hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
温度可変原子間カノ走査トンネル顕微鏡の開発と応用

本研究では、非熱平衡状態における表面原子の運動を追跡し、表面におけるメゾスコピックな構造ダイナミクスの微視的機構を明らかにすることもめざして、温度可変走査トンネル顕微鏡の開発を行い、その応用をめざして、金属表面共吸着系における秩序形成、「爆発的化学反応」などの研究をおこなった。開発した走査トンネル顕微鏡装置は、超高真空下において、試料温度1001000Kの範囲で原子像観測が可能である。また、非常に低雑音・高分解能であることも重要な特徴である。トポグラフィモードにおける雑音は3pm (p-p)であり、遷移金属の(100)表面や(111)表面の原子像観測が可能である。また、トンネル電流を1pAに絞っても安定なトポグラフィ像観測ができることから、有機分子蒸着膜などの低電気伝導性試料の観測にも有効であることがわかった。これらの特徴は、開発した走査トンネル顕微鏡の適用範囲を、計画していたよりも大幅に広げるものである。この新しい走査プローブ顕微鏡の応用をめざして、Pd (100)表面上への一酸化炭素(CO)と一酸化窒素(NO)の共吸着について、低速電子回折、高分解能電子エネルギー損失分光、熱脱離などにより検討した。その結果、NOとCOが安定な秩序混合相を形成すること、この相内で爆発的な二酸化炭素生成反応が進行することを明らかにした。さらに、格子気体模型に基づくモンテカルロシミュレーションを行い、NO-CO分子間相互作用を定量的に評価した。今後は、本研究で開発した温度可変走査トンネル顕微鏡により、表面における個々の吸着原子の運動、局所的秩序形成プロセスの機構解明などの研究を展開する計画である。(1)熱ドリフト補償型試料ステージの設計・製作・性能評価100600Kの範囲の任意の試料温度での原子像観察を実現するための試料ステージを製作した。これは、詳細な熱拡散シミュレーションに基づいて本申請者が設計したもので、高い機械的剛性を保ちつつ、試料ステージがほぼ完全に熱絶縁されている。試料ステージは、柔軟な熱導体により固体窒素デュワ-に接続して冷却する(液体窒素では発泡振動がある)。予備的実験の結果、ほぼ所期の性能が得られる見通しがついた。(2)走査トンネル顕微鏡装置の設計・製作・立ち上げ・予備実験五分割シングルチューブ型走査トンネル顕微鏡ヘッドを製作し、性能試験を行った。また、予備実験として、グラファイトなどの試料の表面の観測を行い、良好な原子像を得た。これらにより、アトムトラッキング法を行うに充分な走査速度、安定性等が確認された。特に、雑音特性に関しては、予想以上の性能が得られている。特筆すべき点としては、トンネル電流を通常のSTM装置の1/10以下の1pA程度にまで下げてトポグラフィ像が得られる点が挙げられる。これは電流検知部の低雑音化を徹底したためであるが、これにより、STMであっても、低電気伝導度の物質を観測できると期待される。今後は、この装置を用いて、リアルタイム・アトムトラッキング法により、吸着系の動的構造について研究する。本研究では、非熱平衡状態における表面原子の運動を追跡し、表面におけるメゾスコピックな構造ダイナミクスの微視的機構に明らかにすることもめざして、温度可変走査トンネル顕微鏡の開発、金属表面共吸着系における秩序形成、「爆発的化学反応」などの研究、さらにH+H/M系における反応ダイナミクスの研究などをおこなった。トポグラフィモードにおける雑音は3pm(p-p)であり、遷移金属の(100)表面や(111)表面の原子像観測が可能である。

また、トンネル電流を1pAに絞っても安定なトポグラフィ像観測ができることから、有機分子蒸着膜などの低電気伝導性試料の観測にも有効であることがわかった。これらの特徴は、開発した走査トンネル顕微鏡の適用範囲を、計画していたよりも大幅に広げるものである。この新しい走査プローブ顕微鏡の応用をめざして、Pd(100)表面上への一酸化炭素(CO)と一酸化窒素(NO)の共吸着について、低速電子回折、高分解能電子エネルギー損失分光、熱脱離などにより検討した。その結果、NOとCOが安定な秩序混合相を形成すること、この相内で爆発的な二酸化炭素生成反応が進行することを明らかにした。さらに、格子気体模型も基づくモンテカルロシミュレーションを行い、NO-CO分子間相互作用を定量的に評価した。また、Pd(100)表面上に吸着したH原子と気相から飛来したH原子との反応機構を検討し、従来知られていない新しい素反応経路を見いだした。これに基づいて、表面-水素系のポテンシャルエネルギー曲面の形状や反応ダイナミクスに関する重要な知見を得た。
インスリン抵抗性糖尿病での異常インスリン受容体前駆体の分解亢進に関する研究

1) Asp1179変異、およびLeu1193変異インスリン受容体はパルスラベル法により、変異受容体のプロレセプターに明らかな消失速度の亢進がみとめられた。小胞体からゴルジ装置に達するまでの段階でプロセッシング障害を生じてプロレセプターが蓄積する△exon13変異受容体にAsp1179変異、あるいはLeu1193変異を合わせ持った重複変異受容体では分解が早く正常2.5倍の分解亢進をみとめた。2)これらの変異受容体の分解亢進を生じる機序として、細胞質に存在する分子シャペロンとの関連を検討した。両変異受容体はHsp90と強く結合し、Hsc70、Hsp90両方の存在下ではHsp90とさらに強い結合を示した。3)分子シャペロンHsp90が変異受容体の分解亢進に実際に関与しているかを検討するため、Hsp90抗体を正常、あるいは変異受容体を発現させたCOS7細胞に微量注入した。抗体の注入により、変異受容体の発現が強くなることが明らかとなり、Hsp90の機能の抑制により変異受容体の分解が抑えられたことが示唆された。1)Ser^<735>-,Asp^<1048>-,Leu^<193>-,Asp^<1193>-mutant inscelin receptorをexpressionする細胞について検討し,特にLeu^<193>-mutantはRESに,またLeu^<1193>-,Asp^<1179>-mutant receptは細胞内で速やかに分解されることをconfocalのlaser顕微鏡にて明らかとなった.mutationの部位によりRESに蓄積するものと速やかに分解されるreceptorがあり,分子シャペロンがこの分別に関与しているものと考えられた.2)Asp^<1179->-とLeu^<1193>-mutantinsulin receptorはserine proteaseであるトリプシンにて他のmutantより分解されやすいことを見出した.serine proteaseがどのようにmutant receptorを認識するか,attackする部位の構造と認識について検討が必要であることが明らかとなった.1)Asp1179変異,およびLeu1193変異インスリン受容体はパルスラベル法により,変異受容体のプロレセプターに明らかな消失速度の亢進がみとめられた。小胞体からゴルジ装置に達するまでの段階でプロセッシング障害を生じてプロレセプターが蓄積するΔexon13変異受容体に,Asp1179変異,あるいはLeu1193変異を合わせ持った重複変異受容体では分解が早く正常2.5倍の分解亢進をみとめた。2)これらの変異変容体の分解亢進を生じる機序として,細胞質に存在する分子シャペロンとの関連を検討した。両変異受容体はHsp90と強く結合し、Hsc70,Hsp90両方の存在下ではHsp90とさらに強い結合を示した。3)分子シャペロンHsp90が変異受容体の分解亢進に実際に関与しているかを検討するため,Hsp90抗体を正常、あるいは変異受容体を発現させたCOS7細胞に微量注入した。抗体の注入により、変異受容体の発現が強くなることが明らかとなり、Hsp90の機能の抑制により、変異受容体の分解が抑えられたことが示唆された。
ヒト胚着床に関わるversicanの機能解析

