hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Pd誘起グラフェンを用いたpn接合の開発

SiC(0001)基板上に成長させたゼロ層グラフェンと基板間にパラジウム(Pd)原子をインターカレート(挿入)させてその構造と電子状態を調べた.ゼロ層の上にPd原子を蒸着した後で試料を摂氏700度以上で加熱すると,テラス上でPd原子がインターカレートした.さらにPd原子がインターカレートするとK bar点周りでディラックコーンが新たに現れたことから,Pd原子のインターカレートによってゼロ層が電気的に理想的なグラフェンになったことを確認できた.そしてディラック点の位置はフェルミエネルギーと一致していることから得られたグラフェンは中性である.さらにPd原子と基板間で電荷移動が起きたことが分かった.研究実施計画の通りPd原子を蒸着させるための蒸着源を制作し,走査トンネル顕微鏡(STM)が取り付けられている真空チャンバーに蒸着源も装着した.その結果,この同じ真空チャンバー内でゼロ層グラフェンの作製からPd原子の蒸着までを行うことができるようになった.次に予定通りゼロ層グラフェンを作製して,その表面にPd原子を蒸着したあとで試料を加熱してPd原子のインターカレーションが起きるかどうか調べた.表面の状態をSTMで観察すると,Pdは蒸着後にはゼロ層のテラス上にクラスターを形成してランダムに分布することが分かった.さらに,ゼロ層と部分的に1層が混在する表面にPd原子を蒸着した場合には,Pdはゼロ層に多く吸着することが分かった.次に試料を加熱すると700°CでPd原子がゼロ層グラフェンとSiC基板間にインターカレートすることを確認した。Pd原子がインターカレートした後で試料を加熱すると,1000°Cを超えた時にPd原子の脱離が始まり,元のゼロ層グラフェンに戻ることが確認できた.インタカレート後にゼロ層グラフェンに戻ることはCu原子のインターカレーションの場合と同様である.Pd原子のインターカレーションが起きることは確認したが,Pdの蒸着量が少なかった.これでは光電子分光法で電子状態を調べるときに強い信号が出ないと考えられるため,現在はPd蒸着量を飽和する程度まで増やして実験を続けている.また,Cu原子がインターカレートした表面で見られたようにインターカレートした原子が作る構造が原因のモアレパターンが現れないか調べている.これらの成果は学会等で発表した.ゼロ層グラフェンにパラジウムを蒸着してアニールすることで,ゼロ層と基板間にパラジウムをインターカレートすることができた.走査トンネル顕微鏡でパラジウムがインターカレートした表面を観察すると,銅原子のインターカレーションの時に見えたようなモアレパターンは見えなかったことから,インターカレートしたパラジウムの構造はアモルファスであると考えられる.放射光施設(佐賀県立九州シンクロトロン光研究センター)において,パラジウムをインターカレートさせた試料の電子状態を調べた.X線光電子分光測定及び,角度分解光電子分光測定の結果から,パラジウムがインターカレートしたことでゼロ層グラフェンがQuasi-free-standingなグラフェンに変化したことが分かった.また,このグラフェンで測定されたディラックコーンのディラック点はフェルミ準位と等しいことから,パラジウムとグラフェン間で電子のやりとりがないことが分かった.パラジウムがインターカレートした表面を走査トンネル顕微鏡で調べた際に,詳細な画像を得るのが難しく多くの時間がかかった.この原因はプリアンプが故障していたためであったが,現在は修理が済んでいるので今後の研究でも引き続き本装置を使用して研究できる.また,基板に使用しているSiC(0001)ウエハを研究代表者が以前の研究で使っていたものとは別な基板にしたところ,ゼロ層グラフェンを作製する際の基板の加熱条件が変わったためゼロ層グラフェンを作製する条件決めに時間がかかった.本研究課題ではSiC(0001)基板上に成長させたゼロ層グラフェンと基板間にパラジウム(Pd)原子をインターカレート(挿入)させて,その構造と電子状態を調べた.まずゼロ層の上に真空中でPd原子を蒸着して試料を加熱するとPd原子がインターカレートされることを確認した.走査トンネル顕微鏡でインターカレートした後の表面を観察すると,最表面に存在するグラフェンの格子以外にモアレパターンは観察されなかったため,インターカレートしたPd原子は結晶になっていないと考えられた.Pd原子の量が少ない場合には基板のテラス上にPd原子がインターカレートした領域が独立に存在した.インターカレートさせる研究では原子がインターカレートする経路が問題になることがあるが,この結果からPd原子はテラス上からインターカレートすることが分かった.さらにX線光電子分光と角度分解X線光電子分光により内殻電子の電子状態と価電子帯の分散関係を調べた.その結果Pd原子がインターカレートするとK bar点周りでディラックコーンが新たに現れたことから,Pd原子のインターカレートによってゼロ層が電気的に理想的なグラフェンになったことを確認できた.ディラック点の位置はフェルミエネルギーと一致していることから,Pd原子とグラフェン間に電荷の移動はなく,Pd原子のインターカレートによって中性のグラフェンが得られたと言える.これは金属原子をインターカレートした研究としては初めての結果である.C1s,Si2pおよびPd3d内殻電子のスペクトルが等しい量だけ化学シフトしていることから,Pd原子と基板間で電荷移動が起きたことが分かった.最終年度はこれらの成果を学会で発表するとともに学術雑誌に論文として発表した.また透過型電子顕微鏡でPd原子がインターカレートした断面の観察を行った.断面観察の結果はまだ出ていない.

SiC(0001)基板上に成長させたゼロ層グラフェンと基板間にパラジウム(Pd)原子をインターカレート(挿入)させてその構造と電子状態を調べた.ゼロ層の上にPd原子を蒸着した後で試料を摂氏700度以上で加熱すると,テラス上でPd原子がインターカレートした.さらにPd原子がインターカレートするとK bar点周りでディラックコーンが新たに現れたことから,Pd原子のインターカレートによってゼロ層が電気的に理想的なグラフェンになったことを確認できた.そしてディラック点の位置はフェルミエネルギーと一致していることから得られたグラフェンは中性である.さらにPd原子と基板間で電荷移動が起きたことが分かった.Pd原子がインターカレートした表面はCu原子がインターカレートした表面に比べて凹凸が激しく,従来のようにSTMで表面を観察すると,おそらくSTMの探針が表面に衝突することで解像度が落ちてしまう.このためPdがインタカレートした後の表面でグラフェン格子を確認することに時間がかかっている.これを解消するために,探針を走査する際の条件を変化させて最適値を探している.また,探針の素材をタングステンからプラチナイリジウムに変更すれば探針の状態が安定する可能性があるため,プラチナイリジウム製の探針を作製しようとしている.まずSiC(0001)ウエハを以前に使用していたものにして,これまで得られている結果と同様にパラジウムがインターカレートすることを確認する.また,パラジウムの蒸着量を少量にして,インターカレートした場所どうしが接しないような条件でパラジウムがインターカレートした領域を詳しく調べてその領域にグラフェンの格子欠陥がないか調べる.これはインターカレートが起きる経路を調べるためである.当初の計画ではパラジウムをインターカレートさせてp型グラフェンを作製する予定であったが,実行してみたところグラフェンは中性になることが分かった.過去の研究から銅や金をインターカレートした時には,銅や金からグラフェンへ電子が移動してグラフェンはn型になった.周期表を参照すると銅と金は11族であり,電子殻を安定にするためには電子を1つ放出すればよいことが分かる.パラジウムは1つ隣の10族であり電子殻が安定しているので,グラフェンと電子のやり取りが起きなかったと推測できる.この考え方に従うと,目的とするp型グラフェンを得るためには9族のコバルト,ロジウム,イリジウムのいずれかをインターカレートすればよいと推測できる.今後の研究ではこの元素のうち,過去の研究とも照らし合わせて最も妥当な元素をインターカレートさせる実験を行う予定である.表面物理プラチナイリジウム製の針の作製については,タングステン探針を作る時と同様の溶液を使って電界エッチングによりプラチナイリジウム探針を作ろうとしたが,エッチング速度が非常に遅かったため,溶液を変更して電解エッチングを行う予定である.Pd原子の蒸着量を増やし飽和する量でインターカレーションを行う.
スウェーデンにおける原発閉鎖決定がエネルギー関連技術開発に与えた影響に関する研究

