hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
徳島県在住の男性におけるY染色体のDNA多型解析研究

(1) 2-3世代間の日本人男性(徳島地域)における17Y-STRsの突然変異分析この実験において,3世帯の中にY-STRの突然変異を観察した。その突然変異の中に1repeat+3bps(7bps)の減少を示す亜型が検出された。突然変異についての過去の論文から,亜型の検出は報告されていない。このことから,Y-STRの亜型の発現率は1repeatの突然変異に比べかなり低いことが推定され,亜型の検出は地域特定の可能性を期待させるものであった。また,Dupuyら(2004)の報告より,突然変異は1repeatの減少より獲得が起こりやすいとされているが,本実験においては,減少のみ検出された。これは,日本人種もしくは徳島地域による特異性であることが疑われた。しかし,Kuriharaらが日本人において1repeatの獲得が多いと報告していることから,検体数による誤差の可能性があり,今後検体を増やす必要性があることが示唆された。突然変異率は,2世代では0.2137(95%CIx10^<-2>;0.026-0.7697)を示し,3世代では0,3205(95%CIx10^<-2>;0.066-0.9338)を示した。この結果は,他の論文と有意な差を認めず,小規模圏内(徳島県内)についても同じ割合で発生することが確認された。また,検出座位を増やすこと,もしくは世代数を増やすことにより突然変異率は増加することが分かった。法医学分野おいては,識別能力を上げるために座位を増やす傾向にあるが,特に父子鑑定に使用する場合は注意が必要である。また,ハプロタイプ分析では,前回の研究と同様,Y-SNPs/Y-STRsのHD値が0.9961と高い値を示し,識別能力の有効性を示唆した。(2)検出技術の改善CycleavePCR法において,M216のプローブを改善し,より感度の高い結果を得ることができた。また,徳島県在住の男性から4タイプ(M174,M122,M216,P31)以外にN,P系を観察しており,それに対応するプローブを作成した。今後,検体数を増やし,有用性を確認する予定である。
ドップラーレーダーによる熱帯降水過程の時空間分布に関する研究

ドップラーレーダー解析研究では,タイ気象局(TMD)チェンマイレーダーとタイ王立人工降雨農業航空局(BRRAA)オムコイレーダーを中心に,1998-2000年のモンスーン雨期のレーダーエコー強度を解析し,その特徴を調査した。その結果,どちらのレーダー観測範囲においても,下層のエコー全面積はモンスーン雨期を通じて,昼前に急速に面積を増大して15-16時に最大を迎え,夜から翌日の朝にかけて緩やかに減少するという顕著な日変化を示すことがわかった。次に,観測範囲に欠けがないオムコイレーダーデータを中心に,詳しいエコー解析を行った。まず、エコー移動方向の解析を行ったところ,5-7月はほぼすべての日の大多数のエコーが近辺の対流圏下層と同じ風向の南南西風と同じ向きに動いていること,10月前半はエコー移動方向も卓越風向も逆転していることが明らかとなった。さらに,レーダー観測範囲の南半分を山岳地形にほぼ平行な11本の帯に分割し,それぞれの帯領域内のエコー面積の日変化を調べた。その結果、5-7月の南西モンスーン期においては,タイ北部山脈風上側のベンガル湾およびミャンマー海岸地域では朝に,山岳地域では午後に最大となる日変化をしていた。しかし,風下側にあたるタイ北部では,山岳からの距離が離れるとともにエコー面積増大の開始時刻や最大時刻が遅れることを,明瞭に示すことができた。さらに,風向の逆転した10月にも,風下側で同様な位相の遅れを認めることができた。雲解像モデルによる数値実験においては,スコールラインの東への移動がインドシナ地域の降水日変化の主要な原因であるという結論を得た。この数値モデルから提案された仮説が,上記レーダー観測から証明された。気象衛星赤外データと雨量計網を用いた解析研究では,バングラディシュからインドシナ半島全体に及ぶ広い範囲での降水日変化の様子を,詳細に調べた。その結果,降水日変化には海陸の差だけでなく,たとえば同じインドシナ半島内でも夕方から夜の早いうちに最大となる平原部や,深夜から夜明け前に最大になる一部山岳域など変化に富んでいることが明らかになった。また,3次元領域気候モデルによるインドシナ半島の長期間シミュレーションによって,タイ東北部の森林伐採がインドシナ半島の降水に与える影響を評価した。その結果,森林伐採を行った地域での平均降水量の減少は9月に発生にすることがわかった。これらデータ解析と数値実験の結果から,南西モンスーンが強い8月には十分な水蒸気が供給されるために森林伐採の影響は少なく,季節風の弱まる9月に局地的な森林伐採の影響が降水量減少となって現れると結論できた。2次元非静水圧雲解像モデルを用い,インドシナ半島の降水日変化について調べた。モデルの初期値は,6月気候値の風速・気温・湿度の鉛直分布から作成した。

計算の結果,モデルは観測されている日変化の特徴をうまく再現しただけでなく,1)タイ西部と中央部に位置する山地の風下側山麓において対流雲が夕方に励起され,2)それらがスコールラインに組織化されて夜間に東へ移動して行く,という現象の繰り返しで起こっていることがわかった。これらの計算結果に基づき,太陽同期したスコールラインの発生と東への移動がインドシナ半島内陸部の降水日変化の夜の極大をもたらしている,と結論した。また,高分解能の対流活動指数を用いた対流雲活動の日変化の空間分布も解析し,数値実験を支持する結果を得た。この成果をまとめたものを国際研究集会で発表すると共に気象集誌に投稿した。H10年度に取得されたタイのドップラーレーダーデータには複数のデータ書式が含まれていたので,これをUF(Universal Format)に変換して統一し,取得データの大半をハードディスクに収容した。このデータを用い,本年度は最低仰角のPPIデータを用いたエコー分布の日変化に関する予備的な解析を開始した。その結果,月平均したエコー分布においてもエコーの存在する場所が時間と共に東へ移動している様子を見ることができた。これは,スコールラインの東への移動が日変化の主要な原因であるという数値実験の予測と整合したものである。また,観測領域内のエコー面積の月平均日変化を比較した結果,山脈近くのチェンマイと少し離れたコンケンではチェンマイのエコー面積最大時間が18時前後であるのに対しコンケンでは真夜中になることがわかった。これも,数値実験の予測と整合している。さらに,高時間分解能ゾンデ観測を用いた温位・水蒸気の日変化や広域の水収支の実体も調べ,それぞれ国際研究集会で発表した。チェンマイTMDレーダーを中心に,1998-2000年の南西モンスーン期のレーダーエコー強度を解析し,その特徴を調査した。そのため,まず,全てのデータを,レーダーサイトからの距離と内挿される格子間隔によって決められる解像度を持つような内挿式を用いて,基の球座標データを直交座標へ内挿した。この直交座標に内挿されたデータを用いて解析を行った結果,下層のエコー全面積はどの年も南西モンスーン期間を通じて顕著な日変化を示していることがわかった。この日変化は,お昼前に急速に面積を増大し,15-16時に最大を迎え,夜から翌日の朝にかけて緩やかに減少するというものである。さらに,一塊りのエコーを認識する手法を開発して一つ一つのエコーに対する平均面積を計算すると,20時頃最大になることがわかった。これは,最初は散発的なエコーが増え,午後遅くからは広がりを持った数少ないエコーの面積が増大するためである。個々のエコーの特徴を見てみると,5-7月はほとんど毎日,エコーは東へ移動していること,その約半分の日数では線上エコーが観察できた。これは数値実験結果から提案された降水日変化メカニズムの仮説と整合的である。さらに,2000年に観測されたチェンマイレーダーのエコー面積が少ないこともわかった。TRMM/PRを使って各年のエコー強度分布のヒストグラムを作って地上レーダーとTRMM/PRとの比較を行った結果,2000年にはチェンマイレーダーの感度が98,99年に比べて約4DBZ落ちていることもわかった。これらの結果は,国内及び国際研究集会で発表した。
沈み込みプレート境界で発生するゆっくりすべりのモデル化

