hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
逆行性シナプス伝達制御因子による機能的神経回路網形成の分子生物学的研究

本研究課題ではモデル生物線虫を用い、シナプス形成における標的(ターゲット)認識とそれに引き続く受容体の集積過程を制御する因子群、さらにその後のシナプス安定化のために重要な逆行性シナプス伝達を制御する因子群の単離・同定を試み、機能的な神経回路網形成の分子メカニズムを理解することを目的とした。シナプスターゲットの認識制御因子を単離するために、線虫のASEと呼ばれる化学感覚神経のプレシナプス部位を、GFPとの融合タンパク質を用いて特異的に可視化した線虫を作製した。その蛍光を指標に突然変異体のスクリーニングを行い、あるポストシナプス神経(ターゲット)とのシナプス形成が特異的に異常になった突然変異体を単離した。得られた突然変異体においては、6種類のASE神経のターゲット神経の中で、AIY神経とのシナプスに相当するGFPの蛍光が消滅するが、他の神経とのシナプスに相当するGFPの集積はほぼ正常であった。現在この突然変異体の詳細な表現型解析と原因遺伝子の同定を進めている。また、伝達物質受容体のシナプス特異的集積に関わる分子を同定するために、線虫の神経筋接合部におけるアセチルコリン(Ach)受容体とGABA受容体の集積を指標にしたスクリーニングを行った。その結果ナトリウムポンプの突然変異体を単離した。この突然変異体では、Ach受容体のみがポストシナプス部位に過剰に集積し、Achアゴニストに対しても非常に強い感受性を示すが、GABAに対する反応には影響が見られない。さらに、アミノ酸置換の異なる複数の突然変異体を用いて詳細な解析を行った結果、突然変異体のコリン作動性シナプスにおける伝達異常は、ポンプの機能異常による静止膜電位の脱分極によって引き起こされるのではなく、膜輸送に関与したナトリウムポンプの新規の機能の異常のためである可能性が示唆された。
中世社会と寄合-その建築史的研究-

本年度は、「雑談(ぞうたん)」の場を研究した。(1)室町殿における「雑談」の場-将軍義教と「雑談」-に関する研究においては、義教の三条坊門殿や室町殿には、義教がしばしば渡御し、そこで家臣たちと「雑談」に時をすごした場所「壇所」があったこと、壇所とは、将軍自身やその居所を守護するために北斗法などを修する道場として設けられた施設であり、将軍御所において大きな意味をもっていたこと、この壇所が将軍義教にとって日常の雑談の空間なのであり、おそらくは唯一の雑談の場であったことを指摘に、このような場が成り立ちえたのは、おそらく壇所自体の備える場の性格によるものであったことや、壇所が仏事・祈祷の場、つまり宗教的な場として世間を超越した空間とみなされていたこと、また壇所が義教個人に深くかかわる施設であったことなどの理由を想定した。壇所は、室町幕府の体制確立期において、私的にも公的にも重要な雑談と寄合の場となったことを明らかにした。(2)都市における「雑談」の場-茶屋の成立と発展-に関する研究においては、これまでの筆者の研究を踏まえ、室町時代の早い時期から、全国的に庶民の「雑談」の場として茶屋が広く成立していたことを指摘した。(3)寄合の場に関する参考文献・資料・史料・指図・絵画資料を収集、それらをパソコンに入力し、研究支援データベースを構築した。本年度は地縁共同体の「集会」の場を研究した。(1)中世巨大都市・京都における町堂の成立と惣堂への展開に関する研究においては、対象とした5カ寺について、おもに寺史を跡付けるべく、、史料の収集を行なってきた。上京の惣堂となった革堂と、下京の惣堂となった六角堂は、観音信仰を基盤とする点で共通するが、しかし惣堂として重要な機能をになった鐘-民衆結集の鐘、時を告げる鐘-のありかたがかなり異なるなど、惣堂と在地社会の関係の複雑さが垣間みえ、新たな論点を見出した。(2)京都周辺の農村や、畿内・東国・西国の村堂と町堂の成立に関する研究に関しては、薩摩や東北地方の現地調査や、重要文化財の報告書の内容の検討を行なったが、やはり史料などの残存状況はよくなかった。一方、京都周辺や畿内においては、史料も少なくなく、中世村落の状況の中で惣堂を位置付けたり、また惣堂の平面を復原することもできた。(3)中世の惣堂の建築遺構は、極めて少ないが、その点を捕足するものとして、当初の研究計画には含めていなかったが、均世の惣堂建築に関する史料を収集する作業を行なった。また、村堂に関する文献史料に多少恵まれている京都近郊の近世村落について資料収集を行なった。(4)地縁共同体の集会の場に関してさまざまな資料を収集したが、それらをパソコンに入力し、研究支援データベースを構築している。
放電加工による絶縁性セラミックスの3次元複雑形状加工