2018年度は、論文の刊行という形では、研究成果を公表することはできなかった。現在までに、スウェーデン国内における原子力関連の論文刊行状況や特許データに基づいた研究開発状況の詳細な分析、スウェーデン政府による再生可能エネルギー関連研究開発費等の増減に関する要因分析、1980年代のスウェーデンエネルギー政策の形成プロセスに関するファクト・ファインディング(伊藤康(2017)「国民投票後のスウェーデンのエネルギー政策」喜多川進他『環境政策史』ミネルヴァ書房所収,を詳細化)、1990年代後半以降のスウェーデンにおける環境補助金政策が再生可能エネルギー関連技術普及に与えた影響に関する定量分析を行っており、論文化しているところである。またスウェーデンの事例を扱っているわけではないが、日本の石炭産業の衰退過程における技術維持及び関連政策の問題点についても、検討を行っている。本研究の重要なテーマの1つが「衰退産業において、重要技術を維持できるか」ということである。高度成長期以降の日本において縮小し続けた、典型的な衰退産業である石炭産業においても、関連技術維持が課題となっており、それが可能だったのか、もし可能だったとしたらそのためにどのような政策が実施されたのかを明らかにすることは、原発廃棄国民投票後のスウェーデンの事例に対する理解を深めるために非常に有効であると考える。また、2018年9月に上智大学で開催された環境経済・政策学会における企画セッション「エネルギー課税をめぐる環境政策史ー長期的傾向と国際比較の分析から」で討論者を努めたが、その際に当該科研費に基づく研究で得た知見を活かすことができた。スウェーデン現地調査に十分な時間がとれず、また様々な資料の読み込みに思ったよりも時間がかかったため。時間がかかりながらも、入手した資料の読み込みや原子力工学者へのヒアリングを行う中で、1980年代エネルギー政策(特に原子力活動法)に関するキーパーソンに対する聞き取り調査が必要だと認識し、アポイントをとるべく模索したが、昨年度末までに接触できていないため。昨年度で終了の予定を1年間延長させて頂いた。既に収集した資料・データに基づいて執筆中の論文を完成させる。また、今年度まで研究を延長した理由である、1980年代におけるエネルギー政策担当者(キーパーソン)に対する聞き取り調査(スウェーデン現地調査)を今年度前半までに実施し、それに基づきスウェーデンにおけるエネルギー政策形成プロセスに関して、より詳細な論文を執筆する。現在、スウェーデン在住の知人及び知人の人脈を介して、キーパーソンと思われる人物と接触を試みているところである。定量分析として、「研究実績の概要」に書いた分析を論文化していくが、その中でも特に特許データを用いた分析(ヨーロッパ特許庁の特許データ等を用いて、原発廃棄の決定が技術開発活動に与えた影響に関する分析、特許の申請状況から見た、スウェーデン企業の技術維持のための戦略等の分析)が遅れている。検索結果がやや不安定なので、データをより精査した上で分析を進めていく予定である。予定よりは遅れているが、これらの成果を早い段階でワークショップ等で発表し、コメントを頂いた上で、学術雑誌に投稿する。本研究の主たる目的は、1980年にスウェーデンで行われた「原発廃棄に関する国民投票」がその後のエネルギー関連技術開発等に与えた影響に関する分析である。その前提として、国民民投票後の10年間のスウェーデンにおけるエネルギー政策について、政府の調査委員会等の報告書や議会に提出した政策案を中心に検討を行った。その成果の一部が「国民投票後のスウェーデンのエネルギー政策ー脱原発のための施策は十分だったのか」(西澤・喜多川編著(2017)『環境政策史ーなぜいま歴史から問うのか』ミネルヴァ書房,所収)である。同時期の省エネルギーについては、第2次石油ショックへの対応が省エネルギー全般ではなく、石油代替にとどまっていた、その結果、電力需要を抑制しなければならなかったにもかかわらず、石油を利用した家庭用暖房を電力暖房への転換を促し、却って原発への依存を高めることにつながってしまった。また、1980年代後半の地球温暖化問題への関心の高まりは、最も現実的な代替電源である天然ガス火力への転換を事実上不可能にした。再生可能エネルギー普及については、日本などと比較して、研究開発投資のGDPに対する比率は大きかったが、市場の拡大・普及につながるような政策手段は十分ではなかった。結局、1980年代には2010年までの原発廃止を実現を可能にするような政策を導入することはできなかったといわざるを得ない。これはすなわち、省エネルギーや再生可能エネルギーの開発・普及を大幅に促進する政策が十分ではなかったということを意味している。なお、原発廃棄という決定が廃炉技術開発等へのインセンティヴを削ぐという問題意識を一部の関係者がもっていたことは確認できたが、それがどの程度真剣に議論されたかまでは明らかにできなかった。これまでに収集したスウェーデン語文献を十分に読み込むことができず、エネルギー政策全般の把握にとどまり、個別の分野を詳細に把握することができなかった。また、予定していたスウェーデンでの現地調査を行うことができず、電子化されていない資料収集とヒアリングが実施できなかった。平成29年度は、8月にスウェーデン現地調査を行った。1980年の原発廃棄国民投票後に、政府部内でどのような議論が行われたのかを詳細に検討するために、王立図書館、議会図書館で意思決定プロセスに関連する資料の発掘に努めた。また、王立工科大学の原子力工学研究者にヒアリングを行い、1987年の「原子力活動法改定」の影響が大きかったこと、原発廃棄決定後に原子力工学志望の学生が大幅に減少した(留学生については維持)等の証言をえることができた。