最近の高精度地殻変動観測により、沈み込みプレート境界で様々なゆっくりすべり(スロースリップイベント)が発生することが明らかになった。例えば、カスケード地域や南海トラフの沈み込み帯深部で発生するゆっくりすべりは、発生間隔が数ヶ月から14ヶ月程度で、低周波微動を伴い10km/dayの速度で移動することが明らかになっている。本研究では、短い時間間隔で発生するゆっくりすべりのシミュレーションモデルを構築した。摩擦構成則としては、状態変数に対してカットオフ速度を有する構成則を使用した。この構成則により、低すべり速度ではすべり速度弱化、高すべり速度ではすべり速度強化の挙動を再現することができる。間隙水圧が高く臨界すべり量が小さいと仮定することで、10km/dayで伝播するスロースリップイベントを再現することができた。次に、三次元的なプレート境界面を考慮して、スロースリップイベントのモデル化を行った。モデル領域は、四国西部から東部までを対象とする。低周波微動の分布に基づき、遷移領域の幅を四国西部で広く設定し、四国東部で狭く設定すると、四国西部では長い時間間隔で大きなイベントが発生し、四国東部では短い時間間隔で小さなイベントが発生した。シミュレーション結果は大きなイベントほど発生間隔が長いという観測事実と調和的である。さらに、スロースリップイベントに伴い発生する超低周波地震を再現するために、臨界すべり量の小さなパッチを設けたシミュレーションを行い、局所的に高速破壊が生じることを確認した。本研究の成果は南海トラフで発生する巨大地震の応力蓄積過程を解明する上で本質的に重要である。最近の高精度地殻変動観測により、沈み込みプレート境界で様々なゆっくりすべりが発生することが明らかになった。これらのゆっくりすべりの発生様式は多様であるが、その発生間隔から短い時間間隔で発生するゆっくりすべりと長い時間間隔で発生するゆっくりすべりに分類される。ゆっくりすべりのすべり量は小さく発生間隔が短いことから、摩擦構成則を規定する臨界相対変位量と有効圧が小さいと考えられる。有効圧を小さくするためには、間隙圧が高いと仮定する必要がある。カットオフ速度が3×10^<-7>m/s程度の場合、8km/dayで水平方向に伝播するゆっくりすべりを再現することができた。シミュレーションからすべり速度と伝播速度との間に比例関係があることがわかった。ある場所ですべりが生じている時間は数日間程度である。実際の観測では、ある場所における低周波微動の継続時間は数日間程度であり、シミュレーション結果におけるすべりの継続時間とほぼ一致する。低周波微動はゆっくりすべりにより励起されるイベントであることが示唆される。また、本震が開始する前に、ゆっくりすべりの振幅が大きくなり、発生間隔が短くなることがわかった。この他、ダイラタンシーによる間隙水圧の変動を考慮したモデルにより、ダイラタンシー係数を大きくとることでゆっくりすべりの再現を行った。Shibazakiand Shimamoto(2007、印刷中)は、遷移領域の摩擦挙動を考慮した構成則を用いたシミュレーションにより、短期的スロースリップイベントの再現に成功した。本年度はこのモデルを基に以下の研究成果を得た。(A)南海トラフの沈み込み帯深部で発生するゆっくりすべりのモデル化短期的スロースリップイベントの発生間隔は3-14ヶ月と多様である。西南日本では3-6ヶ月間隔で短期的スロースリップイベントが発生する。本研究では、有効圧と臨界すべり量をそれぞれ小さくすることで、短い間隔のイベントを再現することが可能であることを示した。また、有効圧を小さくすることで、伝播速度が大きくなることも示した。

さらに最近の研究においては、短期的スロースリップイベントの伝播に伴い発生する深部超低周波地震が観測されている。この超低周波地震は、スロースリップイベントの伝播に伴い、局所的に強く固着した領域に応力が増大し臨界値に達して発生した高速すべりであると考えられる。そこで、局所的に臨界すべり量の小さな領域を設け、超低周波地震の再現を行った。スローイベントの伝播に伴い、臨界すべり量の小さな領域で高速破壊が間欠的に発生することが確かめられた。(B)沈み込み帯深部における高間隙圧流体の挙動のモデル化短い時間間隔で発生するゆっくりすべりを再現するためには、間隙圧が高いと仮定する必要がある。この仮定を検証するために、沈み込む帯深部における脱水反応による間隙圧の時間発展のモデル化を行う必要がある。本年度は、ダイラタンシーに伴う間隙圧の変動を考慮したゆっくりすべりの試験的なモデル化と一般座標系を用いた間隙圧時間発展のシミュレーションコードの開発を行った。西南日本沈み込み帯のスロースリップイベントに関しては、その時系列的特長とセグメント構造の詳細が明らかになっている(小原、2007)。この地域に対しては、シミュレーション結果と観測事実を比較することで、物理モデルの妥当性を検証することが可能である。本研究ではそのために、三次元的なプレート境界面を考慮して、スロースリップイベントのモデル化を行った。プレート境界面を三角要素に分割し、Shibazaki and Shimamoto(2007)により提案された遷移領域における摩擦特性を考慮したすべり速度と状態量に依存する摩擦構成則を断層面に境界条件として与える。モデル領域は、四国西部から東部までを対象とする。シミュレーションの結果、非常に不規則なスロースリップイベントの発生が再現された。幾つかの領域にセグメント化され、小さなイベントが発生する場合もあれば、全領域がすべる場合もある。スロースリップイベントの発生様式は遷移領域の幅に依存し、幅が広いと大きなイベントに成長しやすい。低周波微動の分布に基づき、遷移領域の幅を四国西部で広く設定し、四国中部・東部で狭く設定すると、大きく二つのセグメントに分割される様子が再現できた。次に、モデル領域を東南海から東海地域に設定してモデル化を行った。主に、東南海と東海地域のセグメントに分かれて発生するが、時々、東南海地域と東海地域のスロースリップイベントが同時に発生することが確認された。実際の観測においても同時に発生することが確認されており、両セグメントで相互作用があると考えられる。
ヒストンH4R3me2sのマウス初期発生における機能解析

