hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
加速器産生放射性核種によるがん診断および治療の基礎的研究

本研究は、ポジトロン核種で標識された各種の代謝製剤により、生体内におけるがんの挙動を病態生理学的に解明することにより、その代謝異常の機構を明らかにする一方で、その成果を踏まえて、がんに特異的に集積する新しいがん親和性標識化合物を開発し、ポジトロン核種やシングルフォトン核種による標識法の確立が目的である。2年目をむかえた本年度は、昭和59年度の基礎的成果を更に発展させて、各種の標識化合物の迅速かつ安定した合成法の確立に向けた研究が行われた。特に、【^(11)C】-モノヨード酢酸、【^(11)C】-グルコース、【^(18)F】-デオキシフルオロフコース、【^(11)C】-ピルビン酸などの合成法が確立され、基礎的な動物実験および一部で臨床応用が進められた。その結果、従来より用いられていた【^(18)F】-フルオロデオキシグルコースに加えて、これらの標識化合物でも高い腫瘍集積性が確認された。一方、【^(99m)Tc】錯体の腫瘍集積については、昨年度の研究で血中での希釈効果が重要な意義を有することが確認されたが、本年度の研究では更に、5価TcアニオンTc【O(^(3-)_4)】のリン酸様挙動が強く示唆されるデータが得られている。これらの放射性標識化合物を用いた臨床検討も進められ、腫瘍の代謝評価に関する基礎的データが集められた。その1つは【^(11)C】-メチオニンによる蛋白合成の評価である。腫瘍への強い集積が確認されたが、腫瘍局所への集積は血流と強い相関が認められ、血流依存性の高いことが示された。昨年度より続けられている【^(18)F】-フルオロデオキシグルコースによる腫瘍の糖代謝については、脳腫瘍の再発と放射線壊死の鑑別に臨床的有用性が確認された。今後、これらの標識化合物の腫瘍集積について、血流、膜透過、酵素反応といった各ステップを分離して評価することにより、腫瘍の性状についての詳細な検討が可能になるものと期待される。
ナショナルグリッドの構築とネットワークウォーム型粒子シミュレーションコードの開発

本研究の目的は広域ネットワーク上、ここでは、各大学大型計算機センターをつないだsupersinetにおいて、各センターの並列計算機をつなぎ広域グリッド実験が行える環境を構築する事である。広域グリッド実験の困難な点は第一に、各センターの計算機のグリッド実験の許可を得る事が困難な事、第2に、広域ネットワーク、ローカルネットワーク、計算機内ネットワーク、共有型計算機内のアクセスとそれぞれ分散された計算機資源へのアクセス速度が違う事である。アクセス速度に応じ、計算モデルを作る事が望ましいが、現実にこれは困難である。また、それぞれのネットワークに応じMTAと呼ばれている送信バッファ制限があり、これらのネットワークの階層形態に応じた通信、計算モデルを考慮に入れなければならない。本研究では、既に開発している、粒子コードを用い、上記のそれぞれの階層に応じたグリッド実験を行った。本研究グループはグリッド協議会に参加し、京都大学、名古屋大学、筑波大学、宇宙科学研究所、東工大、東大のスパコンをつないだ大規模グリッド計算実験を行った。本研究では、粒子コードの並列化を行い、上記の広域グリッドプラットフォーム上で、GlobusMPIを使い広域グリッド粒子シミュレーション実験を行った。資源配分、ネットワーク速度を考慮した、自動最適資源配分化により、広域並列計算においても、クラスター並列並みの実行速度を得た。また、ネットワーク上で、大規模シミュレーションを行いつつ、必要に応じてその結果をリアルタイムにグリッド上に吐き出し、リアルタイムに同じく必要に応じた、別のグリッドシステムに可視化させる実験を行った。異なるプラットフォーム下で異なるプログラム間の通信に成功し、計算パワー、可視化、情報、センサー、セキュリティなどの計算リソースを統合し、協調的にユーザに提供できるサービスへの道を開く事ができた。本研究ではヘテロ環境のGridクラスタの作成を、Grid環境構築の標準ミドルウエアツールであるグリッドエンジンを用いて作成する。また、Globus ToolkitとGrid用のメッセージパッシングソフトウェァMPICH-G、資源配分数値計算ツールであるCactus Toolkitを使い、ネットワーク・ウォーム粒子コードの試作を行った。仮想マネージャにより計算機資源を配分もしくは、プログラム(ここではネットワーク・ウオーム)が自律的に資源を獲得していき超並列処理を行うという構想をわれわれは想定しており、その基礎研究を進めた。私たちの問題は将来必ず単純なD-to-D通信ではなく,より複雑な自己組織化されたD-to-D通信による高度なサービスをインターネットに求めるようになるであろうと言われていること.(Bill Joy,"Why the future does not need us.",Wired, vol.4,2000)に注目し、このためのプログラム自己修復もしくは自己増殖self-replicating機能を研究した。これらの理論は複雑系・人工生命理論をもとに設計されるべきであると言われている。本研究では,私たちが長年研究しているタスク・データ並列粒子コードをグリッド環境下で自律的に資源を獲得していくため計算機同士、D-to-DもしくはD-to-D通信持たせ、「ネットワーク・ウォーム(虫)」のようにサービス・計算機資源を求めていくクラスタコンピューティングの環境作成を試作した。本研究ではヘテロ環境のGridクラスタの作成を行った。この環境では、LinuxとWindowが混在し、Grid環境構築の標準ミドルウエアツールであるSUNグリッドエンジンを用いて作成した。また、Globus ToolkitとGrid用のメッセージパッシングソフトウェアMPICH-G、資源配分数値計算ツールであるCactus Toolkitを使い、ネットワーク・ウォーム粒子コードの試作を上記環境で行った。また、性能評価のため、Fujitsu VPP5000、NEC SX-6上でも引き続き性能評価をおこなった。仮想マネージャにより計算機資源を配分もしくは、プログラム(ここではネットワーク・ウォーム)が自律的に資源を獲得していき超並列処理を行うという構想をわれわれは想定しており、その基礎研究を進めた。私たちの問題は将来必ず単純なD-to-D通信ではなく,より複雑な自己組織化されたD-to-

