ化学反応の最適配置検討を課題として挙げていた。しかし,使用した触媒(銅ゼオライト,Cu-ZSM5)で機能が十分に得られず,この検討は今後の課題として残った。ディーゼルエンジン車から排出される窒素酸化物の処理において,スペースや経済性の観点から,ガソリンエンジン車と同様に還元除去されることが望ましい。本研究では,ディーゼルエンジンから排出される窒素酸化物を触媒を用いて窒素と酸素に還元除去するが,この時,還元触媒の機能が発揮されやすいように,パルスパワーを利用した気体放電によるプラズマ化学反応を用いて導入ガスの改質を行なう。また,このような系が効率良く機能するシステムについて検討を行なう。平成14年度の課題,及び,成果は以下の通りである。1)触媒の還元機能の調査2種類の還元触媒(銅ゼオライト,Pd/γ-Al_2O_3)について,触媒温度と導入するガスの組成をパラメータとして,触媒の還元機能の調べ,以下の知見を得た。(1)NO_2の方がNOよりも低温度領域で還元された。(2)水蒸気の有無は触媒でのNOx還元率にあまり大きな影響を与えなかった。(3)NOx除去率は還元剤としての炭化水素の添加量に強く依存する。2)放電プラズマによるガスの改質同軸円筒型放電管を作成し,導入するガス組成をミラメータとして,パルスコロナ放電を用いたプラズマ化学反応によるガス組成変化を実験的に調べた。特に,酸化剤としての炭化水素添加効果について検証した。3)放電プラズマと還元触媒の併用システムの試作放電リアクタの後段に触媒リアクタを配置し,システムとしてのNOx除去効果について実験的に検証した。現段階では,その相乗効果は得られていないが,反応におけるマスバランスを検証した上で,最適な装置配置について検討する予定である。
二次元結晶工学に基づく電荷移動錯体の形成制御と光誘起電子移動

本研究は、LB膜や二分子膜などの二次元分子集合体の高度な分子組織性に注目し、光誘起電子移動に深く係わっているパイ電子相互作用を制御するとともに効率の良い電子移動系を開発することにある。本年度は、組織化されたパイ電子集合体として核酸ポリマーに注目し、単分子膜との複合化による二次元組織化を行い、スタックした塩基対を介した光誘起電子移動の可能性を探った。最近、DNA二重らせんに電子ドナーおよび電子アクセプターを結合させることにより、DNAを介した光誘起電子移動が観測されている。我々はこれまで、DNAにインターカレートできる色素と疎水基を合わせ持つ両親媒性インターカレーターの気液界面単分子膜に、下水相に添加したDNAがインターカレーションして配列したDNA単分子層を形成することを見いだした。そこで、両親媒性インターカレーターを電子ドナーとし、両親媒性電子アクセプターへの光誘起電子移動におよぼすDNAの添加効果について検討した。DNA水溶液上でのジアルキルアンモニウム塩との2成分混合膜(モル比9:1)及び3成分混合膜(モル比8:1:1)のπ-A等温線は純水上のものに比べて膨脹しており、DNAが単分子膜に結合していることを示している。また2成分系と3成分系の等温線はほぼ同じであり、また、π-A等温線が膨脹することからDNAが結合しても膜中のドナー・アクセプターの分布は大きく変化しないものと考えられる。種々の高分子水溶液上において2成分および3成分膜の両親媒性インターカレーターの蛍光相対値から消光効率を求めた。DNAとRNAの系(polyG・polyCを除く)では、2成分系の蛍光強度が純水上のに比べ高いことから両親媒性インターカレーターが塩基対間にインターカレートされていると考えられる。両親媒性電子アクセプターを10mo1%混合すると、光電子移動に基づく消光により蛍光強度は減少した。消光効率は0.5以上であった。それに対して、純水上およびポリビニル硫酸やコンドロイチン硫酸などの塩基を持たない高分子上では消光効率は0.25以下であった。これらの結果より、DNAとRNAは単分子膜に結合することで電子移動を促進することが明らかになった。
現代における労働組合の対象経済戦略の国際比較的実証研究

