hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
形態形成シグナルによる翻訳制御の研究

後期発生の形態形成におけるmRNA翻訳制御の役割に関しては未だ知見が少ない。私達は線虫C.elegans表皮細胞研究の過程で、翻訳抑制に関わる遺伝子gcn-1の変異によってTrio/unc-73変異体幼虫の表皮細胞の形態異常表現型が抑圧されることを見出した。本研究では、グアニンヌクレオチド交換因子(GEF)であるTrioがmRNA翻訳制御を介して細胞形態を調節するという新規なモデルを検証することを通じて、表皮細胞でのmRNA翻訳制御機構を解析し、その器官形態形成における役割について検討した。本年度は、昨年度に引き続き雄尾部表皮細胞特異的プロモーター下流でFLAG標識したeIF2αを発現させて、抗FLAG抗体による免疫沈降実験を行い、抗リン酸化eIF2α抗体を用いて3-4齢幼虫雄表皮細胞中でのeIF2αのリン酸化レベルを検討したが、野生型とunc-73変異体で有意な差は認められなかった。また、eIF2とならんで翻訳制御に重要な役割を果たすeIF4Fの関与を検討するために、ヒト4E-BPを線虫で発現させて、抗リン酸化ヒト4E-BP抗体を利用してリン酸化レベルを解析したが、野生型とunc-73変異体で明瞭なちがいは認められなかった。以上の結果からTrioが翻訳制御に直接関与すると仮定した場合、グローバルな制御ではなく特定の遺伝子産物の発現制御に選択的に関わっている可能性が示唆される。最近ネトリン系の変異体がTrio/unc-73変異体と類似した表皮細胞の形態異常表現型を見出したので、今後この系の構成要素がTrioによる発現制御を受けている可能性を検討したい。そこで本研究では、グアニンヌクレオチド交換因子(GEF)であるTrioがmRNA翻訳制御を介して細胞形態を調節するという新規なモデルを検証することを通じて、表皮細胞でのmRNA翻訳制御機構を解析し、その器官形態形成における役割について検討することを目指している。本年度は雄尾部表皮細胞特異的プロモーター下流でFLAG標識したeIF2αを発現させて、抗FLAG抗体による免疫沈降実験を行い、抗リン酸化eIF2α抗体を用いて表皮細胞中でのeIF2αのリン酸化レベルを検討してきた。しかし、材料の収集に多大の時間・労力が必要であり、unc-73変異体においてeIF2αのリン酸化が上昇しているかどうかまだ結論が得られていない。また、GEX-2の雄尾部表皮細胞でのmRNA翻訳制御への関与についても検討した。GEX-2は細胞骨格の再編成に関与するRacの調節因子として知られているが、4E-BP活性を有して翻訳活性の調節にも関与することが、最近培養細胞を用いた実験により示された。そこでGEX-2RNAiを行ったところ、野生型の背景ではunc-73変異と類似した表現型を示した。この結果は、GEX-2によるRacを介した細胞骨格調節機能の阻害効果によるものだとも解釈できるので、GEX-2の4E-BP活性のみを阻害する実験系の開発が必要であろう。
分子グリッド配線技術による分子回路工学の創成

本研究は、分子素子の本来のモチベーションである「分子で回路を創る」の視点に立ち、従来の「一対のナノギャップ電極を用いた夥しい回数の電気伝導測定と統計処理」を「夥しい数の超高密度ナノギャップ電極基板を用いた電気伝導特性の一括評価」に置き換える全く新しい方法論であり、(1)高密度金ナノロッド電極基板、(2)重合配線用のπ共役系高分子、(3)重合配線を追跡する表面増強ラマン散乱(SERS)計測、(4)分子グリッド配線の伝導評価アルゴリズムの4つの要素技術からなる。(1)について、液晶ブロックコポリマー薄膜の垂直配向ナノシリンダードメインをテンプレートに,電気めっきによって作製する垂直配向金ナノロッドアレイを,ベース電極の金薄膜から剥離した孤立金ナノロッドアレイの作製を確立した.これにより,金ナノロッド間の重合配線の面内伝導測定が可能になり,分子グリッド配線の重要な要素技術を確立した. (2)(3)については、既報の鈴木ー宮浦カップリングによるドナー性のポリフルオレンによる重合配線を確立した.また,独自に開発したペルフルオロアリール基とトリアルキルシリル基をもつAB型モノマーによる連鎖的重縮合を候補に,主鎖をフッ素置換した電子欠乏性(p型)かつ水溶性π共役高分子を開発し、アミン化合物による還元的消光センシングを提案した. (4)については、三端子回路のYΔ変換をベースに、幾何学的に再帰型アルゴリズムを開発した。各要素技術の目標をほぼ達成できた。これらを統合した分子グリッド配線を検討し,重合配線による有為な面内伝導度の増加を確認した.本成果は,SERS計測による重合配線の定量化と面内伝導度の相関のさらなるデータ取得と解析を残すものの,全く新しい分子伝導の一括評価という分子グリッド配線を実現し,高信頼性の分子伝導評価と超高感度分子センシングの道を拓くものである.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。本研究は、分子素子の本来のモチベーションである「分子で回路を創る」の視点に立ち戻り、多種多様な有機・超分子・高分子の簡便な電気伝導特性の評価と工学的に利用できるICチップのような集積化を試みる。これは、従来の「一対のナノギャップ電極を用いた夥しい回数の電気伝導測定と統計処理」を「夥しい数の超高密度ナノギャップ電極基板を用いた電気伝導特性の一括評価」に置き換える全く新しい方法論であり、(1)高密度に規則配列した金ナノロッド電極基板の量産、(2)金ナノロッド電極を架橋配線するπ共役系高分子ワイヤの連鎖的重縮合の開発、(3)金ナノロッド電極の表面プラズモンを利用した表面開始重合と表面停止重合の表面増強ラマン散乱(SERS)計測の開発、(4)分子グリッド配線基板のマクロな抵抗値から架橋配線一本の電気特性の評価の4つの要素技術からなる。(1)について、高さは120 nm、直径は12 nm、ロッド間距離は17 nm、表面密度1011個/cm2の金ナノロッドアレイ基板を1 cm x 2 cm以上の大面積で、格子欠陥率16%で、8枚/日の製造環境を整えた。(2)(3)については、既報の鈴木ー宮浦カップリングによるドナー性のポリフルオレンの表面開始重合と表面重合停止を確立した。さらに、ペルフルオロアリール基とトリアルキルシリル基をもつAB型モノマーが連鎖的な機構による新規重縮合を開発し、同様に表面開始重合と表面重合停止を実現した。(4)については、三端子回路のYΔ変換をベースに、幾何学的に再帰型アルゴリズムを開発した。総じて、第一年次において、各要素技術の目標をほぼ達成できたと考える。ただし、代表者の異動による東工大研究室の閉鎖と同志社大研究室の整備と立上げを迎え、半年間以上の実験ができない状況となり、上記4つの要素技術の再立ち上げと統合させた分子グリッド配線実験に備える準備が必要であった。第一年次において、各要素技術の目標をほぼ達成できたと考える。統合技術としての分子グリッド配線実験にも着手したが、十分な検討と調査に至る前に、異動のための中断を余儀なくされた。同志社大学の研究室立上げにおいては、実験室インフラ整備に4ヶ月、技術員公募から採用と基礎技術トレーニングに4ヶ月を要し、例えば、要素技術(1)の金ナノロッドアレイ電極の作製の最初の試作とナノ構造評価は2017年11月にズレ込みが生じた。要素技術(2)(3)については、グローブボックス内で行う有機・高分子合成の実験環境整備が遅れ、2018年春になってようやく着手できる見通しとなった。(1)について、液晶ブロックコポリマー薄膜の垂直配向ナノシリンダードメインをテンプレートに,電気めっきによって作製する垂直配向金ナノロッドアレイを,ベース電極の金薄膜から剥離した孤立金ナノロッドアレイの作製を確立した.