ただし、原子力工学専攻学生数の推移等のデータについては、提供して頂けるとのことであったが、現在に至るまで入手できていない。これまでの調査・研究の結果については、2017年12月21日に京都大学大学院経済学研究科で開催された環境経済学セミナーにおいて、「国民投票後のスウェーデンのエネルギー政策ー脱原発の施策は十分だったのか」というタイトルで報告を行った(出張旅費は先方が支出)。また、政府の再生可能エネルギー技術の開発・普及に対して行った助成政策の効果を定量的に把握するために、スウェーデン環境保護庁所有のスウェーデン語資料に関して、翻訳を依頼し、どの程度新技術開発・普及のためのプロジェクトが構想・実施されたのか把握につとめた。これについては、平成29年度で新技術を含んだプロジェクトの概要が把握できたので、今年度は定量分析を実施可能な状態になった。必ずしも政策決定プロセスに関する資料を十分に入手できていない。また、スウェーデン語資料の翻訳に、予想以上に時間がかかったため。2018年度は、論文の刊行という形では、研究成果を公表することはできなかった。現在までに、スウェーデン国内における原子力関連の論文刊行状況や特許データに基づいた研究開発状況の詳細な分析、スウェーデン政府による再生可能エネルギー関連研究開発費等の増減に関する要因分析、1980年代のスウェーデンエネルギー政策の形成プロセスに関するファクト・ファインディング(伊藤康(2017)「国民投票後のスウェーデンのエネルギー政策」喜多川進他『環境政策史』ミネルヴァ書房所収,を詳細化)、1990年代後半以降のスウェーデンにおける環境補助金政策が再生可能エネルギー関連技術普及に与えた影響に関する定量分析を行っており、論文化しているところである。またスウェーデンの事例を扱っているわけではないが、日本の石炭産業の衰退過程における技術維持及び関連政策の問題点についても、検討を行っている。本研究の重要なテーマの1つが「衰退産業において、重要技術を維持できるか」ということである。高度成長期以降の日本において縮小し続けた、典型的な衰退産業である石炭産業においても、関連技術維持が課題となっており、それが可能だったのか、もし可能だったとしたらそのためにどのような政策が実施されたのかを明らかにすることは、原発廃棄国民投票後のスウェーデンの事例に対する理解を深めるために非常に有効であると考える。また、2018年9月に上智大学で開催された環境経済・政策学会における企画セッション「エネルギー課税をめぐる環境政策史ー長期的傾向と国際比較の分析から」で討論者を努めたが、その際に当該科研費に基づく研究で得た知見を活かすことができた。スウェーデン現地調査に十分な時間がとれず、また様々な資料の読み込みに思ったよりも時間がかかったため。
床版耐疲労性と温度応力低減における膨張材－軽量骨材併用効果の検証とその戦略的活用

膨張材と軽量骨材を併用した場合の温度応力抑制効果と床版の疲労耐久性向上の機構を理解することを目的として、熱膨張係数の測定や軽量骨材周りの微細観察等を行った。その結果、膨張材を使用した場合の若材齢における線膨張係数の増加と軽量骨材の小さな線膨張係数が、膨張材と軽量骨材の併用効果を考える上での重要な因子であると推定されたが、両者の併用効果の機構の詳細を把握するまでには至らなかった。また、膨張材の使用により骨材の界面に形成される剥離部分に、軽量骨材を使用したために新たな生成物が析出するという現象は確認されなかった。コンクリート部材にケミカルプレストレスの導入を目的として膨張材を単独使用した場合には、導入したケミカルプレストレスが高温履歴により消失する一方で、軽量骨材を併用することにより、コンクリートの温度応力が緩和される現象について検討を行った。まず、養生温度を実験水準として、膨張材を使用した鉄筋コンクリート供試体の一軸引張試験を実施し、高温履歴を受けた供試体ではひび割れ発生応力が低下することを確認した。また、標準添加量の膨張材を使用した場合、常温養生では膨張コンクリートのひび割れ発生応力は膨張材無添加の場合と同程度だったが、高温履歴を与えた場合には無添加の場合を下回った。既往の研究では、膨張材の使用による線膨張係数は小さくなるとする報告があったが、本研究の予備実験では、逆に膨張材による反応生成物の線膨張係数が大きい可能性が示唆された。そこで系統的な検討を行った結果、膨張材を使用した場合には若材齢では膨張材添加量の増加と共に線膨張係数が増加する一方で、材齢28日では逆に減少するという特異な傾向を確認した。また、膨張材の添加による線膨張係数の増加は、低熱ポルトランドセメントの使用により抑制できることを確認した。さらに、軽量粗骨材単独の線膨張係数を測定した結果、普通骨材の約半分であることを確認した。予備実験において膨張材と軽量骨材を併用した場合に骨材界面の剥離部分に析出物が生成してケミカルプレストレスを保持する機構の存在が浮上したが、マイクロスコープを用いた詳細目視観察を行った結果、そのような生成現象はほとんど確認されなかった。以上の検討により、膨張材を使用した場合の若材齢における線膨張係数の増加と、軽量骨材の小さな線膨張係数が両者の併用効果を考える上での重要な因子であると推定されたが、その機構の同定までには至らなかった。養生温度を実験水準として,膨張材を使用した鉄筋コンクリート供試体の一軸引張試験を実施し,ひび割れ発生時の応力およびひび割れ発生後の鉄筋ひずみを測定することで,膨張材によるケミカルプレストレスおよびケミカルプレストレインの評価を行った。供試体寸法は,100mm×100mm×400mmで断面中央にD16ねじ節鉄筋を配置し,両端部を鋼板で拘束した。使用したセメントは普通ポルトランドセメント,膨張材は低添加型とし標準添加量を添加した。材齢1日で脱型し,20°Cおよび35±5°C(ホットカーペットで包み加温。以下,高温履歴と呼ぶ)の,2種類の条件下で湿布養生を与えた。高温履歴を与えたケースにおいても,ホットカーペットから取り出して供試体が20°C程度に戻ったのちに載荷を行った。載荷は材齢28日で実施した。本検討で得られた結論を以下の通りである。(1)一軸引張試験において,高温履歴を受けた供試体ではひび割れ発生応力の低下が確認された。これは,温度低下に伴う収縮に起因すると考えられる。(2)標準添加量の膨張材を使用した場合,20°Cの養生を与えたケースにおいては,ひび割れ発生応力は無添加のケースと同程度であった。一方,高温履歴を与えた場合には無添加のケースを下回った。(3)膨張材を標準添加量の2倍使用した場合,最大35°C程度の温度履歴であれば,温度低下後もケミカルプレストレスが保持されることを確認した。また,別途実施した膨張材を使用したコンクリートと普通コンクリートの線膨張係数の比較実験から,膨張材による反応性生物の線膨張係数が大きい可能性が示唆された。本研究では,温度応力抑制と疲労耐久性向上を対象として,膨張材と軽量骨材の使用により導入される影響因子を抽出・分離することでその機構解明を試みることとしている。昨年度の検討では,養生温度を変化させた一軸引張実験および線膨張係数に関する検討を行い,膨張材を用いた場合には線膨張係数が大きくなっていることを確認し,膨張材と軽量骨材の併用による温度応力抑制機構の解明に資する知見を取得した。一方,疲労耐久性に関する検討は進んでおらず,当初計画に比べて,進捗はやや遅れている。