(1)イギリスの労働組合運動における対案経済戦略運動が、改新地方自治体のレベルで如何なる展開をしているかについて、Greater London Councilのもとでの1980年代前半の運動経験を素材として検討した。Greater London Councilはサッチャー政権によって廃止されたが、その下で具体化された対案経済戦略は、「社会的に有用な生産」(Socially Ureful Production)という概念に共鳴する組合運動家、住民運動家、技術者たちに継承され、今後の革新的運動に大きな示唆を与えている。というのが一應の結論である。それは、民衆的対案戦略の運動潮流の形成と規定しうる。(2)日本における対案経済戦略運動として、今年度は、造船産業における船舶能力削減の合理化に対抗して、地域住民との連帯をつくりながら雇用確保の闘争をおこなってきた運動事例を調査研究した。その結果、一應従来の会社組織を存続させながら、労働組合主導下で造船所の維持・再建をはかっているタイプと、会社解散後、労働組合が主体となって労働者的事業体を発足させ、造船業関係以外の業種にも手をひろげようとしているタイプとか存在していることを確認した。前者は、労働者統治下の企業再建の運動であり、後者は、労働者生産協同組合を志向する運動である、と規定しうる。(1)イギリスの労働組合運動における対案経済戦略運動の一典型として,ルーカース・エアロスペースのショップ・スチューワード運動に注目し,それをイギリス労働組合運動の全体の流れのなかに位置づける作業をおこなった.その結果,「社会的に有用な生産」をめざす民衆的対案戦略の運動が,革新的な地方自治体と結びついて,後退を重ねてきたイギリス労働組合運動の新たな拠点形成にむかっている構図が明らかになってきた.1970年代にイギリス労働党政権が追求した社会契約路線の挫折のなかから新たに模索されている運動方向も,この構図のなかに位置づけられる,というのが我々の到達しつつある結論である.(2)日本における対案経済戦略運動は,イギリスよりも数段おくれているように思われるが,我々は,自治労〓下の地方自治体職員の「地方行革」に対抗する運動のなかで「地域生活圏闘争」の概念が打出され,模索的な実践がおこなわれていることに注目し,各地での資料蒐集をおこなった.また,最近の「産業空洞化」現象に直面している主要単産において,対抗的経済プランの構想が論討されざるをえないことに着目し,鉄鋼,造船,機械,金属,電機,石炭,繊維などの主要単産本部からの資料蒐集をおこなうとともに,全国金属については,反合理化闘争のなかから対抗的経営参加の路線が模索されつつあることを立入って明らかにした.(1)イギリスの労働組合運動における対案経済戦略運動が、改新地方自治体のレベルで如何なる展開をしているかについて、Greater London Councilのもとでの1980年代前半の運動経験を素材として検討した。
超高集積強誘電体メモリ実現へ向けたブレークスルー技術の開発

本年度はナノワイヤキャパシタおよびトランジスタの高密度化に向けた選択成長技術の確立とそれらの特性評価,強誘電体HfO2,BiFeO3薄膜の高品質化に取り組んだ.まず,ZnOナノワイヤテンプレートの選択成長の機構について調べ,成長の起点となるPtドットの間隔が20μm以下であれば,Ptドット以外の基板表面への堆積なくナノワイヤを形成でき,またPtドット間の距離によるサイズ制御が可能であることを見いだした.これに基づき,ドット間隔の縮小による高密度化を試みたが,核形成のタイミングにばらつきによるナノワイヤのサイズのばらつきが増大し,選択成長では一様なPt薄膜上とは異なり,均一なサイズのナノワイヤが得られる場合の最大密度は間隔数μmに限られることを明らかにした.次に斜方晶(Hf,Zr)O2薄膜を有するナノワイヤキャパシタにおいて,リーク電流を含むものの,強誘電性に起因するP-Eヒステリシスループを得た.しかしながら実効面積を考慮した残留分極は最大0.5μC/cm2と,一般に薄膜で観測される残留分極の1/20以下であった.また,(Hf,Zr)O2にかわる強誘電体として,MOCVD法による高品質BiFeO3薄膜の作製を行い,薄膜組成の精密制御と酸化鉄シード層の導入により,リーク電流密度が10ー710ー8A/cm2の高絶縁性を達成した.NAND構造の作製に向け,ナノワイヤ間への選択的な薄膜形成についても検討を行った.蒸着粒子の直進性の高い真空蒸着法やスパッタ法を用いたが,ナノワイヤ側面への堆積物が除去できず,NAND構造を形成するには至らなかった.