D通信による高度なサービスをインターネットに求めるようになるであろうと言われていること.(Bill Joy, "Why the future does not need us.", Wired, vol.4, 2000)に注目し、このためのプログラム自己修復もしくは自己増殖self-replicating機能の実現を目指した。実際にGrid環境、並列計算機環境での研究は難しいので、簡単なエージェントプログラムを作成し、仮想的な計算機環境での進化を想定したモデルの検討を行った。これらの理論は複雑系・人工生命理論をもとに設計されるべきであると言われている。本研究では,私たちが長年研究しているタスク・データ並列粒子コードをグリッド環境下で自律的に資源を獲得していくため計算機同士、D-to-DもしくはD-to-P通信持たせ、「ネットワーク・ウォーム(虫)」のようにサービス・計算機資源を求めていくクラスタコンピューティングの環境作成を進化モデルをもとに考察する。グリッド対応の並列3次元完全電磁粒子コードにより、地球と太陽風の干渉、リコネクション、サブストームなどの現象をグローバルに明らかにする。本シミュレーションコードでは、リンドマン条件、ゼロ次近似により、磁場がシミュレーション境界に吸収されているので、より正確な、グローバルなリコネクション問題が粒子シミュレーションで解ける。また、本シミュレーションコードはHigh Performance Fortranにより並列化されているため、より大規模なシミュレーションが可能である。粒子数を100万から1000万個に増やすことにより、世界最大規模の粒子シミュレーションによる、宇宙気象シミュレーションが可能になる。現在、臨界条件の特定にはいっており、われわれの開発した位相条件特定のアルゴリズムにより臨界条件の特定、臨界位相の解明によるリコネクションの非線形解析が可能になる。本研究では、High Performance Fortranにより、VPP上でポータブルな3次元粒子コードを設計する。本計算では粒子コードにおいて、最大規模の粒子数を扱うことを目指す。一ノードあたり、32CPUで、メモリ100G程度の規模のシミュレーションの実行を目指す。また、High Performance Fortranの最適化もおこなう。現在臨界条件の特定に入りつっあり、さらに詳細なパラメターサーチが必要である。グリッド計算においては、globus MPIを用い、SuperSinet上で、京都大学HPC2500 1ノード,名古屋大HPC2500 2
ＤＮＡ二本鎖切断モデルの構築と、それを用いた修復と低線量影響に関する研究

ブルーム症候群(BS)は、低身長、紫外線感受性、不妊、がん体質を特徴とする遺伝性の早老症疾患の一種である。BLMヘリケース(BLM)は哺乳類細胞において組換え修復、特に組換え中間体であるホリデー構造の解離に関与しており、その異常は姉妹染色分体交換の亢進や、相同染色体間の相同組換え(HR)の異常をもたらし、遺伝的不安定性を引き起こす。これまでの研究ではBLMノックアウト細胞では自然HR頻度の亢進と、交差型の遺伝子変換、非交差型の長い遺伝子変換、欠失が多く観察された。これらの事実から、BLMは、ホリデー構造の維持に関与し、その欠損はホリデー構造を不安定化させ、ゲノムの広範囲での欠失や組換えをもたらすものと考えられた。BLMはGEN1、SLX4と複合体を形成し、ホリデー構造を安定化せせると考えられているため、ゲノム編集技術によりGEN1、SLX4ノックアウト細胞を作成し、TK自然突然変異頻度を検討したが、それら細胞ではBLMノックアウト細胞のようなゲノム不安定性は観察されなかった。また、p53遺伝子ノックアウト細胞、もしくはノックイン細胞でも同様に自然HR頻度の亢進が観察されたため、DNA二本鎖切断モデルのI-SceIサイトをもつTSCE5、TSCER2細胞との二重変異株の作成を試みた。放射線によって生じるDNA二本鎖切断(DSB)のモデルとして、制限酵素I-SceIに注目し、ヒト細胞ゲノム中にI-SceI部位を導入し、ゲノム中にたった1つのDSBを発生させる低線量モデルをこれまで完成させた。当該年度は、放射線によって生じるより近似的なDSBモデルを構築した。すなわち、制限酵素によるDSBは単純なライゲーションによって元通りに修復される場合が多い(conectableモデル)のに対して、放射線によって誘発されるDSBは断端が不規則であり、エキソヌクレアーゼによるプロセッシングを経て、修復される。このようなより放射線に近いタイプのDSBのモデルとして、2つのI-SceI部位を逆向きに繋げ、生じたDSBの断端が必プロセッシングを受けないと修復されないようなDSBの近似モデル系の構築に成功した(unconectableモデル)。本系をもつ2つ細胞モデルをTSCE206、TSCE218と命名した。TSCE206、TSCE218、そして比較対照としてこれまでのconectableモデルであるTSCE105を用いて突然変異頻度、変異体解析解析を試みた。UnconnectableモデルであるTSCE206、TSCE218の方が、高い変異頻度を示す傾向にあった。しかしながらその差は有意なものではなかった。LOH解析の結果ではTSCE206とTSCE105の間に違いは確認されなかった。シーケンス解析によってI-SceI siteでの再結合部位の構造を解析したところ、TSCE105よりもTSCE206の方が長い領域の欠失型突然変異が観察された。以上のことからunconnectableの方が単純な再結合が起こりにくいために、Non-homologous end-joiningの過程でエキソヌクレアーゼによるプロセッシングが働き、欠失の領域が長くなる可能性が考えられた。ブルーム症候群は、まれな常染色体劣性の遺伝性疾患である。低身長および癌体質が特徴であり、早老症の一種である。ブルーム症候群はBLMヘリカーゼの損失によって引き起こされる。BLMヘリカーゼの機能的な欠損は遺伝的不安定性を増加させることが知られている。BLMヘリカーゼは、DNA2本鎖切断(DSB)の修復の際に、不適当な相同組換え(HR)を抑えることによって遺伝的な安定化を保つとされているが、その機能は完全に解明されていない。また、HR以外の修復や、老化との関係も不明なままである。当該年度は、ヒトリンパ芽球細胞株TK6を用いて、ジンクフィンガー・ヌクレアーゼ(ZFN)技術により、BLM遺伝子を破壊し、BLM欠乏ヒトリンパ芽球様細胞株(BLM-TSEC)を樹立に成功した。この細胞は、自然小核、遺伝子突然変異、姉妹染色分体交換の頻度が野生型の10倍以上をあり、典型的なブルーム症候群の遺伝的不安定性の性質を示したため、理想的なブルーム症候群モデル細胞と言える。今後、この細胞にI-SceIによりDSBを発生させ、その修復機構を解析する予定である。ブルーム症候群(BS)は、低身長、紫外線感受性、不妊、がん体質を特徴とする遺伝性の早老症疾患の1種で有り、その原因遺伝子はRecQ3-BLMヘリケースをコードするBLM遺伝子である。BLMヘリケースは哺乳類細胞において、組み換え修復、特に組み換え中間体であるホリデー構造(HJ)の解離に関与しており、その損失は、姉妹染色分体交換(SCE)の亢進や、相同組み換え(HR)の異常をもたらし、遺伝的不安定性を引き起こすとされているが、BLMヘリケースの分子生物学的役割や、癌、早老症との関係は明らかでは無い。前年度まではZFN技術によって、BLMノックアウトヒトリンパ芽球細胞(BLM-TSCE5、BLM-TSCER2)を開発した。これら細胞は、SCE、小核頻度、遺伝子突然変異が亢進しており、典型的なBS細胞の特徴を示した。当該年度は、このBLM細胞に、I-SceIを用いてDNA二本鎖切断(DSB)を導入し、その修復機構を解析した。DSBの導入による突然変異の誘発率は、BLM細胞では野生型細胞に比べて2倍以上高かった。