ヒトにおける子宮内膜サンプルは継続して採取している。またICRマウスから胚盤胞を採取し、予備実験として胚盤胞の内膜着床モデルへの接着実験を行い、内膜モデルにマウス胚盤胞が着床することは証明している。次に、ICRマウスにおけるversicanの発現パターンを確認するため、versicanおよびその関連分子(versikine、ヒアルロン酸)の発現について、ヒトおよびICRマウスにおいておのおの着床前から着床後、胎盤形成期までの検討を行った。versicanは胚着床後から徐々に胚周囲の発現が減弱していくことがわかった。各々の発現パターンには一定の傾向が有ることは分かったが、着床期及び胎盤形成期におけるそれぞれの機能については、不明のままであり、胚着床、胎盤形成への影響は解明されなかった。そこで、マウス胚盤胞を用いた胚着床モデルにおけるversicanの機能解析を行う前に、in vivoにおけるversicanの着床への直接的影響を検討するために、子宮におけるversicanのcKOマウスを作成した。そしてその着床、胎盤形成、児への影響について検討を行っている。versicanコンディショナル・ノックアウトマウスの作成を行ったが、子宮へのversican発現を認めておらず、以降の実験に寄与するものである。現在交配などにより児への影響を検討中である。cKOマウスは不妊マウスではなかったのものの、胎児重量(低体重)などに影響を与えており、何らかの妊娠への影響を示唆する結果であった。コンディショナルノックアウトマウスの交配後の児について、胎児重量はversican cKOマウスでは低い傾向があり、そのメカニズムを検討する実験を計画中である。研究期間内に当初の概ねの予定は遂行可能と考えている。各々の発現パターンには一定の傾向が有ることは分かったが、着床期及び胎盤形成期におけるそれぞれの機能について、検討を予定している。さらに現在、子宮におけるversicanのconditional knockoutマウスの作成中である。ヒト子宮内膜におけるversicanの発現についての検討については、ヒトにおけるサンプルであるため、継続して採取を続けることで、研究期間内に問題なく遂行できるものである。また、Versican強制発現子宮内膜癌細胞株とマウス胚盤胞を用いた接着実験については、マウスの胚盤胞を用いた胚着床モデルにおける予備実験は行えており、今後Versican強制発現子宮内膜癌細胞株を用いた接着実験は行っていく予定である。コンディショナル・ノックアウトマウスの作成が本研究の律速段階となるため、すでに作成を開始しており、順調に計画を進めている。コンディショナル・ノックアウトマウスの作成を急いで進めていく。また、ヒトとマウスの着床過程は異なっていることから、着床部のversicanの発現パターン、その作用メカイズムの解明などを詳細に検討していく予定である。(理由)当該金額では必要試薬の購入が難しく、次年度予算と併せて購入予定として繰越した。(使用計画)次年度予算と併せて試薬代に充当する。
ボース・アインシュタイン凝縮体における非線形現象と制御

極低温中性ボース原子系におけるボース・アインシュタイン凝縮体の静的及び動的性質を明らかにするために、次のような研究を行なった。1.量子デルタ関数気体の厳密解析1次元量子可積分粒子系において、凝運動量分布はLieb-Liniger(LL)積分方程式、励起エネルギー・スペクトルはYang-Yang(YY)積分方程式によって記述される。これらの積分方程式は通常数値的に解かれ、解析的解法の研究は非常に少ない。特に、結合定数が小さいときの解法は難問題として知られている。ベキ級数による解法を、スピン1/2のフェルミ粒子系に対して適用した。スピン上向きと下向きの2種類のフェルミ粒子が、引力的デルタ関数ポテンシャルで相互作用する系である。強結合領域において、スピン対状態の存在が導出された。これは、極低温気体でのBCS状態やBEC状態を示唆している。2.F=1スピノール型凝縮体における物質波伝播光トラップの成功により、内部自由度をもつ凝縮体が実現している。これまでの研究により、F=1の1次元的凝縮体において、原子間ポテンシャルとスピン交換相互作用が同じ大きさの時、3成分グロス・ピタエフスキー(GP)方程式が可積分であることを知っている。逆散乱法を用いて、N-ソリトン解が得られる。引力系では、明るいソリトン状態が存在し、極性ソリトンと強磁性ソリトンに分類される。斥力系に対しても同様な解析を行うことができる(論文投稿中)。一方、2つの結合定数が一般的な場合に、物質波伝播の解析を行なった。平面波解の存在条件から、極性ソリトンと強磁性ソリトンの分類が妥当であることが示された。本年度は本研究計画の最終年度であり、発展課題として非可換空間でのソリトン方程式の構成、1次元確率過程での輸送現象、磁場中スピンの量子絡み合いと幾何学的位相、などの研究も行なった。ボース・アインシュタイン凝縮体における非線形現象と制御について研究を行い、以下の成果を得た。1.調和型ポテンシャルに捕捉された引力相互作用をもつボース粒子系の動力学を考える。非線形シュレディンガー方程式(グロス・ピタエフスキー方程式)に、新しい不等式を適用して、波動方程式の崩壊に対する十分条件を得る。そして、凝縮体の初期的形状の影響を調べる。この結果は、他の手法によって得られる結果とよく一致することが示された。特に、初期状態の異方性は、凝縮体の安定性を著しく変えることがわかった。2.斥力相互作用をもつボース粒子系が、捕捉トラップからはずされて自由膨張する動力学を考察する。ザハロフ理論を適用して,凝縮体のからはずされて自由膨張する動力学を考察する。ザハロフ理論を適用して、凝縮体の拡がりを表わす量の時間発展を解析する。凝縮体が調和トラップに捕捉された場合を初期条件とすると、自由膨張の特徴的時間スケールはトラップ振動数の逆数程度であり、相互作用の強さに依らない。この結果は、JILAやMITでの実験における凝縮体変形を説明している。3.凝縮体の模型として、1次元デルタ関数気体を考える。この問題は古い歴史を持ち、擬運動量分布は温度ゼロにおいて、積分方程式(リーブ・リンガー積分方程式)で記述されることが知られている。しかし、この積分方程式を解く手法は確立されていない。特に、弱い相互作用の場合は極めて難しい。新たに、ベキ級数展開によって解く手法を提案した。このようにして得られる分布は、正しい熱力学量を与える。

