hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
和紙の製紙科学的研究と古文書学的研究の総合-日韓の製紙法の相違を視点として

表面形状画像からは、ミツマタ10本/寸では、凹凸の変動が約3mmの間隔となっており、簀の目は凹凸としても現れていることがわかった。抄紙時に簀に当たっていた面の凸部は乾燥時に板に張り付けられる面になるため、反対側に押し上げられることがわかった。繊維配向観察の結果を示す。2枚の光学顕微鏡画像は、ガンピ20本/寸の同一の紙表面に対し、画像からそれぞれ照明して撮影した。左右方向に配向する繊維が強調される。簀の目のラインと直交する方向に繊維が多数並んでおり、流し漉きの典型的繊維配向を示す。
高等植物における生体防御機構-アポトーシスの実行カスケードの解明

植物の生体防御機能解明の一環として,アポトーシスにおける実行カスケード,特にモノテルペノイドによって化学ストレスをかけた際のその植物の細胞内蛋白質の変化を調べた。1.カミツレ培養細胞(Matricaria chamomilla)にゲラニオールを投与すると,53kDaのタンパク質がゲラニオール投与後1時間で分解されることがわかった。アミノ酸配列を解析した結果,この53kDaのタンパク質はカルレティキュリンであることがわかった。2.分解して生じた蛋白質部分を調べると,カルレティキュリンのC末端が消去されていることがわかった。カルレティキュリンはC末端に小胞残留シグナルであるHDEL配列を持っていることが知られているので,次にHDEL配列を切断したカルレティキュリンを調製し細胞に投与した。その結果,HDEL配列を切断したカルレティキュリンが核内へ移行することが示された。3.動物細胞においては,核内へ移行したカルレティキュリンはリンカーヒストンと結合することが知られているので,アポトーシスが進行している核内からヒストンH4を取り出し,翻訳後修飾過程を調べた。その結果,ヒストンH4は通常リン酸化およびアセチル化されているが,アポトーシスが進行するにつれて脱アセチル化されることがわかった。
新しいイメージング化ＳｕｐｅｒＤＡＲＮによる電離圏及び中性風の高精度観測

前年度に報告した昭和基地レーダーの他観測機との干渉問題、老朽化に伴う修理や更新作業等を優先する必要がある状態が続き、その対応に本年度も少なからぬ時間と労力を要し、本計画期間中にイメージング機能を付加するには至れなかった。一方、本研究課題の科学目的を成す中性風高精度観測の実現に向けて、問題点であった干渉計観測の精度向上について昨年度来大きな進展があり、SuperDARN community内でのTask Forceにも関与し、干渉計の校正が十分可能でありその手法および精度向上が望めることが確認されるに至り、具体的な校正方法についてのほぼ確立に至り、同時に、我々の開発してきた観測手法とこの新たな校正手法を組合わせることによる観測の高精度化についての国際学会での発表を行い、本研究課題の目的を越えて、SuperDARNレーダー網全体による流星エコーを用いた高精度中性風観測網の実現に向けた他機関との調整等も開始することができた(発展的研究として別の科研費を申請した)。また、前年度に続き、一昨年論文発表がなされた地磁気脈動を用いた電離圏高度での磁気圏領域同定について更に研究を進め、FLR自動判定の為の準備を進められ、また、Pc5オーロラアーク脈動(PMAA)の地上ー衛星連携データ解析による発生特性について論文投稿がなされた(査読中)。またSuperDARNのnoiseデータによるX線太陽フレアの電離圏への影響、同じくnoiseデータを用いた高エネルギー粒子降下の検出、あらせ衛星と昭和基地MSTレーダー他によるオーロラ爆発時の高エネルギー粒子の中層大気への侵入について、論文が2本出版、2本が投稿・査読中である。本研究課題の目的の先を見据えた研究も含め、学会・研究会での発表もなされた。また、SuperDARN JapanのWebによるdatabaseやデータ公開も進め研究推進をはかった。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。昭和基地SuperDARN短波レーダーに高空間分解能イメージング観測手法を導入する為の技術的な確立を、初年度に重点を置いて特に研究代表者が中心となって臨んできた。技術的手法は確立しており、概略のシステムは完成しつつあるものの、連携をしている海外の研究機関での機器製作及びソフトウェア開発に一部技術的問題が発生した為、イメージング観測技術の完全な確立にまでは至ってない状況の為、英国及びフィンランドでの試験観測の計画を次年度の目標とすることとし、更にその為の準備を進めた。上記と平行して、流星エコー観測による中間圏界面領域の中性風速度の高度分布推定の高精度化の為の準備を進め、特に名古屋大学の北海道レーダーを用いた流星エコーデータの解析を推し進めた。この結果、干渉計観測による高精度化の為の新たな課題が明らかとなり、これを克服する為の手法の検討を始めた。北海道レーダーを用いた流星風観測や夏季中間圏エコーの研究成果発表を積極的に行った。また、2年度目以降に予定していた、レーダーによる地磁気脈動データ解析による磁気圏領域の同定の試みの為の手法の開発および従来データの解析の試みを行い、現況についての学会発表を行った。これは、2015年度に打上げが予定されている地球内部磁気圏観測衛星ERG計画の重要地上連携観測として位置づけられているSuperDARNレーダーの重要な活用方法のひとつとなる筈である。またこれと同時に、ERGーSuperDARNの特に高分解能観測による同時観測の特別観測モードの開発についても検討を行った。昭和基地SuperDARN短波レーダーにイメージング観測手法を導入する為の技術的な確立に重点を置き、特に研究代表者が中心となって臨んできた。技術的手法は確立しているが、海外の研究機関との連携で進めている機器及びソフトウェア開発が遅れており、観測技術の完全な確立にまでは至ってない為、英国及びフィンランドでの試験観測の計画を次年度の目標とし、更にその為の準備を進めた。平行して、流星エコー観測による中間圏界面領域の中性風速度の高度分布推定の高精度化の為の準備を進めた。特に名古屋大北海道レーダーを用いた流星データの解析を進めた結果、干渉計の校正について新たな課題が明らかとなったが、今年度、連携研究者として加わって戴いたカナダSaskatchewan大学のPonomarenko氏の尽力もあり、適切なレーダーの校正方法がほぼ確立することができ、流星風観測や近距離エコーの研究成果発表を積極的に行った。また、レーダーによる地磁気脈動データ解析による磁気圏領域の同定の試みの為の手法の開発と解析の試みを九州大河野氏が中心となって進め、解析手法の確立に向けて進展があり、現況についての学会発表と論文投稿を行った。2016年度に打上げが時期が変更となった地球内部磁気圏観測衛星ERG計画の重要地上連携観測として位置づけられているSuperDARNレーダーの重要な活用方法のひとつとなる筈である。また同時に、ERG-SuperDARNの特に高分解能観測による同時観測の特別観測モードについても、今年度も名古屋大堀氏に連携研究者として参加を戴き検討を進め、国際SuperDARN会議での発表も行わった。また、九州大渡辺氏とその学生が中心となって、惑星間空間磁場強度が弱い場合の電離圏対流についての新たな知見が得られ、学会発表がなされ、SuperDARNを用いた新しい研究の方向性を探る上で重要な成果と期待している。南極昭和基地SuperDARN短波レーダーにイメージング観測手法を導入する為の技術的な確立に重点を置き、特に研究代表者が中心となって臨んできた。