本研究では,補助電極を用いた絶縁性セラミックスの放電加工法の加工速度向上と原理解明を目的とした.加工速度については,補助電極材料に着目し,種々の材料を用いて加工を行った.また,原理については絶縁性セラミックスの加工時に発生する電流・電圧波形を観察し,放電状態に伴う加工形態について検討を行った.1.加工特性の向上:本方法は絶縁性セラミックスの上部に金属板を密着させ,金属側からセラミックスへと加工する.セラミックスの加工が開始される時に,セラミックス表面には加工油の熱分解炭素を主成分とした導電性表面層が形成する.本実験では,補助電極にAl,Cu,Mo,W板を用いて加工した結果,この表面層の形成されやすさが補助電極材料の熱伝導率に大きく依存することが明らかとなり,加工速度も向上した.また,熱分解カーボンの効果的な付着をねらいとして,補助電極にメッシュを用いた場合においても加工速度は向上した.2.加工原理の解明:補助電極からセラミックスへと加工が遷移する時の放電状態の変化について調べた結果,非常に多くの短絡の発生が認められた.セラミックス加工の初期段階においては,短絡の発生に伴うピンチ効果により,熱分解カーボンがセラミックス表面に付着したと考えられる.完全にセラミックスのみを加工している段階においては,集中放電の発生が多く見られた.集中放電の発生を抑えるような加工条件では,表面層の厚さが薄く,加工速度も遅くなったことから,集中放電が導電性表面層の生成に大きく寄与していると考えられる.本研究では,補助電極を用いた絶縁性セラミックスの放電加工法の加工速度向上と原理解明を目的とした.加工速度については,補助電極材料に着目し,種々の材料を用いて加工を行った.また,原理については絶縁性セラミックスの加工時に発生する電流・電圧波形を観察し,放電状態に伴う加工形態について検討を行った.1.加工特性の向上:本方法は絶縁性セラミックスの上部に金属板を密着させ,金属側からセラミックスへと加工する.セラミックスの加工が開始される時に,セラミックス表面には加工油の熱分解炭素を主成分とした導電性表面層が形成する.本実験では,補助電極にAl,Cu,Mo,W板を用いて加工した結果,この表面層の形成されやすさが補助電極材料の熱伝導率に大きく依存することが明らかとなり,加工速度も向上した.また,熱分解カーボンの効果的な付着をねらいとして,補助電極にメッシュを用いた場合においても加工速度は向上した.2.加工原理の解明:補助電極からセラミックスへと加工が遷移する時の放電状態の変化について調べた結果,非常に多くの短絡の発生が認められた.セラミックス加工の初期段階においては,短絡の発生に伴うピンチ効果により,熱分解カーボンがセラミックス表面に付着したと考えられる.完全にセラミックスのみを加工している段階においては,集中放電の発生が多く見られた.集中放電の発生を抑えるような加工条件では,表面層の厚さが薄く,加工速度も遅くなったことから,集中放電が導電性表面層の生成に大きく寄与していると考えられる.
再生医療技術を応用した腎尿細管の再生・修復による急性腎不全の新規治療薬の開発

現在、末期腎不全により、透析療法に至っている患者数は、全国で2012年にはついに30万人を越え、今後、糖尿病性腎症の増加、高齢化も加わり、さらに透析療法導入患者の増加が予想される。慢性腎臓病での末期腎不全の増加に加え、急性腎不全の発症頻度は年々高まっており、全入院患者の5-10%, ICU入院患者の20%で発症するといわれている。この現況で急性腎不全の病態解明は重要な意味をもつ。研究代表者らは腎尿細管の分化に重要な意義を持つDelta-1,Notch-Hessystemについて検討を加え、このシステムが腎胎生期に発現することと、急性腎不全の回復期に近位尿細管で再発現することを学会誌あるいはアメリカ腎臓学会などで発表した。現在、末期腎不全により、腎代替療法に至っている患者数は、全国で28万人を越え、今後、糖尿病性腎症の増加、高齢化も加わり、さらに患者数の増加が予想され抜本的対策が急務である。本研究は再生医学的見地より、腎幹細胞を同定する方法として、腎胎生期に出現する遺伝子が、急性腎不全の回復期に、再発現する現象を検討した。申請者らは腎尿細管の分化に重要な意義を持つDelta-1,Notch-Hessystemについて検討を加えている。このシステムは神経系と血液系で発生、分化に重要な役割を持つことが知られているが、申請者らは、これらのDelta-1,Notch-Hesが、腎胎生期に発現することと、急性腎不全の回復期に近位尿細管で再発現することを世界に先駆けて報告している。また慢性腎障害時にはストレスにより酸化した蛋白の分解・清浄化の障害が働いていると思われ、定常的に機能しているオートファジーの低下による異常蛋白の蓄積と細胞障害が病態に関与している可能性がある。また虚血などによる急性腎不全では、細胞は栄養飢餓状態になり、急速に誘導されるオートファジーの病態への関与が考えられる。しかしながら腎臓病の病態におけるオートファジーの役割については不明であるが、申請者らは、実験動物、細胞レベルではあるが、急性腎障害時にオートファジーが、アポトーシスに先行して近位尿細管で起こる事を発表した。さらに急性腎障害で変化する遺伝子がオートファジーを起こす事と、尿細管細胞においてはアポトーシスを防ぐことにより腎保護作用に働く事を米国腎臓学会で報告した。平成22年度は、Wnt4の遺伝子座に宙光タンパク質(GFP)を導入したマウスを作製している。具体的には、マウスWnt4遺伝子の上流域16kbを単離し、GFP遺伝子に結合させ、マウスES細胞に遺伝子導入をし、トランスジェニックマウスを作成し、胎生後期あるいは、出生後に急性虚血等の回復期に、Wnt4の発現する細胞を検出し、単離することができる。現在幹細胞のマーカーといわれているslow cycling cellの特徴に加え、新規のマーカーを導入した遺伝子改変マウスの導入により、内因性の腎尿細管細胞の同定を目指した。腎幹細胞を同定する方法として、腎胎生期に出現する遺伝子が、急性腎不全の回復期に、再発現する現象を用いることが考えられることから、申請者らは腎尿細管の分化に重要な意義を持つDelta-1. Notch-Hessystemについて検討を加えた。このシステムは神経系と血液系で発生、分化に重要な役割を持つことが知られているが、申請者らは、これらのDelta-1. Notch-Hesが、腎胎生期に発現することと、急性腎不全の回復期に近位尿細管で再発現することを、平成19年度のアメリカ腎臓学会で報告している。申請者らは、Delta-1蛋白を生合成し、培養皿にコーティングし、尿細管細胞を培養し、Delta-1が腎尿細管細胞の形態、増殖に与える影響を測定する系を構築しつつあり、この方法を用いてDelta-1, Notch-Hessystemの尿細管の再生に及ぼす影響を検討している。上記内容を学会発表し、下記の論文で発表した。平成23年度は、Wnt4の遺伝子座に蛍光タンパク質GFPを導入したマウスを作製している。このマウスを利用し、胎生後期あるいは、出生後に急性虚血等の回復期に、Wnt4の発現する細胞を検出し、単離することができる。現在幹細胞のマーカーといわれているslow cycling cellの特徴に加え、新規のマーカーを導入した遺伝子改変マウスの導入により、内因性の腎尿細管細胞の同定を目指す。腎幹細胞を同定する方法として、腎胎生期に出現する遺伝子が、急性腎不全の回復期に、再発現する現象を用いることが考えられる。