一般的数学構造は複雑であり、すべてが理解できたわけではないが、準粒子エネルギーに対する積分方程式(ヤン・ヤン積分方程式)も同様にして解くことができる。トラップ中の中性ボース原子系におけるボース・アインシュタイン凝縮体の諸性質を明らかにするために、次のような研究を行った。1.最近の実験では、1次元とみなせるような系が作られるようになった。低エネルギー(低温)での性質は、ポテンシャルをデルタ関数とする模型によって記述される。1次元デルタ関数気体の統計力学は、Yang-Yangによる方法(有限温度ベーテ仮説法、TBAと略称)で解析されるが、TBAに対する証明はない。我々は、波動関数の周期的条件から導かれるベーテ方程式だけを用いて、Yang-Yangの積分方程式を証明することに成功した。N体に対する自由エネルギーとビリアル積分の表式を具体形に求め、それらの表式がYang-Yangの積分方程式から導かれることを示した。さらに、ベーテ方程式に複素解(ストリング解)が現れる場合も同様に解析できることを示した。そして、この方法を「ベーテ仮説クラスター展開法」と名づけた。2.絶対温度ゼロの場合のYang-Yangの積分方程式を解析的に解く方法を発展させた。粒子分布に対するLieb-Linigerの積分方程式と同様に、結合定数が小さい時の解法は難問であることが知られている。解をベキ級数に展開する。結合定数が大きい場合には初めの数項だけでよい近似になる。一方、結合定数が小さい場合には、すべての項を足し合わせることが必要になる。こうして得られた結果は、Bogoliubov理論と一致することを示した。3.光学格子にトラップされたボース原子系では、スピンの自由度が意味をもつ。スピン1をもつ原子系における超流動-モット絶縁体転移を解析した。特に、磁場に対する応答を調べ、強磁性的な原子系と反強磁性的な原子系の違いを明らかにした。中性ボース原子系におけるボース・アインシュタイン凝縮体の動的ならびに熱的性質を明らかするため、次のような研究を行った。1.次元量子多体系は可積分の性質をもつ場合、Yang-Yangによって与えられた熱的ベーテ仮説法を用いて物理諸量を計算することができる。しかし、その積分方程式(Yang-Yang積分方程式)の導出には、エントロピーの計算に対する仮定が用いられている。我々の研究においては、ベーテ波動関数に対する境界条件だけを使って、Yang-Yang積分方程式を厳密に導く方法を発展させた。その方法を、ベーテ仮説クラスター展開法(Bethe Ansatz Cluster Expansion Method)とよぶ。境界条件から得られるベーテ関係式から分配関数に対するクラスター展開を得る。そして、その展開の構造からYang-Yang積分方程式が証明される。このように、各段階で具体的に表式が得られて、熱的ベーテ仮説法が証明された例は初めてである。2.最近のボース・アインシュタイン凝縮の研究では光学的なトラップが可能になり、内部自由度が凍結されていない系が可能になった。我々の研究においては、内部自由度としてf=1超微細基底状態を選び、凝縮体の動的性質を解析した。この場合、凝縮体は3成分スピノル型の秩序パラメータで記述される。
PD-1によって調節される、新規免疫寛容関連遺伝子の解析

今までに、Tリンパ球上のPD-1レセプターによって強く抑制されていた、未知のITAG-1遺伝子を見出し、ITAG-1のコンディショナルKOマウスを作製した。この解析から、ITAG-1分子はがん細胞と直接戦うキラーTリンパ球への最終分化を制御する証拠を得ている。本研究の結果は、キラーTリンパ球分化の仕組みを解明し、Tリンパ球がどのように、自己またはがん細胞に対す寛容を起こすかという、重要な疑問に答える第一歩となると考えている。研究代表者は、自己免疫疾患を自然発症するPD-1ノックアウトマウスと、疾患抵抗性の野生型マウスから分離したT細胞の、網羅的な発現遺伝子比較(マイクロアレイ解析)を行い、わずか190個の遺伝子発現の相違が、自己免疫寛容の一つの形態、T細胞アナジー(抗原経験後の不応答性)を起こす可能性に至った。特にその中でも、PD-1シグナルの存在によって強く抑制されていた、未知のITAG-1 (Immune-Tolerance Associated Gene1:仮名)遺伝子は、T細胞株において、この発現をsiRNAでノックダウンする実験により、TCR刺激後の細胞増殖を完全に抑制することを見出した。本年度は、このITAG1遺伝子のコンディショナルKOマウスを用い、モデル抗原であるSIYRYYGLペプチドに対する免疫反応を検討した。その結果、ITAG1は、初期のT細胞増殖には影響を及ぼさないものの、キラーT細胞への最終分化を制御している可能性を見出した。また、ITAG1分子に対するモノクローナル抗体を数ライン樹立し、これを用いて生化学的解析を行った。結果、ITAG1は、生体内で幅広く用いられているヒストン脱メチル化遺伝子と、核内で複合体を作っていることが分かった。今後は、この生化学的性質が、マウスの表現形とどのように結びつくかを明らかにすることが重要である。人類を悩ませる、がんや自己免疫疾患は、T細胞による免疫を増強、あるいは減弱させることによって克服されると考えられ、T細胞免疫の制御機構を明らかにすることが重要である。研究代表者は、自己免疫疾患を自然発症するPD-1ノックアウトマウスと、疾患抵抗性の野生型マウスから分離したT細胞の、網羅的な発現遺伝子比較(マイクロアレイ解析)を行い、PD-1シグナルの存在によって強く抑制されていた、未知のITAG-1 (Immune-Tolerance Associated Gene1:仮名)遺伝子を、このコンディショナルKOマウスを用い、解析している。今までの結果、ITAG1は、初期のT細胞活性化には影響を及ぼさないものの、キラーT細胞への最終分化を制御している可能性を見出した。また、前年度までに樹立したITAG1分子に対するモノクローナル抗体により、少なくとも10個のITAG1会合分子を同定した。引き続き、ITAG1と、その会合分子が、キラーT細胞を分化させる仕組みを解析中である。本研究の結果は、T細胞がどのように、自己、またはがん細胞に対す寛容を起こすかという基本的な疑問に答える第一歩である。また、担がん患者や慢性ウイルス感染においてタイプIインターフェロンがPD-1の発現を刺激し、T細胞機能の抑制を起こして炎症を遷延化させることを見出し、論文報告した。この結果は、いまだ行われていないPD-1の阻害薬と、タイプIインターフェロン併用療法の有用性を強く示唆し、新規のがん治療法に結び付く成果である。
濃飛流紋岩における溶結凝灰岩層のクーリングユニット