これにより,金ナノロッド間の重合配線の面内伝導測定が可能になり,分子グリッド配線の重要な要素技術を確立した. (2)(3)については、既報の鈴木ー宮浦カップリングによるドナー性のポリフルオレンによる重合配線を確立した.また,独自に開発したペルフルオロアリール基とトリアルキルシリル基をもつAB型モノマーによる連鎖的重縮合を候補に,主鎖をフッ素置換した電子欠乏性(p型)かつ水溶性π共役高分子を開発し、アミン化合物による還元的消光センシングを提案した. (4)については、三端子回路のYΔ変換をベースに、幾何学的に再帰型アルゴリズムを開発した。各要素技術の目標をほぼ達成できた。これらを統合した分子グリッド配線を検討し,重合配線による有為な面内伝導度の増加を確認した.本成果は,SERS計測による重合配線の定量化と面内伝導度の相関のさらなるデータ取得と解析を残すものの,全く新しい分子伝導の一括評価という分子グリッド配線を実現し,高信頼性の分子伝導評価と超高感度分子センシングの道を拓くものである.本研究は、分子素子の本来のモチベーションである「分子で回路を創る」の視点に立ち戻り、多種多様な有機・超分子・高分子の簡便な電気伝導特性の評価と工学的に利用できるICチップのような集積化を試みる。これは、従来の「一対のナノギャップ電極を用いた夥しい回数の電気伝導測定と統計処理」を「夥しい数の超高密度ナノギャップ電極基板を用いた電気伝導特性の一括評価」に置き換える全く新しい方法論であり、(1)高密度に規則配列した金ナノロッド電極基板の量産、(2)金ナノロッド電極を架橋配線するπ共役系高分子ワイヤの連鎖的重縮合の開発、(3)金ナノロッド電極の表面プラズモンを利用した表面開始重合と表面停止重合の表面増強ラマン散乱(SERS)計測の開発、(4)分子グリッド配線基板のマクロな抵抗値から架橋配線一本の電気特性の評価の4つの要素技術からなる。同志社大へ異動した第二年次は,実験室整備と装置立上げに加えて,新たな研究協力者の確保と基礎トレーニングのため,4ヶ月の遅延を生じた.そこで,第二年次の主たる目標を(1)の高密度に規則配列した金ナノロッド電極基板の量産においた.その結果,第一年次の東工大研究室における品質の高120 nm、直径は12nm、ロッド間距離17 nm、表面密度10^11個/cm2の金ナノロッドアレイ基板を作製できるようになった。その基板を用いた鈴木ー宮浦カップリングによるドナー性のポリフルオレンの表面開始重合について検討し,再現確認した.総じて、第二年次において、異動に伴う遅延は計画通りの4ヶ月にとどまり,本年度の目標をほぼ達成できたと考える。同志社大へ異動した第二年次は,実験室整備と装置立上げに加えて,新たな研究協力者の確保と基礎トレーニングのため,申請時計画からの遅延を見込んだ.特に,基板作製担当の基礎トレーニングと電子顕微鏡担当者の確保の遅れはあったものの,見込みの4ヶ月の遅延にとどまり,修正した第二年次目標の(1)の高密度に規則配列した金ナノロッド電極基板の生産確立をほぼ達成できた.第一年次の東工大研究室で達成した品質の高120 nm、直径は12nm、ロッド間距離17 nm、表面密度10^11個/cm2の金ナノロッドアレイ基板を作製できるようになった。その基板を用いた鈴木ー宮浦カップリングによるドナー性のポリフルオレンの表面開始重合について検討し,再現確認した.以上より,本年度の目標をほぼ達成できたと考える。
ES細胞からの腎臓ネフロン誘導に関する研究

本年度(平成18年8月31日)は主に、成長因子を用いてES細胞から中胚葉系の誘導条件を検討した。(1)成長因子を用いたES細胞から中胚葉系の誘導条件の検討中胚葉系の分化誘導を図る目的で、マウスES細胞培養において、BMP-2あるいはBMP-4を添加した分化誘導培地を用い、RT-PCR解析を行った。BMP濃度、投与時期、投与期間を変え、神経外胚葉マーカーとしてNCAM、中胚葉マーカーとしてBrachury、内胚葉マーカーとしてHNF3β等の発現量を指標として中胚葉分化に適した条件を検討した。これまでの実験では条件により違いは確認できるものの、中胚葉分化のみを有意に促進する誘導条件は見出されていない。胚様体形成においてもBMP-2、BMP-4を投与して解析を試みているが、同様の結果である。しかしながら中胚葉系と内胚葉系を同時に分化促進するケースはあり、条件をさらに詳細に検討すれば、絶対量として中胚葉系細胞を多く誘導することは可能と考えられる。上記の誘導で得られたES細胞由来分化細胞群を用いて、GFRα-1(尿管芽に発現するGDNFレセプター)を標的としてMACSを行い、陽性細胞の選択を試みた。現時点では明らかなGFRα-1陽性細胞群は得られていない。腎臓細胞の誘導率は非常に低いと考えられ、中胚葉系細胞をさらに効率よく腎臓細胞へ分化させるための誘導条件の開発が必要である。
半極性面InGaNを用いた長波長発光素子の作製