このシステムは神経系と血液系で発生、分化に重要な役割を持つことが知られているが、申請者らは、これらのDelta-1,Notch-Hesが、腎胎生期に発現することと、急性腎不全の回復期に近位尿細管で再発現することを、平成19年度のアメリカ腎臓学会で報告している。申請者らは、Delta-1蛋白を生合成し、培養皿にコーティングし、尿細管細胞を培養し、Delta-1が腎尿細管細胞の形態、増殖に与える影響を測定できる系を構築しつつある。この方法を用いてDelta-1,Notch-Hessystemの尿細管の再生に及ぼす影響を検討した。さらに、HNF-1βの点から急性腎障害の回復期、発現亢進が尿細管の再生に働くことを学会発表し、下記の論文で発表した。平成24年度は、Wnt4の遺伝子座に蛍光タンパク質GFPを導入したマウスを利用し、胎生後期あるいは、出生後に急性虚血等の回復期に、Wnt4の発現する細胞を検出し、単離した。現在幹細胞のマーカーといわれているslow cycling cellの特徴に加え、新規のマーカーを導入した遺伝子改変マウスの導入により、内因性の腎尿細管細胞の同定を行った。腎幹細胞を同定する方法として、腎胎生期に出現する遺伝子が、急性腎不全の回復期に、再発現する現象を用いることが考えられ、申請者らは腎尿細管の分化に重要な意義を持つDelta-1,Notch-Hessystemについて検討を加えた。このシステムは神経系と血液系で発生、分化に重要な役割を持つことが知られているが、申請者らは、これらのDelta-1,Notch-Hesが、腎胎生期に発現することと、急性腎不全の回復期に近位尿細管で再発現することを、アメリカ腎臓学会で報告した。申請者らは、Delta-1蛋白を生合成し、培養皿にコーティングし、尿細管細胞を培養し、Delta-1が腎尿細管細胞の形態、増殖に与える影響を測定できる系を構築した。さらに、HNF-1βの点から急性腎障害の回復期、発現亢進が尿細管の再生に働くことを学会発表し、論文で発表した。本研究の成果はほぼ順調に進展しており、下記のように国際学会誌、あるいは国内学会誌で発表し、腎疾患の新規治療法の可能性、成果を発信している。24年度が最終年度であるため、記入しない。今後臨床応用を鑑み、高知大学医学部倫理委員会の承認を得て(承認番号22-61)を得て、CKD患者での急性腎障害患者の尿検体から、Wnt4,Notchの遺伝子発現を定量的に検出する方法を開発し、尿細管障害のマーカーとともに再生のマーカーを検索している。
溶存ペプチドの検出による海洋溶存有機物プールの維持機構解明

海水中には炭素量に換算すると生物の100倍以上の溶存有機物が存在し、地球表層における最大級の有機炭素プールを構成する。しかし、溶存有機物の化学的特性に関する知見は乏しく、地球表層炭素循環における溶存有機物プールの動態は明らかでない。溶存有機物の大部分は海洋生物を起源に持つとされている。海洋生物はその80%以上をアミノ酸、糖、脂質の生体構成成分で説明するこどができる。一方、溶存有機物は生体構成成分で10%程度しか説明することができず、残りの90%は分子的未同定成分である。溶存有機物とその起源である海洋生物の有機物組成の違いより、溶存有機物の動態に関して1)ある生体構成成分の維持機構、2)分子的未同定成分の生成機構、の存在が考えられる。現在これらの機構の詳細、それぞれの成分の滞留時間に関する知見はほとんどなく、溶存有機物プールの維持機構は明らかでない。本研究では昨年度、上記1)に関してペプチドなどの低分子生体構成成分が有機物間相互作用することにより分解耐性を得るメカニズムを考案した。本年度は、溶存有機物の吸収スペクトルから主に低分子生体構成成分に由来すると考えられる吸収係数を抽出する方法を確立した。その方法を外洋域の溶存有機物に適用し、海盆スケールでの生体構成成分に由来する吸収係数の分布を示した。その結果、比較的難分解な生体構成成分の滞留時間は10年程度であることを示した。また上記2)に関しては、分子的未同定成分の代表的な物質であると考えられる海洋性腐植様物質の南極海から北太平洋亜寒帯域までの分布を示し、その分布からは海洋性腐植様物質は有機物の酸化過程において生成すること、またそれは生物学的な分解を受けず千年程度は安定に存在することを示した。これらの研究成果は地球科学分野において著名な国際誌に投稿中である。海洋における溶存有機物は地球表層における4大有機物プールの一つを構成するが、その動態(生成、分解、維持機構)についてよく分かっていない。溶存有機物の動態を知る上において有機物の化学像を明らかにすることは必須であるが、その詳細は明らかでない。溶存有機物の大部分が海洋生物を起源に持つとされている。海洋生物の有機物組成はその80%以上を、糖、脂質、アミノ酸の生体構成成分で説明することができる。一方溶存有機物では、生体構成成分で全体の10%程度しか説明できず、残りの90%は化学的に同定することのできない化学的未同定成分である。このような溶存有機物、その起源である海洋生物の有機物組成の相違より、溶存有機物の動態に関して1)生体構成成分の維持機構、2)生体構成成分から化学的未同定成分への変性機構、の2つの機構が考えられる。本研究では上記1)に関して、特にアミノ酸含有有機物を研究対象とし研究を遂行した。その結果、アミノ酸含有有機物は高分子の状態(ポリペプチドもしくはタンパク質)で溶存有機物へと移行され、それら高分子アミノ酸含有有機物は分解過程に伴いそのサイズが小さくなる。分解産物である低分子ペプチドは何らかの有機物間相互作用により分解耐性を獲得し、海水中に残存する可能性を示した。また、上記2)に関して、腐植様発蛍光団を有する有機物に関して研究を遂行した。溶存有機物中にみられる腐植様発蛍光団を有する有機物は陸上における腐植物質と類似した蛍光特性を示し、化学的未同定成分の代表と考えることができる。本研究においてプランクトンの分解実験を行った結果、腐植様発蛍光団を有する有機物は、タンパク質を代表とする生体構成成分の分解過程に伴い比較的短時間に生成し、海水中に残存することが示された。上記2つの研究成果は、地球科学の分野において著名な国際誌に掲載された。
レーザ応用計測と直接シミュレーションによる密度変動を伴う旋回乱流輸送現象の解明