アルカリ長石は,単斜晶系から三斜晶系へ転移するオーダリング(Yオーダリング)において熱とともに水蒸気を必要とするため,多量に含んだ水蒸気を空中に放出しながら冷却していく火砕流堆積物内部では,Yオーダリングの進行程度が系統的に変化するはずである.この点を濃飛流紋岩を構成する溶結凝灰岩層にあてはめて冷却過程を明らかにし,cooling unit区分の手段として使えるよう検討することが本研究の目的である.得られた成果は次のようである.1.薄い溶結凝灰岩層(最大層厚約300m)では,主要なflow unitに対応してYオーダリングがその主要部で進行し,下部と上部では進行していないというパターンが認められ,厚い溶結凝灰岩層(最大層厚約800m)では,Yオーダリングが主要部に加えて上部においても進行し,下部だけが進行していないというパターンが認められる.2.厚い溶結凝灰岩層においては,unit上部へ向かって下方からの熱および水蒸気の供給が多いため,Yオーダリングが上部においても進行すると考えられる.3.1枚のcooling unitにおいて,Yオーダリングが進行している部分は熱と水蒸気を保持していた部分,進行していない部分は熱と水蒸気の両者かいずれかを欠いた部分をそれぞれ示しており,それぞれのパターンが1 cooling unitを表わすと判断される.4.1枚のcooling unitの厚さは,薄い溶結凝灰岩層で100-200m,厚い溶結凝灰岩層で250-350mである.アルカリ長石は,単斜晶系から三斜晶系へ転移するオーダリング(Yオーダリング)において熱とともに水蒸気を必要とするため,多量に含んだ水蒸気を空中に放出しながら冷却していく火砕流堆積物内部では,Yオーダリングの進行程度が系統的に変化するはずである.この点を濃飛流紋岩を構成する溶結凝灰岩層にあてはめて冷却過程を明らかにし,cooling unit区分の手段として使えるよう検討することが本研究の目的である.得られた成果は次のようである.1.薄い溶結凝灰岩層(最大層厚約300m)では,主要なflow unitに対応してYオーダリングがその主要部で進行し,下部と上部では進行していないというパターンが認められ,厚い溶結凝灰岩層(最大層厚約800m)では,Yオーダリングが主要部に加えて上部においても進行し,下部だけが進行していないというパターンが認められる.2.厚い溶結凝灰岩層においては,unit上部へ向かって下方からの熱および水蒸気の供給が多いため,Yオーダリングが上部においても進行すると考えられる.3.1枚のcooling unitにおいて,Yオーダリングが進行している部分は熱と水蒸気を保持していた部分,進行していない部分は熱と水蒸気の両者かいずれかを欠いた部分をそれぞれ示しており,それぞれのパターンが1 cooling unitを表わすと判断される.4.1枚のcooling unitの厚さは,薄い溶結凝灰岩層で100-200m,厚い溶結凝灰岩層で250-350mである.本研究は,濃飛流紋岩を構成する溶結凝灰岩層が多量に含んだ水蒸気を放出しながら冷却していく火砕流堆積物であり、その中に温度と水蒸気が関与することで相転移するアルカリ長石が普遍的に含まれることに着目して,そのオーダリングを系統的に検討することで溶結凝灰岩層の冷却過程を明らかにし,野外では区分が不可能なcooling unitで区分する手段に使うことをめざしでいる。今年度得られた成果は次のようである。1.濃飛流紋岩の中で最も薄い溶結凝灰岩層である赤石溶結凝灰岩層について,これまで予察的に検討されていたデータを補うように試料を増やし,アルカリ長石のオーダリングの変化パターンを2ルートにわたって検討した結果,おおむね当初の予想通りとなり,同層の中央部付近で三斜晶系への転移(Yオーダリング)が進行し,下部と上部では進行していないことが明確となり,アルカリ長石のオーダリングの変化パターンがcooling unitを区分する手段に使える見通しを得ることができた。2.溶結凝灰岩層の境界をcooling unitの境界と考え,直上にある溶結凝灰岩層(夕森山溶結凝灰岩層)のYオーダリングの変化状況も検討したが,下部ではほとんど進行していないことは明らかとなったが、上部へ向けて系統的に試料採取ができない条件のため,同層内部での変化パターンを十分に検討するまでには至らなかった。3.複数のcooling unitが存在すると思われる厚い溶結凝灰岩層における変化パターンも検討をはじめたが,下底面から上面まで垂直方向に連続して試料を採取できる採取ルートが得られないため,次年度の主要課題とすることにした。昨年度に引き続き、濃飛流紋岩を構成する溶結凝灰岩層に含まれるアルカリ長石のオーダリングを系統的に検討することで溶結凝灰岩層の冷却過程を明らかにし,それがcooling unit区分の手段として使えるよう検討した.今年度得られた成果は次のようである.1.濃飛流紋岩の中で最も薄い溶結凝灰岩層である赤石溶結凝灰岩層について,前年度に検討した内容をさらに詳細に検討した結果,三斜晶系への転移(Yオーダリング)がその主要部で進行し,下部と上部では進行していないというパターンが2サイクルにわたって認められ,1サイクルが同層の主要なflow unitに対応していることが明確となった.