昨年度の研究実績に続き、ヒストンH4R3me2sの機能解析およびマウス初期発生におけるヒストンH4R3me2sの修飾パターンの詳細を、免疫染色法などを用いて解析した。平成26年度は、代表者が現職を退職し科研費の継続資格を失ったため、昨年度の成果と比較して大きな進展は得られていない。ヒストンH4R3me2sの修飾パターンの変化をマウス初期胚において確認するために、特異的な抗体を用いた免疫染色法を用いて確認を行った。ヒストンH4R3me2s修飾はマウス初期発生を通して核内に存在しており、その核内における存在パターンはヘテロクロマチンを構成するヒストンH3K9me2/3とは異なり、染色体上に幅広く存在していると思われる。また、ブラストシスト期においては、内部細胞隗と比較して栄養外胚葉の細胞に強いシグナルが見られる。これは、H4R3me2sが着床前の初期の細胞分化に関与している可能性を示唆している。また、受精卵においては卵子由来の雌性前核と比べ、精子由来の雄性前核にH4R3me2sの強いシグナルが見られた。これは受精卵における二つの前核の非対称なエピジェネティック修飾のパターンの制御にアルギニン就職が関わっている可能性を示唆している。受精卵前核におけるH4R3me2sの修飾パターンは、様々な前核期ステージで確認したほか、精子由来核を持たない単為発生胚などでも調べており、今後も詳細を詰めていく予定である。さらに、H4R3me2sの修飾酵素であるヒストンアルギニンメチル化酵素Prmt5、Prmt7のマウス初期胚における発現パターンも同様に確認した。初期発生におけるPrmt5の発現はほぼユビキタスであり、H4R3me2sとの発現パターンの相関性は見られなかった。Pmrt7の発現は卵細胞においては見られるが、受精後の胚においてはほとんどシグナルが見られなかったため、免疫染色以外の他の方法も合わせてその発現パターンを確認していく予定である。1年目にPrmt5およびH4R3me2sの機能的な解析を行う予定であったが、まだ到達していない。また、H4R3me2sのエピゲノム解析も未達のままである。これらの理由として、他に優先すべきプロジェクトがあり、本プロジェクトへ割ける時間が少なかったこと、さらには技術的に難しく解析に時間がかかる実験が多く、予想以上に一つの実験に多くの時間をかけてしまったことなどが挙げられる。初期発生におけるヒストンH4R3me2s修飾、およびその修飾酵素であるアルギニンメチル化酵素Prmt5またはPrmt7の機能的な解析を行うために、ノックアウトマウスを用いた解析およびsiRNAなどを用いた遺伝子ノックダウンの系を立ち上げる予定である。Prmt7のノックアウトマウスは既に共同研究者とともに作製しており、Pmrt7の卵細胞特異的なコンディショナルノックアウトマウスの解析などを行っていく予定である。また、マウス初期胚を用いたマイクロアレイによる網羅的な遺伝子発現解析も併せて行っていく予定である。これらノックアウトマウスを指標とした機能解析と、網羅的な遺伝子発現解析を合わせて行っていくことにより、マウス初期胚におけるヒストンアルギニン修飾の機能を遺伝子発現制御という観点から明らかにしていく予定である。予定していた消耗品の使用量があまり多くなかったことと、研究の進捗の遅れにより購入予定だった消耗品(特にマイクロアレイ関係の消耗品)を購入していないことにより、次年度使用額が生じた。次年度は、大規模な発現解析を行う予定であり、マイクロアレイ関係の消耗品を購入する予定である。
現代日本語における論述文の文章展開パターンに関する研究

1.データベース分析システムの構築論述文の展開パターン分析のためのデータベース分析システムを完成した。朝日新聞「論壇」の100の文章を内容的に一定のまとまりを持つユニット(=文段)に分割し、それを1レコードとして、(1)レコード番号、(2)大分類(文段機能ラベル)、(3)中分類(文番号および文機能ラベル)、(4)テキスト、の情報を付加した。システムは、外部データの登録および編集、検索(連続状態の文ラベル、文段ラベルの検索も可能)、集計、一覧、ソ-ト、印刷等ができる。2.文章展開パターンの分析完成したデータベース分析システムを用いて、論述文の分析を行った。文レベルの分析では、論述文における文の表現形式、文機能と文段機能との関係を中心に分析を進め、文段レベルの分析では、文段の連接のし方、文段とテキスト・タイプとの関連性、連続する文段のタイプなどを中心に分析を進めた。これまでの分析で、論述文における諸々の表現形式の特徴や重要性が明確になりつつある。また、文段レベルの分析においても、文段の現れ方とテキスト・タイプとの関連性や、文段の流れを見る上で重要な、文段間の関係を示すラベルの出現のし方に、興味深い傾向を見出すことができた。3.言語学習理論からの分析論述文分析の成果を、文章表現あるいは読解の学習に結びつける方向を見出すべく、言語学習理論の面から、文章表現技術およびその指導法についての考察を進めた。1.今年度当初の研究作業予定論説文における文章展開のパターンを分析するために、類型パターンを明示化するための鍵となる表現形式・文段機能・表現意図・語用論的条件・文末表現を抽出し、日本語教育で必要とされる展開パターンを検索できるよう、有意味なデータベース構築を企図する。2.現在の研究状況(1)論述文の展開パターン分析に用いるテキストを『朝日新聞』掲載の「論壇」とし、データベース化のために、テキスト・ファイル形式でパソコンに入力した。予定の200文章例を入力完了。(2)文章展開パターンを類型化するための表現形式・文段機能・表現意図等を抽出(作業中)。これは、データベース化の際のラベル付けの基本となる作業である。佐藤(1990)「論述文の展開パターンについて」が提案した機能分類を言語学的・教育学的見地から再検討し、意味のある検索を可能にする項目を考察している。(3)教育の際の必要に応じて検索可能な文章展開パターンのデータベースの構築(作業中)。これまで「論壇」を100例まで整理・入力が進んでいる。また、入力済みのデータにより、実際に100例のテキストの分析を試行したが、その結果、文段のパターンとテキストタイプとの間の有意な関係などいくつかの知見が得られた。3.問題点等文章展開パターンの抽出はデータ数を増やすことにより、より明確な形でとらえることが可能になると考えられるが、文段機能、表現機能等をどのような基準で分類していくかについては、いくつかの修正が必要と考える。1.データベース分析システムの完成8年度は、論述文の展開パターン分析のための基礎資料となるデータベース分析システムの完成に力を注いだ。朝日新聞「論壇」100例の文章を内容的に一定のまとまりを持つユニット(=文段)に分割し、それを1レコードとして、(1)レコード番号、(2)大分類(文段機能ラベル)、(3)中分類(文番号および文機能ラベル)、(4)テキスト、の情報を入力した。完成したシステムは、外部データの登録および編集、検索(連続状態の文ラベル、文段ラベルの検索も可能)、集計、一覧、ソ-ト、印刷等ができる。2.展開パターンの分析分析は文レベルと文段レベルの双方から行っている。文レベルの分析では、表現形式から見た分析、文機能と文段機能との関係を中心に分析を進めており、文段レベルの分析では、文段の連接のし方、文段とテキスト・タイプとの関連性、連続する文段のタイプなどを中心に分析を進めている。