速度の異なる2流体がしきり板を介して混合する混合層について,数値粘性を加えない4次精度の中心差分を用いた直接シミュレーションを行い,以下の結論を得た.(1)速度比が0.7の場合について得られるシミュレーション結果より,混合層の初期生成領域では,運動量ならびにスカラー量の輸送が抑制される.特に,運動量の場合は抑制効果が大きく,逆勾配拡散現象が観測される.これらの特異な輸送現象が生じる原因について,運動量ならびにスカラー量の輸送を表わすu′v′ならびにv′c′の輸送方程式の各項の大きさと渦運動の相互作用について考察した.その結果,混合層初期生成領域においては,渦間の間隔が狭く,渦相互の干渉する効果により,渦の間に2次流れが生成され,主流と直角方向の速度変動が大きなものになること,この効果により,勾配拡散を駆動する生成項の大きさより,逆勾配拡散を駆動する速度圧力勾配相関項の大きさが卓越し,これにより運動量ならびにスカラー量の輸送が抑制されていることが明らかになった.(2)混合層の下流領域では,渦の合体が観測される.混合層の発達には,渦の合体が大きな役目を果たしていることが従来より指摘されているが,渦の合体時にどのような運動量輸送が行われるか明確ではなかった.直接シミュレーションから得られるデータベースを用いて,その現象について考察を行った.その結果,渦の合体時には,瞬時の速度変動のu′v′の負の領域,すなわち勾配拡散を駆動する領域が合体し,大きな負の領域が形成され,これにより運動量の勾配拡散が駆動されること,また,その後,u′v′の正の領域が生成され,逆勾配拡散が生じることが明らかになった.速度の異なる2流体がしきり板を介して混合する混合層について,数値粘性を加えない4次精度の中心差分を用いた直接シミュレーションを行い,以下の結論を得た.(1)速度比が0.7の場合について得られるシミュレーション結果より,混合層の初期生成領域では,運動量ならびにスカラー量の輸送が抑制される.特に,運動量の場合は抑制効果が大きく,逆勾配拡散現象が観測される.これらの特異な輸送現象が生じる原因について,運動量ならびにスカラー量の輸送を表わすu′v′ならびにv′c′の輸送方程式の各項の大きさと渦運動の相互作用について考察した.その結果,混合層初期生成領域においては,渦間の間隔が狭く,渦相互の干渉する効果により,渦の間に2次流れが生成され,主流と直角方向の速度変動が大きなものになること,この効果により,勾配拡散を駆動する生成項の大きさより,逆勾配拡散を駆動する速度圧力勾配相関項の大きさが卓越し,これにより運動量ならびにスカラー量の輸送が抑制されていることが明らかになった.(2)混合層の下流領域では,渦の合体が観測される.混合層の発達には,渦の合体が大きな役目を果たしていることが従来より指摘されているが,渦の合体時にどのような運動量輸送が行われるか明確ではなかった.直接シミュレーションから得られるデータベースを用いて,その現象について考察を行った.その結果,渦の合体時には,瞬時の速度変動のu′v′の負の領域,すなわち勾配拡散を駆動する領域が合体し,大きな負の領域が形成され,これにより運動量の勾配拡散が駆動されること,また,その後,u′v′の正の領域が生成され,逆勾配拡散が生じることが明らかになった.
赤外太陽光-可視コヒーレント光直接変換機構の理論的実証

金属微細構造による光アンテナによって赤外インコヒーレント光を「可視域で発光する分子」に凝集させ、可視“コヒーレント"光に変換する、全く新しい光学過程の機構を理論実証することを目的とし、次の成果を得た。すなわち、アンテナー分子結合系で分子を直接駆動する形式において非定常過程を利用した放射特性の解析を行い、連続入射光を反転分布形成後、急速に遮断することで、上方変換的な放射に加え、二準位系の数が増大した場合、超蛍光様の協力発光が起こることを明らかにし、当初狙いの効果を理論実証した。さらに分子の具体的空間配置に応じた遅延効果を正しく考慮した超蛍光の計算が出来る手法を初めて開発することに成功した。本研究の目的は、金属微細構造による光アンテナによって赤外インコヒーレント光を「可視域で発光する分子」に凝集させ、可視“コヒーレント"光に変換する、全く新しい光学過程の機構を理論実証することである。この目的に沿って本年度は次の三つの成果があった。[1]これまで申請者は、アンテナ-分子-応答場の三体の自己無撞着相互作用を考えることで、二準位系に反転分布が形成でき、さらに上方変換的な出力が現れることを明らかにしてきた。今年度はアンテナモデルについて実験結果を再現可能なパラメーターで表し、入射光をパルス光源へと拡張した。その結果、レーザーへの利得がある反転分布状態が形成でき、また、コヒーレント光源素子へのデバイス化の提案に向けて複数分子系への拡張手法を構築した。[2]ナノギャップに分子が配置され、二光子上方変換が起こる系を多数配置した場合のモデル計算を行いった。通常は分子数が増えると少数光子非線形性は減退するが、アンテナ効果による横場を介した強い分子間相互作用により準位分裂が起こることでむしろ広面積を活かした(太陽光程度の入射でも可能な)高効率な上方変換が起こることを明らかにした。[3]多数の分子の協力放射が高効率に起こる配置の設計を行い、一例として誘電体球のWhispering Gallery Modesと結合した多分子系が自由空間に比べて桁違いに効率的に協力放射を起こすことを明らかにした。またこの際に、分子の具体的空間配置に応じた遅延効果を正しく考慮した超蛍光の計算が出来る手法を初めて開発した。以上のように本年は、波長変換的反転分布系からの協力放射、広域配置系の高効率協力放射の両面を理論的に研究し、目的の新奇コヒーレント光源デザインへ結びつく知見を習得することが出来た。27年度は、結合振動子モデルによる複数分子の協力的発光の実証が出来たことは予定通りの進捗となっている。また共振器と分子を結合させた場合の上方変換発光も確認出来ている。フィードバック系を入れた場合の効果の検証や、金属光アンテナ-分子結合系の(幾何学的情報を詳しく考慮に入れた)具体的モデルの設計については現在推進中で、結果は来年度に持ち越されるが、一方で、二光子上方変換が起こる系を多数配置した場合のモデル計算、多数の分子の協力放射が高効率に起こる配置の設計など、当初予定を超える(かつ最終目的達成に叶った)成果が多く得られており、全体としては計画以上の進展があったと言える。この目的に沿って本年度は次の成果があった。[1]これまで申請者は、アンテナ-分子-応答場の三体の自己無撞着相互作用を考えることで、二準位系に反転分布が形成でき、さらに上方変換的な出力が現れることを実験結果が再現可能なパラメーターの場合で明らかにしていたが、今年度、励起対象である二準位系が複数存在している場合においても、単一の二準位系の場合と同様に反転分布が形成できることが明らかになった。[2]さらに、分子を直接駆動する形式において非定常過程を利用した放射特性の解析を行い、連続入射光を反転分布形後、急速に遮断することで、上方変換的な放射に加え、二準位系の数が増大した場合、超蛍光様の協力発光が起こることを明らかにした。このことから、本課題で目的とした上方変換的なコヒーレント光源を実現する物理機構の存在を理論実証することに成功した。[3]また、昨年度、分子の具体的空間配置に応じた遅延効果を正しく考慮した超蛍光の計算が出来る手法を初めて開発したが、本年度これにより、遅延効果が存在する場合の協力現象が従来知られた超蛍光と異なる多彩な振る舞いを示すことを明らかにし、その成果がPhysical ReviewLettersに掲載されることになった。28年度は、分子を直接駆動する形式を採用することによって、予定通り、本課題で目的とした上方変換的なコヒーレント光源を実現する物理機構の存在を理論実証することに成功した。さらに、分子の具体的空間配置に応じた遅延効果を正しく考慮した超蛍光の計算が出来る手法を用いて具体的系に計算を適用したところ、従来知られた超蛍光と異なる多彩な振る舞いを示すことまで明らかになった。このことは、上記コヒーレント光源の多様な設計が可能なことを示しており、計画以上の成果である。29年度は、本来の期間である28年度までにやり残した[1]理論研究により得られた知見を総合した実験グループと共同の実証提案