2.このサイクルは,火砕流堆積物における1枚のcooling unit内部で予想されるアルカリ長石のオーダリングの変化パターンであり,赤石溶結凝灰岩層ではおおよそ1 flow unit=1 cooling unitと判断され,この場合,1 cooling unitはおおよそ100-200mの厚さをもつ.3.今年度の主要課題と考えていた厚い溶結凝灰岩層における検討では,Yオーダリングの変化パターンが薄い赤石溶結凝灰岩層の場合と異なり,やや複雑になる.すなわち,約800mの層厚をもつ高樽溶結凝灰岩層においては,Yオーダリングが主要部に加えて上部においても進行し,下部だけが進行していないというパターンがみられる.これは,厚い1 cooling unitにおいては,unit上部へ向かって下方からの熱および水蒸気の供給が多いため,Yオーダリングが上部においても進行したためと考えられる.この場合1枚のcooling unitはおおよそ250-350mの厚さをもつ.
トポロジカル絶縁体表面における電子及びスピン輸送現象の解析

私は平成26年度、カーボンナノチューブにおける伝導率について勢力的に研究を行った。このカーボンナノチューブの研究では、今までのカーボンナノチューブの研究では詳しく議論されていなかった特異なカーボンナノチューブの振る舞いを系統的に理解することに成功した。この研究においては一次元系であるカイラルカーボンナノチューブのチューブ軸方向に電場をかける事により、カーボンナノチューブの周方向に電流が流れる事を明らにした。この現象はナノチューブに対して電場をかけた場合に、螺旋型の電流が発生し、古典的なコイルのように磁化が誘起される。すなわちナノチューブにおいて量子的なナノスケールコイルの新現象が発見されることになる。我々の類似の先行研究としてBC2Nのシートにおいて異方伝導性が現れる事が予測されているが、カーボンナノチューブにおいて本研究のような系統的な計算を行ったのは本研究が初めてである。我々は電場をかけた場合のカーボンナノチューブの周回方向の伝導率を解析的に求めて、具体的にさまざまなカイラリティーのナノチューブに計算を適用し、カイラルナノチューブの周方向の伝導率の定性的理解を得た。このカーボンナノチューブに関する研究を、国際学会にて口頭発表をした。昨年度行ったトポロジカル絶縁体表面におけるホール効果の計算まとめ及び論文の執筆活動も並行して行っている。平成26年度は、さまざまな理由で当初予定していた研究計画の研究内容とは、多少異なるものとなってしまったが(具体的にはカーボンナノチューブの計画は当初予定していなかった研究内容である)、自身の研究内容の裾野を広げるという意味においても大変意義のある研究活動ができた。同時に新しい研究分野にも着手した事によって将来的な研究の展望も明らかにする事ができた。26年度が最終年度であるため、記入しない。私は平成25年度、トポロジカル絶縁体表面での弱磁場ホール効果について勢力的に研究を行った。この研究では自身の以前の研究テーマであるグラフェンの輸送現象の知識を大いに利用する事ができ、トポロジカル絶縁体の分野において、重大な成果を挙げられたと考える。これは、25年度の研究計画として掲げたものと完全に対応しており、期待通りの成果をあげる事ができた。このシングルディラック系におけるホール効果は軌道項とゼーマン項の寄与から成り立ち、ゼーマン項はシングルディラック系特有のホール効果への寄与だと言う事をあきらかにし、適切な解析計算および数値計算により詳細な結果を求めた。本研究で用いた計算手法はグラフェンの分野では、比較的用いられるものであるが、トポロジカル絶縁体の分野においてこの手法を用いた例は少ない。本研究はトポロジカル絶縁体においてホール効果の詳細をこの手法によって明らかにした初の研究であり、基本的かつ重要な結果を見いだせたと言える。この意味において、研究目的であった、本研究をスピントロニクスの応用に向けた基礎研究に位置づけるというものを十分に達成できたと考えられる。軌道項の寄与及び、ゼーマン項の寄与はフェルミ準位の関数として、それぞれ反対称及び対称である事が明らかになった。これによりこのゼーマン項の寄与は実験において軌道項と分離可能であり事も示唆し、実験との対応も議論した。なおこの研究結果を現在投稿論文として執筆中であり、本研究成果を含む内容を博士論文としてまとめた。先行研究との整合性を明らかにする事で、本研究の結果が正しいものである事が明らかにできたので、計算ミスや根本的仮定の間違いなどの検討に時間を費やす必要がなかったから。不純物として短距離不純物、スピンフリップを起こす磁性不純物などを仮定してスピン伝導率を計算する。

本研究をスピントロニクスの基礎研究に位置づけるために,不純物によるスピン伝導率の制御を検討する。問題としてはあまり細かい計算にならないように気をつける事である。それと同時に新たな研究テーマの模索を行う。これは、研究の幅を広げて多角的な視点で物理を捉えるためである。国際学会などに出席し新たな研究テーマを早い段階で発見し、そのテーマの論文の執筆活動も行う。新しいテーマ選びの注意点は、あまり今までの研究テーマと被りすぎず、かつ離れすぎていないものを選び、研究の遂行が極端に困難にならぬよう気をつける。
才能と障害のインターフェイス：非定型発達児者にみる特異性メタ認知と多重知能の検証