本研究では従来から用いられている(0001)GaNとは異なる結晶面上に作製したInGaNを用いて、黄色赤色で発光する発光デバイスの作製を目指している.InGaNはIn組成を変化させることで青色赤色の全可視光領域の発光が可能である.しかし長波長化に向けてI n組成を増加すると、低温成長ならびに大きな格子不整合に起因する結晶品質の低下が問題となる.そこで本研究では従来用いられる結晶面とは異なる結晶面上に作製したInGaNを用いて、黄色赤色で発光する発光デバイスの作製を行う。本研究で用いる(1-101)InGaNでは高成長レート成長により高温成長が可能で、結晶品質の改善や、従来の(0001)InGaNと異なる緩和機構による欠陥形成の抑制と、発光効率の上昇が期待できる。これらを生かし、発光効率の高い長波長発光デバイスの作製と、本手法で作製したInGaN発光デバイス構造の発光特性や電気特性を明らかにする.平成29年度では、緩和により結晶面が傾いたInGaN(チルト)層上にInGaN量子井戸構造を作製することで黄色赤色発光層の作製を目指した.まず初めにチルト層の成長条件の最適化として,TMIの供給量などの成長条件の最適化を行った.その結果一般的に用いられるTMI供給による組成制御ではなく,InGaN層の膜厚による組成制御や緩和率制御が可能であることが分かった.このチルト層の発光層への影響を見るため,チルト層上に発光層を作製しチルト層の有無によりPL発光波長やPL強度について検討した.以上のことからInGaNチルト層の成長条件の影響および,チルト層の発光層への効果について検討を行い,長波長化への有用性を示した.まず初めにチルト層の最適化を目指して,成長条件の最適化を行った.TMI供給量を増加すると,三角錐上のヒロックが観測され,供給量を上げるほどヒロックが大きくなることが分かった.これは過剰なIn供給によりできたInドロップレットが原因と考えられるが,詳細は今後の検討課題である.これらのことからTMI供給量によるIn組成の高組成化に限りがあることが分かった.そこで同一条件で成長し,成長時間を変化させることで膜厚を変えたInGaNチルト層を成長した.その結果,同一の成長条件にも関わらずInGaN層の発光波長が長波長化することがわかり,XRDによってチルト角度が変化していたことからチルトによる緩和が進行することで同一条件にも拘らず組成が変化したと考えられる.次にInGaNチルト層が発光層に与える影響を検討するため,チルト層上に発光層を形成した.この時比較のため同一条件で,チルト層を持たない発光層の成長を行った.これらを比較するとチルト層を有さない発光層に比べ,チルト層を加えることで発光波長の長波長化および,発光強度の増加が見られた.これらのことから,発光波長に合わせたInGaNチルト層によって高効率な長波長発光層が得られる可能性が示唆された.平成29年度においては,InGaNチルト層の成長およびI,チルト層上InGaN発光層の作製および評価を行った.今後はそれらの詳細な評価を行う予定である.例えば緩和過程と発光特性、不純物取り込みの違いを検討する.緩和過程や欠陥解析として(S)TEMを、発光特性と表面モフォロジとの相関についてはPLあるいはCLとAFM、不純物の取り込みはSIMSを用いる。これらを各成長手法で比較することで、発光効率への影響について解析し、本成長手法における更なる発光特性向上を目指す.加えて発光デバイス作製に向け,チルト層上の電気伝導層の作製を行う.SiおよびMgのドーピングを行い,チルト層の有無による電気特性への影響を評価予定である.特に本研究において導入される欠陥は従来の(0001)面で形成されるものとは異なり報告がない.そこでGaN基板上に単純なpn構造を作製し、エミッション顕微鏡を用いたリーク検出などの手法を用いることで、非極性面特有のチルト緩和による電気特性への影響を検討する予定である.本研究では従来から用いられている(0001)GaNとは異なる結晶面上に作製したInGaNを用いて、黄色赤色で発光する発光デバイスの作製を目指している.InGaNはIn組成を変化させることで青色赤色の全可視光領域の発光が可能である.しかし長波長化に向けてI n組成を増加すると、低温成長ならびに大きな格子不整合に起因する結晶品質の低下が問題となる.そこで本研究では従来用いられる結晶面とは異なる結晶面上に作製したInGaNを用いて、黄色赤色で発光する発光デバイスの作製を行う。これらを生かし、発光効率の高い長波長発光デバイスの作製と、本手法で作製したInGaN発光デバイス構造の発光特性や電気特性を明らかにする.平成29年度では、緩和により結晶面が傾いたInGaN(チルト)層上にInGaN量子井戸構造を作製することで黄色赤色発光層の作製を目指した.まず初めにチルト層の成長条件の最適化として,TMIの供給量などの成長条件の最適化を行った.その結果一般的に用いられるTMI供給による組成制御ではなく,InGaN層の膜厚による組成制御や緩和率制御が可能であることが分かった.このチルト層の発光層への影響を見るため,チルト層上に発光層を作製しチルト

層の有無によりPL発光波長やPL強度について検討した.以上のことからInGaNチルト層の成長条件の影響および,チルト層の発光層への効果について検討を行い,長波長化への有用性を示した.まず初めにチルト層の最適化を目指して,成長条件の最適化を行った.TMI供給量を増加すると,三角錐上のヒロックが観測され,供給量を上げるほどヒロックが大きくなることが分かった.これは過剰なIn供給によりできたInドロップレットが原因と考えられるが,詳細は今後の検討課題である.これらのことからTMI供給量によるIn組成の高組成化に限りがあることが分かった.そこで同一条件で成長し,成長時間を変化させることで膜厚を変えたInGaNチルト層を成長した.その結果,同一の成長条件にも関わらずInGaN層の発光波長が長波長化することがわかり,XRDによってチルト角度が変化していたことからチルトによる緩和が進行することで同一条件にも拘らず組成が変化したと考えられる.次にInGaNチルト層が発光層に与える影響を検討するため,チルト層上に発光層を形成した.この時比較のため同一条件で,チルト層を持たない発光層の成長を行った.これらを比較するとチルト層を有さない発光層に比べ,チルト層を加えることで発光波長の長波長化および,発光強度の増加が見られた.これらのことから,発光波長に合わせたInGaNチルト層によって高効率な長波長発光層が得られる可能性が示唆された.平成29年度においては,InGaNチルト層の成長およびI,チルト層上InGaN発光層の作製および評価を行った.今後はそれらの詳細な評価を行う予定である.例えば緩和過程と発光特性、不純物取り込みの違いを検討する.緩和過程や欠陥解析として(S)TEMを、発光特性と表面モフォロジとの相関についてはPLあるいはCLとAFM、不純物の取り込みはSIMSを用いる。これらを各成長手法で比較することで、発光効率への影響について解析し、本成長手法における更なる発光特性向上を目指す.加えて発光デバイス作製に向け,チルト層上の電気伝導層の作製を行う.SiおよびMgのドーピングを行い,チルト層の有無による電気特性への影響を評価予定である.特に本研究において導入される欠陥は従来の(0001)面で形成されるものとは異なり報告がない.そこでGaN基板上に単純なpn構造を作製し、エミッション顕微鏡を用いたリーク検出などの手法を用いることで、非極性面特有のチルト緩和による電気特性への影響を検討する予定である.
衛星搭載用大口径軽量冷却望遠鏡の開発