[2]成果の論文化、学会発表に注力する計画であったが、予定通り必要な計算を加えての結果の論文化、及び学会発表、さらに実験グループとの実証へ向けた協議が、30年度からの基盤研究(B)の採択に結びついた。具体的には超蛍光の基礎となる物理機構である量子結合系の同期現象を記述する一般的な理論とその応用のデモンストレーションを行った論文がPhysical ReviewLettersに掲載され、関連の発表を学会、国際シンポジウムで招待講演として行った。同様に前年度に完成していた、波長を上方変換する機構についても論文投稿し、現在審査中である。また、その結果についても内外学会における招待講演において発表を行った。さらに実験グループとは、超流動ヘリウム中で作成が可能なZnO単結晶微小球などを用いて上記物理機構を統合し、微弱光を波長変換的にコヒーレント光に変換する実験計画を策定し、本研究課題で理論実証する事が出来た「赤外太陽光-可視コヒーレント光直接変換機構の理論的実証」へむけての予備実験を開始することにした。金属微細構造による光アンテナによって赤外インコヒーレント光を「可視域で発光する分子」に凝集させ、可視“コヒーレント"光に変換する、全く新しい光学過程の機構を理論実証することを目的とし、次の成果を得た。すなわち、アンテナー分子結合系で分子を直接駆動する形式において非定常過程を利用した放射特性の解析を行い、連続入射光を反転分布形成後、急速に遮断することで、上方変換的な放射に加え、二準位系の数が増大した場合、超蛍光様の協力発光が起こることを明らかにし、当初狙いの効果を理論実証した。さらに分子の具体的空間配置に応じた遅延効果を正しく考慮した超蛍光の計算が出来る手法を初めて開発することに成功した。28年度は以下のことを行う。(1)結合振動子モデルに対して導波路モード、及び共振器モードを結合し、フィードバックがある場合の発光条件の探索を27年度に引き続き行う。(2)直交型共振器を結合した系をモデル化し、レーザー発振の条件を探索する。さらに振動子結合モデルでも並行したモデル化を行い、この結果との比較検討を基礎にして作業を進める。(3)上記項目で得られた知見を総合して、実験的に検証可能な系を具体的に提案する。特に試料作成方法、観測方法を含めた実験可能な系の提案になることに留意する。本研究については、現在、試料作製可能な北大電子科研の三澤グループ、測定技術を持つ阪大基礎工学研究科の芦田グループと密に情報交換しており、本研究課題後に、実験検証のための新たな課題へ迅速に進むことが出来る準備を整えておく。また期間終盤において研究のまとめと成果の論文化を行う。本来の期間である28年度まで研究計画は終了しているが、期間延長となる29年度は、28年度にやり残した[1]理論研究により得られた知見を総合した実験グループと共同の実証提案[2]成果の論文化、学会発表に注力する。光物性理論、非線形光学理論、量子光学理論27年度は、当初予定にくらべ、数値計算より解析計算の割合が想定外に大きくなったため、計算サーバーへの出費を抑えることが必要と判断したため。28年度の計画では理論研究により得られた知見を総合して実験グループ共同して実証段階の提案、また成果の論文化、学会発表などを計画していたが、理論的結果をまとめるのに想定以上に膨大な計算と結果の吟味に要する時間が必要であったため。当初予定にある、博士課程学生の国内・海外学会発表、及び必要な計算サーバー。
イベント索引化モデルを用いた日本人英語学習者の英文読解プロセスの検証