膨張材と軽量骨材を併用した場合の疲労耐久性の検討を行うために,小型輪荷重走行試験装置を用いた小型円形模擬床版の疲労試験を実施する。これにより,膨張材と軽量骨材を併用した場合の疲労耐久性を直接検討する。また,パラメータを振った実験を実施することで,併用効果の有無および機構についての検討を行う。本年度は,膨張材と軽量骨材を併用した場合の温度応力抑制機構の解明に資する検討を実施したが,膨張材と軽量骨材を併用した場合の疲労耐久性の検討に着手することができなかったために,予算の未使用が生じるとともに,期間延長手続きを行う必要が生じた。次年度では,小型輪荷重走行試験装置の整備を行った上で,小型円形模擬床版の疲労試験を繰り返すことで,膨張材と軽量骨材を併用した場合の疲労耐久性の検討を進めていくこととしており,研究費は主に実験費用として支出する予定である。
低次元フェルミ粒子系における特異な液体状態の理論的研究

低次元とくに1次元2次元という空間的制限のなかにおかれたフェルミ粒子系では、朝永・ラッティンジャー液体という特異な状態になると考えられているが、その性質についていくつかの問題を研究し、新たな知見を得た。具体的には、以下の点について調べた。1)スピンに関する励起にギャップが生じるという特異な状態の場合に、グリーン関数のスペクトルやスピン・電荷応答関数などがどのように振舞うか調べた。その結果、今までと異なる相関指数の振舞いを見出した。2)擬1次元のモデルに対して摂動計算を発展させ、純粋な1次元系の振舞いから2次元系での振舞いにクロスオーヴァーする様子を具体的に得た。3)1次元フェルミ粒子系において密度波とスピン密度波の共存という興味深い可能性があるが、これについて共存のメカニズム、温度依存性などを調べた。とくに繰り込み群を用いて、相図上で2種類の共存状態があり、クロスオーヴァーによる状態の温度変化があることがわかった。4)1次元系でのスピンと密度の分離を考慮して、2層ある場合の1次元フェルミ粒子系の基底状態を変分的な観点から調べた。その結果、2層目の密度に依存していくつかの興味ある磁気状態が実現することを見出した。さらに、フラストレーションの効果による密度波の融解という可能性を調べた。5)擬1次元的なフェルミ粒子系では、ストライプ状態と呼ばれる電荷が縞状に局在して、スピン自由度の部分と1次元流体の部分とに分かれる可能性がある。このような状態について実現の条件などについて調べた。6)1次元ボース粒子間に強い短距離斥力が働くというモデルを用いて、グリーン関数の振舞いなどを調べ、よく知られているフェルミ粒子系との類似点、相違点を明らかにした。低次元とくに1次元という空間的制限のなかにおかれたフェルミ粒子系や液体ヘリウムの物理現象について、いくつかの問題について研究した。1.フェルミ粒子を1次元に近い状況に閉じ込めた場合、擬1次元性を考慮しなければならない場合がある。擬1次元のモデルに対して摂動計算を発展させ、どのような特異な振舞いが現れるかについて調べた。2.フェルミ粒子を考える時に、比較としてボース粒子であるヘリウム4の場合についても調べることは興味深い。実験的にも両者の比較ができる。そこで、ヘリウム間に強い短距離斥力が働くというモデルを用いて、物理量を具体的に計算する手法を見出した。今後は具体的にボース粒子系での、比熱・圧縮率・運動量分布・相関関数の巾乗則などを理論的に求めていく予定である。フェルミ粒子とボース粒子との違いがどのように現れるか興味深い。3.ある種の1次元フェルミ粒子系では、スピンに関する励起にギャップが生じるという特異な振舞が期待される。そのような場合にグリーン関数のスペクトルやスピン・電荷応答関数などがどのように振舞うか調べた。とくにスピン電荷分離という現象が、通常の朝永・ラッティンジャー液体と異なった振舞いをすることを見出した。4.上記の計算のために、多粒子系の波動関数を発生させて、実験で測定される物理量を数値的に評価するというプログラムを開発した。5.今後は短距離斥力だけでなく長距離の斥力の効果が、今までの結果にどのように影響するかなど、実験との比較が容易になるような理論を発展させることを考えている。1.1次元ヘリウム3のフェルミ粒子系で実験的に実現される2層系の場合、どのような状態が実現するか変分法によって調べた。その結果、2層目のヘリウムの密度によって、磁気特性が異なる3つの状態が実現する可能性を見出した。3つの状態とは、フェリ磁性的なもの、朝永・ラッティンジャー液体状態、およびスピンギャップ状態である。

今後は精密な数値計算によって、この予想を確かめることを行う予定である。2.有機伝導体も1次元フェルミ粒子系の1つの例であるが、そこにおいて電荷密度波とスピン密度波とが共存する可能性があることを示した。このような共存のメカニズム、温度依存性などを調べた。3.1次元系ではフェルミ粒子系とボース粒子系が類似の振舞いをする可能性がある。実験的にも両者の比較ができるために、興味深い問題である。これについて、ボース粒子(例えばヘリウム4)間に強い短距離斥力が働く場合のグリーン関数のふるまいを調べた。その結果、フェルミ粒子の場合のフェルミ面的なものがボース粒子系においても出現することを見出した。今後はさらにグリーン関数の特異性の羃乗則などを調べ、解析的な方法との比較等を行う予定である。低次元とくに1次元2次元という空間的制限のなかにおかれたフェルミ粒子系や液体ヘリウムの物理現象について、いくつかの問題について研究した。1.1次元フェルミ粒子系において電荷密度波とスピン密度波の共存という興味深い可能性があるが、これについて共存のメカニズム、温度依存性などを調べた。とくに繰り込み群を用いて、相図上で2種類の共存状態があり、クロスオーヴァーによる状態の温度変化があることがわかった。2.低次元系でのヘリウムを考える際には、粒子間の強い相関が重要な役割を果たし、スピンと密度の分離が起こる。密度の自由度はハードコアの粒子として振舞い、スピンの自由度の方が磁性を担うと考えられる。このことを念頭に、2層ある場合の1次元フェルミ粒子系の基底状態を変分的な観点から調べ、2層目の密度に依存していくつかの興味ある状態が実現することを見出した。3.さらに、1次元フェルミ粒子系が2重になった場合の特異な現象の1つとして、フラストレーションの効果による密度波の融解という可能性を調べた。1重の場合に密度波が生じる場合でも、2重の場合には斥力相互作用のフラストレーションが生じることがある。この場合、斥力相互作用の大きさによっては、2層の間にself-dopingが起こって、粒子密度が変化した状態が基底状態になり、密度波が融解するという現象を見出した。4.擬1次元的なフェルミ粒子系では、ストライプ状態と呼ばれる電荷が縞状に局在して、スピン自由度の部分と1次元流体の部分とに分かれる可能性がある。これについてt-Jモデルを用いて調べた。
日本国外の日本語バイリンガル若年層の複数言語能力意識の把握と日本語教育方法の開発