これまでの分析では、いくつかの表現形式について重要な事実が明らかになりつつある。文段レベルの分析においても、文段とテキスト・タイプには一定の関連性が見出せるようであるし、また、文段の流れを見る上で重要な、文段間の関係を示すラベルの出現のし方にも興味深い知見が得られつつある。3.日本語教育への応用(今後の予定)論述文作成に重要な役割を持つ展開パターンと認められるものについては、作文教材への応用を目指して、実際に教材を作成し、その学習効果を考察する予定である。1.文章展開パターンの分析9年度はまず、前年度に引きつづき、完成したデータベース分析システムを用いての論述分析に力を注いだ。文レベルの分析では、論述文における文の表現形式、文機能と文段機能との関係を中心に分析を進め、文段レベルの分析では、文段の連接のし方、文段とテキスト・タイプとの関連性、連続する文段のタイプなどを中心に分析を進めた。これまでの分析で、論述文における諸々の表現形式の特徴や重要性が明確になりつつある。また、文段レベルの分析においても、文段の現れ方とテキスト・タイプとの関連性や、文段の流れを見る上で重要な、文段間の関係を示すラベルの出現のし方に、興味深い点を見出すことができた。2.言語学習理論からの分析論述文分析の成果を、文章表現あるいは読解の学習に結びつける方向を見出すべく、言語学習理論の面から、文章表現技術およびその指導法についての考察を進めた。今後は、論述文の分析をいっそう深めていくと同時に、その成果を、言語学習理論からの考察によって、文章表現の指導法の発展に結びつけていくことが重要であると考える。
多元金属プルシアンブルー類似体の磁気光学効果と新規磁気特性

申請者は、CN架橋金属錯体(プルシアンブルー類似体)を多元金属系にすることにより従来にはなかった新しい磁気物性あるいは機能性を備えた材料の開発を行ってきた。そこで、今年度は、バルクSHG光のファラデー効果(非線形磁気光学効果)を検討した。試料のプルシアンブルー類似体薄膜(Fe^<II>_xCr^<II>_<1-x>)_<1.5>[Cr^<III>(CN)_6]は、K_3Cr(CN)_6、FeCl_3およびCrCl_3の混合溶液を還元電解合成することによって得た。SHG測定は、フェムト秒パルスのTi:Sapphireレーザー(波長775nm)を用い、透過の光学配置で計測した。温度依存性および外部磁場効果の検証はクライオスタットを仕込んだ電磁石中で行った。面心立方晶系のプルシアンブルー類似体は木来SHG禁制であるが、電解合成によって作成した多元金属化プルシアンブルー薄膜では、膜厚方向への一軸異方性を反映したSHG挙動を示した。また、磁性材料にSHG活性を導入したことで、キュリー温度の前後でSHGに対して影響が現れることが期待される。実際、外部磁場をかけない状態においてもキュリー温度以下でSHGは強度変化を示した。このようなSH光強度変化は、補償点についても観察され、試料の磁化の温度依存性と一致した。このSH光強度の温度依存性は、試料の局所的な磁化を反映したものであると考えられる。さらに、外部磁場をかけることで偏光面の回転なども観察することができた。これらの変化はすべてスピンの配列に伴う対称性の変化を反映しているものと考えられる。この研究は基礎的にも重要な意義をもつ。また、バルクSHG光であれば表面SHG光よりも圧倒的に強度が強く、高周波レーザーが急激に普及しつつある現在、デバイスへの応用も可能になると考えられる。磁性材料の重要な特性の一つに、磁気光学効果が挙げられる。磁気光学効果は光吸収に密接に関係しているため、様々な色相を備えた分子磁性体は、従来の磁性材料では難しかった可視部の磁気光学効果を制御できる可能性を秘めている。本研究では、電気化学的に合成した室温付近に磁気相転移温度をもつK^I_aV^<II/III>_xCr^<II>_<1-x>[Cr^<III>(CN)_6]_y磁性薄膜において、磁気光学効果および非線形磁気光学効果を観測することに成功した。K^I_aV^<II/III>_xCr^<II>_<1-x>[Cr^<III>(CN)_6]_y磁性薄膜の色相は、組成比がx=1のとき青色、x=0.30のとき水色、x=0.22のとき緑色、x=0のとき無色であった。この色の変化は、可視部の吸収帯(1_<max>=620nm)が長波長シフト(1_<max>=730nm)することによることがわかった。この系のファラデー効果を測定した結果、可視部に強い信号が観測された。また、x=1から0に変化させるのに対応して長波長側へのシフトが観測された。これは、Cr^<II>の増加に伴って、V^<III>とCr^<III>間の電荷移動吸収帯が影響を受けたことに起因すると考えられる。以上のように、色相を制御できる室温カラー磁性薄膜においてファラデー効果を制御することに成功した。また、電解合成を施していない試料においてはSHGはまったく観測されなかったが、電気化学的に合成した薄膜では、明確なSHGが認められた。このSHG強度は組成依存性を示し、3元金属化が必要であることも明らかになった。