本研究の目的は、イベント索引化モデルに基づいて日本人英語学習者(EFL学習者)の英文読解プロセスを検証することである。昨年度までの実証研究及び文献研究にて、テキストにおける情報間の状況的連続性がテキスト読解に果たす役割は明らかにされていることから、昨年度の後半に行った状況的連続性の高い情報を活性化させることによる効果の検証を引き続き行った。また、研究成果に広がりを持たせるべく、関連分野に関する研究として日本人英語学習者を対象とした英語教育学に関する研究にも着手した。ここでは交付申請書の中心となる前者の研究について報告する。状況的連続性の高い情報を活性化させることの効果についての実証研究について、昨年度の研究ではテキスト読解後における活性化はその効果が見られなかったことから、以下の2点を主な課題として研究を実施した:(1)テキスト読解直後において状況的連続性が高い情報を活性化することの効果が見られなかった理由の検討、(2)テキスト読解中において状況的連続性が高い情報を活性化することの効果を検討。まず(1)については、日本人大学生を対象として、昨年度の研究とほぼ同様の材料と手順にて追加実験を行った。その結果、状況的連続性から連想された情報は平均して1節から2節程度であり、イベント索引化モデルが規定する状況的連続性はテキスト読解後には情報の結びつきとして機能しない可能性が示唆された。次に、(2)についても、日本人大学生を対象として実験を実施した。分析の結果、読解中における状況的連続性の高い情報の活性化は学習者がテキスト情報を統合するプロセスにのみ影響していることが明らかとなった。(1)と(2)の結果を総合すると、状況的連続性の高い情報の活性化は主に読解中のプロセスの促進する効果があるものの、読解後の理解においてはその効果が見られなくなるという一定の結果が得られたと言える。現在までの実証研究及び文献研究から、テキストにおいて状況的連続性が高い情報は読み手の心的表象に統合されやすく、他の情報と比較して読解後の記憶としても保持されやすいことが分かっている。そこで本年度は、状況的連続性が高い情報の活性化が日本人EFL学習者の読解に与える影響を検証するべく2つの研究を行った。1つ目の研究として、状況的連続性が高い情報をテキスト読解後に与えることの効果を検証した。真偽判断課題を用いた予備実験に基づき、状況的連続性が高い情報の中でも読解後の心的表象において他の情報と結びつきが強いと考えられる情報を日本人EFL学習者に与え、何も情報を与えられない統制群との比較を行った。本研究では読み手の理解を測定する手法として自由筆記再生法による産出量を基準とした。その結果、状況的連続性が高い情報を与えられた群と統制群との間に統計的な有意差は見られず、状況的連続性に基づく情報は心的表象に与える影響はほとんどないことが示された。さらに、状況的連続性が高い情報を改めて精査した上で追実験も行ったが、状況的連続性に基づく情報を読解後に与えたとしても学習者の心的表象を精緻化するような効果は見られなかった。そこで、2つ目の研究として、状況的連続性が高い情報をテキスト読解中に活性化させることについて検証を進めた。本研究は、状況的連続性に基づいた情報の活性化が読解処理(読解時間)に与える影響に焦点を当てる。こちらについては現在も進捗途中であるが、現在までのところ実験を通じて状況的連続性に基づいた情報を読解中に活性化させる手法の決定まで実施済みである。引き続き、日本人大学生を対象とした実験を行い、検証を行っていく予定である。

(1)と(2)の結果を総合すると、状況的連続性の高い情報の活性化は主に読解中のプロセスの促進する効果があるものの、読解後の理解においてはその効果が見られなくなるという一定の結果が得られたと言える。研究の目的に沿った形で実証研究を進められてはいるが、実際に実験に採用した手法等については当初の研究計画書から変更する必要が生じたため。今後も引き続きイベント索引化モデルに基づいた検証を行っていくが、今年度の研究において実験の手法等を変更したことによって生じる問題点を明らかにし、研究全体に与える影響を把握する必要がある。そのため、今年度の研究成果については広く発表・投稿を行うことにより専門家からのフィードバックを得る。
レーザディスプレイ・描画装置への応用を目指した高性能一次元空間光変調器の開発

レーザディスプレイやレーザ描画装置等への応用を目指し、新たな電気光学変調器を用いた二次元空間光変調器を実現のための理論検討およびデバイス試作・評価を行った。レーザディスプレイを構成する三原色光源を同一基板上で変調するための周期分極反転構造を設計した。各波長に対して適切に分極反転周期を決定することにより、クロストークレベルは0.34%以下の高コントラストの空間変調動作が期待できる。高パワー変調に適した5 mol%酸化マグネシウム添加ニオブ酸リチウム結晶に周期分極反転構造を形成した。画素電極に変調信号を与えたところ、変調信号の変化に応じた所望の光変調動作が確認でき、高速動作の予備的知見も得られた。広い色再現範囲を有し、低消費電力化が期待できるレーザディスプレイへの応用を目指し、電気光学変調器を用いた一次元空間光変調器をさらに発展させて、新たな二次元空間光変調器を実現するために理論検討およびデバイス試作を行った。まずモード結合理論を用いて、画素電極幅および画素ピッチが満たすべき条件を、レーザディスプレイを構成する赤・緑・青色レーザ光に対してそれぞれ求めた。つぎに、電気光学ブラッグ回折型変調器を二次元方向に多数配列することにより構成した二次元空間光変調器を検討した。二次元印加電界強度分布を計算することにより、画素電極幅およびギャップ幅が消光比や画素間クロストーク特性に与える影響を考察した。高パワー短波長光入力時に問題となる光損傷を回避するために、高光損傷耐性の5mol%酸化マグネシウム添加ニオブ酸リチウム結晶を用いた。液体電極電圧印加法により周期20ミクロンの分極反転構造を形成し、電極幅160ミクロン、ギャップ幅40ミクロンで画素電極を装荷した。波長632nmのHe-Neレーザ光をブラッグ角で入射し、画素電極に変調信号を与えたところ、変調信号の変化と対応する光強度変化が確認できた。レーザディスプレイにおける課題であるスペックルノイズを低減する手法の1つである偏光多重化技術への応用を目指し、周期分極反転構造を用いた電気光学偏光変換型変調器を検討した。近年開発された高光損傷耐性を有する8mol%酸化マグネシウム添加タンタル酸リチウム周期分極反転構造を用いて電気光学偏光変換型変調器を構成し近赤外光を用いて評価を行ったところ、偏光変換効率90%が得られた。また必要分極反転周期が理論予測と大きく異なることを見出し、実験結果から必要分極反転周期を見積もる方法を提案した。これにより可視光の偏光変換変調が期待できる。周期分極反転構造形成技術を中心とするデバイス作製にやや時間を要したため、当初計画していた変調器における駆動電圧の低減方法および緩和現象の低減方法の検討を十分に行うことができなかった。そのため、研究課題をより発展させた空間変調の二次元化について理論検討および試作を進め、研究計画の遅れを補うように努めた。次世代レーザディスプレイやレーザ描画装置等への応用を目指し、新たな電気光学変調器を用いた二次元空間光変調器を実現のための理論検討およびデバイス試作・評価を行った。モード結合理論を用いて、画素電極幅および画素ピッチが満たすべき条件を、レーザディスプレイを構成する赤・緑・青色レーザ光に対して求めたのち、同一基板上で三色光源を変調するための周期分極反転構造の配置を検討した。その結果、波長633 nm, 546 nm, 436 nmに対してそれぞれ分極反転周期を7.5ミクロン、6.4ミクロン、5.0ミクロンとすることにより、ブラッグ角を各波長に対して等しくできコリニア構成とすることができる。また、クロストークレベルは0.34%(波長436 nm用の周期分極反転構造に波長633 nmの赤色光を入力した場合)以下とすることが可能で、これにより高コントラストの空間変調動作が期待できる。光損傷(高パワー短波長光入力時に生じる光誘起屈折率変化)を回避するために、高光損傷耐性の5 mol%酸化マグネシウム添加ニオブ酸リチウム結晶を用いた。液体電極電圧印加法により周期20ミクロンの分極反転構造を形成した。波長632nmのHe-Neレーザ光をブラッグ角で入射し、画素電極に変調信号を与えたところ、変調信号の変化に応じた所望の光変調動作が確認できた。さらに、電気光学空間光変調器の高周波特性を明らかにした。数Hzから10 MHz程度(使用した信号源・アンプ等の帯域の上限)を変調器に入力し、フォトダイオードで光強度変化を測定することにより、変調深さの変調信号周波数依存性を調べたところ、-3 dB帯域10 MHz程度(測定系の帯域の上限)が確保できていることが確認できた。これにより、CR時定数から見積もられる帯域である数GHzが実現可能であると期待できる。