2015年6月に研究代表者が当イメージングレーダー共同開発相手先の英国レスター大学に赴き、技術的確立で困難のあった部分について、詳細な検討を行い、秋までにイメージング化の為のハードウェアを完成した。当初英国レスター大学運用のフィンランドレーダーに一時的に設置して試験データの取得を行う予定であったが、先方のレーダー運用状況の問題で不都合が出たこと、また、国内の名古屋大学運用の北海道陸別レーダーに一時的に設置することで、電離層加熱装置による人工励起不規則構造の観測はできないながら、イメージング装置の基本的な動作確認が可能となった事から、10月に当該付加装置を研究代表者が北海道陸別レーダーサイトに持込み、基本動作の確認を行い、南極昭和基地に送り出し、1月までに昭和基地に届けられた。昭和基地レーダーと他レーダーとの干渉問題の発生等、別の問題が生じた為、イメージング観測の初期データ取得には至っていないが、翌年度にかけて、試験データの取得を行う予定である。平行して、流星エコー観測による中間圏界面近傍の中性風導出の精度向上の為の研究については昨年度に新たな干渉計校正手法についての論文が出版され、他の手法との整合性について検討を開始した。また、レーダーによる地磁気脈動データによる磁気圏領域同定の試みの研究も解析が進み、SCに伴う特異な脈動現象の研究にも発展している。太陽風磁場が極端に小さい場合の磁気圏対流の特異な性質についての研究発表も行われ、また、来年度打上げ予定となった内部磁気圏観測衛星ERGとの共同観測研究の議論も関係者で数回打合せを実施すると共に、高時間分解能観測によりULF帯波動観測の可能性についての研究も開始された。昨年度まで、イメージング化の技術的確立が遅れていたが、この問題がほぼ解決して観測の準備がほぼできつつある状況で順調に前進し出したと考えている。これと共に、データ校正手法の議論や新しい解析手法による観測データの解析・解釈については、それぞれ進捗がみられ、新たな観測手法についての議論や研究も活発に進められていることから、論文による研究成果発表数はまだ少ないものの、おおむね順調に経緯していると判断する。前年度終盤にイメージングレーダー機能付加装置が昭和基地に持ち込まれたが、現地で他レーダーとの干渉・混信の発生等の(イメージングとは無関係だが同一観測機器運用上の)問題が生じ、この問題が完全な解決にまで至っていないことから、イメージング観測の取得に問題が生じているが、この問題の解決の為の調整、及び初期データ取得の為の準備をさらに進めた。平行して、レーダー観測から抽出された地磁気脈動データによる電離圏高度観測による磁気圏領域同定の試みの研究が継続して進められ、SCに伴う特異な脈動現象の研究についての論文発表がなされ、磁気圏領域同定へ繋がる研究を一歩進めることができた。また、オメガバンドオーロラの衛星地上観測による新しいmorphologyの研究も精力的に進められ、論文投稿がなされた。
日米経済の空洞化のモデル分析:国内投資・直接投資・貿易のCGEモデル

1.アメリカ経済の空洞化問題と同様に、日本からアジアへの直接投資とそれに伴う日本経済の産業調整が、日本国内の製造業の相対的(絶対的)縮小を招く現象を実証的に捉えることがこのプロジェクトの目的である。構造変化の理論モデルと貿易データ・投資データを結合して、日・米を含む太平洋諸国の分業システム、したがって経済構造の現状と将来方向を検討した。2. SITC 5桁の細分類された製造品の貿易データ、日本企業の海外進出データ、日本統計年鑑の産業別データを整理して、次の問題に焦点を合わせて分析した。(1)日本企業の貿易・投資におけるグローバルな活動から、日本が国際分業の中でどのような位置を占めていて、近い将来それがどうなるかについて、日本の産業を中心に検討する。(2)日本のアセアンへの直接投資とそれに伴う産業内貿易の進展の結果、産業の上流・下流の工程間分業がどのレベルにあり、今後どうなると考えられるかを検討する。(3) APEC, ASEAN, NAFTAなどの地域統合が重なり合い、競争し合うなかで、日本経済の空洞化に留意した地域統合に対する日本の選択すべき方向を検討する。3.日本経済の空洞化に関連して得られた知見の主たるものは、以下の通りである。(1)アジア・太平洋地域の産業内貿易、特に製造品のうち比較的資本・技術集約的と考えられる商品の途上国と先進国の間の貿易が拡大している。(2)日本の製造業では、技術集約的・知識集約的な業種の競争力が重要であり、その点を考慮のした工程間分業も重要である。(3)サービス産業の競争力は、これまでの保護・規制政策によって、アメリカに劣るが、政策の変更によって競争力を付け、その分野での直接投資・海外活動も期待できる。(4) APECのなかで、日本はアジアとアメリカの仲介的な役割を果たさなければならない。そのためには、技術力の向上とそのスムーズな移転が必要である。(5)アジア・太平洋地域のいろいろな形での経済統合は、この地域の経済発展からみて多くの面で有意義である。このことは、日本経済にとってもプラスに作用する要因となる。4.いくつかのペ-パ-は、学会・国際会議などの場を使って報告し、広く外国の専門家からのコメントを得ている。具体的には、「アジア・太平洋の新秩序」(タイ国)、「東アジアの協力」(韓国)、「西アメリカ経済学会」(香港)、「北米フォーラム」(米国)等である。なお、CGEモデルは当初の計画からみて不満足な結果にあり、まとめるにあたって、多くの貿易・直接投資・産業データを使った分析でそれを補うこととした。アメリカ経済の空洞化,日米経済摩擦,日本からアジアへの直接投資,日本経済の空洞化の不安といった流れを数量的に促えることを目的としている。そのために,