本研究では,強誘電体ナノワイヤキャパシタおよびトランジスタを用いた超高集積強誘電体メモリ実現の可能性を原理的には実証できたが,得られた強誘電性は不十分であったため,今後も引き続き強誘電特性の向上とNAND構造の実現に取り組む.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。Al添加ZnO/m面Al2O3及びZnOナノワイヤ上でのHfO2薄膜の結晶化について検討した.熱処理の温度及び時間を様々に変化させたが,Al添加ZnO薄膜上では強誘電性を示す斜方晶HfO2は得られなかった.一方,ZnOナノワイヤ上では上部ZnO電極の有無もあわせて検討し,600°C以上かつ5分の熱処理で上部ZnO電極の有無によらず斜方晶HfO2が得られることを見いだした.HfO2の結晶化は応力に敏感であるとされており,これらの結晶化挙動の違いは,Al2O3基板による熱応力が単斜晶を安定化させる一方で,ナノワイヤ上では斜方晶が得られやすい状況にあることによると考えられる.また,BiFeO3薄膜のMOCVD成長技術を確立するため,SrTiO3単結晶基板上での組成制御と強酸化雰囲気の効果について検討し,Bi/Fe比の精密な制御と強酸化条件によって,スパッタ膜に比べ絶縁性が大幅に向上し,リーク電流は2-3桁低下することを見いだした.AlドープZnO (AZO)薄膜上でのZnOナノワイヤのサイズ及び密度制御について検討し,Pt上と同様のサイズ制御が可能であり,直径100-200nm,長さ10μmのZnO,アスペクト比50以上のZnOナノワイヤを得た.しかしながら,密度制御に関しては,二段階成長法により10μm-2以下の低密度化が可能なPt上に比べ,AZO上では20μm-2以下の低密度化は困難であった.これはPtの結晶粒径が500nm程度であるのに比べ,AZOのそれが200nm以下と小さく,ZnOの成長の起点が高密度化したためである.ZnO/HfO2/ZnOナノワイヤキャパシタを作製し,その電気的特性の評価を行った.強誘電性を確認するには至らなかったが,同じ投影面積の平板キャパシタに比べ蓄積電荷密度が3倍以上に増加し,ナノワイヤ化による実効面積の増大を確認した.HfO2及びBFO薄膜のMOCVD技術の確立,ZnO/HfO2/ZnOナノワイヤキャパシタ構造の作製に関しては当初の予定通り進捗している.一方,ZnOナノワイヤ(NW)上へのHfO2やBiFeO3薄膜の成長に関する基礎的知見を得るために,ZnO NW側面と同じm面Al添加ZnO薄膜上へのこれら薄膜の成長を試みたが,ZnO NWとは成長や結晶化の挙動が異なることが判明し,格子定数の精密測定などの構造評価には至らなかった.ただし,NW上では斜方晶HfO2が比較的容易に得られることが明らかとなったため,全体の進展に影響は無い.ZnO NWコアと外周ZnO電極の導電制御および選択成長時の成長の起点制御に向けて,まずはスパッタ成膜したAl添加ZnO (AZO)薄膜をバッファ層として用いることを検討した.ZnO NW成長時には,NW成長に先だって薄膜状の初期成長層が形成されるが,これを導電性の高いAZOで置き換える試みである.しかし,スパッタAZO膜は粒径が小さく,期待したような初期成長層の置き換えは困難であることが明らかとなった.

そのため,これらの知見をもとに取りかかる予定であった,Al添加ZnO NWの作製と選択成長の実現がやや遅れている状況である.本年度は主にナノワイヤキャパシタ/トランジスタの試作・評価を行った.基板上に垂直に成長したZnOナノワイヤをテンプレートとして,膜厚1030nmの強誘電体(Hf,Zr)O2を絶縁層とするナノワイヤキャパシタ/トランジスタを作製した.(Hf,Zr)O2層の膜厚が大きい場合には,結晶化アニール後に急速熱処理による急速な膨張/収縮に伴うひび割れが生じたため,アニール温度・時間などをあらためて再検討した.その結果,昇温速度を30°C/min以下とすることで,(Hf,Zr)O2層をひび割れなく結晶化させることに成功した.ナノワイヤキャパシタに対しては,直径数10μmの上部電極を約10万本のナノワイヤキャパシタ上に一括して形成し,電気的特性の評価を行ったところ,キャパシタとしての動作と表面積増大による容量増加を確認できた.