変異体解析の結果、数Mb程度の欠失がBLM細胞で特徴的に観察された。BLMヘリケースは、異常染色体分離を引き起こすAnaphase-Bridgeに結合し、その解離を助けることにより染色体安定性を保つと考えられているが、欠損細胞ではそれが不十分であるため、小核や欠失型突然変異の誘発を引き起こすものと考えられた。一方、BLM細胞でのDSBに対するHR修復は野生型細胞と同様に働き、LOH型の復帰変異体が高率に観察された。しかしながら、野生型のLOHは交差(CO)を伴わない、遺伝子交換が主体であったが、BLM細胞はCOを伴う復帰変異体がほとんどであった。このことは、BLMヘリケースは組み換え修復の初期過程には関与せず、後期のHJの解離に関与することを示している。BLM細胞でのSCEの亢進も、このHJの解離の異常が関係するものと考察される。BLMモデル細胞の開発とその特徴の解析は全て終了した。また、今期予定のDSBの導入に成功し、更に変異体の解析まで終了し、研究は予想以上に進展した。ブルーム症候群(BS)の原因遺伝子はRecQ3-BLMヘリケースをコードするBLM遺伝子である。BLMヘリケースの欠損は姉妹染色分体交換の亢進や、相同染色体間の相同組換え(HR)の異常をもたらし、遺伝的不安定性を引き起こすとされているが、発がんとの関係は明かではない。我々は、ヒトリンパ芽球細胞TK6のチミジンキナーゼ(TK)遺伝子にI-SceIサイトを導入し、DSBの非相同組み換えと、HRを別々に評価しうるTSCE5と、TSCER2細胞を樹立した。これらの細胞からゲノム編集技術を用いてBLMノックアウト細胞であるBLM-TSCE5、BLM-TSCER2細胞を作成した。これら細胞を用いて、DSBに対するBLMヘリケースの役割を細胞遺伝学的に検討し、BSの発がん病態メカニズムを明らかにした。BLMノックアウト細胞での自然突然変異頻度、HR頻度は正常細胞に比べて10倍以上も高く、このゲノム不安定性が易がん発生と関連していることが示唆された。一方、DSB導入により突然変異頻度、HR頻度は100倍以上も増加したが、正常細胞とBLMノックアウト細胞の差は顕著では無かった。HR組み換え体のTK遺伝子周辺のゲノムを検索した結果、正常細胞では非交差型の短い遺伝子変換が主だったのに対して、BLMノックアウト細胞では、交差型の遺伝子変換、非交差型の長い遺伝子変換、欠失も多く観察された。これらの事実から、BLMヘリカーゼは、ホリデー構造の解離に関与し、その解離の速やかに行うことによりゲノム安定化に寄与しており、その欠損はゲノムの広範囲でのHRや欠失を引き起こし、結果としてLOH型の変異をもたらすものと考えられた。このメカニズムが、がん抑制遺伝子の不活化を高頻度に引き起こす。本研究に関する論文を完成させ、当初の目的を果たした。ブルーム症候群(BS)は、低身長、紫外線感受性、不妊、がん体質を特徴とする遺伝性の早老症疾患の一種である。BLMヘリケース(BLM)は哺乳類細胞において組換え修復、特に組換え中間体であるホリデー構造の解離に関与しており、その異常は姉妹染色分体交換の亢進や、相同染色体間の相同組換え(HR)の異常をもたらし、遺伝的不安定性を引き起こすとされているが、その生物学的役割は明かではない。
花粉管誘引物質群 LUREs の受容体同定による花粉管ガイダンス機構の解明

被子植物の受精において、花粉から伸びる花粉管細胞は複雑な雌しべ組織の中で迷うことなく、卵細胞のある微小な領域へ正確に誘導される。この花粉管ガイダンスという現象において、花粉管誘引物質LUREsは最も重要な雌側の鍵因子の1つである。本研究では、花粉管が誘引物質LUREsを受容・応答する機構を解明するために、LUREsの受容体を同定することを目指している。24年度は、花柱組織による誘引物質の受容・応答制御を明らかにするため、花柱の長さや花粉管の伸長時間を変えて、LURE2をモデルとして誘引物質への応答性を調べた。その結果、長い花柱を通って長時間伸長した花粉管のみがLURE2に応答できることがわかった。また、花粉管がどの部位でLURE2を結合するかを調べるために、LURE2結合の観察方法を開発した。この観察法を用いることで、短い花柱を通って長時間伸長した花粉管は、LURE2に誘引はされないものの、花粉管先端でLURE2を結合することが示された。これらの結果から、LUREによる誘引シグナルにおいて,花粉管は母体の花柱組織によってLUREに対する結合性と応答性の少なくとも2段階で制御されていることが明らかとなった。さらに、花柱を通過する過程で遺伝子発現がどのように変化するのかを明らかにするために、次世代シーケンシングによる遺伝子発現解析をおこなった。その結果、花粉管は花柱を通過することで遺伝子発現が劇的に変化し、花柱の長さや伸長時間の違いによっても発現変動することが明らかになった。トレニア花粉管の遺伝子発現データベースを構築したことで、質量分析によるタンパク質の同定数が向上した。誘引物質の受容体や、その下流の相互作用因子など、誘引シグナルによる方向制御や花粉管伸長に関わる花粉管タンパク質を同定するうえで重要な成果を得た。花粉管ガイダンスにおいて、花粉管誘引物質LUREsは最も重要な雌側の鍵因子の1つである。受容体の生化学的精製にあたり、十分量の花粉管膜タンパク質を得るために、トレニア花粉管の大量培養系を開発した。培養した花粉管に大腸菌で作らせたLURE2を与え、抗LURE2抗体を用いて細胞免疫染色をおこなった。その結果、花粉管は先端でLURE2を受容することが明らかとなった。このことから、LURE2の受容体は花粉管の先端に存在することが示唆された。これまでに、花粉管は母体組織の花柱内を通過することで、LUREに応答できるようになることがわかっている。当研究室において開発されたAlexa-LURE2、蛍光色素Alexaで可視化したLURE2、を用いてLUREの受容について解析を進めた。その結果、LUREの受容においても、花粉管が花柱内部を通過することでLUREを受容できるようになることが明らかとなった。本研究により、花粉管が花柱内部を通過する過程で、LUREの受容体は発現レベルあるいは活性化レベルで制御されている可能性が示唆された。今後は、LURE2と直接相互作用する花粉管タンパク質について質量分析をおこなうととも、トレニア花粉管の発現比較解析をおこなうことで、受容体の解析を進める。23年度は、受容体候補タンパク質の遺伝子を同定するための基盤整備として、次世代シーケンシングを用いて遺伝子発現データベースの構築をおこなった。また、花粉管に加え、花粉、胚珠、子房壁、柱頭、花柱、花糸といったさまざまな組織の遺伝子発現解析もおこなった。これらの発現データベースは、受容体の同定のみならず、今後の生殖分野の研究にも有用であることが期待される。さらに、受容体候補タンパク質の質量分析をおこなうとともに、花粉管のプロテオーム解析をおこない、前述のトランスクリプトーム解析と合わせることで、候補遺伝子の絞り込みを進めた。これまでの知見から、誘引物質LUREの受容体は花粉管先端に存在することが示唆されている。そこで、効率的に高純度で花粉管先端を回収するため、ナノ工学技術を取り入れ、花粉管先端回収デバイスの共同開発に取り組んだ。この技術開発は、これまでの解析の限界を克服することを目指しており、工学技術との融合による新たな解析技術の創出と生物学のさらなる進展が期待される。