(1)SITC5桁まで細分化したレベルの貿易データを取り出し,加工して,貿易構造の変化を促える。それと,日本企業の海外進出データとを統合する。(2)簡単な計量モデルを作成して,マクロ的な動きで全体の枠組を定める。そのために,二国間の貿易マトリックスの時系列データを使って貿易フローについて回帰分析を行う。(3)国内投資とI-O表による構造変化の関係を計量的に把握する作業を行った。ただし,完了していないので次年度もその作業は継続される。当面のところ日本経済の空洞化は顕著ではないと,その理由として,海外直接投資にともなう輸出の減少よりも,逆に部品,資本財の輸出の増大を経験していることが判明している。他方で,日本の製品輸入の増加にみられるように,産業構造の変化を反映した貿易構造の変化も顕著である。これらを組含んだモデルによるシミュレーションのための計量モデルについては,本年度はまだ準備段階にある。1.アメリカ経済の空洞化問題と同様に、日本からアジアへの直接投資とそれに伴う日本経済の産業調整が、日本国内の製造業の相対的(絶対的)縮少を招く現象を実証的に捉えることがこのプロジェクトの目的である。平成7年度は、構造変化の理論モデルと貿易データ・投資データを結合して、日・米を含む太平洋諸国の分業システム、したがって経済構造の現状と将来方向を検討した。2.本年度は最終年度であるので、以下の問題について、政策提言を含む形の論文としてまとめる作業を行っている。(1)日本企業の貿易・投資におけるグローバルな活動から、日本が国際分業の中でどのような位置を占めていて、近い将来それがどうなるかについて、日本の産業を中心に検討する。(2)日本のアセアンへの直接投資とそれに伴う産業内貿易の進展の結果、産業の上流・下流の工程間分業がどのレベルにあり、今後どうなると考えられるかを検討する。(3)APEC, ASEAN, NAFTAなどの地域統合が重なり合い、競争し合うなかで、日本経済の空洞化に留意した地域統合に対する日本の選択すべき方向を検討する。3.いくつかのペーパーは、学会・国際会議などの場を使って報告し、広く外国の専門家からのコメントを得ている。具体的には、「アジア・太平洋の新秩序」(タイ国)、「東アジアの協力」(韓国)、「西アメリカ経済学会」(香港)、「北米フォーラム」(米国)等である。なお、CGEモデルは不満足な結果にあり、まとめるにあたり、貿易・直接投資・産業データを使った分析でそれを補うこととした。
パーキンソン病の神経活動の変化と病態との関係解明に向けたマルチスケール研究

本研究は、同個体のパーキンソン病モデルマウスに対し、行動実験、活動依存性マンガン造影MRI、カルシウムイメージング、免疫組織化学染色の、in vivo, in vitro融合研究を行うことで、パーキンソン病の神経活動変化のメカニズム解明と、神経活動の変化が及ぼす病態の表現型との関係について明らかにすることを目的とする。採用第二年目である昨年度は、パーキンソン病モデルマウス群と、生理食塩水を投与した健常マウス群(コントロール群)に対し、定量的活動依存性マンガン造影MRI (Quantitative Activation induced manganese enhanced MRI, qAIM-MRI)を用いた全脳神経活動計測を行い、同じマウスに対して運動機能テストしてrota rodテストと、beam walkテストの行動実験および、組織学的な病態の変化を評価するために免疫組織化学染色を実施した。その結果、パーキンソン病モデル群では線条体、皮質、視床の神経活動が上昇しているものの、行動実験の結果では、コントロール群と有意な差がなかった。免疫組織化学染色の結果から、今回作成したパーキンソン病モデルマウス群では黒質のニューロン数がコントロール群と比較して、有意に減少しているということから、このモデル群は軽度のパーキンソン病状態であり、行動学的な病態の変化がまだ表れていないことが示唆された。以上の結果から、本研究で用いたqAIM-MRIは病態が現れる前の脳活動の変化をin vivoでとらえることができ、様々な脳異能や脳・神経疾患のメカニズムを解明するための研究に応用できると考えられる。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、同個体のパーキンソン病モデルマウスに対し、行動実験、活動依存性マンガン造影MRI、カルシウムイメージング、免疫組織化学染色の、in vivo, in vitro融合実験を行うことで、パーキンソン病の神経活動変化メカニズムの解明と、神経活動の変化が及ぼす病態の表現型との関係について明らかにすることを目的とする。採用第1年度目である昨年度は、まず、パーキンソン病モデルマウス群と生理食塩水を投与した健常マウス群(コントロール群)に対し活動依存性マンガン造影MRIを用いた全脳神経活動計測を行った。その結果コントロール群に対しパーキンソン病モデル動物群で神経活動が有意に上昇する領域が線条体内に観測された。さらに、大脳皮質の一部や視床の一部でもパーキンソン病モデル動物群で神経活動が有意に上昇していた。このことからパーキンソン病では、線条体、皮質、視床の神経活動が上昇することが示唆された。次に神経活動が変化した領域と病態との関連についての検討を行った。その結果、背側線条体(ここで線条体とは尾状核-被核のことであり、側坐核は含まない)、腹側線条体の一部の神経活動と病態との間に特に大きな相関がみられた。加えて、皮質と視床の一部の神経活動と病態発現量との間にも有意な相関がみられた。このことから、運動感覚皮質や、視床のPF核がパーキンソン病発症メカニズムに関与している可能性が示唆された。以上の研究から、本研究ではパーキンソン病の発症メカニズム解明やMRIを用いたパーキンソン病の診断法開発への貢献が期待される。また、qAIM-MRIは全脳神経活動計測を行うことができるため、様々な脳機能や脳・神経疾患のメカニズムを解明するための研究に応用できると考えられる。パーキンソン病によりどの領野の神経活動が変化し、どの領野の神経活動の変化が病態と相関しているのかを明らかにすることを目指して、脳全体に渡る神経活動計測、脳スライス標本を用いたカルシウムイメージング、免疫組織化学などの生化学的病態計測、運動機能計測などの行動学的病態計測を行うマルチスケール研究を展開している。本研究では、その成果を、Scientific Reports誌に2015年8月に発表した。パーキンソン病の神経活動の変化と病態との関係が明らかになりつつあり、今後のさらなる発展が期待される。また、本論文発表以外にも精力的に研究を進め、本年度は、筆頭著者として査読有論文1報、国内会議5件の学会発表を行っただけでなく、その研究成果に対して3件の賞を授与されており、高い評価を得ている。