ナノワイヤトランジスタに対しては,Tiゲート電極の作製条件とその後の研磨条件を検討し,個々のZnOナノワイヤチャネルにAFM探針でコンタクト可能な構造を作製することに成功した.AFMを用いてチャネルコンダクタンスの測定を行い,ゲート電圧によって変調可能なことを見いだした.ZnOナノワイヤの選択成長についても検討を行い,構造を最適化することによって直径約50nmの電極上に単一のナノワイヤを形成することに成功した.強誘電性絶縁層として用いるBiFeO3薄膜のMOCVD成長についても成膜圧力の最適化を進め,成膜圧力によってプロセスウィンドウの制御が可能であることを見いだした.また,エピタキシャル膜に関する知見をもとに,多結晶膜の作製を行い,強誘電性を示すBiFeO3薄膜を実現した.ナノワイヤキャパシタ/トランジスタ構造の基本的な作製・評価技術はほぼ確立したが,いずれも(Hf,Zr)O2層の強誘電性に起因する明確なヒステリシスループを観察するには至らなかったため,上記評価とした.ZnOナノワイヤは自己集合的に作製しているため,表面積のばらつきにより(Hf,Zr)O2層の膜厚を充分な精度で制御できなかったことも充分な強誘電性(Hf,Zr)O2が得られなかった原因の一つである.今後は,ZnOナノワイヤと(Hf,Zr)O2層の成長条件と結晶化条件のさらなる最適化を進め,充分な強誘電性と絶縁性の確保し,不揮発性動作の確認を目指す.ナノワイヤ間を絶縁体もしくは金属で充填するために,電子ビーム蒸着法による薄膜形成を試みたが,ナノワイヤの先端および側面への堆積が予想以上に多く,多層化は困難であった.AFMによる電気的特性の測定においては,市販のPtIr5コート探針ではZnOチャネルに対してショットキー接触となることが問題となったため,オーミック接触が期待できるTiコートによる導電性探針の作製と電気的特性の評価が必要であることが明らかとなった.本年度はナノワイヤキャパシタおよびトランジスタの高密度化に向けた選択成長技術の確立とそれらの特性評価,強誘電体HfO2,BiFeO3薄膜の高品質化に取り組んだ.まず,ZnOナノワイヤテンプレートの選択成長の機構について調べ,成長の起点となるPtドットの間隔が20μm以下であれば,Ptドット以外の基板表面への堆積なくナノワイヤを形成でき,またPtドット間の距離によるサイズ制御が可能であることを見いだした.これに基づき,ドット間隔の縮小による高密度化を試みたが,核形成のタイミングにばらつきによるナノワイヤのサイズのばらつきが増大し,選択成長では一様なPt薄膜上とは異なり,均一なサイズのナノワイヤが得られる場合の最大密度は間隔数μmに限られることを明らかにした.次に斜方晶(Hf,Zr)O2薄膜を有するナノワイヤキャパシタにおいて,リーク電流を含むものの,強誘電性に起因するP-Eヒステリシスループを得た.
加圧有機ガラス中での遷移金属錯体のリン光増強効果を利用した光機能性材料の開発

Pt(II)錯体は有機ガラス中でリン光状態の熱失活が著しく抑制され、高量子収率のリン光を示す。この抑制機構を解明するため、Pt(II)錯体のリン光状態の熱失活過程について、量子化学計算に基づき反応中間体の構造と反応経路を検討した。得られた計算結果と、実測の活性化エネルギーや活性化体積の値を比較することにより、Pt(II)錯体では、熱失活過程で特異な構造変化を起こしており、これが大きな剛性効果の原因であることを明らかにした。光エネルギー変換や光触媒反応に遷移金属錯体を用いる際、リン光状態の熱失活過程の制御が重要な課題となっているが、熱失活過程における中間体の分子構造変化についての知見は少ない。本研究では、室温で熱失活が起きる、ターピリジルPt(II)錯体やシクロメタレートPt(II)錯体における熱失活経路について、DFT計算による反応経路探査と、実測の活性化エネルギーや活性化体積に基づき検討した。また、剛性マトリクスに分散することによる熱失活の抑制効果について検討した。シクロメタレートPt(II)錯体における熱失活過程は正の活性化体積を有し、結合長が伸びた遷移状態を経由することが明らかになった。DFT計算による反応経路探査から、これらの錯体のdd状態は四配位シーソー型構造をとり、リン光状態からdd状態に遷移する際に、Ptー配位子間の結合が伸びながら、エネルギー的に近接する基底状態へ速やかに失活することが明らかになった。DFT構造に基づく活性化体積の計算値は、正の活性化体積の実験値を再現することができた。ターピリジルPt(II)錯体については発光寿命に大きな溶媒効果が見られた。