本研究は欧州、米国、豪州などの11カ国に居住している日本語バイリンガルの子どもたちの複数言語能力意識について調査をすると同時に、子どもの家族、子どもに関わる教員等から子どもたちの言語使用、言語学習について面接調査を行った。その結果、複数言語能力意識が子どもたちの言語学習とアイデンティティ形成に大きな影響を与えていることが明らかになった。また、その成果を論文、書籍にまとめ公表した。本研究は、日本国外にいる日本語バイリンガル若年層の、日本語能力を含む複数言語能力意識を把握するとともに、それに基づく日本語教育のあり方を検討し、新たな日本語教育方法を開発することを目的としている。平成22年度は、8月に欧州各国の日本人・日系人子弟の日本語教育に詳しいコンタクト・パーソンを通じて、日本人学校、日本人補習授業校、日本語学校を視察し、関係者および子どもたち(高校生以上)にインタビュー調査を行った。主な調査地は、ルーマニア、オーストリア、スイス、アイルランド、スウェーデンであり、訪問した学校等は、7校、教師および子どもの保護者とも懇談をし、子どもたちの複数言語使用の実情と課題を把握することができた。これらは、主に初等中等教育レベルの子どもたちの複数言語使用と日本語学習がテーマであった。一方、海外において、幼少期より複数言語環境で成長した日系の大学生、帰国生が日本の大学に入学した場合、どのように日本語授業に参加するのか、またその際、どのような課題があるかを調査することにした。まず、これらの学生を長年教育して来られた専門家をお招きして、研究会を行った。その中でこれらの学生たちが抱える課題も明らかになった。同時に、都内の大学に在籍する日系の学生を対象にインタビュー調査を行った。その中で、学生たちが自分の複数言語能力に対してどのような意識を持つか、またそのことと言語学習とどう関係するか、さらに、これらがアイデンティティ形成にどのように関連しているかを追究した。本研究は、日本国外で幼少期より複数言語環境で成長した子どものうち、日本語バイリンガルの子どもたちの複数言語能力意識の把握と、それらの背景を持つ子どもたちへの日本語教育を行う方法を開発することが目的となっている。そのため、今年度は、それらの子どもたちや幼少期に複数言語環境で成長した経験のある若者たちの言語能力意識に関するインタビュー調査を行うために、アメリカ合衆国、スペイン、フランス、オランダを訪問し、各地の日本人学校、日本人補習授業校、日本語教室などを視察し、子どもたちおよび若者たち、さらに、教員、保護者などの話を伺った。その結果、幼少期より複数言語に接触しつつ、成長した経験は若年層の若者たちの言語能力意識に影響を与えるだけではなく、彼らのアイデンティティ形成にも強く影響していることが確認された。その研究成果は、2012年3月3日、4日に早稲田大学で開催された国際研究集会「移動する子どもたち」のことばとアイデンティティ-時間と空間、そして自己形成-」においても発表され、本研究テーマを深めるとともに、国内外の実践者との研究交流を行った。現在、その成果の一部は、ジャーナル「移動する子どもたち」3号に研究論文として掲載し、公開を行うとともに、これまでの研究成果をまとめ、来年度に書籍にまとめ刊行する準備を進めている。本研究テーマは、国内外で「移動する子ども」が自らの複数言語能力にどのように向き合い、主体的な生き方とアイデンティティをどのように構築していくかということに、ことばの教育が果たす役割とあり方を考えることにある。その意味で、本研究の成果は、「移動する子ども」に関わる親や関係者、そして成長する子どもたち自身にとっても大きな知見を与える貢献ができると期待される。本研究は、日本国外で幼少期より複数言語環境で成長した子どものうち、日本語バイリンガルの子どもたちの複数言語能力意識の把握と、それらの背景を持つ子どもたちへの日本語教育を行う方法を開発することを目的としている。そのため、これまでそれらの子どもたちや幼少期に複数言語環境で成長した経験のある若者たちの言語能力意識に関するインタビュー調査を行うために、アメリカ合衆国、スペイン、イギリス、フランス、オランダ、ドイツ、オーストリア、スウェーデン、アイルランド、ハンガリー、オーストラリアを訪問し、各地の日本人学校、日本人補習授業校、日本語教室などを視察し、子どもたちおよび若者たち、さらに、教員、保護者などの話を伺った。その研究成果は、2012年3月3日、4日に早稲田大学で開催された国際研究集会「移動する子どもたち」のことばとアイデンティティー時間と空間、そして自己形成ー」において発表された。また、その成果の一部は、ジャーナル「移動する子どもたち」3号に研究論文として掲載され、公開された。さらに、3年間の研究成果をまとめ、2013年2月に、川上郁雄編『「移動する子ども」という記憶と力ーことばとアイデンティティ』(くろしお出版)にまとめ、刊行した。

計画にそって海外調査を実施し、成果を得ている。またその成果をまとめ、研究論文等によって発表し、かつ、それを書籍として刊行する準備を進めている。24年度が最終年度であるため、記入しない。今年度はタイ、オーストラリアでの現地調査を予定している。そのうえで、3年間の調査結果および研究を踏まえ、本研究の目的である日本国外の日本語バイリンガル若年層の複数言語能力意識を踏まえた日本語教育方法の開発について考察をまとめ、公開することをめざす。
触媒援用化学研磨法の開発