以上の結果から、本研究で用いたqAIM-MRIは病態が現れる前の脳活動の変化をin vivoでとらえることができ、様々な脳異能や脳・神経疾患のメカニズムを解明するための研究に応用できると考えられる。今後は、前年度同様、パーキンソン病モデルマウスに対し非侵襲的なin vivo全脳活動イメージングに加えて、行動学実験による表現型の病態の重篤度の定量化や、申請者が得意としている、神経回路・神経細胞レベルの神経活動計測法であるカルシウムイメージングを同個体で行う。パーキンソン病発症のカギを握るドーパミン、その受容体を持つD1ドーパミン受容体、D2ドーパミン受容体をそれぞれ発現した、D1, D2ニューロンを区別した上での神経活動計測を行うことで、パーキンソン病におけるドーパミンの枯渇が、それぞれのニューロンにどのように作用しているのかを明らかにする。このようなin vivo, in vitroのマルチスケール研究による、分子レベルから個体レベルでの神経活動の変化、病態の定量化により、パーキンソン病の発症メカニズム解明に向けたより踏み込んだ解析が可能になると考えられる。28年度が最終年度であるため、記入しない。
水田用水を利用した高品質な果樹栽培のための点滴かんがいにおける目詰まり対策の検討

現在、高品質な果樹栽培を行う上で必須となっている点滴かんがいは、根域に不透水性のシートを張って雨水を排除しながら厳密に行われている。点滴かんがいに利用する水量は水田に匹敵するほど大量であるにもかかわらず、農家の多くは水源の確保に苦労している。本研究では、厳密にコントロールされた点滴かんがいにおいて、ボトルネックとなっている「水源の確保」の解決に資するため、水田用水を果樹に供給することを想定し、技術上の課題となる点滴かんがい施設の目詰まりのうち、「藻類・付着生物等の生物的な目詰まり」のプロセスを分析し、対策方法を検討する。
超短パルスレーザーを用いた多光子誘起周期構造の構築と解析

本研究は,有機高分子薄膜にフェムト秒レーザーを用いた多光子励起過程を利用して周期的な微細構造を構築し,さらに極微構造作製・解析システムを用いて形成された微細構造の光学的および分光学的な構造解析を行うことを目的とした.表面構造の構築と確認として,既にナノ秒レーザーによって表面レリーフ格子(SRG)やレーザー誘起周期表面構造(LIPSS)の構築が確認されているアゾ色素含有高分子薄膜を,平坦なガラス基板上にスピンコーティングによって調製し,フェムト秒レーザー光(波長800nm,半値幅130fs,繰り返し周波数1kHz)を照射してLIPPS構造の形成を試みた.しかしレーザー強度を100mWまで変化させてもフィルム表面に変化が見られず,100mW以上においては表面破壊を生じた.このような閾値を示す破壊現象は,色素を全く含まない高分子フィルムやフォトレジスト材料についても同様な結果が得られた。そこで,電子スピン共鳴法により損傷部分の化学反応過程を検証したところ,高励起過程を通して生じたと考えられる有機ラジカル物質の生成を確認し,反応閾値を持つ"アブレーション"現象が起きてしまうことがわかった.本研究では,400nm以下の吸収帯を通した多光子励起過程による表面加工を期待したが,350nm-光子励起で見られるような構造形成過程が起こらないことがわかった。このようにナノ秒レーザーとは異なる光プロファイルが原因であることを探るために,(二光子)励起波長や励起強度がほぼ同じとなる条件下において,ナノまたはピコ秒レーザー励起に代えてフェムト秒励起を用い,他の光機能性高分子材料への適用を試みた。すると,色素含有高分子材料レーザー発振の邸閾値化や,Agイオン含有媒体のアブレーション的還元反応の発生,高分子光導電性材料の低光電流値化など,フェムト秒レーザー励起特有と思われる特異な現象が見いだされた。これらの実験結果は,超短パルス光励起において光吸収物質は,それぞれに固有の非常に限定的な光励起反応過程を経て特異な反応を起こしたと考えられ,表面構造構築が困難であったのは,特に励起状態からの熱的緩和がナノ・ピコ秒励起などとは全く異なったために,高分子鎖の移動現象を引き起こすことができなかったためではないかと考えられた。本研究は極微構造作製・解析システムを用いて,有機高分子薄膜に,フェムト秒レーザーを用いた多光子励起過程を利用して周期的な微細構造を構築し,さらに,形成された微細構造の光学的および分光学的な構造解析を行うことを目的とした.表面構造の構築と確認:既にナノ秒レーザーによって表面レリーフ格子(SRG)やレーザー誘起周期表面構造(LIPSS)の構築が確認されているアゾ色素含有高分子薄膜を,平坦なガラス基板上にスピンコーティングによって調製し,波長800nm,半値幅130fs,繰り返し周波数1kHzのフェムト秒レーザー光を,レンズ集光を行うことなく照射してLIPPS構造の形成を試みた.しかしレーザー強度を数十mWから約100mWまで変化させてもフィルム表面に目立った変化が見られず,それ以上強度を上げると表面破壊を生じた.色素を全く含まない高分子フィルムについても同様な結果が得られたので,化学反応過程を調べるために電子スピン共鳴法により損傷部分を検証したところ,高励起状態によって生じたラジカル分解生成物を確認することができ,アブレーション現象が起きていることがわかった.今回は多光子励起過程を通じた変化を期待したが,波長およびレーザー光プロファイルが全く異なることで,一光子励起のような単純な構造形成過程がなされないことが原因と考えられる.(付記:平成17年度に当該研究機関に導入された最新の極微構造作製・解析システムを用いて研究を行っているが,年度当初よりでシステムの冷却水漏れ事故や増幅レーザー光源の故障,光学系の損傷など,予期せぬ事態が連続して起こり,実働時間がかなり短縮された.)本研究は,有機高分子薄膜にフェムト秒レーザーを用いた多光子励起過程を利用して周期的な微細構造を構築し,さらに極微構造作製・解析システムを用いて形成された微細構造の光学的および分光学的な構造解析を行うことを目的とした.表面構造の構築と確認として,既にナノ秒レーザーによって表面レリーフ格子(SRG)やレーザー誘起周期表面構造(LIPSS)の構築が確認されているアゾ色素含有高分子薄膜を,平坦なガラス基板上にスピンコーティングによって調製し,フェムト秒レーザー光(波長800nm,半値幅130fs,繰り返し周波数1kHz)を照射してLIPPS構造の形成を試みた.しかしレーザー強度を100mWまで変化させてもフィルム表面に変化が見られず,100mW以上においては表面破壊を生じた.このような閾値を示す破壊現象は,色素を全く含まない高分子フィルムやフォトレジスト材料についても同様な結果が得られた。

すると,色素含有高分子材料レーザー発振の邸閾値化や,Agイオン含有媒体のアブレーション的還元反応の発生,高分子光導電性材料の低光電流値化など,フェムト秒レーザー励起特有と思われる特異な現象が見いだされた。これらの実験結果は,超短パルス光励起において光吸収物質は,それぞれに固有の非常に限定的な光励起反応過程を経て特異な反応を起こしたと考えられ,表面構造構築が困難であったのは,特に励起状態からの熱的緩和がナノ・ピコ秒励起などとは全く異なったために,高分子鎖の移動現象を引き起こすことができなかったためではないかと考えられた。
異種材料を組み合わせた新構成2軸MEMSミラーの開発