失活過程の活性化体積は負であり、熱失活がdd状態を経由せず、溶媒との会合状態を経由して起こることを示唆している。現在、DFT計算による反応経路を探索している。さらに、これらの白金錯体をPMMAなどのポリマー中に分散させ圧力を掛けると、リン光寿命が著しく長くなった。これは剛性効果によって構造変化が抑えられ、熱失活過程が大きく抑制されたためと考えられる。また、室温で発光させることが難しいPd(II)錯体について、dd状態のエネルギーを高くできる配位子をもつ錯体を合成した。この錯体をポリマー中に分散させると、室温で弱いリン光を観測できた。現在、光物性や熱失活について検討している。光エネルギー変換や光触媒反応に遷移金属錯体を用いる場合、リン光状態の熱的失活をどのように避けるかということが課題であるが、遷移金属錯体の熱失活過程は一般に複雑であり、詳細な失活機構については解明されていない。本研究では、様々な金属錯体について、室温における失活過程の活性化エネルギーや活性化体積を決定するとともに、それらの速度論的パラメータを再現できる失活経路をDFT計算に基づき解明すること、そして遷移金属錯体を剛性マトリクスに分散させることによる熱失活の抑制効果について検討することを目的としている。本年度は、代表的な4種類の白金(II)錯体において昨年度決定した活性化エネルギーと活性化体積について精密計算を行って、観測値と矛盾しない反応経路を見いだし、白金錯体の熱失活機構の詳細を明らかにした。また、白金(II)錯体の熱失活については、著しい剛性効果が認められ、ポリマー中で熱失活が抑制されることを見いだした。ジシアノ金(I)アニオンの励起会合体は、一般に短寿命であり発光量子収率が1%以下であるが、四級アンモニウムイオンを対イオンとすると、溶液中や単結晶中で強発光性となることを見いだした。この励起会合体について、発光寿命の温度、圧力、粘性効果や活性化エネルギーを検討し、DFT計算に基づいて、熱失活機構を解明した。有機EL素子や光触媒反応に遷移金属錯体を用いる場合、リン光状態の熱的な失活をどのように抑えるかという課題があるが、熱失活過程に関与する中間体を分光学的に直接観測することは難しく、熱失活の詳細な失活機構はほとんど解明されていない。本研究では、実測した熱失活過程の活性化エネルギーや活性化体積と矛盾しない反応経路を量子化学計算で探査することで、失活過程を解明する方法の確立を目的としている。本年度は、実測した熱的失活過程の活性化体積を、量子化学計算により高い精度で予測するための分子体積モデルについて検討した。様々な分子体積モデルを用いて計算した溶媒密度を比較検討した結果、これまで活性化体積の計算に用いられてきた溶媒排除体積モデルよりも、ファンデルワールス体積モデルの方が誤差が小さいことを見いだした。これにより、従来のモデルでは計算が難しかった、溶媒付加を伴う熱失活過程の活性化体積について、化学的に矛盾の無い値を得ることが可能になった。さらに、この体積モデルに基づいた量子化学計算により、白金錯体のリン光状態の熱失活の機構として、dd経由の失活機構と溶媒付加機構の2つの過程が存在することを、活性化体積の違いから初めて明らかにした。ジシアノ金錯体の励起二量体のリン光寿命の温度変化を計測し、室温ではピコ秒時間領域で速やかに熱的失活する過程が存在することを明らかにした。さらに量子化学計算による経路探査により、失活の原因となる中間構造を推定した。この抑制機構を解明するため、Pt(II)錯体のリン光状態の熱

失活過程について、量子化学計算に基づき反応中間体の構造と反応経路を検討した。得られた計算結果と、実測の活性化エネルギーや活性化体積の値を比較することにより、Pt(II)錯体では、熱失活過程で特異な構造変化を起こしており、これが大きな剛性効果の原因であることを明らかにした。遷移金属錯体の熱失活機構において重要な指標である活性化体積についての計算化学的評価方法の確立に時間がかかったため。光物理化学これまで発光寿命が短すぎて測定できなかった試料について、最近当該研究室で完成した超高速発光測定システムを用いて測定し、剛性効果の検討を行う予定である。Pt(II)錯体について、反応経路の計算化学的検討において、単分子的な熱失活過程は確定できたが、溶媒分子が関与した2分子的な失活過程について計算化学的経路探査に予想以上の時間が掛かっているため。現在行っているDFT計算に基づく反抗経路探査法は、単分子には対応できるが、分子間反応過程には不向きであるので、MDなどを取り入れた計算手法を検討する。