本研究では、3-4級の冷却軽量望遠鏡を目標として基礎研究として、カーボンフ「アイパー強化プラスティック(以下CFRP)による冷却赤外鏡の開発を行った。特にレプリカ法によるCFRP鏡の製法の確立をめざし、以下の改良・改善・成果を得た。1.150K以下では熱膨張率が2ppm/K以下のCFRPが実現できることを確認した。また低温での熱伝導度の測定も行った。2.種々のパラメータでレプリカ法によるCFRP平面鏡の試作を行い、表面粗さが数mmのスケールで10-20nm(rms)程度の鏡を実現した。この粗さの原因はプリプレグ中の繊維の粗密によることを確認し、繊維の分散をあげる改善を行い、その結果約半分まで表面粗さを改善することに成功した。3.表面粗さを改善する手段として、樹脂コートによる方法を試作・検討し、数nm(rms)以下の粗さが実現できることを示した。また金・アルミなどの蒸着の試作も行った。4.上記の手法を球面鏡に応用し、曲面でも同様の表面粗さが得られることを確認するとともに、曲面の評価を行った。この結果、支持構造のない薄いCFRP鏡では、レプリカ法で鏡面を製作する隙のストレスにより、十分な表面精度が得ることが困難であることがわかった。これに対して、ハニカムコアの支持構造を取り付けた球面鏡を製作することにより、この精度を上げることができることを示した。表皮が薄い場合、ハニカム構造が見られることも確認した。5.以上上記の研究により、CFRPを用いたレプリカ鏡の製法の基礎的な手法を確立し、今後の改善点を明らかにした。本年度はまず本研究の目的とする大型冷却望遠鏡の鏡材の検討を行い、溶融石英、ベリリウム、また新しい素材であるシリコンカーバイド、さらにはC/C-SiCなどについて、軽量化の検討の他、大型化の可能性、低温での特性などを中心に得失を検討した。この結果、カーボンファイバー(以下CFRP)が、軽量化・大型化の点から大きなメリットがあることを確認し、CFRP鏡を目標として、低温の物性、鏡面化の方法などについて評価することとした。そこで本年度は、表面粗度と低温物性に絞り、データを取得した。(1)まず異なった2種類のプリプレグ材料を用いたCFRPを製作し、表面粗度を中心に比較した。この結果、プリプレグにより表面粗度は30nmから200nmまで変わることがわかり、プリプレグの選定が重要な因子であることを確認した。(2)離型材の塗布方法も検討し、6回以上の塗布を行えば、粗度には影響がないことがわかった。(3)モールドの材料についても、石英、ガラス、ステンレスの3種類のもので実験したが、CFRP材の粗度の効果が大きく、モールド材の差ははっきりわからなかった。しかし、熱膨張係数の差等が影響を与える可能性もあり、モールド材の選定にはさらに検討が必要である。(4)樹脂コートにより面粗度を改善することも試みた。1mmスケールのうねりをとるには効果があり、粗度は20nm以下まで改善したが、依然100ミクロン以下の粗度は改善できていない。コート樹脂の選定についてさらに検討が必要である。(5)金コート、無電解ニッケルコートの試験を行い、問題なくコートができることを確認した。(6)極低温での熱伝導度、熱収縮率の測定を行い、予想とほぼ合致したデータが得られた。以上の結果、面粗度は、赤外線帯で使用するにはさらに改良が必要であることを確認し、(1)プリプレグの改善、(2)コートを利用した転写方法の改良などを次年度に検討する。また次年度は球面鏡を試作し、曲面の製作性も検討する予定である。昨年度の成果を受け、本年度は、CFRP材による

(1)150mmの球面鏡の試作、(2)ハニカムコア装着鏡の試作、(3)表面粗さの改善を中心に行った。球面鏡の試作においては、プリプレグの積層方法の検討をまず行った。プリプレグを0°、90°の方向で積み重ねたもの、0°、45°、90°のもの、0°、22.5°、45°、90°の方向で重ねたものを試作し比較した結果、最後のものが対称性の観点から最も優れていることが確認できた。曲率半径が500mm下のきつい曲面の製作も行い、ガラスモールドの曲率半径を0.1mm内の精度で再現していることを確認し、曲面の場合のプリプレグの積層方法及びレプリカの製作方法についても一定の評価ができた。現在のところ、表面粗さがまだ積層の方法に依存することが確認されており、今後この点の改善を検討する予定である。またハニカムコア構造をつけた平面鏡の試作も問題なく行えることを確認し、次にハニカムコア付きの球面鏡の試作を行う予定である。表面粗さの改善については、(1)金コートしたモールドにから成型する方法を試行し、この方法が適用できることを確認したが、現段階ではまだ繊維のバンドルの影響が残り、表面粗さについては大幅な改善は得られなかった。(2)次にSiCフィラーあるいはアルミナフィラー入りの樹脂による表面の改善を行った。この方法では炭素繊維による表面粗さを十分改善できることは確認できたが、厚みが100ミクロン程度になるため、熱変形による変形が大きいことが予想されるため、次に紫外線硬化樹脂による改善を行った。紫外線硬化樹脂は薄くできることが利点であり、まず13ミクロン厚のものを試作し、検討したが、あて板の厚みが不十分であるため、曲率が出ることがわかった。次には、あて板の厚みを改善し、この問題を解決することと、さらに樹脂層の厚みを薄くすることを検討している。この方法により1nm程度までの表面粗さが達成できている。赤外線の観測は、天体数の多さから暗い天体によるコンヒュージョンで決まる場合が多い。この検出限界は積分時間を増やしても改善することはなく、空間分解能をあげる以外に限界を下げる手段はない。赤外域での空間分解能は主に望遠鏡の主鏡の口径による回折限界で決まっているため、遠方の天体までの観測を目標とする将来の衛星望遠鏡にとって、大口径、少なくとも、3-4m級の衛星搭載冷却望遠鏡の開発は必須である。本研究では、3-4級の冷却軽量望遠鏡を目標として基礎研究として、カーボンファイバー強化プラスティック(以下CFRP)による冷却赤外鏡の開発を目的とした。特にレプリカ法によるCFRP鏡の製法の確立をめざし、以下の点を確認し、改良・改善を行い成果を得た。1.150Kでは熱膨張率が2ppm/K以下のCFRPが実現できることを確認した。2.まず平面鏡を試作し、表面粗さが数mmのスケールで30-40nm程度の鏡をレプリカ法により実現した。この粗さの原因はプリプレグ中の繊維の粗密によることを確認し、改善を行い、その結果約半分まで表面粗さを改善できることを示した。3.上記の手法を球面鏡に応用し、曲面でも同様の表面粗さが得られることを確認するとともに、曲面の評価を行った。この結果、支持構造のない薄いCFRP鏡では、レプリカ法で鏡面を製作する際にストレスが余分にかかり、十分な表面精度が得ることが困難であることがわかった。これに対して、ハニカムコアの支持構造を取り付けた球面鏡を製作することにより、この精度を上げることができることを示した。
口腔感覚受容機能の維持における亜鉛の役割の解析