様々な分野への応用が期待されるラスタスキャン方式MEMSミラーの大偏向角駆動、小型化、低消費電力、高耐衝撃性を目指し、シリコン/ポリマーの異種材料をヒンジに組み合わせた新しいミラー構成を提案、検討した。具体的には、1異種材料を組み合わせたハイブリット構成の新構造ローレンツ駆動型MEMSミラー、2磁気誘導起電力型のセンサコイルを集積化したMEMSミラーについて、試作・評価した。本研究では、小型レーザレーダ、ヘッドアップディスプレイやマイクロプロジェクタへの適用を可能とする光偏向用小型ミラーとして、感光性ポリマーヒンジと単結晶シリコンヒンジを組み合わせた新構成のMEMS (Micro Electro-mechanical Systems)ミラーを提案し、作製プロセスや材料特性を研究し、従来にない大偏向角駆動が可能なMEMSミラーの実現を目的としている。具体的には、1ハイブリット構成の新構造ローレンツ駆動型MEMSミラーの解析・デバイス評価からその実現と、広範囲のハイブリッドデバイスへの設計指針を得る。また、2ミラーに磁気誘導起電力型のセンサコイルを集積化してフィードバック制御することで、ポリマー特有のクリープや疲労特性の補償による、デバイス再現性向上を図る。特に当該年度では、異種材料の組み合わせ設計のための有限要素モデルの提案と解析、微小材料特性の精密評価とヒンジへの適用、樹脂上での配線パターニング精度の向上、ならびに、センシング方式の検討を行った。本研究では、小型レーザレーダ、ヘッドアップディスプレイやマイクロプロジェクタへの適用を可能とする光偏向用小型ミラーとして、感光性ポリマーヒンジと単結晶シリコンヒンジを組み合わせた新構成のMEMS(Micro Electro-mechanical Systems)ミラーを提案し、作製プロセスや材料特性を研究し、従来にない大偏向角駆動が可能なMEMSミラーの実現を目的としている。低剛性延性材料であるポリマーと高剛性脆性材料のシリコンをそれぞれ大偏向低速軸と共振高速軸のヒンジ材料として組み合わせることで、単一材料では実現困難な大偏向・低消費電力・小型・高耐衝撃性の2次元ラスタスキャン方式レーザ走査を可能とするMEMSミラーを実現する。特に、当該年度では、異種材料を組み合わせたハイブリッドMEMSミラーについては、疲労試験によるデバイス評価に取り組み、繰り返し駆動による昼用評価を行い、ハイブリッドMEMSミラーの有効性について、検証した。また、磁気誘導起電力型速度センサを集積化したMEMSミラーについては、作製デバイスによる駆動特性の評価に取り組み、駆動とセンシングを同時に行った場合のクロストークの検証などを行い、集積型MEMSミラーの基本特性として、駆動角と速度信号の関係について、検証した。平成27年度4月に所属大学を異動し、実験設備の移設作業を12月に実施したため、移設前の年度前半は、翌年度実施予定であった分を前倒しして、解析・設計・制御を中心に実施し、年度後半に加工・評価を行った。平成27年度と28年度で一部のスケジュールが入れ替わっているが、研究期間内の進捗状況としては、おおむね順調に進展している。本研究では、小型レーザレーダ、ヘッドアップディスプレイやマイクロプロジェクタへの適用を可能とする光偏向用小型ミラーとして、感光性ポリマーヒンジと単結晶シリコンヒンジを組み合わせた新構成のMEMS (Micro Electro-mechanical Systems)ミラーを提案し、作製プロセスや材料特性を研究し、従来にない大偏向角駆動が可能なMEMSミラーを検討した。具体的には、低剛性延性材料であるポリマーと高剛性脆性材料のシリコンをそれぞれ大偏向低速軸と共振高速軸のヒンジ材料として組み合わせることで、単一材料では実現困難な大偏向・低消費電力・小型・高耐衝撃性の2次元ラスタスキャン方式レーザ走査を可能とするMEMSミラーを検討した。その結果、異種材料を組み合わせたハイブリッドMEMSミラーについては、低速軸ヒンジを従来のシリコンデバイスに対して小型化することで、結果として、外部設置の磁石間距離を縮めて強磁場化し、より小さな印加電流で大きな駆動力を得ることができた。また、磁気誘導起電力型速度センサを集積したMEMSミラーについては、ロックイン信号処理を組み合わせることで、集積化したセンサによりミラーの角速度に相当する電気信号を取得でき、フィードバック制御に利用できることが分かった。特に、ポリマーヒンジ構造を組み込むことで、製作したミラーは、DC±6mAで±30deg.の偏向角が得られ、大偏向・低消費電力向けのMEMSミラーとして有効であることが分かった。さらに、当該ポリマーマイクロ構造の派生技術として、いくつかの応用例を構築した。各材料の機械的特性を最大限活かすためには、仕様に基づいた設計解析が重要であるが、これまでに得られている材料特性を用いて、有限要素法解析により最適な形状・寸法について、検討を行った。その結果、ヒンジに異種材料を用いた場合の固有振動数の変化を予測可能なモデルを構築し、試作ミラーによる実験結果と良い一致が見られた。また、駆動用コイルとセンシング用コイルを集積化するために、パターニング精度の向上が重要となる。