また、バルクSHG光であれば表面SHG光よりも圧倒的に強度が強く、高周波レーザーが急激に普及しつつある現在、デバイスへの応用も可能になると考えられる。
電気化学顕微鏡を用いる細胞アレイの機能評価

本研究の目的は、接着性動物細胞のマイクロパターンをガラス基板上に作成し,電気化学顕微鏡によってその呼吸活性などをパターン形状と対応させて評価し,細胞チップ・デバイスの開発に展開することである。2年間の研究を通じて、以下の成果を得た。(1)マイクロパターン培養に関して:ポリジメチルシロキサンによるマイクロスタンプを作成し,これを用いて細胞接着タンパク質(フィブロネクチン)を疎水化ガラス基板上にパターン転写した。子宮頚癌細胞(HeLa),ウシ大動脈内皮細胞,ニワトリ胚由来心筋細胞,PC12神経様細胞などを培養したところ,これらすべての細胞株が5μmの精度でパターン化された。さらにマイクロスタンプ法を改良し,フィブロネクチンおよび細胞非接着性ポリエチレングリコールを共有結合によってパターン固定した結果,細胞パターンの耐久性が顕著に向上した。マイクロメートル精度の細胞パターンが,血清中であっても5日以上保持された。(2)細胞アレイの呼吸活性評価にして:パターン培養したHeLa細胞の呼吸活性を針状Ptマイクロ電極を用いた電気化学顕微鏡によって評価した結果,自由に伸展している細胞に比べ,フィブロネクチンパターンによって形状が規制された細胞の呼吸活性が低かった。これは,細胞周期と細胞形状との関連を示唆し基礎的に重要なだけでなく,細胞アレイを用いるアッセイシステムの構築においてパターンサイズや形状の最適化が必要であることを示す結果である。(3)細胞間結合活性の評価に関して:心筋細胞や神経細胞のパターン培養にも成功し,ギャップ結合およびシナプス結合の活性についても薬理学的な応答を評価することができた。パターン化した細胞を微笑流露デバイスに組み込み、パターンの局部に薬剤を投与する試みにも成功している。本年度は以下の結果を得た。1)細胞のパターン培養によるアレイ化ガラス基板上に接着性動物細胞のマイクロパターンを作成する技術を開発した。ポリジメチルシロキサンによるマイクロスタンプを作成し、これを用いて細胞接着タンパク質(フィブロネクチン)を疎水化ガラス基板上にパターン転写した。2)細胞アレイの呼吸活性評価パターン培養したHeLa細胞の呼吸活性を針状Ptマイクロ電極を用いた電気化学顕微鏡によって評価することに成功した。自由に伸展している細胞に比べ,フィブロネクチンパターンによって形状が規制された細胞の呼吸活性が低かった。これは、細胞周期と細胞形状との関連を示唆し基礎的に重要なだけでなく,細胞アレイを用いるアッセイシステムの構築においてパターンサイズや形状の最適化が必要であることを示す結果である。3)マイクロ電極先端の高分子膜被覆による血清培地中での呼吸活性測定電極先端をセルロースアセテート薄膜で被覆し,さらにフルオロシラン分子で処理すると,各種サイトカインなどの血清タンパク質を含む培地中でも安定に動作することを見出した。これまで行われた電気化学的な細胞計測は計測妨害物質を含まない緩衡液中で行われてきたものであり,今回作成した電極を用いれば細胞の増殖や分子に伴う呼吸活性評価などが可能となると期待できる。接着性動物細胞のマイクロパターンをガラス基板上に作成し,電気化学顕微鏡によってその呼吸活性などをパターン形状と対応させて評価し,細胞チップ・デバイスの開発に展開するのが目的であり,以下の成果を得た。(1)マイクロパターン培養:ポリジメチルシロキサンによるマイクロスタンプを作成し,これを用いて細胞接着タンパク質(フィブロネクチン)を疎水化ガラス基板上にパターン転写した。

(2)長期パターン培養:マイクロスタンプ法を改良し,フィブロネクチンおよび細胞非接着性ポリエチレングリコールを共有結合によってパターン固定した結果,細胞パターンの耐久性が顕著に向上した。マイクロメートル精度の細胞パターンが,血清中であっても5日以上保持された。(3)細胞アレイの呼吸活性評価:パターン培養したHeLa細胞の呼吸活性を針状Ptマイクロ電極を用いた電気化学顕微鏡によって評価した結果,自由に伸展している細胞に比べ,フィブロネクチンパターンによって形状が規制された細胞の呼吸活性が低かった。これは,細胞周期と細胞形状との関連を示唆し基礎的に重要なだけでなく,細胞アレイを用いるアッセイシステムの構築においてパターンサイズや形状の最適化が必要であることを示す結果である。(4)細胞間結合活性の評価:心筋細胞や神経細胞のパターン培養にも成功し,ギャップ結合およびシナプス結合の活性についても薬理学的な応答を評価することができた。
海馬CA2野の回路特性の解明