周期分極反転構造を用いたブラッグ回折型一次元空間光変調器を積層することにより構成した二次元空間光変調器を実現するために、周期分極反転結晶の貼り合わせ、研磨の手法によりデバイスを作製する。赤・緑・青色レーザ光による空間変調動作を行い、消光比・画素間クロストーク特性を評価する。液晶や機械的方式と比較して電気光学効果を利用した本デバイスは高速応答が期待できるため、光強度変化の時間応答を評価し、本デバイスが高速動作に有利であることを実験的に検証する。三原色レーザ光に対して同一基板上で別個に空間変調動作を与えられるように、周期分極反転構造や画素電極の最適設計についてモード結合理論およびビーム伝搬法を用いて解析・設計を行う。さらに、ブラッグ回折型光変調器における光偏向動作を利用したレーザー照明技術についてもデバイス構成等の検討を行う。28年度が最終年度であるため、記入しない。光エレクトロニクス28年度が最終年度であるため、記入しない。
英語基本語彙の選定と評価の基準に関する研究

英語基本語彙の選定と評価の基準を確立することを目指した本研究において、複数の英語基本語彙リストを客観的に評価するための「操作的な指標作り」のための研究を中心に行ってきた。昨年度指標として打ち立てた「定義可能度」を用い、今年度はより実践的な立場から、中学校英語教科書ならびに高校生・大学生用英語基本語彙リストの評価を行った。その結果、中学校の英語教科書は頻度、定義可能度とも比較的安定した数値を示していることを明らかにした。高校生・大学生用英語基本語彙リストに関して言えば、語数が4,0005,000語に達することから、いずれも頻度、定義可能度においてかなりの高い比率を示しており、1,000語レベルで行う中学校英語の数量的評価ほどの明確な差が出にくいことを指摘した。また、内外の図書館等において実施した文献調査を通じて、本研究に関する歴史的な検討を深めることができた。特に英国においては、日本では入手できないHerman Bongersが欧州で発表した研究を中心として、1920年代から1930年代にかけて日本の文部省英語教授顧問を務めたHaarold E.Palmerの残した語彙選定と、それに通じる海外諸国における英語基本語彙研究の歴史的な流れを調査することができた。また、国内の文献調査によって、これまであまり脚光を浴びることのなかった竹原常太の教科書編纂と直結した語彙調査について深めることができた。これらの調査を通じて、基本語研究における客観的なデータの重要性を歴史的な観点から裏付けることができたことは、本研究にとって極めて重要であった。今後は、本研究を通じて明らかになった客観的な指標を有効に活用し、小学生に対する英語教育を視野に入れた「入門期の英語学習者のための語彙選定」に関する研究へと進めていきたい。本研究の目的は、複数の英語基本語彙リストを客観的に評価するための「操作的な指標」を作成することであるが、今年度は「定義可能度」という指標を打ち立て、語彙リストの評価を試みた。その際、日本の英語教育に影響を与えた海外の選定語彙リスト、および日本において選定された語彙リストを対象とし、CD-ROM版Oxford English DictionaryのDefinition Text Searchから得られた「他の語の定義に用いられる度合い」を数値化したデータによる比較を行った。その結果、頻度に基づく比較においては必ずしも評価の高くない語彙リストであっても、定義可能度においては高い評価を与えられるものがあることを示し、英語基本語彙リストを評価する基準としての「定義可能度」の妥当性を論じた。さらに、この定義可能度により英語教科書語彙の評価を行い、以下の2点を明らかにした。第一に、日本の英語教育において選定されてきた語彙項目は高頻度の語ばかりではなく、定義可能度の高いものも重要視されてきたこと。第二に、頻度と定義可能度によって説明のつかない語彙項目が多くの教科書に含まれており、それらは言語を用いた生活文化の根幹に関わるものであること。この結果を受け、各選定語彙リストにはその目的や選定過程を色濃く反映した語彙項目も多く見受けられることから、頻度や定義可能度という客観的な語彙リストの評価基準以外に、質的な分析による評価の重要性を論じ、今後の課題とした。
確率的回帰モデルの推測についての研究