本年度は加工条件の最適化と白金代替触媒の検討を目標にあげ研究を行った.まず加工速度の向上を目的とし,SiC基板の加工速度と加工圧力の関係及び,加工速度と触媒板及び試料の回転速度の関係を調査した.加工速度は加工圧力,回転速度に比例することがわかり,それぞれの実験結果から最も速い加工速度が得られた条件下で加工を行った結果,約500nm/hの加工速度が得られた.これは一般的な最終研磨法であるCMPの加工速度である400nm/hを超える速度である.また,加工後の表面は原子レベルで平坦であるだけでなく,断面TEM像から結晶構造に乱れを生じていないこともわかった。このことから,高加工速度が得られた条件下であっても,化学的に加工が進行していることがわかった.次に白金代替の検討を行った.昨年度の結果よりSiCはHF分子の解離吸着によりSi-C結合を切断し加工が進行することが明らかとなっている.ここで白金触媒はHF分子の結合を弱めることで解離吸着の反応障壁を減少させていると考えた.金属触媒のd軌道の空き準位が多いほど分子の解離エネルギーは下がると報告されている.そこでd軌道の空き準位数の異なる金属触媒で加工を行い加工速度の依存性を調査した。その結果空き準位の多いPtとMoを用いた場合に加工速度が増加することが明らかとなった.よってモリブデンは白金の代替触媒として有用であることが明らかとなった.また,その他にもd軌道の空き準位数の多い触媒を用いることで更なる加工速度の向上が期待される.次世代省エネルギー半導体デバイス用基板として注目されている炭化ケイ素(SiC)は高硬度かつ化学的に安定で加工が難しい材料である.そのためSiCの平坦化加工技術は確立されておらず開発が急務となっている.これまでに触媒を用いた新しい加工法である触媒表面基準エッチング法の開発を行い既存技術以上に平里かつ結晶性のよいSiC表面が得られている.しかし平坦な部分は基板のごく一部であり実用化へ向けた評価を行うことが困難であった.そこで本年度は実用化へ向け基板全面に渡り平坦な表面を作製し,デバイス評価を行い,さらに加工メカニズムの解明のための実験を行うことを目的とした.まず基板の全面平坦化を試みた.これまで平坦性を悪化させていた原因が白金触媒盤表面の塑性変形であることがわかった.そこで新たな触媒盤として塑性変形を起こしにくい軟質材上に白金を薄膜成膜した新たな触媒パッドを開発した.その結果,原子レベルで平坦な表面を基板全面に渡り作製することに成功した.また,平坦化した基板を用いデバイスを作製したところ,性能の改善がみられ,さらに素子ごとのバラツキも減少した.このことから本加工法により平坦化を行った基板を用いることで市販基板よりデバイス性能の改善と,歩留まり向上が期待できる.次に加工メカニズム解明のための実験を行った.これまでに加工メカニズムとしては,SiCと白金の接触することによるSiC表面の酸化と,その酸化膜のフッ化水素酸溶液へのエッチングであると予想した.本メカニズムにおいて,溶液はエッチングのみに寄与しており,現在の加工速度(100nm/h)を考えれば溶液濃度は5%程度でも十分加工が行えると考えられる.そこでフッ化水素酸濃度の低濃度化を行った.その結果30%以下では加工が進まないことがわかった.このことから溶液がSiC表面の酸化にも寄与していると考えている.今後詳細に検討することで溶液の低濃度化や加工速度の向上を目指す.近年,地球温暖化が深刻な問題となっておりパワーデバイスの低損失化が求められている,炭化ケイ素(SiC)は各種物性値が優れており,低損失パワーデバイス用基板材料として注目されている.SiCは高硬度化学的に安定という性質から基板の平坦化加工が困難である.我々はこれまでにSiC基板の平坦化加工技術である触媒基準エッチング法(CARE)の開発を行い,原子レベルで平坦かつ表面結晶の良好な表面の作製に成功している.本年度は(1)光照射の援用による加工速度の向上と(2)加工メカニズムの解明とフッ化水素酸濃度の低濃度化を目的とし研究を行った.1.光照射の援用による加工速度の向上本加工法はステップ端からエッチングが進行するため,加工速度はステップ密度に依存する.そこでテラス上に微小なピットを作製することによってエッチングの起点を増加させ加工速度の向上を検討した.ピット作製には紫外線照射による光エッチングを用いた.フッ化水素酸溶液中で4H-SiC on-axis基板に紫外線を約10秒照射することでテラス上に極小さなピットを形成することに成功し,ピットのある表面を2分間加工することで再びステップテラス構造を持つ表面を作製出来た.これにより加工速度は1nm/hから約10nm/hにまで向上させることが出来ることがわかった.2.加工メカニズムの解明とフッ化水素酸濃度の低濃度化本加工法は非常に危険なフッ化水素酸を用いており,低濃度化が求められている.そこで添加剤として比較的安全なフッ化カリウムを検討した.フッ化水素酸のみで加工を行った場合,HF濃度が15mol/Lの時,加工速度は約10nm/hであったが,2mol/Lのフッ化カリウムを添加することにより加工速度は30nm/h以上に増加することがわかった.この結果よりフッ化カリウムの添加により加工速度を増加させることが出来ることがわかった.

また加工速度は([F-]+[HF2-])×[HF]の値に比例することもわかり,F-,HF_2-イオンとHF分子の両方がエッチングに寄与していることもわかった.本年度は加工条件の最適化と白金代替触媒の検討を目標にあげ研究を行った.まず加工速度の向上を目的とし,SiC基板の加工速度と加工圧力の関係及び,加工速度と触媒板及び試料の回転速度の関係を調査した.加工速度は加工圧力,回転速度に比例することがわかり,それぞれの実験結果から最も速い加工速度が得られた条件下で加工を行った結果,約500nm/hの加工速度が得られた.これは一般的な最終研磨法であるCMPの加工速度である400nm/hを超える速度である.また,加工後の表面は原子レベルで平坦であるだけでなく,断面TEM像から結晶構造に乱れを生じていないこともわかった。このことから,高加工速度が得られた条件下であっても,化学的に加工が進行していることがわかった.次に白金代替の検討を行った.昨年度の結果よりSiCはHF分子の解離吸着によりSi-C結合を切断し加工が進行することが明らかとなっている.ここで白金触媒はHF分子の結合を弱めることで解離吸着の反応障壁を減少させていると考えた.金属触媒のd軌道の空き準位が多いほど分子の解離エネルギーは下がると報告されている.そこでd軌道の空き準位数の異なる金属触媒で加工を行い加工速度の依存性を調査した。その結果空き準位の多いPtとMoを用いた場合に加工速度が増加することが明らかとなった.よってモリブデンは白金の代替触媒として有用であることが明らかとなった.また,その他にもd軌道の空き準位数の多い触媒を用いることで更なる加工速度の向上が期待される.
RNA干渉で乳がん関連遺伝子を破壊したヒト乳腺細胞の放射線感受性と造腫瘍性の検討