日本語教師の日本語力を養成する独習型日本語分析ストラテジートレーニング教材の開発

本研究では、日本語教師の日本語分析力を養成するための、独習型トレーニング教材の開発を目指した。例文の作成と分析で得た情報を手がかりに言語特徴を明らかにするという日本語分析行動をストラテジーの観点から捉え、その習熟を促す教材を目標とした。情報機器で提示する形式と、紙媒体の形式で作成した教材について試用調査を行い、説明および練習課題の内容、提示方法、構成などの妥当性と有効性を探った。その結果、具体的な例文の作成と、例文内容を映像化して考える例文分析に関するストラテジーを活性化できることが確認できた。(1)例文作成、(2)例文からの情報収集(例文分析)、(3)例文情報の言語化、(4)例文情報から言語特徴への抽象化という四点から、日本語分析技術をストラテジーから捉え直し、その関係を示すストラテジーマップを作成した。特に、平成20年度は(1)と(2)の下位項目化と細分化を進め、「具体的な例文」の作成と、その例文から情報を得るストラテジーの記述を進めた。具体的には、文節数・複文構造・会話文という3点に焦点を当て例文を具体化するストラテジーと、例文の情景を言語化して明らかにするストラテジーである。(1)の成果を基に、ストラテジートルーニング教材の作成を進めた。第一は、例文作成から言語特徴分析までのストラテジーを対象に系統的指導を行う教材である。従来作成してきた試作版教材を基盤に、内容的不備や問題点を解決して教材化を進めた。第二に、例文作成と例文分析の関連付けを強めるため、例文の具体性に着目して例文作成ストラテジーを指導する教材の作成を試みた。教材はMicrosoft社のPowerPointで作成して情報機器で提示し、指導者の介在を要しない形で指導できるものである。そして、非日本語教師の短期大学生に調査を行い、スライド使用や指導前後の類義語分析行動を観察して教材の有用性とユーザビリティを探った。第一の教材は、例文作成行動と例文分析行動は活発化したが、言語特徴分析への連動が十分促せなかった。第二の教材は、情報量の多い例文の作成を促せる一方で、ストラテジー使用で増える例文構成要素に質的な差が目立った。1.日本語分析技術を日本語分析ストラテジーから捉え、個々の分析行動に関わるストラテジーの関係性を示した『ストラテジーマップ』の作成・修正を行った。前年度作成したマップの検討を進め、特に「例文からの情報収集」という日本語分析行動に関わるストラテジーに焦点を当て、その下位項目化・細分化を進めた。具体的には、例文から思い浮かぶイメージ・映像から例文内容を具体的に把握するというストラテジーの手順の記述を行った。2.ストラテジートレーニング教材の作成を進め、その内容の妥当性とユーザビリティを調査した。日本語分析ストラテジーの効率的習得を促す独習型トレーニング教材を、プレゼンテーション用ソフトウェアを用いて作成したほか、それを元にして紙媒体での教材作成を行った。特に、読み手が教材の指示に従って教材理解と練習課題に積極的に取り組めるような、独習に適した指示や説明方法、練習課題を検討した。そして、日本語教育経験のある日本語母語話者に教材を実際に使用してもらい、教材の指示に沿って行われたストラテジー運用の状況を探った。そして被調査者への聞き取りを行い、教材内容や説明方法、練習課題の内容と手順などについての意見を収集した。以上の調査結果から、ストラテジートレーニング教材を構成する明示的説明の内容と練習課題の手続き、および提示方法について問題点を探り、修正と改善を進めた。特に、例文を分析する際のストラテジー運用に焦点を当てて教材作成を進めた。1.日本語分析ストラテジーの細分化前年度までの日本語分析ストラテジーマップを元に、例文から情報収集する例文分析行動を中心に詳細な記述を進めた。具体的には、ストラテジートレーニング教材の試用で収集したプロトコルから、教材使用者の類義語分析での例文分析行動と、例文分析内容を調べた。また、例文とそこから得た情報との関連性に着目し、例文内容の言語化に関する問題点を探った。以上より"例文内容の背景や前後文脈を詳細に説明する"というストラテジーを新たに設定し、トレーニング内容の充実化を図った。2.ストラテジートレーニング教材の作成と問題点の把握前年度に続き、日本語分析ストラテジーの効率的習得を促す独習型トレーニング教材を、プレゼンテーション用ソフトウェアを用い作成した。特に、例文分析から言語特徴分析への展開が円滑に進み効果的なものかという点を中心に探った。1で検討したストラテジーの教示と練習課題を、独習型教材に新たに組み入れた。そして、非教師の日本語母語話者への試用で、教材使用前後の日本語分析行動の変化を観察した。