その結果、長い花柱を通って長時間伸長した花粉管のみがLURE2に応答できることがわかった。また、花粉管がどの部位でLURE2を結合するかを調べるために、LURE2結合の観察方法を開発した。この観察法を用いることで、短い花柱を通って長時間伸長した花粉管は、LURE2に誘引はされないものの、花粉管先端でLURE2を結合することが示された。これらの結果から、LUREによる誘引シグナルにおいて,花粉管は母体の花柱組織によってLUREに対する結合性と応答性の少なくとも2段階で制御されていることが明らかとなった。さらに、花柱を通過する過程で遺伝子発現がどのように変化するのかを明らかにするために、次世代シーケンシングによる遺伝子発現解析をおこなった。その結果、花粉管は花柱を通過することで遺伝子発現が劇的に変化し、花柱の長さや伸長時間の違いによっても発現変動することが明らかになった。トレニア花粉管の遺伝子発現データベースを構築したことで、質量分析によるタンパク質の同定数が向上した。誘引物質の受容体や、その下流の相互作用因子など、誘引シグナルによる方向制御や花粉管伸長に関わる花粉管タンパク質を同定するうえで重要な成果を得た。23年度は、花粉管を含むさまざまな組織の遺伝子発現データベースの構築をおこなった。これらの発現データベースは、誘引物質受容体の同定のみならず、今後の生殖分野の研究にも有用であることが期待される。まず生理学的解析により、花粉管のLUREsに対する受容・応答機構における母体効果について明らかにする。また、花粉管のトランスクリプトーム解析、プロテオーム解析を比較することで、受容体タンパク質の候補遺伝子の絞り込みを進める。これらの結果と質量分析を利用して、受容体候補タンパク質の遺伝子を同定していく。
自閉スペクトラム症の症状形成における感覚の影響　－こだわりとの関連に注目して－

本年度は,18歳以上の自閉スペクトラム症者(Autism Spectrum Disorders;以下,ASDと表記する) 14名に半構造化面接を実施して得られたインタビューデータをもとに分析を行った。本研究のリサーチクエスチョンである「ASDの限局的な反復行動などこだわり行動と,知覚フィルタリング異常である感覚ゲート異常や『ASD特有の感覚』といった感覚特性がどのように関連するか」に関して,グラウンデッド・セオリー・アプローチを参考に質的に分析した。その結果,ASDの感覚ゲート異常や,本研究が独自に着目した「ASD特有の感覚」がもとになり,例えば「動画を見る際,特定のシーンの音をたくさん聞いて,満足できたら先に進む」といった形で,感覚的なこだわり行動に繋がっていることが明らかになった。さらに,ASDに一定数見られる共感覚に関しても,「共感覚で見える色に従って本を並べ,順番を崩されると苦痛を感じる」という趣旨の語りが得られ,感覚ゲート異常や「ASD特有の感覚」同様にこだわり行動に繋がっている可能性が示唆された。そのため,ASDの感覚特性を包括的に扱い,こだわり行動との関連を考察した。また「ASD特有の感覚」に関しても「感覚でいっぱいになる」などの因子が示唆されている。今後は,予備調査による「ASD特有の感覚」の因子の精査とともに,大学生を対象にした尺度の標準化と,ASD者を対象に「『ASD特有の感覚』がASDの中核症状であるこだわり行動を予測する」という仮説に関して,検証を進める。本年度は,研究計画に則り,自閉スペクトラム症者へのインタビュー分析を行い,一定の成果を得られた。しかし,年度後半は博士論文執筆・修正・発表に時間を要し,計画スケジュールに沿った研究の実施が叶わなかった。そのため,本来の計画ではインタビューデータの分析により尺度の作成・標準化まで行う予定であったが,因子構造に関して示唆を得るにとどまり,具体的な作業は来年度に持ち越しとなった。以上を鑑み,研究に遅れが生じているものの,計画に沿って一定の成果は得られていることから,「(3)やや遅れている」が妥当であると考えられた。来年度は,予備調査による「ASD特有の感覚」の因子の精査とともに,大学生を対象にした尺度の標準化を行う。これにより,質問紙において「ASD特有の感覚」を定量化できるようにしたのち,ASD者を対象に「『ASD特有の感覚』がASDの中核症状であるこだわり行動を予測する」という仮説に関して,質問紙調査を実施し,検証を進める。上記の成果を総括し,学術論文として投稿・採択を目指すのが来年度の目標である。本年度は,18歳以上の自閉スペクトラム症者(Autism Spectrum Disorders;以下,ASDと表記する)14名に半構造化面接を実施して得られたインタビューデータをもとに分析を行った。
電子衝突による準安定状態生成励起断面積の測定