本研究の目的は、遺伝子の発現を人為的に抑制することによってそれらの遺伝子の機能を調べる方法として、近年新しく開発された手法であるRNA干渉法を利用して、目的とする癌関連遺伝子BRCA1および14-3-3σ遺伝子の発現を抑制することで、その細胞が相同組換え修復能あるいはG2/Mチェックポイントを喪失し、放射線高感受性になることを確認することである。そこで、Elbashirらの方法を参考にして、ヒト正常乳腺由来細胞MCF10においてBRCA1または14-3-3σ遺伝子の発現を抑制できるdsRNAを作製した。その際、以下の点について検討を行った。1.それぞれの遺伝子の発現抑制に有効なdsRNAの配列を検討するため、3種類ずつのdsRNAを合成して細胞に導入後、mRNAの発現レベルを調べたところ、それぞれ7090%の減少が認められた。2.発現抑制に最適なdsRNAの導入濃度を検討したところ、100nMで導入した際に最も発現レベルの抑制が認められた。3.細胞へのdsRNAの導入法を検討したところ、Oligofectamineを用いた導入法が最も適していた。4.発現抑制の持続期間を測定した結果、導入後72時間で最も発現レベルの抑制が認められた。5.各遺伝子の発現を抑制した細胞において、他の遺伝子発現がどのように変化しているかをマイクロアレイを用いて解析した。それぞれの遺伝子の発現を抑制した場合において、発現が抑制された遺伝子群および活性化された遺伝子群、また挙動が共通した遺伝子群に分類した。6.各遺伝子をターゲッテイングした細胞に種々の線量の放射線を照射したところ、BRCA1および14-3-3σ遺伝子のどちらの場合でも発現を抑制した細胞は放射線に対して高感受性となっていることが明らかとなった。そこで、Elbashirらの方法を参考にして、ヒト正常乳腺由来細胞MCF10にBRCA1または14-3-3σと相同な配列のdsRNAを導入し、遺伝子の発現抑制をBRCA1または14-3-3σのmRNAの発現レベルの減少をRT-PCRで確認した。それぞれの遺伝子の発現を抑制するためのdsRNAが準備できたため、以下のような実験を行う予定である。まず、各遺伝子の発現を抑制した細胞において、他の遺伝子発現がどのように変化しているかをマイクロアレイを用いて解析する。次に、各遺伝子をターゲッティングした細胞に種々の線量の放射線を照射し、細胞が放射線高感受性となっているか、およびG2/Mチェックポイント機能が喪失されたかどうかを調べる。
高インピーダンスコイル技術を用いた霊長類MR画像の信号ノイズ比向上

MRIは脳科学において今や必要不可欠なツールであるが、様々な撮像・解析法の適用限界が信号ノイズ比(SNR)に起因しており、SNR向上は非常に重要な研究課題である。その最も基本的な解決手段は受信コイルを撮像対象に近づけることであるが、現在のコイル技術では限界があるため、近年、ニューヨーク大学において開発された高インピーダンスコイル技術を用い、非ヒト霊長類のin-vivo/ex-vivo MR撮像において、極限までコイルを対象に近づけることができる3種のコイルを順に開発し、SNRの飛躍的な向上を図る。
光ミリ波技術と二光子吸収現象の融合によるナノ変位計測

ナノ材料作製やバイオ技術などでは、試料の厚さや表面粗さをナノ精度で測定する必要がある。この場合、一般に測定範囲は、数μm以内に限られる。本研究では、光ミリ波と呼ばれる光源、並びに、非線形現象の一種である二光子吸収応答を利用する手法を提案し、数mm以上の広い測定範囲にわたり、ナノ精度計測が可能なことを実験により示した。更に、この技術を発展させ、数10km遠方の光ファイバ反射点を数mの誤差で計測可能なシステムを作製した。ナノ材料作製やバイオ技術などでは、試料位置決めステージの変位をナノ精度で測定する必要がある。しかし、現状のナノ精度変位計測は、測定範囲が最大でも100μm前後に制限される。本研究では、10ナノメートルの測定精度と10ミリメートルの測定範囲を兼ね備えた変位計測技術を開発することを目的とした。具体的には、100GHz以上の周波数掃引をする光ミリ波光源を新たに開発し、申請者らが研究を進めてきた二光子吸収方式レーザ変位計測へ適用することを目標とした。本年度は、光ミリ波発生器の開発に向け、2台の波長可変レーザのビートを利用した光ミリ波発生を検討した。そのために、まず2台の波長可変レーザの安定化制御を検討した。この手法では、各レーザの周波数安定性や、周波数再現性が、光ミリ波発生器の性能を左右する。そこで、掃引速度や掃引時間などの条件を変えて、周波数掃引安定性や再現性についてのデータを蓄積し、最適な条件を明らかにした。また、周波数掃引に伴う光パワー変動を補償するために、半導体光増幅器を後段に接続し、周波数の変動と連動して増幅率を変化させる構成を検討し、制御信号を明らかにした。これにより、100GHzの周波数範囲を1sで掃引する光ミリ波光源を実現した。また、これとは別に、THz以上の周波数範囲を掃引可能な光ミリ波光源も構築した。更に、ナノ変位計測評価用に、安定なマイケルソン干渉計の構築と評価を行い、次年度以降の研究を進める上でのの問題点の洗い出しを行った。そのために、100GHz以上の周波数掃引をする光ミリ波光源を新たに開発し、申請者らが研究を進めてきた二光子吸収方式レーザ変位計測へ適用することを目標とした。昨年度は、光ミリ波発生器の開発に向け、前年度とは別の視点から検討を進めた。具体的には、外部共振器型波長可変光源を2台利用した光ミリ波発生とその安定化を中心に研究を行った。この手法では、THz以上の周波数掃引が可能である。本研究では、最初に周波数モニタ用の安定な干渉計を新たに構築し、周波数掃引時のレーザの挙動を詳細に観測した。その結果、周波数を一定間隔で変化させる際、周波数の大きな変動があり、これが距離測定の精度向上を阻んでいることが明らかになった。そこで、周波数変動が起こらないような新たな掃引制御手法を検討し、距離測定の実験系に導入した。二光子吸収方式レーザ変位計測では、これまで数mからkmのレンジでは1/100,000から1/10,000の高い測定精度を達成していたが、今回の新しい実験系により、非常に短い測定距離である10mmに対しても繰返し測定精度1/10,000を達成できた。本研究では、10ナノメートルの測定精度と10ミリメートルの測定範囲を兼ね備えた変位計測技術を開発することを当初の目標とした。目標達成に向けて、100GHz以上の周波数掃引をする光ミリ波光源の新たな開発、およびこの光ミリ波光源を申請者らが研究を進めてきた二光子吸収方式レーザ変位計測へ適用することを検討した。2年目までに、外部共振器型波長可変光源を2台利用した周波数可変光ミリ波発生の安定化を進め、10mmの短距離に対しても繰返し測定精度1/10,000を達成できた。最終年度は、精度向上のための新たな観点として、受光素子における雑音除去と二光子電流の検出ダイナミックレンジの向上を中心に検討を進めた。本検討では、ロックインアンプを用いることで、一光子吸収による雑音信号を大幅に抑圧し、これまでは雑音に埋もれていた二光子電流が観測できるようになった。更に、このロックインアンプを用いた手法により、数10kmの長距離光ファイバでの破断点測定が行えることを新たに着想した。