海馬CA2野は海馬亜領域の中でも異質である。近年、その独特な空間表象や社会記憶に果たす機能が明らかになりつつあるが、長い間注目されなかった領域ゆえに局所回路はほとんど未解明である。特に、錐体細胞が互いに結合しあう興奮性再帰回路がCA2野に存在するのかについては物議を醸している。再帰回路は海馬においては珍しく、海馬亜領域の中でCA3野にのみ存在が報告されている。CA3再帰回路は学習や記憶の際にCA3が担う機能に重要であると考えられている。現状、再帰回路と機能の因果性を直接示した研究はないが、再帰回路のモデルによって細胞集団のアトラクターや安定的な活動表象を再現する試みは多い。回路モデルの再現は前提となる再帰回路のシナプス結合確率やシナプス強度のパラメーターに大きく影響されるため、再帰回路のパラメーターを信頼できる手法で測定する必要がある。しかし、海馬で興奮性シナプスをひとつひとつの細胞レベルで突き詰めた知見は少ない。CA2野に再帰性回路があることを示唆する知見はいくつか存在する。第一に、CA2の錐体細胞の樹状突起構造は密であり、CA1よりもCA3の細胞形態と似ている。第二に、CA2野はSharp-wave rippleという集合的な脳波の起点となる。私たちは、複数のCA2錐体細胞で同時ホールセルパッチクランプ記録を行い、CA2からCA2への興奮性シナプス結合を測定した。502例を測定したうちの7例でシナプス結合が観測され、CA2領域に再帰回路が存在することを示した。また、見つかったCA2再帰回路はCA3付近の浅層に限局していた。これらの結果は海馬内でCA3領域以外にも再帰回路が存在し、従来考えられてきたCA3独自機能の外でも再帰回路が働くことを示唆する。海馬CA2野は、海馬の他の領域に比べ近年になって研究が進んできた領域である。海馬の中でも独特の機能を示すことが知られており、可塑性が低いことは特徴的な性質の一つである。本研究では、この可塑性の低さの一因であるとされるペリニューロナルネットに着目した。ペリニューロナルネットは、PV陽性インターニューロンなどの抑制性ニューロンの周りに存在し、可塑性を抑える働きをすることが知られている。近年の研究では、ペリニューロナルネットは、海馬CA2野においては興奮性の錐体細胞の周りにも存在し、その興奮性及び可塑性を抑える働きも持っていることが明らかにされた。しかしながら発達期における海馬CA2野でのペリニューロナルネットの形成は未だ十分には解明されていない。そこで本研究では、海馬CA2野において、発達に伴うペリニューロナルネットの形成を調べることを目的とし、構成成分であるaggrecanをマーカーとして免疫染色を行った。その結果、aggrecan陽性ペリニューロナルネットは、RGS14(マーカータンパク質)陽性のCA2野が形成する以前に形成を始め、CA2野になるであろう領域を示していることが分った。さらに、anterior-posterior軸に沿った分布を調べることで、海馬CA2野におけるaggrecan陽性ペリニューロナルネットはanterior側で、より明瞭に観察されることが明らかになった。これらの結果より、海馬CA2野は、現在マーカーとして用いられているタンパク質の発現やCA2錐体細胞の形成以前にaggrecan陽性ペリニューロナルネットによって形成され始めていると考えられる。また、anterior-posterior軸に沿った分布の違いに応じたCA2錐体細胞の性質や、ペリニューロナルネットのCA2錐体細胞に対する作用の違いを始めとした、機能の解明につながることが期待される。予定通りに実験を遂行し、なおかつCA2野のマーカーについて検討結果は、2017年度中に学術論文として発表することができた。

これらの結果は海馬内でCA3領域以外にも再帰回路が存在し、従来考えられてきたCA3独自機能の外でも再帰回路が働くことを示唆する。パッチクランプ記録による膜電位の観察に加え、末梢のリズムとして心電図も同時に記録し、膜電位振動を抹消リズムの関係を記述する。さらに中枢の操作の一環として、感覚刺激(嗅覚)によりCA2の局所回路の変調を促す。これによりCA2野の活動がどのように外界の情報をコードしうるかを検討する。
アリの行動変異をもたらす社会的・遺伝的メカニズムと個体差の適応的意義

「個性」が創出されていく発達過程では,親子や性・社会的な相互作用が極めて重要な役割を果たす.その統合的理解は分子遺伝学などの至近的研究と,行動変異の適応的意義を探求する進化学・社会生物学的視点の両者が不可欠である.計画にある行動学実験と分子生物学実験を合わせることで,いかにして個性が生み出され,どのような意義を持つのかという個と集団の統合のしくみを適応的な観点から理解することを目指す.「個性」が創出されていく発達過程では,親子や性・社会的な相互作用が極めて重要な役割を果たす.その統合的理解は分子遺伝学などの至近的研究と,行動変異の適応的意義を探求する進化学・社会生物学的視点の両者が不可欠である.計画にある行動学実験と分子生物学実験を合わせることで,いかにして個性が生み出され,どのような意義を持つのかという個と集団の統合のしくみを適応的な観点から理解することを目指す.
生体分子と金属錯体の構造融合による集積型機能性金属錯体の創製

1.側鎖に金属錯体を有する環状ペプチドグリシンと、金属配位能を有するチオール基をもつL-システインの繰返し配列を持つ、環状ペプチド金属錯体cyclo[L-Cys(terpyPt)Gly]_n (n=3-5)の合成法を確立した。金属錯体部分は、酸あるいは金属イオンの処理により。容易に除去できることがわかった。これらの成果を1報の学術論文に発表した。これらがアニオン性高分子であるDNAに強く結合することが、円二色性スペクトルやNMRの測定により明らかになった。相互作用様式について、現在検討中である。2.自然分晶する亜鉛四核錯体二つのビピリジン部分をもつDPTZと亜鉛イオンから、亜鉛四核錯体がほぼ定量的に得られた。X線結晶解析より、それぞれの単結晶は自然分晶しており、4つの亜鉛中心はall-∧かall一Δであることが明らかにされた。四角構造の内孔に取り込まれている過塩素酸イオンは、四核集積化における鋳型の役割を果たしている。これらの結果については、論文投稿中である。三つのビピリジン部分をもつ平面型芳香族配位子を用いて、二つの3次元構造がinterpenetratingした珍しい構造の銀錯体を一段階で定量的に合成することに成功した。二つの3次元構造は、幾何学的には同等だが、お互いに鏡像体の関係にある。
動的ネットワークの汎用モデルの構築とその一般理論