下地レジストの前処理(真空UVキュア処理)によって、パターニング精度が向上し、より微細なパターンを安定して作製できるようになった。異種材料を組み合わせたハイブリッドMEMSミラーについては、形状最適化によるヒンジ小型化と低消費電力化を目的として、昨年度までに、作製したミラーデバイスについて、配線に電流を供給しミラー駆動を確認する。印加電流によるジュール発熱を低減するため、電流値を極力小さくすることとし、配線金属の厚さと幅について、応力を低減しかつ配線抵抗の適正条件を把握する。特に、低速軸ヒンジを従来のシリコンデバイスに対して、同じ太さで、長さを5分の1程度に小型化することで、結果として、外部設置の磁石間距離を縮めて強磁場化し、より小さな印加電流で大きな駆動力を得ることができると考えられる。これにより低電流値で、大偏向角を得る条件を把握する。磁気誘導起電力型速度センサを集積したMEMSミラーについては、角速度信号を用いた角度制御法の検討として、センサ信号を用いたフィードバック制御を行い、精密な駆動と角度制御を実現する。特に実用上重要となる、長期間の駆動特性評価を行う。28年度が最終年度であるため、記入しない。ナノマイクロメカトロニクス異種材料を組み合わせたハイブリッドMEMSミラーについては、形状最適化によるヒンジ小型化と低消費電力化に取り組む。、ヒンジ小型化により、外部設置の磁石間距離を縮めて強磁場化し、より小さな印加電流で大きな駆動力を得ることができると考えられる。また、磁気誘導起電力型速度センサを集積したMEMSミラーについては、平成26年度で把握した最適条件に基づき、センサ集積化MEMSミラーの作製を行い、駆動とセンシングを同時に行った場合のクロストークなどの検証を行い、集積化MEMSミラーの基本的特性として、駆動角と速度信号の関係の評価を行う。平成27年度4月に、所属大学を異動したことにより、実験スケジュールの見直しを行った。実験設備の移設作業を12月に行ったため、年度前半に製作以外の解析、制御などの項目を前倒しして行い、加工、評価を年度後半から開始したため、本課題申請当初に予定していた購入装置の見直しなどを行い、効率的に短期間での実験環境の再構築を優先して行った。その結果、年度後半から比較的高価な加工・評価に関する物品購入を進めたため、次年度使用額が生じた。当初予定していたデジタル衝撃試験機について、平成26年度のMEMSミラーの研究進捗状況に合わせて仕様を再検討しながら、機種選定を進めてきたが、現在希望する装置が無い状況である。実験方法を再検討し、次年度計画を立案した。研究進捗は、計画に準じて進んでおり、遅れは無い。移設作業後に後ろ倒しをして見直しした加工・評価に関する装置購入を再開している。
ホスホリパーゼA_2を模倣した触媒抗体の作成とその作用メカニズムの解明

ホスホリパーゼA_2を模倣した触媒抗体の作成について、C10の炭素鎖を有する遷移状態アナログを用いその抗体産生を検討したところ、ハプテンが生体膜リン脂質類似構造を有するにも関わらず免疫システムが作動し、細胞膜構造に動的影響を与える触媒抗体の作成が可能であることが明らかとなった。触媒抗体7B3(Km=347μM,Vmax=2.52μM/min,kcat=0.126min^<-1>,Ki=449μM)について種々の基質に対する分子認識と加水分解反応における作用メカニズムについて以下のごとく検討した。1.触媒抗体の基質に対する分子認識とその反応性ーリン脂質のグリセロールにおける1および2位に存在する炭素鎖の長さ、3位に存在するホスホリルコリンのリン酸エステルおよびトリメチルアンモニウムの各電荷状態の4点における分子認識を行い、加水分解反応を触媒している事が明らかとなった。一方、C16の炭素鎖を有するハプテンより作成した単クローン抗体の反応性は、基質の炭素鎖が長くなる程加水分解活性が低下する。さらに2種の基質共存下における抗体の反応性の低下が全く同程度である事より、先に示した基質の4点の認識がグリセロール3位のホスホリルコリン→2位のリン酸部→2および1位の炭素鎖の順に起こるものと考えられる。2.触媒抗体の基質の光学異性体に対する選択性-光学活性な基質を合成し、D-およびL-体について反応性を検討したところ、特異的なL-体の分子認識を厳密に行い加水分解反応が進行している事が明らかとなった。3.触媒抗体の基質によって形成される種々のリポゾームにおける単分子と分子集合体との反応性-7B3は単分子および分子集合体に対する触媒活性の比較から、二重膜構造を有するリン脂質よりも単分子状態のものを認識し加水分解反応を触媒している事が明らかとなった。ホスホリパーゼA_2様の触媒抗体作成にあたり、エステル加水分解反応の遷移状態構造であるリン酸エステルを有し、C1およびC2位にC10の炭素鎖を有するハプテンより作成した50種の単クローン抗体産成ハイブリドーマ細胞のうちELISA法にて強い分子認識を示す21種についてPLA_2様加水分解活性について検討してきたが、満足できるものではなかった。そこで、分子認識力の弱い20種のハイブリドーマ細胞を大量培養し、単クローン抗体(IgG)を精製後、C1およびC2位にC10単位の炭素鎖を有するリン脂質(C1/C2=10/10)を用いその触媒活性を検討したところ、前に得た単クローン抗体に比較して約2.5倍の反応速度(Vmax2.195μM/min)を示す数種の触媒抗体(3C2,7B1,7B3,7C1,7C3,7C6等)を得ることが出来た。これらの加水分解触媒活性と基質分子認識の構造相関については、5種のリン脂質およびその誘導体を合成し、各々を基質として各抗体の触媒活性を検討したところ、C1/C2=16/16およびC1/C2=10/16を有するリン脂質は、いずれも反応性が観察されなかった。また、C1/C2=16/10を有するリン脂質についても、時間の経過とともにわずかに加水分解が進行しているに過ぎないことが判明した。次にコリン部のトリメチルアンモニウムについては、充分に加水分解反応が観察されたC1/C2=10/10のりん脂質の合成中間体であるBr体を用いて検討したところ約1/2の触媒活性が観察された。

以上の実験データを総合すると、C1およびC2がC10単位のハプテンより作成したホスホリパーゼA_2様の触媒抗体は、エステル加水分解反応の遷移状態構造であるリン酸エステル部のみではなく、C1およびC2位の炭素鎖の長さを厳密に分子確認しており、またコリンのアンモニウムにおいては比較的柔軟性のある分子認識をしていることが明らかとなった。本年度は以下の項目について検討した。1.触媒抗体の基質の光学異性体に対する加水分解反応の選択性-触媒抗体7B3(Km=347μM,Vmax=2.52μM/min,kcat=0.126min^<-1>,Ki=449μM)を用い、合成により得た基質の光学異性体に対する加水分解反応の選択性ついて検討したところ、特異的なL-体の分子認識を厳密に行い加水分解反応が進行している事が明らかとなった。2.C16の炭素鎖を有するハプテンより単クローン抗体の作成および抗体の分子認識-生体膜に近似のC16の炭素鎖を有するハプテンを合成し、昨年と同様の操作により26種の単クローン抗体を作成した。C16の炭素鎖を有する基質を用い各抗体の反応性を検討したがいずれの抗体も触媒活性を示めさない事より、C10の炭素鎖を有する基質を用いてそれらの反応性を検討したところ、ELISAにて比較的弱い陽性を示す11種の抗体に触媒活性が見られた。この内より高い活性を有する3種を用い、炭素数の異なる基質(C12およびC14)に対する反応性を検討したところ、基質の炭素数が増加するに従い加水分解反応の触媒活性が減少する事が明らかとなった。また、C12あるいはC14の炭素鎖を有する基質共存下C10の基質の反応性を検討したところ、C10の基質単独使用時に比較していずれの場合も同程度の活性の低下が観察された。この事より抗体の分子認識がグリセロール3位のホスホリンコリン→2位のリン酸部→2および1位の炭素鎖の順に起こるものと考えられる。3.触媒抗体の基質によって形成される二重膜および多重膜小胞に対する反応性-基質によって形成される種々のリボゾームにおける反応性の比較により、触媒抗体は二重膜構造を有するリン脂質よりも単分子状態のものを認識し加水分解反応を触媒している事が明らかとなった。
高速中性子により製造可能な核医学用放射性核種の先駆的研究