実際に実験を行い、従来法では雑音に埋もれて検出が困難な弱い信号光パワーの場合でも30km遠方の反射点を明瞭に検出できた。以上により、本手法が微小距離に対する微小変位と同時に、長距離測定への応用も可能なことが明らかになった。昨年度の研究で、光ミリ波の周波数較正が、高精度な距離変位計測を行う上で非常に重要なことが明らかになった。そこで、本年度は、光ミリ波周波数の較正のための安定な光干渉計の構築、およびそれを用いた光周波数観測と周波数構成を行うことを計画した。実際に、光ミリ波光源の周波数変動を詳細に観測し、また、あらたな周波数掃引手法の考案により、距離測定精度の向上が図れたため、計画は順調に進展したと考える。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後の研究では、ミリ波光源の周波数掃引精度と距離変位測定精度の関係について、実験、理論両面から更に検討を進める。対象とする光路長差は、数mmから数10mmの範囲とする。これらに対し、1/10,000から1/100,000の精度を達成するために必要な条件を明らかにし、その実現を目指すことを目標とする。
水産動物におけるD-アミノ酸の分布に関する研究

近年、微生物から高等動植物に至る多くの生物に種々のD-アミノ酸が見出されている。そこで、研究例の少ない水産動物における遊離D-アミノ酸の分布に関する基礎的データを蓄積するために本研究を企画した。軟体動物、節足動物、棘皮動物、原索動物、脊椎動物に属する37種の水産動物の緒組織から80%エタノールエキスを調整し、D-アラニンの分析に供した。D-アラニン量は、D-アラニン酸オキシダーゼ(EC1.4.3.3.)で処理前後のエキスをアミノ酸自動分析計に付し、アラニン量の差として求めた。また、10%HCL含有プロパノールとトリフルオロ無水酢酸(TFA)でエキス中のDおよびL-アラニンをプロピルエステル-TFA化し、Chirasil-Valカラムを用いるガスクロマトグラフィーにより分離した。海産二枚貝の筋肉では、D-アラニンは異歯目に属するバカガイ、ウバガイ、ミルガイ、ミルクイ、サクラガイ、ハマグリに高含量(150-820mg、組織100g中、以下同様)認められ、いずれも全アラニン50%を越えたが、翼形目に属するツキガイ、アカガイ、ホタテガイ、タイラギ、ヨーロッパヒラガキにはほとんど検出されなかった。汽水産類では、異歯目に属するマシジミの軟体部41mg認められた。また、軟体類の巻貝およびイカ・タコ類にはほとんど検出されなかった。エビ・カニ類の筋肉では、調べたすべての試料に8-264mgのD-アラニンが認められた。これらの動物群では、D-アラニン含量は種により大差が認められたが、D-アラニンが多いとL-アラニンも多く、D-アラニンが少ないとL-アラニンも少ない傾向があり、D-アラニンの、全アラニンに対する割合(D/D+L)は0.3-0.4とほぼ一定であった。ウニ類のバフンウニとムラサキウニの生殖腺にそれぞれ90および170mg認められ、D/D+Lは0.72および0.47であった。ホヤ類のマボヤ筋膜体および魚類のトラフグ、アンコウ、ヒガンフグ、コイ、ブリの筋肉を供試したところ、いずれの試料にもD-アラニンはほとんど検出されなかった。近年、微生物から高等動植物に至る多くの生物に種々のDーアミノ酸が見出されている。水産動物にもDーアラニンやDーアスパラギン酸が存在するという報告があるが、研究例は少ない。一方、プロリンとグルタミン酸を除く多くのアミノ酸のD型は甘味を持つことが知られている。したがって、Dーアミノ酸が存在した場合、食品の呈味に及ぼす影響は大きい。そこで、美味な種類の多い、水産動物における遊離Dーアミノ酸の分布を調べた。1.まず、Dーアミノ酸オキシダ-ゼはアスパラギン酸とグルタミン酸を除くDーアミノ酸をニンヒドリン陰性のケト酸に替え、Lーアミノ酸には活性を示さないことを確かめた。次に、二枚貝のミルクイ、バカガイ、ホタテガイの可食部から80%エタノ-ルエキスを調製し、Dーアミノ酸オキシダ-ゼで処理後アミノ酸自動分析計に付し、処理前の遊離アミノ酸量と比較した。

その結果、Dーアミノ酸をかなり多量に含む場合は測定可能となったが、少量ないし痕跡程度の場合、それらの存否は不明であった。そこで、10%HC1含有プロバノ-ルとトリフルオロ無水酢酸(TFA)でエキス中の遊離アミノ酸をプロピルエステルーTFA化し、ChirasilーValカラムを用いるガスクロマトグラフィ-によりDおよびLーアミノ酸を分離したところ、アラニンに関しては微量でも検出可能となった。2.軟体動物の斧起綱(二枚貝類)11類(上記3種を含む)および腹足綱(巻貝類)5種の可食部から80%エタノ-ルエキスを調製し、1の方法を用いてDーアミノ酸の分布を調べた。Dーアラニンは二枚貝類の異歯目に属する種類に多量検出され、ミルクイでは820mg(組織100g中、以下同様)にも達したほか、ホッキガイ(400mg)、バカガイ(370mg)、ハマグリ(235mg)などに多かった。これらの種類では、Dーアラニンの全アラニンに対する割合はいずれも50%を超えた。また、二枚貝類の翼形目および巻貝類には少なく、多いものでも10mgに満たなかった。本研究は、水産動物におけるD-アミノ酸の分布を調べることを目的としている。平成3年度はD-アラニンの定量法を設定するとともに、軟体動物の二枚貝類と巻貝の遊離D-アラニンを分析し、報告した。引続き本年度は、軟体動物中未測定のイカ・タコ類、節足動物のエビ・カニ類、棘皮動物のウニ・ナマコ類、原索動物のホヤ類、脊椎動物の魚類のD-アラニン含量を調べた。イカ・タコ類マダコ(腕筋)、コウイカ、スルメイカ(以上、外套筋)およびホタルイカ(全体)では、コウイカとホタルイカにD-アラニンがそれぞれ2および4mg(組織100g中、以下同様)検出されたにすぎなかった。エビ・カニ類エビ類3種、カニ類4種の筋肉について調べたところ、いずれも8-264mgが認められた。これらの動物群では、D-アラニン含量は種により大差がみられたが、D-アラニンが多いとL-アラニンも多く、D-アラニンが少ないとL-アラニンも少ない傾向があり、D-アラニンの、D-アラニンとL-アラニンの合計に対する割合(D/D+L)は2641%とほぼ一定となった。筋肉以外では、ボタンエビの卵に5mgのD-アラニンが検出され、D/D+Lは30%となり、ボタンエビの筋肉(26%)と同程度であった。ウニ類・ナマコ類バフンウニとムラサキウニの生殖腺にそれぞれ90および170mg認められ、D/D+Lは68および45%と高かった。マナマコの体壁には痕跡認められたにすぎなかった。ホヤ類・魚類ホヤ類ではマボヤの筋膜体を、魚類ではトラフグ、アンコウの筋肉と肝臓、ヒガンフグ、コイ、ブリの筋肉を供試したが、いずれの試料にもD-アラニンはほとんど検出されなかった。しかし、魚類では遊離アミノ酸が全体的に少なく、高濃度のエキスを用いるため、他の成分が測定を妨害している可能性もあり、さらに検討を要する。