ランダム乗算過程をネットワークに組み込み,新たなモデルを構築するという目標で研究をおこなっている.ランダム乗算過程において変数の変動範囲に下から制限を設けた場合,変数が冪分布に従うことが知られているが,この事実をスケールフリーネットワークの冪的次数分布と統合して理解することで動的ネットワーク理論を整備しようという試みをおこなっている.平成30年度は,これまでにおこなってきた研究を一般化して統合することを目指した.とくにネットワーク上に空間相関のあるランダム乗算過程については離散時間系についてしか考察されていなかったので,現実のシステムに応用するにあたってその連続時間系で拡張をおこなった(Morita 2018).連続時間系の結果が離散時間系と異なる傾向があったため修正が必要なことがわかった.そのため時空間相関とネットワーク構造の関係を明確にすることが次年度以降の課題として残っている.一方で時間変動するネットワークシステムとして世代交代のある性接触ネットワークモデルを構築した.人間社会の性接触ダイナミクスは社会規範等の影響で複雑であることが知られているが,その詳細な構造についてはプライバシーの問題もあり十分な研究はなくデータも著しく不足している.ここでは,いくつかの仮定をおき簡易的理論モデルを構築しシミュレーションを行うことでそのネットワーク構造を考察した.性接触ネットワークの構造が重要な影響を与えるのは性感染症の蔓延現象である.世代交代のある性接触ネットワーク上の性感染症拡散についての結果は,伊東らと共著論文として公開されている(Ito, et al. 2019).本研究の目的は多くの学術分野にわたって応用されるような動的ネットワークの汎用モデルを構築し,その一般的理論を整備していくことである.平成30年度の研究は主に従来計画していた抽象的なモデリングと当初計画では主に次年度でおこなう予定であった応用面の2つのアプローチから大きく進展した.前者のアプローチは,ランダム乗算過程を用いたネットワークの構築である.このアプローチに関しては下準備としてランダム乗算過程を連続時間へ一般化をおこなっている.その成果の一部は平成30年度の前半に論文になっている(Morita 2018).これは従来の離散時間モデルの結果が連続極限でどのように変わるかを明らかにしたものであり(当初はほとんど変わらないと予想していた),今後のネットワークに従って空間相関があるような実在データへの統計的に扱う手法に応用できる.今のところ数学的な厳密な公式化するまでには至っておらず,動的ネットワークの一般モデルの構築も次年度以降の課題として残った.その一方で後者の応用面からのアプローチでの研究は予想以上に進展した.本研究課題の分担者である長崎大学熱帯医学研究所の伊東らとの共同研究が実を結び2019年に論文となった(Ito, et al. 2019).ここでは出生,死亡,出会い,別離によりネットワークが時々刻々変化している場合の伝播現象の理論研究をおこなった.具体的な対象として性感染症を想定しており,得られた結果は社会医学・公衆衛生学の分野へのインパクトもあり,大学ジャーナルのオンライン版でもHTLV-1やHBVといったウイスル性の性感染症の拡散予測に役立つことが期待されると取り上げられている.今後は申請当初の予定に従い,ランダム乗算過程を用いたネットワークモデルの構築を進めていく.平成30年度に試みた連続時間モデルへの拡張・一般化はいったん中断して,離散時間モデルでのモデル構築に集中する予定である.理論的な面からは物足りなさも多少あるが,現実にあるデータはほぼすべて離散的であることを考えると,離散時間モデルのほうがデータドリブンという意味でも有効性が高いであろう.そもそも本研究課題では分野横断的な汎用モデルの構築を目指しており,他分野に波及させていく場合もエレガントなものよりシンプルでわかりやすいモデルのほうが好まれると考えている.また,平成30年度で進んだ性接触ネットワークモデルの研究もさらに進展させていく.これまでのモデルは冪乗分布を外的に与えているが,冪乗分布が自己組織的に成立していくモデルに拡張していく.また公衆衛生の重要な問題である性感染症の伝播過程をより明確に記述する数理モデルを構築する.この数理モデルを解析することにより性感染症抑制のための政策提言も可能になるだろう.また長期的な性感染症の進化についても考察する.性感染症を始めとする感染する細菌・ウイルスは,その蔓延の後の弱毒化という現象が知られているが,その詳細な進化メカニズムも解明する.感染症の進化としてより重要な問題に薬剤耐性の進化があるが,この問題についても考察していきたい.これらの現象は,ネットワークの動的構造とネットワーク上の個体の共進化として捉えることができる.感染症伝播,進化ゲーム,さらにリスク・情報・文化の伝播に幅広く応用できる汎用的数理モデルを構築することを目指している.ランダム乗算過程をネットワークに組み込み,新たなモデルを構築するという目標で研究をおこなっている.ランダム乗算過程において変数の変動範囲に下から制限を設けた場合,変数が冪分布に従うことが知られているが,この事実をスケールフリーネットワークの冪的次数分布と統合して理解することで動的ネットワーク理論を整備しようという試みをおこなっている.平成30年度は,これまでにおこなってきた研究を一般化して統合することを目指した.とくにネットワーク上に空間相関のあるランダム乗算過程については離散時間系についてしか考察されていなかったので,現実のシステムに応用するにあたってその連続時間系で拡張をおこなった(Morita 2018).連続時間系の結果が離散時間系と異なる傾向があったため修正が必要なことがわかった.

そのため時空間相関とネットワーク構造の関係を明確にすることが次年度以降の課題として残っている.一方で時間変動するネットワークシステムとして世代交代のある性接触ネットワークモデルを構築した.人間社会の性接触ダイナミクスは社会規範等の影響で複雑であることが知られているが,その詳細な構造についてはプライバシーの問題もあり十分な研究はなくデータも著しく不足している.ここでは,いくつかの仮定をおき簡易的理論モデルを構築しシミュレーションを行うことでそのネットワーク構造を考察した.性接触ネットワークの構造が重要な影響を与えるのは性感染症の蔓延現象である.世代交代のある性接触ネットワーク上の性感染症拡散についての結果は,伊東らと共著論文として公開されている(Ito, et al. 2019).本研究の目的は多くの学術分野にわたって応用されるような動的ネットワークの汎用モデルを構築し,その一般的理論を整備していくことである.平成30年度の研究は主に従来計画していた抽象的なモデリングと当初計画では主に次年度でおこなう予定であった応用面の2つのアプローチから大きく進展した.前者のアプローチは,ランダム乗算過程を用いたネットワークの構築である.このアプローチに関しては下準備としてランダム乗算過程を連続時間へ一般化をおこなっている.その成果の一部は平成30年度の前半に論文になっている(Morita 2018).これは従来の離散時間モデルの結果が連続極限でどのように変わるかを明らかにしたものであり(当初はほとんど変わらないと予想していた),今後のネットワークに従って空間相関があるような実在データへの統計的に扱う手法に応用できる.今のところ数学的な厳密な公式化するまでには至っておらず,動的ネットワークの一般モデルの構築も次年度以降の課題として残った.その一方で後者の応用面からのアプローチでの研究は予想以上に進展した.本研究課題の分担者である長崎大学熱帯医学研究所の伊東らとの共同研究が実を結び2019年に論文となった(Ito, et al. 2019).ここでは出生,死亡,出会い,別離によりネットワークが時々刻々変化している場合の伝播現象の理論研究をおこなった.具体的な対象として性感染症を想定しており,得られた結果は社会医学・公衆衛生学の分野へのインパクトもあり,大学ジャーナルのオンライン版でもHTLV-1やHBVといったウイスル性の性感染症の拡散予測に役立つことが期待されると取り上げられている.今後は申請当初の予定に従い,ランダム乗算過程を用いたネットワークモデルの構築を進めていく.平成30年度に試みた連続時間モデルへの拡張・一般化はいったん中断して,離散時間モデルでのモデル構築に集中する予定である.理論的な面からは物足りなさも多少あるが,現実にあるデータはほぼすべて離散的であることを考えると,離散時間モデルのほうがデータドリブンという意味でも有効性が高いであろう.そもそも本研究課題では分野横断的な汎用モデルの構築を目指しており,他分野に波及させていく場合もエレガントなものよりシンプルでわかりやすいモデルのほうが好まれると考えている.また,平成30年度で進んだ性接触ネットワークモデルの研究もさらに進展させていく.
筋収縮系における細いフィラメントの再構築と構造機能操作