一般的には「味覚」は単に味覚神経による刺激の伝導のみならず、「歯ごたえ」「舌ざわり」などの一般体性感覚などを統合した感覚である。近年味覚異常が増加傾向にあることが知られているが、その症状は多様であり、原因も不明な場合が多い。生体に必須のミネラルである亜鉛の欠乏が味覚障害を起こすことが知られている。低亜鉛飼料で飼育した動物の味覚受容に関して行動学的検索を中心として研究が行われているが、末梢の味覚受容器である味蕾の細胞学的特性や、触覚、圧覚などに対する影響について組織学的な検索はほとんど認められない。本研究の目的は、低亜鉛飼料で飼育した味覚異常モデル動物において味覚受容器や他の口腔内感覚受容器の変化を行動学的、組織学的、細胞学的に明らかにし、味覚受容・伝達機構における亜鉛の役割を解明しようとするものである。モデル動物として、生後3週、7週および21週のラットを用い低亜鉛飼料で4週間飼育した。これらの動物では、体重増加が正常動物と比較して有意に低下し、血清中の亜鉛濃度も著しい低下、脱毛などの皮膚異常が認められ、これらは既に報告されている重度の亜鉛欠乏に起因する病態であり、本研究での実験モデルとして最適である事を確認した。本モデル動物を用いて味覚受容、特に苦味受容を検討すると、苦味に対する忌避が低下していた。苦味に対する、味覚伝導の中継核である結合腕傍核での神経活性をc-fosを指標として検討すると、正常動物において苦味で神経活性が上昇する部位での神経活動が上昇していないことが分かり、本モデルでは苦味に対する感受性が低下している可能性が示唆された。この味覚異常は、低亜鉛飼料での飼育を生後3週から行ったほうが、生後7週および21週から行ったよりも重篤であった。近年味覚異常が増加傾向にあることが知られおり、その原因の一つとして亜鉛欠乏があげられている。低亜鉛で飼育した動物の味覚受容に関して行動学的検索を中心として研究が行われているが、末梢の味覚受容器である味蕾の細胞学的特性や、触覚、圧覚などに対する影響について組織学的な検索はほとんど認められない。本研究の目的は、低亜鉛による味覚異常モデル動物において味覚受容器や他の口腔内感覚受容器の変化を行動学的、組織学的、細胞学的に明らかにし、味覚受容・伝達機構における亜鉛の役割を解明しようとするものである。モデル動物は生後3週より、低亜鉛飼料で4週間飼育した動物とした。この動物では、体重増加が正常動物と比較して有意に低下し、血中の亜鉛濃度の著しい低下、脱毛などの皮膚異常が認められ、これらは既に報告されている重度の亜鉛欠乏に起因する病態であり、本研究での実験モデルとして最適である事を確認した。苦味に対する、味覚伝導の中継核である結合腕傍核での神経活性を検討すると、正常動物において苦味で神経活性が上昇する部位での神経活動が上昇していないことが分かり、本モデルでは苦味に対する感受性が低下している可能性が示唆された。27年度は実験モデル動物の作製とその病態評価を行い、モデル動物を用いて味覚受容、特に苦味受容に関して検討を重ねた。この動物では、体重増加が正常動物と比較して有意に低下し、血中の亜鉛濃度も著しく低下していたが、他のミネラルの濃度は正常動物と同じであった。また、脱毛などの皮膚異常が認められ、これらは既に報告されている重度の亜鉛欠乏に起因する病態であり、本研究での実験モデルとした。このモデル動物で、苦味に対する嗜好性の変化を二瓶法で検討すると、苦味に対する忌避が低下していた。そこで舌後方部に苦味刺激を与え、味覚伝導の中継核である結合腕傍核での神経活性をc-fosを指標として検討すると、正常動物において苦味で神経活性が上昇する部位で、亜鉛欠乏動物では神経活動が上昇していないことが分かり、本モデルでは苦味に対する感受性が低下している可能性が示唆された。これらの行動学的および形態学的変化は、低亜鉛飼料で飼育後、正常試料で飼育した回復動物では正常動物とほぼ同じになった。27年度に予定していた研究はほぼ計画通り遂行出来た。成果の一部は、国際シンポジウムで発表し、さらに学術論文として投稿中である。

この動物では、体重増加が正常動物と比較して有意に低下し、血清中の亜鉛濃度も著しい低下、脱毛などの皮膚異常が認められ、これらは既に報告されている重度の亜鉛欠乏に起因する病態であり、本研究での実験モデルとして最適である事を確認した。本モデル動物を用いて味覚受容、特に苦味受容を検討すると、苦味に対する忌避が低下していた。苦味に対する、味覚伝導の中継核である結合腕傍核での神経活性をc-fosを指標として検討すると、正常動物において苦味で神経活性が上昇する部位での神経活動が上昇していないことが分かり、本モデルでは苦味に対する感受性が低下している可能性が示唆された。28年度は27年度に確立した生後3週より、低亜鉛飼料で4週間飼育した実験モデル動物を用い、味覚および嗅覚についてさらに検討を加えた。味覚については苦味刺激に対して行動学的および苦味刺激により惹起される味覚伝導回路おける神経の活性が低下していることが明らかになり、これらの変化は通常飼料の飼育により回復することが明らかとなった。この味覚障害の原因として味覚受容器の形態的、機能的変化が考えられるため、味覚受容器である味蕾について組織化学的に検討した結果、味蕾細胞の分化が遅れ、寿命が約1.5倍に伸びていることが分かった。この研究成果は国際学会で発表するとともに、学術雑誌にて公表しており、おおむね順調に進展していると考えられる。一般的には「味覚」は単に味覚神経による刺激の伝導のみならず、「歯ごたえ」「舌ざわり」などの一般体性感覚などを統合した感覚である。近年味覚異常が増加傾向にあることが知られおり、その原因の一つとして亜鉛欠乏があげられている。低亜鉛で飼育した動物の味覚受容に関して行動学的検索を中心として研究が行われているが、末梢の味覚受容器である味蕾の細胞学的特性や、触覚、圧覚などに対する影響について組織学的な検索はほとんど認められない。本研究の目的は、低亜鉛による味覚異常モデル動物において味覚受容器や他の口腔内感覚受容器の変化を行動学的、組織学的、細胞学的に明らかにし、味覚受容・伝達機構における亜鉛の役割を解明しようとするものである。モデル動物は低亜鉛飼料で4週間飼育した動物とした。この味覚異常は、低亜鉛飼料での飼育を生後3週から行ったほうが、生後7週から行ったよりも重篤であった。28年度までに生後3週より、低亜鉛飼料で4週間飼育した実験モデル動物においては、苦味刺激に対して行動学的および苦味刺激により惹起される味覚伝導回路おける神経の活性が低下していることを明らかにし、これらの変化は通常飼料の飼育により回復することを示した。亜鉛欠乏モデルでは、低亜鉛飼料による飼育を開始する時期により、亜鉛欠乏による症状が異なると言われている。一般的に成長期に低亜鉛飼料で飼育した動物のほうが、重篤な症状を示すことが報告されている。
マルファン症候群における脊柱過成長および側弯症発症のメカニズム解明を目指した研究