大強度高速中性子を利用した国内における核医学用放射性同位元素(RI)製造のために、核医学診療に適したガンマ線、ベータ線及び陽電子放出核を生成する核反応断面積を評価した。この断面積を基に現実的なRI製造体系をシミュレートし、生成されるRIの放射能を算出した。これにより既存の核医学用RIに加えて、新規のRIを含むすべてのRIの製造可能性を評価した。その結果、ガンマ線放出核については化学精製可能な18種のRIを含む20種のRIについて大強度高速中性子による製造可能性があることを明らかにした。昨年度、放射性同位元素(RI)に対する生成量の概算から標的核1グラム当たり1メガベクレル以上の放射能が期待できるRIをリストアップした。本年度はそれらの生成断面積について、原子核実験による測定データと核反応計算コードCCONEの計算結果を比較・検討した。これにより陽電子放出核8種(生成反応数12)、ガンマ線放出核29種(生成反応数50)及びベータ線放出核13種(生成反応数38)に対して核異性体の生成も考慮した最も妥当な断面積を導出した。RI製造体系を模擬してRI生成量の計算を行うために、粒子・重イオン輸送計算コードPHITSを使用した。このコードに評価した生成断面積と核構造データベースであるENSDFから採用した最新の崩壊データを組み込んだ。模擬体系として、中性子源から単色の一様な中性子ビームが試料へ入射すると仮定した。標的試料は100%濃縮の同位体を想定し、形状は直径4cm、厚さ2cmの円筒形とした。その他の条件は昨年度と同様に設定した。この計算によって重複を除いた46種のRIと副次的に生成される不要なRIに対して信頼性の高い生成放射能が得られ、核医学診療用RIとしての有用性が検証できた。なお、中性子源のスペクトル、試料の形状及び試料の配置等を自由に変更できるので、今後それらについても検討する予定である。核反応断面積は中性子エネルギーにより大きく変化するので、生成放射能の中性子エネルギー依存性を調べるために、断面積評価の終了した93種(重複を除く)の核反応に対して10、14及び18メガ電子ボルトにおける生成放射能を計算した。これにより不要なRIの生成を抑え、効率良く核医学用RIを生成できる最適な中性子エネルギーについて検討した。本年度はリストアップした放射性同位元素(RI)のうち残りのRIに対して核反応計算コードCCONEの計算結果と核反応断面積測定実験による測定データを比較・検討し、最も妥当なRI生成断面積を導出した。この結果のうち、ロジウム同位体の核データ評価に関する成果を2013年度核データ研究会報文集(日本原子力研究開発機構JAEA-Confに掲載予定)に投稿中である。この断面積データをベースにリストアップしたRIに対して粒子・重イオン輸送計算コードPHITSによりRI製造体系を模擬して生成放射能計算を実施した。模擬体系の条件等は昨年度と同様とし、目的とするRI及び副次的に生成されるRIの放射能を算出した。この結果から不要なRIの放射能や化学処理等による分離を考慮して目的のRIを生成可能な反応を選別し、ガンマ線放出核20種(反応数40、うち30反応による18種は無担体で生成可能)、ベータ線放出核8種(反応数19)、陽電子放出核5種(反応数9)を得た。これらの核医学利用への有効性を検討した。原料として天然元素原料の利用も想定してRIの生成量を算出した。これらの結果から化学処理等のプロセスを減らすことができ、かつ不要なRIの生成量が抑えられたRIを生成するための標的原料の条件を明らかにした。また、使用済み核燃料の組成から使用済み核燃料の有効利用の可能性を評価した。核反応断面積の入射中性子エネルギー依存性を考慮して、PHITSにより1018MeVの範囲における生成放射能の中性子エネルギー依存性を導出した。この結果に基づいて、副次的なRIの生成放射能割合が少なく、目的の核医学用RIを効率良く生成できる最適な中性子エネルギーを決定した。また、現在利用されている核医学用RIの代替または新規のRIとしての利用を検討した。得られた結果を取りまとめ、成果発表を行う予定である。核医学に利用可能な放射性同位元素(RI)のリストアップと簡易核反応断面積計算によるRI生成量の算出を行った。入射エネルギーが1020MeVの高速中性子とRI製造の原料となり得る安定標的核との核反応で製造可能な半減期が3時間1週間の範囲にあるRIを原子核構造及び放射性崩壊の最新データベースからリストアップした。リストアップしたRIを画像診断用としてPETで有用な陽電子放出核、SPECT等で有用なガンマ線放出核、また治療用として細胞を傷害する能力の高いベータ線放出核に分類し、その選別に関して以下の条件を課した。陽電子放出核についてはガンマ線強度を10%未満とした。