これまで骨格筋・心筋収縮系において、アクチンフィラメント(FA)切断蛋白質ゲルゾリンを用いて選択的に細い(アクチン)フィラメントを切断除去し、収縮機能を失ったFA除去筋モデルを出発点にして、これに適当な環境下で精製アクチンを加えて細いフィラメントの構造と機能とを再構築することを試みてきた。この試みは、特に心筋収縮系で成功し、最終的に、張力が平均で元のものの1.3倍にも達するという結果を得た。しかも、電子顕微鏡観察によって確かに細いフィラメントが再構築されており、その平均の長さがもとのものよりも長くなっていることが確認された。平均1.3倍の張力増強は、この再構成アクチンフィラメントの長さによってほぼ説明されるが、ある場合には2倍以上の張力増強が見られるので、未知の張力抑制因子を再構成しきれていない可能性も残されている。そこで心筋線維に存在する微量蛋白質についてこのような機能がないか検索した。今のところこれを支持する結果は得られていないが、今後さらに検討したい。ところで、これらの心筋収縮系の研究は、直径数十μmの心筋筋線維の束を用いて行われてきたが、光学顕微鏡下での構造解析研究を可能にするためには、直径数μmの心筋筋原線維を用いる必要がある。そこで試料調製法を工夫した結果、顕微操作・解析可能な心筋筋原線維が得られるようになった。これを用いて、心筋収縮系におけるコネクチンの弾性に関する研究(ゲルゾリン処理筋を含めて)を顕微鏡下で行った。再構成実験に適した筋収縮系としては、遅筋(赤筋)や飛翔筋が考えられるが、予備的実験では有望であり、研究目的によって使い分けるのも面白いと思われる。本研究を通じて、このFA除去筋収縮系とその再構成系が、細いフィラメントの構造と機能を研究する上で今後ともユニークな実験系として重用されるであろうことが確認された。
耐熱超合金の自己組織化によるバルク3次元フォトニック結晶創製

本研究の目的はエネルギーシステムの高効率化を目的とした熱輻射スペクトル制御デバイスのためのバルク耐熱金属における周期的微細構造大面積作製技術の確立である。耐熱金属は加工が難しく、既存の微細構造作製技術では大面積作製が難しい。それに代用し得る大面積作製技術として、本研究では金属の自己組織化を用いたバルク3次元フォトニック結晶の作製に関する基盤技術に関して研究を行ってきた。最終年度の研究計画は組織形態のコントロールによる3次元構造の作製および研究成果のまとめとなる学位論文の執筆である。3次元構造作製のためには深さ方向へのエッチングと構造不均一性の解消という二つの課題を解決する必要があった。深さ方向へエッチングを進めるためには異方性エッチングが必要であり、今回はウェットエッチングとFAB加工を組み合わせてエッチングを行った。具体的にはウェットエッチングで表面に2次元周期的微細構造を作製した後、FAB加工によって構造の床部分をエッチングし、さらに2層目をウェットエッチングするという方法で加工を行った。その結果、表層だけではなく、2層目以降も選択的にエッチングが可能であることが示唆された。この加工を精度良く行うためには分離組織の均一性が重要であると考えられる。自己組織化による2層分離組織を利用するため、半導体作製プロセス等によって作製された構造と比較すると、構造サイズ、分布のばらつきが生じてしまうが、数値計算によりそれらの標準偏差を求め、熱処理条件を変化させることで均一化を行った。その結果、時効熱処理を2回行うことで構造サイズの不均一性が抑制され理論値と同等のものが得られるという結果が示唆された。以上、得られた結果はバルク金属3次元フォトニック結晶作製法の基盤技術として重要な成果である。この技術を用いることでエネルギーシステムの高効率化に向けた多様な熱輸送の制御方法が達成できると考えている。本研究の目的はエネルギーシステムの高効率化を目的とした熱輻射スペクトル制御デバイス実用化のための金属表面における周期的微細構造大面積作製技術の確立である。既存の微細構造作製技術では時間やコストの面から解決しなければならない問題が多い。それに代用し得る大面積作製技術として、本研究では合金相変態の分野において組織形態をコントロールし、金属の自己組織化を用いることでバルク3次元フォトニック結晶等の作製を考えている。初年度の研究目標の1つ目は析出粒子が規則的配列する最適処理条件の決定である。金属の自己組織化を用いた周期的微細構造作製のメカニズムは時効熱処理による二相分離と二相分離した相における選択的エッチングである。同一の時効熱処理を施したサンプルに対してエッチング条件の最適化を行った。エッチング条件のパラメーターとして最も影響があると考えられるエッチャントの温度、濃度について検討を行い、温度25°C、濃度60%程度の条件が最適であるという結果が得られた。2つ目は組織形態のコントロールによる任意の構造作製技術の確立である。時効熱処理時間、温度を変化させ、構造サイズの制御可能性について検討を行った。その結果、時効熱処理条件により組織形態をコントロールすることで構造サイズの制御が可能であることが示唆された。時効時間と構造サイズについて定義したLifshiftz-Slyozov-Wagner理論と比較したところ、実験とほぼ一致する結果が得られた。これらの知見をもとに熱輻射スペクトル制御デバイス応用例の一つとして太陽光選択吸収材料を考え、適切な処理条件のもとデバイスを作製し昇温試験を行ったところ、黒体塗料を塗布したサンプルよりも高温になるという結果が得られた。これは熱輻射スペクトルを制御することで熱輻射の吸収効率が向上し、太陽エネルギーを有効に利用できる吸収材料となることを示している。この技術を用いることで既存の太陽エネルギーシステムの高効率化が可能であることが示唆された。

この技術を用いることでエネルギーシステムの高効率化に向けた多様な熱輸送の制御方法が達成できると考えている。今年度は申請書に記した年次計画通りに研究を進めることができ、関連する特許出願も行うことができたため達成度を(2)と判断した。今後はこの周期的微細構造作製技術を用いた太陽光選択吸収材料の特性向上、耐熱性の更なる検討を行っていく予定である。また、今回得られた最適処理条件の知見をもとに当初の目的であるバルク3次元フォトニック結晶の作製を進めていきたいと考えている。