本研究ではin vivoでは遺伝子改変マウスを用いてマルファン症候群における椎間板組織および脊柱アライメントの解析を行い、また平行してマウス椎間板変性モデルを確立することを目的とした。遺伝子改変マウスの交配がすすまず、研究期間内ででの遺伝子改変マウスの解析を終了するにはいたらなかったが、その一方でマウス椎間板変性モデルの確立には成功し、論文投稿中である。本モデルマウスを用いて、椎間板変性過程における椎間板組織でのFBN1遺伝子の発現変化を解析し、椎間板線維輪での恒常性寄与にFBN1が重要な機能を果たしている可能性をつきとめた。また解析の過程でFBN1と相互作用する新規遺伝子の同定に成功した。本研究ではマルファン症候群における脊柱側弯症の発症および長管骨の過成長のメカニズムを解明することを目的として開始した。マルファン症候群では細胞外基質タンパクであるフィブリリン1(Fbn1)の異常により発症することが知られており、我々は本研究の最初に細胞外のフィブリリンファイバーの生合成に関与するタンパクのスクリーニングを行った。まず過去の文献をもとにヒト骨肉腫由来セルラインMG63を用いて、細胞外にフィブリリンファイバー合成を形成し、その生合成を評価する系を確立した。続いて本系を用いてスクリーニングを行った結果、細胞外のフィブリリンファイバー形成に関与する新規遺伝子Xを同定することに成功した。本遺伝子Xにより細胞外のmicrofibrilbiogenesisが亢進することが確認され、またマウスサンプル・ヒトサンプルの双方においてFbn1と本遺伝子Xが共局在することが確認された。以上のことから本遺伝子の詳細な機能解明を行うことによって、マルファン症候群の病態を解明することが期待でき、今後本遺伝子のin vivo、in vitroでのloss-of-functionの機能解析を行うことを予定している。またマルファン症候群のモデルマウスの脊椎・長管骨の解析については現在、マウスの交配・繁殖を行っているとことであり、平成27年度中にはその表現型の解析を行うことができるようになる見込みである。マルファン症候群における脊柱、特に椎間板の変化についての解析を行い、脊柱側弯症発症との関連についての解析を行うことを本研究の主目的としているが、遺伝子改変マウスの交配が進まず、いまだにin vivoの結果は得られていない。その一方でFBN1が遺伝子変性過程において果たす影響を検討すべく、マウス椎間板変性モデルを確立し、現在論文投稿中である。本モデルマウスを用いて椎間板変性過程におけるFBN1遺伝子の発現変化をLaser-MIcro Dissection法を用いて解析した。椎間板変性過程において線維輪におけるFBN1の発現が低下することが確認され、椎間板線維輪の恒常性・強度の維持にはFBN1が重要な機能を果たしている可能性が示唆された。その一方で過去の報告と異なり、髄核ではFBN1が発現していないことが確認された。これまでにマルファン症候群においてはFBN1の変異により、潜在的な椎間板線維輪の脆弱性があることが示唆された。またin vitroではFBN1のmicrofibril assemblyに関与する新たな遺伝子Xを同定することに成功している。本遺伝子Xはin vitroおよびin vivoでFBN1と共局在し、さらにin vitroでの過剰発現でmicrofibril biogenesisを促進することが確認されており、今後のマルファン症候群における椎間板脆弱性の新規治療薬の候補となると考えられる。前述のとおり、遺伝子改変マウスの交配が進んでおらず律速段階となっている。その一方でin vitroでの解析はすすんでおり、全体の進捗状況は『やや遅れている』と判断している。現在、遺伝子改変マウスが解析できる程度にまで交配が進んできたため、Fbn1遺伝子改変マウスの解析を今後進める方針としている。本研究ではマルファン症候群における脊柱、特に椎間板の変化について解析を行い、脊柱側弯症発症と関連について解析を行うことを目的として行った。in vivoでは遺伝子改変マウスを用いた椎間板組織と脊柱アライメントの解析を行う予定とし、またマウス椎間板変性モデルの確立を目指した。またin vitroではマウス椎間板変性モデルを用いて椎間板変性過程におけるFBN1および関連遺伝子の発現解析を行い、椎間板変性の治療標的を探索することを目的とした。in vivoでは遺伝子改変マウスの交配がすすまず、研究期間内での解析を行うに至らなかったが、椎間板変性マウスモデルの確立には成功し、本研究成果については現在論文投稿中である。またin vitroでは本モデルマウスを用いて椎間板変性過程におけるFBN1遺伝子の発現変化をLaser-Micro Dissection法を用いて解析を行い、椎間板変性過程において線維輪におけるFBN1遺伝子の発現が低下刷ることを確認でき、椎間板線維輪の恒常性や強度の維持にFBN1が重要な機能を果たしている可能性が示唆された。またこの過程でin vitroでFBN1のmicrofibril assemblyに関与する新たな遺伝子Xを同定することに成功している。本遺伝子はin vitroおよびin vivoでFBN1と共局在し、さらにin vitroでの過剰発現でmicrofibril biogenesisを促進することを確認した。本遺伝子のシグナルは今後のマルファン症候群における椎間板脆弱性の新規治療薬のターゲットとなる可能性が考えられ引き続き解析を行っている。

遺伝子改変マウスの交配がすすまず、研究期間内ででの遺伝子改変マウスの解析を終了するにはいたらなかったが、その一方でマウス椎間板変性モデルの確立には成功し、論文投稿中である。本モデルマウスを用いて、椎間板変性過程における椎間板組織でのFBN1遺伝子の発現変化を解析し、椎間板線維輪での恒常性寄与にFBN1が重要な機能を果たしている可能性をつきとめた。また解析の過程でFBN1と相互作用する新規遺伝子の同定に成功した。当初の研究計画では疾患モデルマウスのin vivoでの解析を初年度に行うことになっていたがマウスの取り寄せや交配に時間を要しあめ、in vivoの解析という観点ではやや進捗が遅れた。しかし前述のとおり疾患モデルマウスの解析は今年度中に可能になる予定であり、またその分研究初年度におい細胞外のフィブリリンファイバーの生合成に関与する新規遺伝子の同定を行い、またその遺伝子の機能解析も行うことができ、成果としては順調に出始めているといってよいと考えている。前述のとおり、Fbn1遺伝子改変マウスの解析を今後進める方針としている。本マウスにおける脊柱側弯症および椎間板変性の評価を行い、前述した遺伝子Xとの関連を解析する予定としている。脊椎外科前述したフィブリリンファイバー生合成に関与する新規遺伝子Xの解析をすすめ、マルファン症候群の本態である細胞外フィブリリンファイバー生合成のメカニズムを解明する予定である。また前述のとおり疾患モデルマウス平成27年度以降で解析が可能になるよう予定のため、骨格標本作成や組織切片の作成によりマルファンモデルマウスの椎間板や脊柱変形の評価を行い、その表現型をみたうえでマルファン症候群での側弯症発症や長管骨過成長の病態を解明していく予定である。またマルファン症候群の治療薬のゴールドスタンダードであるロサルタンの投与によりこれらの表現型のレスキューが見られるのかの評価も行っていく予定である。遺伝子解析改変マウスの交配が進まなかったために、それにかかる費用が当初の計画より下回ったため。前述のとおりマウスの取り寄せや交配に想定以上の時間を要し、in vivoの解析が遅れたため、結果として次年度への繰り越しという形で次年度使用額が生じた。Fbn1遺伝子改変マウスの解析にかかるマウス、試薬、諸経費。今年度中に開始できる予定である疾患モデルマウスの解析(骨格標本の作製や免疫組織染色およびその他のマウスの維持費用)のために用いる予定としている。
あなたがいるから頑張れる－社会関係が脅威場面での高次脳機能に及ぼす好影響の解明ー