その結果、十分な例文分析を介さず例文作成から言語特徴分析への直接的移行が見られることや、例文分析で述べた事がらと言語特徴分析での言及内容に大きな違いがないことなどの問題点が把握できた。また、教材では具体的かつ詳細に言語特徴を説明するよう求めたが、実際には意味特徴が簡潔に説明される傾向が見られた。例文分析を容易にするストラテジーの段階的指導、例文分析をふまえ詳細かつ具体的に言語特徴へとまとめる分析技術の向上については、教材に改善の余地を残した。
グリーン有機合成・自動車排ガス浄化用新規Ag触媒の設計

環境調和型有機合成反応に対して白金族錯体を上回る性能を示す不均一系Ag触媒を開発した。また,白金属系固体触媒よりも高い活性とシンタリング耐性を示す自動車排ガス処理用Ag触媒を開発した。機構論・構造論的検討により,金属ナノクラスターと酸化物界面の協働効果を鍵とする設計指針を構築した。有機合成,自動車排ガス浄化において有効な銀ナノクラスター触媒の開発と触媒設計指針の構築を目的として,以下の個別課題(1)(2)を設定した.(1)白金族錯体代替固体触媒の設計を指向した,One-pot有機合成反応(2)高耐熱性自動車排ガス処理触媒を目指した低温燃焼反応平成22年度は、(1)、(2)に関して以下の成果を得た(1)芳香族ニトロ化合物のニトロ基選択的水素化:アルミナにAgの金属微粒子を担持した触媒が芳香族ニトロ化合物のニトロ基選択的水素化を効率的に進行させることを見出した.粒径・担体の異なる触媒を用いた構造活性相関の検討から,配位不飽和サイトや担体酸塩基性が活性に与える影響を検討した.In-situ IRによる中間体の同定とその速度論解析より反応機構を明らかにした.アルミナ担持Ag微粒子触媒の高い活性は,本反応の重要なステップである水素分子の解離がAg微粒子上の配位不飽和サイトと固体酸・塩基点の共同作用により効率的に進行するためであると結論した.(2)カーボン燃焼:ディーゼルエンジンはさらなる低燃費化が求められていることから,排出ガスに含まれる粒子状物質(カーボンが主成分)を排出ガス温度で連続除去することが望まれている.当研究グループはAgナノ粒子担持CeO_2触媒が白金族触媒を上回るカーボン燃焼活性をもつことを見出した.さらに、Ag粉とCeO_2などのn型半導体酸化物を物理混合した触媒が,空気中での焼成処理によりAgが微粒子化し,高いカーボン燃焼活性を示した。高熱耐性(800°C)と燃焼活性を併せもつ触媒の設計指針を提案した.1.Ag触媒の基礎研究:触媒構造・触媒活性の相関関係に関する仮説を立て、銀クラスター触媒の設計指針を構築した。2.CuドープAg触媒の開発:原子効率の高いアルキルアミン合成法としてアルコールを用いたアミンのN-アルキル化が注目されている,本反応に対してCu触媒が高い性能を示すことが知られているが,高温やH2加圧の必要性や,基質適用範囲に改善の余地がある.我々はAg/Al203が本反応に有効であることを報告したが,助触媒(塩化鉄)を溶液に添加する必要がある等の問題がある4).本研究ではCu/Agバイメタル触媒が用いてアルコールとアミンによるN-アルキル化反応が進行することを見出した.担持量,担体,焼成・活性化処理を系統的に変化させた触媒を用いた検討から,Ag触媒の活性を1桁上回る触媒を開発した.3.排ガス浄化用自己分散型Agナノクラスター触媒の開発:従来型の自動車排ガス浄化触媒は高温での雰囲気(redox)変動条件下で粒子成長し,活性が低下する.最近,PdやPtがペロブスカイトやセリウム酸化物上にイオン種として分散・安定化する現象を利用して粒子成長を抑制した新規触媒が開発.実用化されたが,資源量・価格を考慮すると非白金族系金属や安価な担体材料を用いた代替触媒の開発が望まれる.d10金属(Au,Ag)が微粒子化により高いCO酸化能を発現することが知られているが,PtやPdに比べて融点が低いため,高温でのシンタリングによる触媒劣化が問題である.