本研究では電子エネルギー損失分光法を用いてXe、Cs、Se、Cu、Zn、Ga、Asなどの原子についての準安定状態生成励起断面積を電子の衝突エネルギーの関数として測定することを目的としていた。この測定により、最も効率の良い標的への入射エネルギーの最適値を見つけることが本研究の目的であった。(1)上記の目的を達成させるための手始としてXe原子を標的原子としてとりあげ、電子衝撃による4d-電子のイオン化励起断面積を測定し、日本物理学会誌Journalにその成果を論文として発表した。現在もひきつづき準安定状態生成励起断面積の測定をつづけている。(2)次にXeの代りに金属原子として取扱いやすいCa原子とりあげた。Caを原子ビームにするため高温に加熱したオーブンに入れて標的ビームをつくった。このCa原子ビームに電子を衝撃し、Ca原子からの放出電子のスペクトルを美しく取れるようにした。このCaの放出電子の断面積を現在測定中である。(3)現有の真空紫外分光器の衝突室は希ガス用に設計されていたが金属ビームでも実験できるように衝突室を改造し、金属ビーム源を取り付けられるようにした。標的原子としてCa原子ビームをとりあげ、電子衝撃による真空紫外発光スペクトルが美しく測定出来るようになった。現在(1)(2)(3)の実験を組合せて準安定状態生成断面積を系統的に測定している。近い将来結果をまとめて論文に発表する予定である。
磁場反転実験でのヒステリス・ループ面積のフラクタル・スケーリング

時系列データ解析を基礎とした非平衡熱・統計力学の帰納的構築に関する研究を行った。化学振動反応時系列データおよび企業の売上・利益時系列データの解析を行い有意義な結果を得た。また非平衡熱・統計力学についても理論的研究を進めた。(1)熱力学における仕事についての揺動散逸定理を示した。すなわち仕事はエントロピー関数の時間偏微分の自己相関関数として厳密に表される。系が長時間相関を持つ場合、ヒステリス・ループの面積(仕事)に操作周期についてフラクタル・スケーリングが現れることを示した。長時間相関を持つハミルトニアン・カオス力学系による数値シミュレーションで検証した[論文1]。(3)東証上場企業の売上・利益時系列データを解析し、自己組織化臨界現象としてのPareto分布を流入のあるときの安定固有超関数として解釈することで、経済系と物理系を共通の視点で捉えることができるようにした[発表2]。(4)仕事についての不等式すなわち熱力学第2法則を、一般の非平衡初期状態についても、成立するように拡張することに成功した。同時に可逆な力学と不可逆な熱力学との関係について、ハミルトニアン・カオス力学系を基礎に解明した[発表3,4]。平成17年度(2005年)にAdvances in Chemical Physicsに発表された"Generalization of the Fluctuation-Dissipation Theorem for Excess Heat Production"において、研究代表者らは、過剰発熱が厳密にアインシュタイン・エントロピーの時間偏微分関数の自己相関関数で表現されることを示し、その帰着として長時間相関を持つ系において、過剰発熱が外場周期について分数冪で減衰することを示した。更に非定常カオスを示す系においては、過剰発熱やエネルギー分散が分数冪で増加することをコンピュータ・シミュレーションで確認した。実験において、過剰発熱はヒステリス・ループの面積として測定される。そのため長時間相関を持つ系において、ヒステリス・ループ面積のフラクタル・スケーリングが期待される。研究代表者らは、テキサス大学の金属薄膜の磁場反転実験におけるヒステリス・ループ面積測定において、フラクタル・スケーリングが現れているか検証中である。金属薄膜の磁場反転実験においては、Barkhausen jumpなどの自己組織化臨海現象が生じており、興味深い結果が期待される。都立大学の田中らに指摘されているように、量子系において過剰発熱(熱力学エントロピー生成)は、量子エンタングルメントに関係しており、量子系におけるヒステリス・ループ面積の測定は量子エンタングルメント測定に対応する。我々は量子エンタングルメント測定においてもフラクタル・スケーリングを期待できる。量子エンタングルメントはナノ・テクノロジーに関連した重要な量であり、この方向での研究の発展が期待される。テキサス大学の実験グループでの測定可能性についても、複雑量子系研究センター所長のL..Reichl教授と検討中である。長時間相関を持つ系の熱力学から予想される現象を実証することを試みている。近年我々は長時間相関を持つ系の熱力学の理論を構築した[1-3]。系が1/fノイズを示すような長時間相関場合、熱力学エントロピー生成(過剰発熱)は外場周期Tのフラクタル(分数冪)・スケーリングを示す。熱力学エントロピー生成はヒステリス・ループの面積として測定される。金属薄膜の磁気反転実験での検証を行っている。また首都大学東京の田中篤司氏の研究によればシャノン・エントロピーは量子Entanglementを計る量として重要であり、量子系での熱力学エントロピー生成は、シャノン・エントロピーに関連する。我々の理論によれば、長時間相関を持つ量子系では、量子Entanglementはフラクタル・スケーリングを示し、実験で検証される可能性が高い。我々は量子Entanglementのフラクタル・スケーリングを実証することを目指す。そのために厳密に扱える量子系での理論計算や簡単なモデルでの精密な数値計算を行い、更には量子カオスの実験での検証を目指している。平成19年度中の発表論文はないが、熱力学第2法則におけるカオスの役割についての論文を、現在論文執筆中である。この研究は、当該研究課題におけて導出された過剰発熱の表式(ヒステリスの面積についての表式)からのスピンオフとして生まれたものである。

近年、揺らぎの定理や非平衡仕事等式などによる熱力学第2法則の証明について、平衡分布の物理的意味とカオス力学の役割との視点から再考した。熱力学第2法則の証明は、初期分布(測定開始時の分布)がボルツマン分布であるとの設定において成立している。しかしボルツマン分布は無限個の分布の中の唯一つの分布であり、初期分布としての実現可能性はゼロであるとの指摘がなされている。物理学者にとっての平衡分布とは、過去に用意された適当な分布が、時間発展の結果到達した分布である。実際非平衡仕事等式を、ボルツマン分布でない初期分布に適用できるように拡張すると、熱力学第2法則からのずれが生じる結果を得る。このずれはボルツマンの相対エントロピーとして与えられ、一般に力学系では、どんなに時間がたってもゼロになることはない。当該研究において導出された過剰発熱の表式を拡張することによって、過去の分布とボルツマン分布との差から生じる、過剰発熱への寄与を求めることができる。この過剰発熱への寄与は、相関関数として与えられ、カオスによる混合性の仮定の下に、十分に時間が経てば消えてしまう。この結果として、過剰発熱は測定開始時の分布がボルツマン分布である場合と一致して、熱力学第2法則が成り立つことになる。
ヒト乳歯の電気刺激に対する応答性特に乳臼歯における生理的歯根吸収との関係について