本研究の最終ステージとして、以下の項目を中心とする活動(15)を展開し、より統括的なメタ認知と学習熟達モデルの完成度を高めると共に、国内外において本研究課題の認知的・教育的意義の啓蒙活動と研究成果の発表を行い、更に社会への還元につながる活動を展開した。諸活動を通して、十代以降の当該青年の多様な社会参加形態を創生することの妥当性と必要性が判明し、今後の発展課題につながる成果を得た。1空間的・演算的志向に基づく西洋的記譜法の読みに課される視空間認知負荷と演算負荷を排除し、線型的・非演算志向の新記譜法に基づくソルフェージュ指導書の試作品を完成した。これにより、視空間認知と演算能力に障害をもつディスムージア児者の学びへの挑戦域を拡げた。2主に十代以降のウィリアムズ症候群青年を対象に日本文化固有の言語アートを基盤とする言語活動を続行し、既に提唱されている8つの多重知能の細分化の必要性と妥当性を精査した。本言語活動は、知的障害児者の新しい挑戦の場としての位置づけることができ、続行することの意義は大きい。3海外における還元活動の一環として、ウィリアムズ症候群協会主催バイアニュアルナショナルコンベンション2018(開催地:米国ボルチモア)において、保護者と教育関係者を対象とする教育セッションを提供し、上記1と2のプレゼンを行った。4音韻性ディスレクシアのデータ分析から、韻律構造再編のプロセスと音節の構造を仮説として提唱したあと、その妥当性を調音音声学と進化論の視点から検証し、理論化した。本成果はフランスにて情報工学分野の専門家と大学院生を対象に講義を行った。5米国カリフォルニア州立大学にて学生を対象とする講義を行い、本研究の統括的な成果を伝達すると共に、次世代の教育を担う青年への啓蒙とした。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。(1)視空間認知障害と数学的概念理解力障害のあるWS疾患児に対し、(a)五線上に生起する音符の高低差を排除し、(b)音の長さの読み取りに必要な加算を排除した新記譜法の有効性を再確認した。また、二つの条件(a)(b)を満たすことが必要であることの認知的・言語学的根拠を精査し、開発した新記譜法が、(a)には視空間認知障害が関わっていること、また(b)には数学的概念理解力の障害が関わっていることの実証になり得ることを提示した。(2)三つのリズム型言語(英語等のストレス型、フランス語等のシラブル型、日本語等のモーラ型)の内、モーラ型言語がリズムの等時性の完璧度が最も高いことに着目し、連続性のあるメロディーの等時分断表記である音符とモーラ型言語との間には共通の特性があることを提唱した。(3)本研究成果は、「楽譜が読めないという`非能力'」を「楽譜が読めるという`能力'」に転換できることの実証例であり、インクルーシブ教育の実現につながる一例として、国際学会で発表すると同時に、患者家族や教員の集うセッションにて発表・講義・講演を行い、`障害'と`才能'を能力的な連続体と捉える考え方の啓蒙に努めた。平成27年度は、社会行動に関する問題解決能力を試すタスクと感情知能を測定するタスクの精査を続行しつつ、メタ認知能力とその運用能力は別次元の能力であることを明確にし、学習熟達タイプとの相関性を呈示した。主な活動の詳細は以下の通りである。1視空間認知障害を持つ児童生徒に有効な新記譜法の原理とモーラ型言語リズムとの相関性を明らかにし、従来のメタ認知と学習熟達のタイプの相関表に対し、指導法によっては低熟達から定例熟達に移行することが可能な項目を加えることの妥当性を示した。また、発達性ディスレクシアと音楽性ディスレクシアとの間の相違点を呈示した。本成果は、国内のディスレクシア研究会で発表すると共に、欧州に手開催された認知モデルの国際学会にて、メタ認知と学習熟達の関連性に焦点をおく発表を行った。2当相関表に文化的要素を加える妥当性を検証するため、途上国(フィリピン共和国)の児童生徒学生へと調査対象を拡げ、「母語と教育の言語との間の一貫性の有無」を中心にした第一段階の調査を行った。また、同国の複数の大学にて、本活動の中間成果に基づく講演及び講義を行った。3手先の協調運動に著しい困難が伴うウィリアムズ症候群児者に対し、文化に根付く習慣化された訓練が学習熟達度に及ぼす影響を検証し、メタ認知ー学習熟達タイプ相関表のパラメータとして位置付けられるかどうかを検証した。当成果は平成28年7月に米国にて開催されるWilliams Syndrome Association National Conventionにて、患者家族、セラピスト、教員を対象とするセッションを開催し、講義とデモンストレーションを行うことが決定している。4社会への還元活動の一端として、非定型発達児者の保護者代表家族の在住する福島県いわき市にて、いわき市教育委員会後援のもと、「才能と障害の接点:発声の仕組みとことばの遅れ」と題する講演を行った。社会行動に関する問題解決能力と感情知能に影響するパラメータを設定するための精査と其々を測定するタスク開発を慎重に進めているが、成果発表も2014年度の東南アジアと米国に続いて2015年度は東南アジアと欧州にて実施した他、途上国(フィリピン共和国)の調査も良好な協力を得て実施するなど、概ね順調に進展している。

平成28年度は、多重知能の観点から認知行動を検証することの妥当性を再確認し、学習熟達タイプ検証のためのパラメータの拡大を図った。主な活動の概要は以下の通りである。1前年度までに発展させた視空間認知と計算能力に障害のある非定型発達児者のための新記譜法の考案に基づき、言語と記譜法が共有する等時性の高いモーラ型リズム拍の生物学的根拠を精査し、国内外の学会にて発表した。併せて、新記譜法の実用化を図った。2米国ウィリアムズ症候群協会ナショナルコンベンション(2016年7月開催)にて、協調運動障害が機能的に克服され、定型熟達レベルにまで学習可能な例のデモを行い、学習熟達例と文化との相関性を講義した。受講者の反応から、学習熟達タイプへの「文化による影響」の検証が進んだ。また、IEPプログラムの行政及び教育界の専門家が多数終結する大規模セッションにて、米国における個別教育プログラム(IEP)の基準と実践例の最新情報を収集した。3「言語による影響」も学習熟達タイプの多様性を検証する上で妥当なパラメータのひとつであることを検証し、発達性ディスレクシア(読み書き困難)とディスミュージア(音楽性読み書き困難)の間の相関表を完成した。本成果は2016Cognitive Modelingの国際学会(2016年9月スペイン開催)にて発表し、成果の客観性を検証した。4協調運動障害と深い関連性のある「身体運動知能」及び社会行動に関する問題解決能力が同時に観察可能となるスペシャル・オリンピック冬季大会(Special Olympics World Winter Games Austria 2017、2017年3月オーストリアにて開催)にリサーチ・ボランティアとして参入し、チームワークが必要とされる競技を中心に参加者(選手、コーチ、保護者)へのインタビューを行った。ディスミュージア(音楽性読み書き困難)の克服のために考案した新記譜法の実用化に関して、予定していた協力者(プログラミングの専門家)の事情により、当年度内に完成することができなかった。また、社会行動に関する問題解決能力を試すタスクに文化的影響をパラメータのひとつに加え、フィリピン共和国で調査する計画が、現地の治安情報等の理由により渡航計画が実施できず、翌年度に持越しとなった。但し、国内外における成果発表は順調に進展している。また、社会行動に関する問題解決能力を検証する上で、身体運動知性という多重知能のパラメータからの観察を行うなどの新展開があり、前述の2点以外は概ね良好に進展している。平成29年度は、前年度までに検証した非定型発達児者群の学習熟達タイプと関連性のあるパラメータの妥当性に基づき、社会への還元を含む以下の活動を展開した。1視空間認知と計算能力に障がいのある非定型発達児者のディスミュジア(音楽性読み書き困難)の克服のために考案した新記譜法の実用化を図り、「子どものためのソルフェージュ」指導書を新記譜法にて開発した。2前年度に検証した「言語と記譜法が共有する属性は等時性の高いモーラ型リズム拍であることの生物学的根拠」に基づき、英語話者に特徴的にみられる音韻性ディスレクシアの発症要因は、モーラ型リズムからストレス型リズムへの韻律構造の再編成能力の欠如に由来すると結論した。当韻律構造再編のプロセスを理論化し、音節構造の新しい描写を国内外の学会にて発表した。
ニコチンによる海馬シナプスのリモデリング