発表者は銀粉とγ-Al203の混合物から調製した触媒が高い耐熱・耐redox安定性を示し,CO酸化に高い活性を示すことを見出した.基礎的な検討結果と併せて触媒設計指針を提案した.1.貴金属フリー触媒への展開前年度のCuAg系触媒の検討結果をベースに、触媒調製条件・触媒構造・触媒活性の相関関係に関する仮説を立て、既存Ag触媒の活性を1桁上回るNi触媒を見いだした。概要を以下に示す。NiO/Al2O3を水素還元後,大気に曝さずに用いた触媒(Ni/Al2O3)が2級アルコールの液相脱水素反応によるケトン生成と,アルコールとNH3からの直接的1級アミン生成を効率的に進行させることを見出した.担体酸塩基性,Ni粒子径,Ni酸化状態と活性の相関関係及びin situ IRによる機構研究より,以下の結論を得た.両反応ともに担体上の酸塩基ペアサイトと粒径の小さい金属Ni上のNi0種を必要とする.アルコール脱水素は,(1) Al2O3の酸塩基ペアサイトによるアルコールのプロトン引き抜き(Al-OR, Al-OHの生成),(2)隣接Ni0サイトによるAlアルコキシドのC-H切断(Ni-H種の生成),(3) Al-OHとNi-H種の反応によるH2生成の3段階で進行する.1級アミン生成についてはアルコールの脱水素,カルボニル化合物とNH3からのイミン生成,触媒上の解離水素種によるイミン水素化の3過程で進行するものと推察される.

従来,本系は白金族錯体触媒を用いて検討されてきた.本成果は,金属/担体界面における配位不飽和金属種と担体酸塩基共役サイトの協働作用を利用すれば,分子設計された白金族錯体に匹敵する固体触媒の設計が可能であることを示している.今後,実用性の高い触媒系として種々の水素移動型反応への応用が期待される.2.研究の総括全体の成果を総括し、有機合成、自動車排ガス浄化の両分野において白金族触媒を上回る非白金族触媒の設計指針を提案した.有機合成、排ガス浄化両方の用途に関して、白金族触媒を上回る性能を示す銀触媒を開発し、成果を論文発表した。また、触媒設計指針に関しても、総説にて解説した。24年度が最終年度であるため、記入しない。1.貴金属フリー触媒への展開:前年度のCuAg系触媒の検討結果をベースに、触媒調製条件・触媒構造・触媒活性の相関関係に関する仮説を立て、以下の4種の反応に対して、貴金属を全く用いないで既存Ag触媒の活性を1桁上回る触媒を探索する。・二級アルコールのセルフカップリングによるC-C結合生成・アルコールによるアミンのアルキル化・アルコールによるアンモニアのアルキル化2.研究の総括全体の成果を総括し、有機合成、自動車排ガス浄化の両分野において白金族触媒を上回る新非白金族触媒の設計指針を提案する.24年度が最終年度であるため、記入しない。
配置設計のアルゴリズムと支援ツールに関する研究

船舶や海洋施設の初期計画段階において主要目と要求機能から,施設,機器等の配置を決定する際には,配置要素間の近接度などの設計要因を明確に計量化できずに意思決定する場合がしばしばある。このため,配置を一つのデザインに集約して行く過程には設計者の経験や勘に拠るところが多く,安全性や保全性も含め総合的にバランスのとれた配置候補案を作成し,いかに評価するかが重要である。このためには,配置要素の有機的結合則に関するアルゴリズムを探究し,配置設計の支援および評価のための手段を確立する必要がある。本研究では配置要素やその機能に関連する情報を従来の配置図面より抽出し,施設間の近接の程度を親近度として主成分分析法により統計処理して算定した。さらに配置を評価するための評価関数を親近度と距離の関数として定めて,この評価関数を最小にする配置を最適な配置とした。最適化の手法としてSUMT法と遺伝的アルゴリズムの手法を用いてこの手法の妥当性を確認した。さらに,計算から得られる配置のための数値情報をCADデータに変換し,このデータを処理して,平面図や立体的に表現することにより設計支援ツールとしてシステム化できることを確認した。開発された手法の適用例として船舶の居住区の居住施設の配置問題を扱い手法の適用性を確認した。また,このアルゴリズムがこの問題に限らず,海洋施設のレイアウトの計画,施設の機器の配置,室内の設備や機器の配置など,配置に関わる設計支援に応用できることを確認した。