東京歯科大学小児歯科臨床を訪れた3歳5ヶ月から11歳11ヶ月までの小児308名の健全下顎乳犬歯および乳臼歯を被検対象として、小児に対する電気歯髄診断の応用の可否、適応年齢を調査した。さらに乳歯の生理的歯根吸収と電気歯髄診断器の刺激に対する反応との関係を検索したところ、以下の知見を得た。1.電気歯髄診断の適応年齢について通電していない状態ににおいても痛みあるいは違和感を訴えた場合を"誤答あり"とし電気歯髄診断不適応とした。誤った応答反応は、3歳児では28例中16例(57.1%)に認められたが、4歳児では55例中4例(7.3%)に減少した。さらに、5才児以上の小児においては誤った応答反応は認められなかった。よって、ほぼ4歳児以上の小児においては電気歯髄診断は応用可能であると考えられた。2.乳歯の生理的歯根吸収と電気歯髄診断器の刺激に対する反応との関係についてX線写真を用いて、生理的歯根吸収程度を4段階に分類し、電気歯髄診断の反応値を比較したところ、歯根吸収が進行するに従い反応値が高くなり、知覚を得るために多くの電流を必要とする傾向があった。また、生理的歯根吸収が3/4以上の歯牙ではどの歯種も、電気歯髄診断器の最大出力の刺激においても反応を示さない歯牙が認められた。
微細電子デバイス中の点欠陥に対する超高感度電子スピン共鳴スペクトロスコピーの研究

ゲート長0.10μmのシリコンnチャネルMOSFET中の極微量の結晶欠陥を検出するための電流検出電子スピン共嗚(EDMR)測定に挑戦した。昨年度は最初のトライとして10000トランジスタ集合TEG(Test Element Group)の測定を行い、10^6個未満の欠陥の検出に成功した。今年度はさらに1トランジスタTEGの測定を試みた。試料は日本電気/エルピーダメモリ株式会社製である。結果としてノイズが大きく有効なEDMR測定が出来なかった。原因は、当該TEGパッド電極の周囲に不要な配線(他のTEGの配線)が走っており、これらの配線とボンディングワイヤー間で不安定な干渉が起きているためと判明した。そこで、8インチウェハ全面を絶縁膜で覆ってパッド電極のみを開口させる追加加工を行うことになった。年度内の試料の準備は不可能となったため、微細デバイス中の単一欠陥が絡んだ別のテーマを追求することにした。それはDRAMのVariable Retention Time(VRT)現象である。この現象は、DRAMの記憶保持時間が高温において1桁超の劇的な可逆的2値変化を示すというものである。微細MOSFETにおいて単一欠陥が引き起こす2値動作Random Telegraph Noiseと類似しており、ゆえに単一欠陥の関与が疑われる。そこで、私達のEDMR評価で観測されているシリコン空孔-酸素複合欠陥が起源となっているのではないかと仮定し、当該欠陥の示すリーク特性、双安定性、熱活性化挙動を調べたところVRTのそれと一致しうることが明らかになった。この解析結果はApplied PhysicsLettersに投槁中である。また、VRTが見られる70°C以上の温度の方が単一欠陥のEDMRにとって有望なのではと考え、室温250°Cの範囲でEDMR測定ができるような超小型試料通電加熱機構の開発を行った。日本電気株式会社との受託研究契約に基づき微細デバイス試料を入手し、電流検出電子スピン共鳴スペクトロスコピー(Electrically Detected Magnetic Resonance:EDMR)による微量の点欠陥の検出を試行した。試料はゲート長0.11μmのn-MOS型シリコンMOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)が10,000個1チップ内に細密配置されたもので、トランジスタ間はshallow trench isolationにより分離されている。現在の集積回路のスタンダード仕様にあたる。その集合トランジスタのドレイン電流を使ってEDMRを測定したところ、2種類の点欠陥を検出することができた。当補助金で研究を開始する前に、ゲート長0.25μmのn-MOS型シリコンMOSFETでEDMRを検出しているが、その時の点欠陥と同種のもの(シリコン空孔-酸素複合体V_2O_xと、V_6以上の大型空孔-酸素複合体)であった。つまり集積回路のスケーリングが進んでも依然としてこの2種類の点欠陥が残留していることが分かった。今回の試料のドレイン領域のドーパント濃度はイオン注入プロセスにより10^<13>/cm^2にコントロールされており、欠陥密度はその1/100以下の10^<11>/cm^2以下と推定されている。ドレイン面積は0.05μm^2×10,000個=500μm^2であるので、今回検出に成功した欠陥の数は500μm^2×10^<11>/cm^2=5x10^5個以下であると予想される。次のステップとして、ゲート長0.11μmの単独トランジスタの測定を行うべく測定試料の作製にとりかかった。この試料では欠陥数が1/10,000、すなわち50個程度にまで減少する予定であり、当研究が目標としている単一欠陥検出が試行できるレベルになる。
温度感受性変異株を用いたAbelsonウイルスの発ガン機構の解析

軟寒天中でのコロニー形成能が、温度感受性を示すAbelsonウイルスの温度感受性変異株(ts mutant)7株の分離に成功した。不思議なことに、このts mutantのtyrosine kinase活性は、温度感受性を示さなかった。このts mutantの変異を解析するために、ウイルス・ゲノムをクローニングしたが、ゲノム全体をsequencingし、変異部位を見い出すことは、非常に困難であるので、まず変異部位のおおよその位置を決定するために、ts mutantのウイルス・ゲノムを制限酵素でいくつかのDNA断片に分け、各DNA断片を、wild typeのゲノムの相当位置に交換挿入し、wild typeにts性を付与させうるDNA断片を決定することを試みた。ts mutantのいろいろのDNA断片を挿入されたviral genomeを作製し、NIH 3T3細胞にtransfectしたが、実験初期は、ほとんど、transformantが得られなかった。そこで、MoーMuLVのゲノムDNAをcoーtransfectionしたところ、trasformatが効率よく得られるようになった。ts mutantのwhole genomeをtransfectしたNIT 3T3細胞は、軟寒天中でのコロニー形成能が温度感受性を示したので、ts mutantのもつts性のトランスフォーメーション能は、共存するHelper virusであるHixの影響によるのではなく、Abelsonウイルスのゲノム上に存在するgeneによることが確定した(これまでは、Hixがts性の原因である可能性が常に存在していた)。現在、上記のハイブリッド・ウイルスを用いて、ts性を付与するDNA断片を決定しつつある。
Ｃｈｅｒｎ－Ｓｉｍｏｎｓ型理論の量子化にもとづくモジュラー圏の幾何学的構成