ニコチンによるシナプスの形態変化を明らかにした。海馬神経細胞を、クラゲ蛍光蛋白質GFPで可視化し、シナプス後構造であるスパインの形態変化を追った。ニコチン添加1-2時間後、きのこ型をしたスパインの頭部から、数ミクロンの長さの針状の突起が伸展した。この結果から、シナプスが幼若化し、ある種のシナプスのつなぎかえによる神経回路網(脳)のリモデリングが、ニコチン依存性の一因となっていることが示唆された。ニコチンによる依存性形成のメカニズム、なかでも、脳神経回路網のリモデリングについて検討する。神経伝達物質アセチルコリンの受容体は、主に副交感神経からの伝達を受容するムスカリニック・アセチルコリン受容体と、自律神経節や神経筋接合部での伝達を受容するニコチニック・アセチルコリン受容体の2種類に分けられる。脳内にはこれら両者が存在し、アセチルコリン作動性神経終末から分泌されたアセチルコリンにより制御を受けるとともに、喫煙によって血液脳関門を通過したニコチンの作用点ともなる。近年分子生物学の進歩により、脳内ニコチニック受容体の実体が同定されてきた。例えば、記憶の座である海馬の錐体神経細胞には、グルタミン酸を神経伝達物質とする興奮性シナプスが形作られている。海馬興奮性シナプスのシナプス前終末、そしてそこからの化学的シナプス伝達を受け取る樹状突起スパイン両側に、ニコチニック・アセチルコリン受容体の一種a7nAchRが存在する。これらのa7nAchRをニコチンにより刺激することにより、グルタミン酸によるシナプス伝達の効率が修飾される。しかしながらニコチン長期連用による神経回路網のリモデリングについては未知である。そこで(1)ニコチンを長時間作用させることによるスパインの形態変化をとらえる。次に(2)ニコチンによるシナプスのリモデリングが、脳内ニコチニック受容体を介するものかどうかを確認する。続いて(3)ニコチンによるスパインのリモデリングが、グルタミン酸によるシナプス伝達を介するものかどうかを検討する。さらに(4)ニコチンによるスパインのリモデリングが、いかなる細胞内情報伝達系を介しているか同定する。最後に(5)スパインのリモデリングを引き起こす運動機構が何かを、スパイン内アクチン細胞骨格を最初のターゲットとして突き止める。1.実験系の立ち上げシナプスの形態的可塑性を検討するために、ラット海馬ニューロン(神経細胞)を培養し、それに遺伝子導入を行うことで、クラゲ由来の蛍光蛋白質GFPを発現させた。神経細胞の細胞質内を速い速度で拡散するGFPの蛍光により、神経細胞の形態が経時的に観察できるようになった。シナプスの機能・形態連関を考察する為に、樹状突起表面に突出し、シナプス後構造を形作るスパインの形態に着目し、経時的にスパインの形態変化を追った。細胞外液に30mMのカリウムイオンを入れることにより細胞膜の脱分極をおこし、シナプスを刺激した。刺激中はスパインが安静時に見せる速い(数秒に1回のサイクル)反復運動が止まり、スパインが丸く小さくなった。その後、刺激を取り除くとすぐにもとの状態にもどるが、15分程で、今度は安静時よりも大きく広がった形に変形し、シナプスの接着面を拡大させた。2.ニコチン作用によるスパイン形態の変化の検出ニコチンを長時間作用させることによるスパインの形態と運動パターンの変化を観察した。(1)で立ち上げた実験系で、GFPで可視化した培養ニューロンを維持しているTyrode's溶液中に、各種濃度のニコチンを添加し、5分ごと、最大2時間にわたるスパイン形態の変化を追った。その結果、通常、ニコチン型アセチルコリン受容体を活性化するのに必要な濃度よりも、比較的高濃度(2-5 microM)のニコチン存在下で、きのこ型をしたスパインの頭部から、細長い形をした、針状の突起が1本から数本伸展する姿が観察された。この変化が起こるまでにかかる時間は一定ではなく、ニコチン添加後、60分から120分の間に、90分をピークとして、確率的に分布した。この形態変化から、シナプスが幼若化し、シナプス結合が弱まる可能性を示唆された。平成20年度開始時までには以下のことを達成している。ラット海馬ニューロン(神経細胞)を培養し、それに蛍光蛋白質GFP遺伝子導入を行うことで、生きた神経細胞の形態を可視化した。この系により、ニコチン(2-5μM)存在下60分-120分で、きのこ型をしたスパインの頭部から、細長い形をした、針状の突起が1本から数本伸展する姿の観察に成功した。平成20年度に入り、上記で観察した形態変化の再現性を確認する為に、条件を様々に変化させながら、ニコチンによるスパイン形態変化の観察を繰り返し、現象の確実性を確認した。また動物種を変え、マウスの培養神経細胞でも同じ現象がおこることを確認することが出来た。

次にこの現象が、脳内のニコチニックアセチルコリン受容体を介するメカニズムで起きることを、受容体の特異的拮抗薬メカミラミンならびにMLAで確かめた。ニコチニックアセチルコリン受容体は陽イオンチャンネルであり、ニコチン刺激でイオンの流入が起こり、細胞内カルシウム等のセカンドメッセンジャーが動員される。そこで、培養ニューロンでカルシウム動員を調べる為、カルシウム濃度上昇を検出出来る蛍光色素Fluo-3を取り込ませ、ニコチンへの反応を見る実験系を構築、現在、系の安定性を検討中である。以上の実験は、培養ニユーロンを用いたものであり、シナプスの周囲は培養液に浸された空間である。しかしながら我々の脳内では、シナプスの周囲に空虚な空間は無く、シナプス近傍を星状膠細胞が取り巻いているので、異なる挙動を示す可能性がある。そこで、より生体に近い条件での観察を行うために、脳切片培養法を習得した。今後そこにGFPを発現させ、ニコチンによる形態変化を観察する。観察に必要となる二光子レーザー顕微鏡システムでの実験を行うため、岡崎共同研究施設との打ち合わせを行った。我々は21年度までに、蛍光タンパク質GFP遺伝子を導入したラット海馬培養神経細胞を用いてニコチン刺激によるスパイン(シナプス後膜構造)の形態学的変化を生きた状態で観察する実験系を確立した。ニコチン刺激によりスパインの頭部から細長い形をした、針状の突起が伸展することを見いだした。また、このスパインの形態学的変化はα7ニコチン性アセチルコリン受容体を介して引き起こされていることを明らかにした。α7ニコチン性アセチルコリン受容体は脳内に幅広く分布しており、シナプスにも多く発現していることが知られている。このα7ニコチン性アセチルコリン受容体はカルシウムイオン透過性の受容体であり、活性化することで細胞内カルシウム濃度に変化を引き起し、種々の神経活動に影響を及ぼすことが知られている。このことから、ニコチン刺激による神経細胞内のカルシウム動態を観察することを目的として、カルシウムインジケーターであるFluo4を用いて生きた神経細胞の細胞内のカルシウム動態を観察できる実験系を確立した。現在この実験系を安定化させることに成功し、ニコチン刺激による細胞内カルシウム濃度の変化を測定中である。また、シナプス周囲が空虚な状態である培養神経細胞とは異なり、我々の脳内ではシナプスの周囲は星状膠細胞によって支持されており、シナプスが培養細胞と同じような挙動を示さない可能性がある。そこで、現在我々はニコチン摂取によるシナプスの生体内での形態学的変化を観察する実験系の構築を試みている。現在、より生体に近い条件下でシナプスの構造変化を観察するために海馬切片培養を用いて観察を行っている。それに加え、実際の生体内でのシナプス構造変化を観察するため、ニコチンパッチにより経皮的にニコチンを摂取させたラットの脳切片を用いて、鍍銀染色あるいは電子顕微鏡下でシナブスの形態学的変化を観察する実験系を構築中である。本研究計画で我々は、依存性薬物であるニコチンが脳に与える影響を、脳の神経回路網のかなめであるシナプスの形態変化から評価する努力をしてきた。シナプスで、神経伝達物質による情報の伝達を受け取る構造が、直径約1ミクロンほどの傘をもつきのこのような形をした樹状突起スパインである。
固体ヘリウム４の「超」固体性は転位を用いて全て説明出来るのか？