ガンマ線放出核については放出されるガンマ線のエネルギー範囲を30keV1.3MeVとし、単ガンマ線放出核種でない場合には1崩壊あたりに放出されるガンマ線の強度が50%以上の核種を選別した。ベータ線放出核についてはガンマ線強度を10%未満とし、ベータ線の最大エネルギーには上限を設けなかった。リストアップした核医学利用が期待されるRIの生成量評価のために、核反応計算コードCCONEのデフォルトパラメータによる簡易計算を実施し、RI生成断面積を導出した。この断面積を用いて天然元素及び濃縮同位体の場合におけるRI生成量を算出した。本計算では標的核への中性子照射時間を製造しようとするRIの半減期の2倍もしくは1週間のいずれか短い方に設定し、照射後から検査開始までの期間を24時間と仮定した場合に天然元素1グラムから生成される1ギガベクレルを超える放射能をもつRIとして65核種を選別した。なお、核医学診療用として不適当な副次的RI生成の観点から原料の絞り込みも実施した。最終的にリストアップした核種は陽電子放出核12種(生成反応数17)、ガンマ線放出核45種(生成反応数88)、ベータ線放出核14種(生成反応数43)である。昨年度リストアップしたRIの70%にあたる46核種に対し、これらを生成する93種の核反応について、原子核実験による測定データと核反応計算コードCCONEの計算結果を比較・検討することにより、信頼性の高いRI生成断面積を導出した。これらの評価済RI生成断面積と最新の崩壊データを組み込んだ粒子・重イオン輸送計算コードPHITSにより、目的のRIと副次的に生成される不要なRIについて生成放射能を計算し、その放射能の割合からリストアップしたRIの核医学診療への有用性を検証した。また、次年度に実施予定であった生成放射能の中性子エネルギー依存性についても平行して検討した。リストアップしたRIに対する生成量の概算評価を次年度まで継続して実施する予定であったが、本年度中にリストアップした65核種すべてのRIに対する生成断面積を核反応計算コードCCONEにより導出し、高い生成放射能をもつRIの選別を終了した。また、ガンマ線放出核のエネルギー範囲及びガンマ線強度を当初予定していた70keV及び90%以上から30keV及び50%以上にそれぞれ下げることでより多くのRIについて核医学利用の可能性を検討した。リストアップしたRIのうち、残りのRIに対する生成断面積の評価並びに生成放射能の計算を実施する。さらに、原料として天然元素及び同位体濃縮原料の双方の利用を想定し、RIの生成量を算出する。この結果を踏まえて、目的外の不要なRIの生成量を抑え、良質なRIを生成するための標的原料の条件について検討する。これに加えて、使用済み核燃料の利用についても調べ、使用済み核燃料の有効利用の可能性も検討する。核反応断面積には入射中性子エネルギー依存性があるので、生成放射能の中性子エネルギー依存性を調べる事により、不要なRI生成を抑え、効率良く核医学用RIを生成できる最適な中性子エネルギーを探る。また、現在利用されている核医学用RIの代替となり得るRIや新規のRIについての製造可能性を明らかにする。得られた結果を取りまとめ、成果発表を行う。以上、交付申請書に記載の研究実施計画通りに研究を進める予定である。
酸化物原子シートを利用した超構造界面の構築と新奇な伝導・誘電特性の創出

遷移金属酸化物は、従来の半導体や金属を凌ぐ多彩な機能や物性を有することから、新しいエレクトロニクス材料として活用する研究が急速に進んでいる。作製技術の向上に伴い、低次元界面構造を1原子層スケールで人工合成することが可能となり、自然形成されるバルク結晶にはない電子物性を発現させることが期待できる。本研究では、LaAlO3/SrTiO3接合に着目し、最表面に自発的に形成されるTiO2原子シートの構造的特異性に基づいた電子物性への効果を検証することを目的とし、低温電子輸送特性を評価する研究を実施した。平成30年度は、以下の研究を実施するとともに、3年間の成果を総括した。SrTiO3(√13×√13)-R33.7°再構成基板表面を使用することによって、原子レベルの薄膜成長過程の解明とTiO2原子シートが内在するLaAlO3/SrTiO3接合の構造や電子状態を明らかにした。この再構成基板上の試料は2原子層で電気伝導性が発現し、低温まで金属伝導を示した。ホール効果から、室温にて2x1014 cm-2の高い電子濃度を蓄積していることを確認した。これは、TiO2シートが表面不活性化に貢献し、表面への電子移動を抑制した結果である。さらに、原子レベルで急峻な界面構造によって、高いホール移動度を示した。ユニークな構造に起因する高い電子濃度と移動度の共存に注目し、低温での磁気輸送特性を調べた。試料に対して垂直または水平磁場印加において、それぞれ先行研究を上回る高い正および負の磁気抵抗比を見出した。また、2次元的な磁気伝導と面内異方性の観測に成功した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。遷移金属酸化物は、従来の半導体とは異なる多彩な機能を有しており、新奇デバイス開発に繋がる機能性酸化物材料の研究が活発化している。近年では、酸化物薄膜成長技術が高度化し、超構造化したヘテロ接合の物性開拓と制御が注目されている。一方、極めて2次元性の高い原子シートは、その構造の特異性や対称性によって、通常の3次元結晶とは異なる性質を有すること知られている。本研究では、1原子層の厚みでありながら、原子レベルで構造制御された酸化物原子シートを内在するペロブスカイト酸化物ヘテロ接合を作製し、新奇な伝導・誘電特性を創出する研究を進めている。本年度は、独自に作製したLaAlO3/SrTiO3接合の原子レベル構造解析と、低温物性測定システムの構築に注力した。真に原子レベル制御した単結晶基板や、1-5原子層厚の薄膜の構造を観察すると、設計通りに成長していることを確認した。また、基板上に形成されている原子シートがヘテロ構造表面に転写されていることを、走査型透過電子顕微鏡、電子線エネルギー損失スペクトル、および光電子分光測定によって明らかにした。この結果は、既に得られている走査型トンネル顕微鏡観察結果と合致しており、酸化物薄膜の複雑な成長機構を理解する上で重要な知見となった。原子レベル制御技術の確立と成長機構を解明することに加えて、電気伝導性の発現機構を調べた。従来通りに作製した試料と比較して、原子シートを内在する接合試料では、絶縁性界面から伝導界面へと変化する閾値膜厚が減少し、2原子層で金属伝導を得ることに成功した。原子レベル制御技術の確立と成長機構を解明することに成功した。さらに、原子シートを含む新奇な接合界面を構築することによって、電子物性を向上させることに成功し、当初の計画通りに進展した。異なる2つのペロブスカイト型遷移金属酸化物を接合して作製する界面では、バルクの3次元構造では見られない2次元物性を誘起することが可能であることを活用し、新奇電子機能を開拓する研究が進んでいる。これらの研究のうち、最も研究例が多い系がLaAlO3/SrTiO3接合である。本研究では、原子レベル制御技術を用いることによって、LaAlO3/SrTiO3接合時において、TiO2原子シートが最表面に自発的に形成することを明らかにしてきた。この原子シートの構造評価に加えて、電子物性、特に電子濃度やホール移動度への効果を検証することを目的とし、低温電子輸送特性を評価する研究を進めている。本年度は、研究代表者が開発した原子レベル薄膜成長技術を活用して作製した様々なLaAlO3/SrTiO3接合の電子輸送特性を評価した。具体的には、従来手法で作製する試料に加えて、TiO2原子シートが内在するLaAlO3/SrTiO3接合試料についての電子物性を調べた。特に、厚みを1-5原子層の範囲で変化させた試料を作製し、その膜厚依存性や極低温磁気輸送を検討した。その結果、絶縁性界面から伝導界面へと変化する閾値膜厚が減少し、2原子層で電気伝導性を発現させることに成功した。次に、伝導性が得られた試料について、抵抗率ホール効果の温度依存性を測定した。全ての試料において金属伝導を確認し、その中でも2、3原子層試料にて2ケルビンにて10 ohm/sq.台の抵抗率が得られた。ホール効果測定では、室温電子濃度が第一原理計算から予測される電子濃度と類似していることがわかった。この結果は、良好な2次元電子が界面に蓄積されていることを示唆している。また、2ケルビンにて、従来試料での報告値よりも高いホール移動度を実現した。