社会関係(人と人とのつながり)は、個人の脳機能や健康を維持・向上させることが疫学研究で示されているが、具体的な心理メカニズムは実証的に明らかとなっていない。本研究では、人と人とのつながりが,ストレスに直面した際であっても,ネガティブな感情と関連している脳部位の活性化を抑え,論理的かつ冷静な判断などを司る脳部位の活動を維持するかを,心理実験により検討する。本研究は、社会心理学・社会疫学の問題に対し、認知・生理・神経心理学的指標を用いた多層的な検証を行うことで、個人の健康を維持・向上させるために必要となる社会関係の在り方を明らかにすることを目的とする。
クオーク多体系原子核理論の研究

湯川理諭を基礎とした中間子物理学においては、核力の短距離部分に関して未解決であったが、この力によって原子核の大まかな性質を理解することができた。現在では核子や中間子など、いわめるハドロンはクォークの複合体であり、核力の短距離部分をはじめ、核構造や核反応などクォークの自由度に関連して見直しが要求されている。しかし現実には原子核は核子・中間子の系としてよく説明できるので、なぜよく記述できるのか、またクォークの自由度は如何に発現するのかを明らかにする必要がある。これらのことは本計画の主要な研究課題である。本年は計画の初年度であり、上記目的に直接また密接に関係をもつ諸課題を検討するため、原子核から素粒子にわたる広い領域の問題についてシンポジウムを企画して議論をした。また現在多くの研究者が関心をもっている下記24の個別課題について検討するため、研究会およびワーク・ショップを開催した。第一線で活躍している理論および実験家が多数参加し、研究成果の発表と問題点の整理、および今後の研究の進め方等について打合せを行った。1."大ハドロン計画の物理"シンポジウム、期日:7月23日-26日、場所:東大核研、参加者:約120名2."ハイパー核物理"研究会、期日:8月8日-9日、場所:東大核研、参加者:約20名3."原子核内における中間子・クォークの自由度"研究会、期日:12月15日-17日、場所:京大基研、参加者:約80名4."高エネルギー核反応理論と計算機コード開発"ワークショップ、期日:12月1日-3日、場所:東大核研、参加者:約10名1)について報告書を作成した。
波長可変フェムト秒光源を使ったコヒーレントフォノンの生成と制御

これまで本研究代表者は、現有の波長可変短パルス光源を用いてコヒーレントフォノンの研究を行ってきた。しかし、この光源からの出力パルスの幅は80100フェムト秒程度であり、通常の固体内のフォノン周期より十分短いとはいえない。そのため、研究の過程でコヒーレントフォノンが生成されていることは分かるものの、その位相はぼやけてしまい、励起パルスの波長や強度にどのように依存するかは議論できなかった。そこで、昨年度は、新たな波長可変光源を作成して、より狭いパルス幅の光を得た。具体的には、自己位相変調効果で得られた白色光と、紫外光とを非線形光学結晶に非同軸で混合し、通常の光源より広いスペクトル幅で同時にパラメトリック増幅が起こるようにした。得られた光は、最適なプリズム間隔では約38フェムト秒までパルス幅が狭窄化されることが分かった。本年度は、上記の極短光パルスを使ってワイドギャップ半導体中のコヒーレントフォノンの観測を行った。この光源は、通常、コヒーレントフォノンの測定に用いられる近赤外のモードロックレーザーと比べてパルスの繰り返し回数が1万分の1以下であり、測定の際のS/Nがその分悪くなる。そこで、信号測定系の改善を行い、繰り返しの低い波長可変光源であるにもかかわらず、他のグループと同等のS/N比が得られるようにした。以上の結果を踏まえ、サンプルとしてはZnSeを用い、これまでほとんど報告例のない、バンド間遷移付近の励起波長の光を使ったコヒーレントフォノンの観測に成功した。そこで、本年度は、新たな波長可変光源を作成して、より狭いパルス幅の光を得ることを優先的にめざした。具体的には、モードロックチタンサファイアレーザー出力の再生増幅光から自己位相変調効果で得られた白色光と、同じ再生増幅光の第二高調波とを非線形光学結晶に非同軸で混合し、通常の光源より広いスペクトル幅で同時にパラメトリック増幅が起こるようにした。得られた光は、非線形光学結晶の角度を調整することにより、可視光のほぼ全域(480630nm)で波長を変えることができた。さらにプリズム対で波長分散の補正を行い、パルス幅を測定した。その結果、最適なプリズム間隔では約38フェムト秒までパルス幅が狭窄化されることが分かった。なお、以上の非同軸パラメトリック増幅や、波長分散の補正、そしてパルス幅の測定にいたるまでに使われた非線形光学結晶や偏光子等の光学部品は本研究費で購入した。上記のように非常にパルス幅の狭い光源が得られ,大部分の半導体内でコヒーレントフォノンの励起が可能になった。今後はこの光源を用いて半導体のバンドギャップの上から下へ励起光パルスの波長を変化させ、生成されたコヒーレントフォノンの振る舞いを観測する。
星間空間におけるアミノ酸前駆体の探索に向けた分光学的研究