本研究は「固体ヘリウム4に発現する低温物性異常が転位運動のみで理解できるか」の問題提起のもと,以下の手法で実施された。(1)転位運動による固体弾性変化がねじれ振子の共鳴周波数変化に与える影響の有限要素法を用いた定量的評価。(2)定常回転下における剪断・体積弾性率の直接測定。結果,(1)により固体弾性変化がねじれ振子の周波数変化を定量的に説明することが明らかになった。しかし,(2)より回転下の弾性率にねじれ振子実験で観測された回転数依存性を持つ固体ヘリウム4物性量の“量子化"は観測されなかった。本研究により,転位運動は固体ヘリウム物性異常のすべてを説明しないことが明らかになった。強相関量子固体である固体ヘリウム4は、200mK以下に物性異常が報告されている。しかし、発見より10年を経た現在でも、低温物性異常の本質が「量子固体中の巨視的量子現象」なのか、「結晶中の線状結晶欠陥(以下、転位)の準古典的ダイナミクス」なのか、が明らかになっていない。本研究は、固体内の転位運動に注目し、低温物性異常が転位のダイナミクスですべて説明できるかを明らかにすることが目的である。転位の運動は制限空間中で抑制される。申請者はこの点に着目し、低温下で規則的制限空間に生成した固体の物性を測定することを目指す。25年度は1実験用試料容器の設計、2低温実験環境の整備を行った。1に関しては、0.1mm程度の規則的空間を高さ1cm程度実現するために、Invar薄板を用いたサンドイッチ状構造体の試作を行った。作成した構造体はねじれ振り子内部に導入される。ねじれ振り子はねじれ軸中心に対する回転慣性対称性が測定感度に影響を与えるので、構造体はこれを考慮して作成している。2に関しては、GM冷凍機を一段目に用いた希釈冷凍機の設計を主に行った。近年、液体ヘリウム4の価格は高騰しており、寒剤に液体ヘリウムを用いる冷凍機を使用した実験の遂行は難しくなっている。この問題を回避するため、GM冷凍機を用いたヘリウムフリー冷凍機の整備は重要である。GM冷凍機は機構上、実験環境に機械振動を与える。機械振動はねじれ振り子測定で最も忌避される。よって、振動要素を極力軽減するため、設計要素に対し有限要素法を用いた振動解析を行い適切な設計を行った。設計はほぼ終了している。最後に、低温環境整備に伴い取得した有限要素法による振動解析の技術を応用することで、既存の固体・液体ヘリウム実験結果に弾性的観点からの数値シミュレーションが可能になった。この手法を積極的に本研究の結果予想および解析に利用する。固体ヘリウム4(4He)において200mK以下で観測される低温物性異常の本質は量子固体中の巨視的量子現象、もしくは結晶中の線状結晶欠陥(以下、転位)の準古典的ダイナミクスに起因すると考えられている。転位運動は制限空間中で抑制される。申請者はこの点に着目し、規則的制限空間に生成した固体の物性測定から固体ヘリウムの低温物性異常の本質を解明することを目指して本研究を計画・遂行している。26年度は125年度に開発した有限要素法による固体内転位運動に伴う固体弾性変化の解析の本系への応用、2極低温実験環境の整備、3定常回転下における固体の剛性率測定の準備を行った。1により、試料(4He)導入用としてねじれ振り子ロッド内にキャピラリー構造を有する振り子で観測される振り子共鳴周波数の上昇が、ロッド内に生成された固体ヘリウムの弾性率変化によることを明らかにした。このことは、固体の低温物性異常が準古典的状態であることを示唆する。本研究結果はJPSJにおいて紙上発表した。2に関しては、GM冷凍機を一段目に用いた希釈冷凍機の製作を主に行った。今年度は冷凍機製作に必要なベースプレートおよび断熱真空管等の工作が終了した。3は25年度末に実施した予備実験および、1の結果をうけ、回転下における固体4He内転位の運動を明らかにするために実施した。試料容器は円筒状固体4Heのずれ応力を測定出来るように工夫されている。近年, 200mK以下の温度領域で観測された固体ヘリウム4(4He)の低温物性異常は,固体4Heが超固体発現メカニズムを具現化する系である可能性を提示した。特に,他グループによる比熱の二次相転移的挙動,および申請者らによるDC回転下の固体4He非古典的回転慣性に見られる量子化が現時点でその証左となっている。しかし,これまで観測された結果は転位の準古典的ダイナミクスによっても説明できる可能性が示されている。申請者は量子固体中の転位が固体4Heの量子力学的基底状態に与える影響を明らかにするために本研究を遂行した。27年度は主にバルク固体4He中における転位ダイナミクスの量子化可能性について明らかにすることに主眼をおき,転位のマクロなダイナミクスが直接反映される弾性率測定(ずれ弾性率および体積弾性率)を定常回転下で行った。結果,静止下および定常回転下において各弾性率の温度変化に明確な差異が観測されなかった。加えて,詳細な回転数掃引実験においても各弾性率に回転数依存性は観測されなかった。この結果は以下の理由で説明される。