まず、ねじれK理論の有限次元モデルに対して定義したChern指標の基本的な性質を示し、Mickelsson不変量として知られていた不変量に代数トポロジー的解釈を与え、その一般化を構成した。さらに、「実」円周束等に対する位相的T双対を証明した。また、「実」および「四元数」ベクトル束を低次元において分類し、「四元数」ベクトル束の分類に基本的な役割を果たすFKMM不変量を詳しく調べた。さらに、カイラルベクトル束の概念を導入し、同様の分類を行った。また、ねじれK理論の計算により、Z/2で分類される新しい位相的絶縁現象を発見した。Chern-Simons理論から位相的量子場の理論の拡張を構成するという本研究課題の土台となるものはねじれK理論である。ねじれK理論をより深く理解する道具として、その特性類というものがあるが、これについては知られていることが少ない。本年度は、この特性類について研究した。具体的に調べた特性類は、Jouko Mickelssonが定義したねじれK理論不変量と呼ばれる不変量、並びにその一般化にあたる特性類である。これらを一般コホモロジー理論としてのねじれK理論の視点から説明できるようになったことが、成果の概要である。結果のより詳細な内容は以下のとおりである。もともとのMickelsson不変量は、3次元多様体のねじれK理論の元に対する不変量である。得られた結果の一つは、まずこの不変量を一般の多様体上のねじれK理論の元に対する不変量に一般化したことである。一般化された不変量は、3次のコホモロジーのある商に値をとり、あるpush-fowardの像に含まれるねじれK理論の元については、容易に計算できる。また、この不変量の性質として、それがねじれK理論に対するAtiyah-Hirzebruchスペクトル系列の計算に現れるある写像を用いて記述できる、ということを示した。これらの結果の応用として、Lie群SU(3)のねじれK群について知られていた結果を、別の方法でより簡単に得られることを示した。また、別の結果として、Mickelssonの不変量の構成を別の方法で一般化し、5次のコホモロジーのある商に値をとるものを与え、上と同様にAtiyah-Hirzebruchスペクトル系列と関連付けた。さらに、これらの不変量の組み合わせにより、これまで知られていたねじれK理論の不変量に対する、新しい構成方法を与えることができた。ねじれK理論を考えることが本質的な役割を果たす数学的現象として、位相的T双対と呼ばれる現象がある。この現象はもともと超弦理論におけるT双対に起源を持っている。超弦理論には様々なバリエーションがあるが、そのうちで軌道体理論に関わるものを関係づけるT双対が存在する。このT双対に動機づけられて、二次巡回群作用についてのねじれK理論とその変種について、位相的T双対が成立することを証明した。この位相的T双対は、群作用がない場合の最も基本的なT双対の一般化になっているとともに、David Baragliaによって考えられていたT双対に関する結果を特別な場合として含むものである。上記の研究実績の他に、「実」ベクトル束および「四元数」ベクトル束の分類を上げることができる。この結果は、位相的絶縁体の分類においてAIおよびAIIと呼ばれるクラスの量子系の記述に密接に関係する。位相的絶縁体の文脈において現れる時間反転対称性を持つ球面およびトーラス上の次元が4以下の場合を考え、ホモトピー論における議論を応用することで、上記のベクトル束を分類することに成功した。この分類は対応するK理論による分類よりも精密な分類ではあるが、K理論による分類との差はない、という結論が我々の結果から導かれる。「四元数」ベクトル束の分類に際しては、古田・亀谷・松江・南が2000年前後に導入した不変量(FKMM不変量)を用いている。(なお、この研究実績は本研究課題の一環として得られたものであるが、研究計画時には予定していなかったGiuseppe De Nittisとの共同研究の結果として得られたものである。)まず、ねじれK理論の有限次元モデルに対して定義したChern指標の基本的な性質を示し、Mickelsson不変量として知られていた不変量に代数トポロジー的解釈を与え、その一般化を構成した。初年度である平成23年度は、「3次元U(1) Chern-Simons理論において位相的量子場の理論の拡張となるような圏がどう構成されるべきか」を研究する計画であった。すでにこの圏の候補として、「ねじれHermite一般ベクトル束」のなす圏を用いることが念頭にあり、このアイデアがうまくいくかどうかを研究した。結果としては、「不十分」であることがわかった。もう少し言えば、出てきてほしいと期待している圏よりも、写像が多すぎる。従って、例えば、一つの対象に対して、自己同型写像のなす群が、期待しているものよりも大きすぎるということになる。この「不十分」さを改善するために、「幾何的な情報」を用いる方法を現在は模索している。すなわち、ねじれHermite一般ベクトル束とともに「接続」も考えることで、ありうべき写像を制限しようという方法である。

ねじれHermite一般ベクトル束のホモトピー類全体を考えると、ねじれK理論を与える。さらに、その上の接続を用いることで、ねじれK理論からねじれde Rhamコホモロジーへの写像として、Chern指標が構成できる。このChern指標が実数をテンソル積した後で同型を誘導するという主張の証明を与えたのは、研究実績の一つである。この主張そのものは、他の方法でねじれK理論を構成する場合には既に証明されており、主張自体に真新しさはない。しかし、ねじれHermite一般ベクトル束を応用するという目論見のもと、この主張を他の構成を経由しないで証明することには意味がある。ねじれHermite一般ベクトル束の観点からこの主張を証明するためには、それらを滑らかな圏で考えているのか、連続な圏で考えているのかをはっきりと区別する必要が出てくる。これらは本質的に区別する必要がないことをきちんと証明することが、上記の主張を証明する中で一番大切なことであった。物性理論においてAIIと呼ばれる位相的絶縁体のクラスに相当する量子系は,「四元数」ベクトル束のなすK理論で分類されると考えられている.昨年のGiuseppe De Nittis氏との共同研究で,ある種の低次元多様体上の「四元数」ベクトル束は, FKMM不変量で完全に分類されることが明らかにされていた.引き続いた研究で,この不変量から誘導されるFu-Kane-Mele型の符号不変量が, 3次元多様体上ではChern-Simons不変量によって, 2次元多様体上ではWess-Zumino項によって記述できることも証明した.同様に, AIと呼ばれる位相的絶縁体のクラスに相当する量子系を, K理論によるものより精密に分類するために適当な幾何学的な対象として,カイラルベクトル束という概念を導入した.カイラルベクトル束の分類空間の具体的な構成を与え,分類空間のコホモロジー環を決定した.また4次元までの低次元多様体上での分類が,分類空間のコホモロジー類によって定義される「カイラルベクトル束の特性類」によってできることを,ひとつの場合を除いて証明した.例外となる場合は,上で述べた特性類以外の不変量が必要となる.また,塩崎謙氏および佐藤昌利と協力し,位相的結晶絶縁体の文脈で関連するねじれK理論の計算を行った.この計算結果から,時間反転対称性や粒子・正孔対称性がなくても,符号不変量で分類される絶縁状態が存在しうることを発見した.他方で,超弦理論におけるT双対から派生した位相的T双対についての研究を行い,通常のZ/2同変円周束と「実」円周束が,これまでに知られている位相的T双対の一般化として,位相的T双対の関係を持つことを示した.位相幾何学同変ねじれK理論がその同型類を分類するような圏を構成することが主要なステップであるが、この圏が期待する性質を持つように構成することが想定以上に難しかった。しかし、昨年に引き続いた研究で、問題解決のため向かう方向が見えてきた。
ＦｅベースＩＩＩ－Ｖ族強磁性半導体によるスピントロニクス材料とデバイスの研究