アミノ酸の生成機構として有力な経路の一つにストレッカー反応がある。この反応が星間空間において重要な役割を担っているかどうかは、前駆体となる分子の観測的研究を行うことで明らかになると考えられる。ストレッカー反応における最も単純なアミノ酸であるグリシンの前駆体は、アミノアセトニトリルとメタンイミンである。本研究では、ミリ波帯からテラヘルツ帯にわたる周波数範囲でこれらの分子および各種同位体の純回転スペクトルを測定し、分子定数を精密に決定した。その結果、ALMA望遠鏡の観測帯の上限である1 THzまでの分子輝線周波数を、観測を行う上で十分な周波数精度(100kHz以下)で予想することが可能となった。宇宙における生命を考える上で必須の物質であるアミノ酸の星間空間における合成経路の一つとしてストレッカー反応が提唱されている。これは宇宙空間に豊富に存在するアンモニアとホルムアルデヒドを原料に、メタンイミン、アミノアセトニトリルという中間物質を経たのち、最終的にグリシンを生成する反応経路である。これが星間空間においてグリシンの生成経路として有力なものかどうかを判断するためには、原料物質から最終物質に至るまでの各中間体およびその同位体各種について、電波望遠鏡を用いた探索をち密に行っていくことが必要である。本研究はこの電波望遠鏡による探査に必要な参照周波数情報を実験室分光により明らかにすることを第一目的としている。2014年4月現在、アミノアセトニトリルおよびその重水素置換体、メタンイミンおよびその13C、15N、重水素の各置換体についてミリ波体からテラヘルツ体にわたる純回転スペクトルを始めて測定し、各分子の回転定数、遠心力ひずみ定数、および各四重極相互作用定数や各スピン回転相互作用定数といった超微細構造定数を精密に決定し、2THzまでのスペクトル線周波数を十分な精度で予想することができるようになった。これは電波望遠鏡による探査に十分な精度の参照周波数情報を提供したことに対応する。本研究成果により、ALMA(Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array)やHerschel宇宙望遠鏡といった次世代の電波望遠鏡による本格的なアミノ酸あるいはアミノ酸前駆体探査が本格化することと思われる。宇宙における生命、すなわちアミノ酸の合成経路として星間空間におけるストレッカー反応が提示されている。これは宇宙空間に豊富に存在するアンモニアおよびホルムアルデヒドを原料として、それらのシアノ化および加水分解よりアミノ酸が生成するという考え方である。電波望遠鏡によるこれらアミン酸(すなわちグリシンといってもよいであろう)前駆体の探索は反応の最終段階であるアミノアセトニトリルについて、十分な説得力を持つ形でその存在が確認されているわけではない。これは、探索に使用する電波望遠鏡の感度不足によるものか、探索にあたって利用する分光データの精度不足によるものか、あるいはそもそも星間空間におけるこれらの物質を介した星間化学モデルに問題があるのか判断が難しいところである。2012年より南米アタカマ砂漠にALMAという世界最高性能のミリ波ーサブミリ波干渉計が完成し、その観測運用が始まった。この望遠鏡システムは従来の電波望遠鏡と比較して場合によっては数ケタ高い感度での分子の探索を可能とする。星間空間において、はたしてストレッカー反応が生命の基本単位であるアミノ酸生成の主要な経路であるのか、星間化学的な観点から確かめることがALMAを用いれば可能になるであろう。本研究初年度である平成25年度はもっとも単純なアミノ酸であるグリシンを与えるストレッカー反応の中間体、すなわちメタンイミンおよびアミノアセトニトリルに着目し、これらの分子定数を周波数変調型サブミリ波ーテラヘルツ帯吸収分光計を用いて精密に決定することを目的とする。本年度は研究最終年度であるので、これまでの成果とりまとめ、および将来的な研究推進の布石となりうる実験を中心に行った。まず、前年度に論文として発表したアミノアセトニトリルのスペクトル線データを、ケルン大学分子分光データベース(CDMS)および富山大学分子分光データベース(ToyaMa)に登録する作業を行った。またストレッカー反応上、アミノアセトニトリルのさらに前段階に位置する分子であるメタンイミンについても、通常種と4種類の一置換同位体種について分光測定を行い、その結果を欧州天文学会誌に投稿し受理された。これは天文学的に重要な輝線の周波数情報を30-50kHz程度の精度で提供するもので、天文観測にあたっての参照情報としては十分なものである。これについても具体的なスペクトル線データを上記二種類のデータベースおよびストラスブール大学天文学データセンターに登録する作業を行い、天文コミュニティーへの情報提供を行った。また、本研究実施当初はストレッカー反応を中心にアミノ酸生成をとらえていたが、文献調査を進めていくことにより、星間空間で考えうるストレッカー反応以外のアミノ酸生成反応ネットワークを構築することができた。それによればアミノ酸(グリシン)の生成経路上で重要な役割を果たしている分子がいくつかあり、その中でも特に重要と考えられるいくつかの分子について分光実験を行った。

アミノラジカルやメチレンラジカル、ヒドロキシルアミンなどがその例である。最後の分子については主にテラヘルツ帯のスペクトル線周波数測定をほぼ終了し、現在参照情報として精度的に十分かどうかを精査中である。この作業が終了次第、結果を発表する予定である。分子分光学概要でも述べたところであるが、これまでにストレッカー反応を構成するアミノ酸前駆体物質の主要な同位体の純回転スペクトルの測定が完了し、うちアミノアセトニトリルについてはAstrophysical Journal Supplement誌にわれわれの結果が掲載された。またメタンイミンについては、Astronomy & Astrophysics誌に投稿し、現在査読の最終段階である。実験のほうではストレッカー反応以外のグリシン生成経路を検討し、その中でフィッシャートロプシュ型反応に新たに着目して、その中間体物質であるヒドロキシルアミンの分光測定を行った。この分子の分光測定は昨年度末までに完了し、現在論文の投稿準備中である。本研究における最低限の目標としていた、アンモニアからグリシンに至る経路であるストレッカー反応(アンモニア==>ホルムアルデヒド==>メタンイミン==>アミノアセトニトリル==>グリシン)の中間体のスペクトルはすべて取得することができた。特にアミノアセトニトリルに関してはアミノ基の重水素置換体、またメタンイミンの炭素(13C)および窒素(15N)置換体のスペクトル取得に成功したことは当初の計画以上の進展である。特にアミノアセトニトリルはこれまでフランスのグループがサブミリ波領域におけるスペクトル測定結果を報告してあったが、本研究によれば、これらの先行研究に帰属間違いが多数あり、我々の測定結果をもとに遠心力ひずみ定数を大幅に改定しなければならないことが分かった。メタンイミンについても双極子能率の関係でこれまでa型遷移を中心に測定されていたが、今回b型遷移についてもテラヘルツ領域まで測定することができた。また炭素および窒素同位体種についてはほとんど報告がなかったが、本研究において正確な繊維周波数を決定することができた。これら一連の成果はThe 67thInternational Symosium on Molecular Spectrocopy(合衆国オハイオ州コロンバス)、第6回分子科学討論会(東京)で、主要な成果を発表済みであり、今回の我々の結果を用いた星間空間におけるアミノアセトニトリルの探査も一部始まっている。現在アミノアセトニトリルの分光結果に関してはAstrophysical Journalに、メタンイミンの分光実験の結果についてはJournal of Molecular Spectroscopyに投稿中である。