前年度に続き、次世代電子材料として期待される新しい強磁性半導体とデバイス応用の研究を行った。強磁性半導体とは、非磁性半導体に磁性元素を添加した混晶半導体であり、半導体と磁性体の両方の性質を持つため、固体物理学・材料科学上の科学的課題を豊富に与えるとともに次世代スピントロニクス・デバイスを担う材料として期待されている。このような強磁性半導体を含むヘテロ構造およびヘテロ構造の物質設計と作製を行った。1) n型強磁性半導体(In,Fe)Sbを作製し、この材料ではTCが335 Kに達し、室温での異常ホール効果が大きく現在最も感度の良いInSbの正常ホール効果によるセンサーよりも感度が良いセンサーデバイスが作製可能であることを示した。2) n型強磁性半導体(In,Fe)Sbをチャネルとする電界効果トランジスタを作製し、ゲート電界によって電子濃度を変調し、キュリー温度を変調できることを示した。これにより、電子誘起強磁性半導体であることを示した。ただし、電子濃度に依存しない強磁性秩序の寄与もありこれが近接Fe原子間の強磁性的超交換相互作用である可能性を示した。3)本研究によって、n型とp型の両方で室温以上のTCをもつIII-V族強磁性半導体を作製できることを示した。強磁性発現機構として、Fe d-準位とホストIII-V族半導体の価電子帯端あるいは伝導帯端が近い時に強磁性が発現しやすくTcも上がるという、共鳴バンドモデルがよく当てはまることを示した。これによって半導体における強磁性発現機構の統一的理解に大きく貢献した。29年度が最終年度であるため、記入しない。正四面体Fe-AsやFe-Sb正四面体(閃亜鉛鉱型)共有結合を有する狭バンドギャップ・キャリア誘起III-V族強磁性半導体[(In,Fe)As,(Ga,Fe)Sb, (In,Fe)Sb]とその超薄膜・量子井戸・ヘテロ構造・ナノ構造、それらを用いたスピン機能デバイスを作製することを目的として、初年度は以下の研究を行った。2) (In,Fe)As超薄膜を含む量子井戸構造をもつを作製し、波動関数をゲート電圧で制御することにより、電気的手段で磁性を制御することに成功した。3) Fe濃度20%まで添加した(Ga,Fe)Sb混晶半導体薄膜を成長し、その構造、磁気物性、磁気光学効果、磁気輸送特性などを詳細に調べた。4) Fe濃度20%の(Ga,Fe)Sbの強磁性転移温度(キュリー温度)T_Cは230Kに達した。これはIII-V族強磁性半導体のT_Cとしては最高値である。新しい鉄系強磁性半導体薄膜のMBE成長に成功し、特にFe濃度20%の(Ga,Fe)Sbの強磁性転移温度(キュリー温度)T_Cは230Kに達した。次世代電子材料として期待される新しい強磁性半導体とデバイス応用の研究を行った。1) n型強磁性半導体(In,Fe)As/p型InAsからなるエサキダイオードを作製し、トンネル分光により、(In,Fe)Asの伝導帯に大きなスピン分裂(30-50meV)を観測した。III-V族強磁性半導体の伝導帯に大きなスピン分裂が見出されたのは初めてで、スピンバンドエンジニアリングに適した材料であることを示す結果である。2) p型強磁性半導体(Ga1-x,Fex)Sb(Fe濃度xは最大25%)の作製に成功し、様々な構造評価と物性評価から真性の強磁性半導体であること、強磁性転移温度TCが340Kに達することを示した(高Tc強磁性半導体の研究成果を発表した論文がApplied PhysicsLettersのFeatured Articleに選ばれた。また、APL Articles in the Newsにも掲載され、2016年で最も読まれた論文の1つになった)。3)新しいn型強磁性半導体(In1-x,Fex)Sbの作製に成功し、Fe濃度が16%で室温を超える強磁性転移温度TC=335Kを得た。これにより従来の強磁性半導体の標準的理論であったmean-field Zenerモデルは成り立たず、再考する必要があることを示した。

2) n型強磁性半導体(In,Fe)Sbをチャネルとする電界効果トランジスタを作製し、ゲート電界によって電子濃度を変調し、キュリー温度を変調できることを示した。これにより、電子誘起強磁性半導体であることを示した。ただし、電子濃度に依存しない強磁性秩序の寄与もありこれが近接Fe原子間の強磁性的超交換相互作用である可能性を示した。3)本研究によって、n型とp型の両方で室温以上のTCをもつIII-V族強磁性半導体を作製できることを示した。強磁性発現機構として、Fe d-準位とホストIII-V族半導体の価電子帯端あるいは伝導帯端が近い時に強磁性が発現しやすくTcも上がるという、共鳴バンドモデルがよく当てはまることを示した。これによって半導体における強磁性発現機構の統一的理解に大きく貢献した。・強磁性半導体薄膜のMBE成長条件をさらに最適化し、より高品質で高いキュリー温度T_Cの材料を得る。・強磁性のメカニズムを調べるため、キャリア濃度制御による強磁性の制御を試み、キャリア誘起強磁性の検証を行う。・量子井戸構造をもつ電界効果トランジスタ(FET)における波動関数制御の実験をさらに進め、超低消費電力磁化制御技術の実証を行う。今後は上記の成果を基礎にヘテロ構造、量子井戸、ナノ構造を作製し、その物性機能を明らかにするとともに、強磁性トンネル接合デバイスやスピントランジスタの試作と機能実現の研究を行う。29年度が最終年度であるため、記入しない。グエンタントゥ2016年3月応用物理学会スピントロニクス研究会英語講演奨励賞を受賞。高Tc強磁性半導体の研究成果を発表した論文がApplied PhysicsLettersのFeatured Articleに選ばれた。また、APL Articles in the Newsに掲載され、2016年で最も読まれた論文の1つになった。