確率的回帰モデル(説明変数が確率変数の回帰モデル)のQMLE推定量(あるいはGMM推定量)の漸近分散の推測と関連する研究を、説明変数が与えられた条件付きな場合と無条件な場合に分けて行い、漸近的な結果とbootstrapなどを使ったシミュレーションの結果についての成果を得た。また、多次元t分布を用いたheteroskedasticな条件付VARモデルでの外国為替のデータによる実証研究、高頻度エネルギー先物価格データを用いたクロス相関分析、非正規性での推定の弱外生性についての結果、Whiteのheteroskedasticityの検定に対するbootstrapのやり方に対するノート、などの成果を得た。下記の研究発表に載せてある研究を順に1,2,3,4,5とする。1は、確率的線形回帰モデルでのブートストラップについて、不均一分散について有名なWhite(1980)で提案されている検定に対するブートストラップについて注意である。この論文によって、Whiteによる検定に対するブートスラップとして提案された方法が実はよく知られている方法と同じであることが明らかになった。2と3は、確率的線形回帰モデルでの不均一分散のWhite(1980)の検定についてのプートストラップによるシュミュレーションの結果である。確率的回帰モデルの説明変数が固定されたモデルとの違いがWhiteによる検定との関連で明らかになった。4は、確率的線形回帰モデルでのwild bootstrapとpairs bootstrapとをシュミュレーションによって比較した論文である。説明変数が固定された場合と同様な結果が、説明変数が固定されていないランダムな場合にも成り立つことを明らかにした。5は、以前発表したファイナンスのマルチファクターモデルでのアルファとベータの最小2乗推定量の漸近共分散行列の歪度と尖度にたいする依存の様子についての結果を、誤差項の過去の情報に依存する条件付共分散行列を導入したモデルでも拡張できることを示している。よく使われる条件付共分散行列があるモデルでも以前の結果が成立することを示せたことは、良い結果であると思われる。さらに、以前投稿していた弱外生性についての論文を改訂して投稿した。予定していたことが計画通りには必ずしも出来なかったが、5のように計画していないものが完成したりして、全般的にはそれ程悪くなく、着実に結果が出たと考える。論文「ガソリン、灯油、原油の3つの商品先物の高頻度データによる時系列相関分析」では、高頻度データの時系列相関係数の推測に際して、確率的回帰モデルの回帰パラメータの最小2乗推定量の漸近共分散行列を使う必要が生ずる。論文では、データベースの構築や推定のための準備作業がかなりの量になり、実際に高頻度データで推定を行ったことが重要であり、計量経済学の理論的な側面はあまり多くないが、テーマが最近の計量ファイナンスの流れに沿った研究と言える。論文"The asymptotic covariance matrix of theleast squares estimator in the stochastic linear regressionmodel:the case of elliptically symmetric distribution"では、確率的回帰モデルの回帰パラメータの最小2乗推定量の漸近共分散行列の、説明変数と誤差項の同時分布が楕円分布族に属しているときの特性とシュミュレーションによる数値例を示している。すなわち、回帰パラメータの最小2乗推定量の漸近共分散行列は、説明変数と誤差項の同時分布が正規分布の場合の漸近共分散行列と比べて、同時分布の分布のスソが厚いとき非負値定符号の意味で大きくなり、同時分布の分布のスソが薄いとき非負値定符号の意味で小さくなり、同時分布の分布のスソが正規分布と同じとき一致する。論文では、他に、ひとつの回帰パラーメータの最少2乗推定量の漸近分散についての結果と、いくつかの楕円分布族での数値例、シュミュレーションを付け加えている。論文"Partial weak exoqeneityunder nonnormality"では、以前書いたweak exoqeneityの論文を新しく投稿するために短い論文に改訂した。この改訂では、最も重要な定理の証明を問題のないきれいな形に直したのが成果で、掲載されやすいように重要な結果をアピールできるようにした。研究発表の1番目の論文は、1変量回帰モデル(被説明変数が1つ)でのwild bootstrapとpairs bootstrapとの比較をシミュレーションで比較した論文である。確率的回帰モデルでの比較がこれまで行われていないので、結果として確率的回帰モデルの重要性を指摘したことになる。この様な事を多変量回帰モデル(被説明変数が2つ以上)で行うことが本来の目的だがまだ実行できていない。研究発表の2番目の論文は、weak exogeneityの新しい定義を提案したきっかけであったSpanosの1994年の論文で考察された確率的回帰モデルのjoint MLEの尤度関数の特性を調べた論文である。具体的には、モデルで考察されたt分布の自由度は推定可能であり、joint MLEのinformation matrixのblock-diagonalityを指摘し、シミュレーション結果も加えてある。

研究発表の3番目の論文は、誤差項にGARCH(p, q)を仮定した資産価格モデルでの回帰パラメータのアルファとべータのQMLEの漸近共分散行列が、以前誤差項にi.i.d.を仮定した論文と同様に、cokurtosisとcoskewnessによって表現できることを示した。す研究発表の4番目の論文は、楕円分布族に属するt布の場合のVARモデルをconditional modelとして考えたモデルでのユーロとポンドの為替レートを用いた実証研究の論文である。実証では、GARCHモデルや、GARCHに従う2つの誤差項の間の相関が時間とともに変化するモデル、通常のVARモデルなどの中で、唯一ミススペシフィケーションの検定をパスすることを発見し、提案するモデルの意義を示せた。
非可視微小癌に対する次世代マイクロビーム放射線治療

(2)電子増倍管からの信号を入力とする多チャンネル型の増幅器とデイスクリ部の回路を作成した。検出部より入射したパルスは、増幅器で一端増幅された後、デイスクリ回路にはいり、デイスクリレベル(0.5V)を超えたパルスは、波形整形され出力コネクタより出力できるようにした。この回路の動作確認および基本性能のチェックを行い、安定性が確認できた。(3)北海道大学のアイソトープセンターにおいて、FPELから50mm離れた平面で、160x160mmの範囲で4mm毎のポジトロン・エミッッターの2次元位置を10s毎に把握できるようになった。このデータ収集時間は、任意に変更が可能であり、今後の実験室系での研究において、最適な収集時間を決定していくことが可能であるようにした。(4)FPELからの信号をリアルタイムにパソコン上に表示することも可能とした。また、これをデータとして保存し、累積データの画像表示や解析を行うことを可能とした。(5)FPELの時間的精度と空間的精度を、F18-フルオロデオキシグルコースを用いて検討し、各位置検出型光電子増倍管間の感度に大きなばらつきがないことを確認した。(6)FPELの能力として、微視的癌細胞からのどのくらいの微弱信号までを拾えるか、については、コリメータの形状の影響が大きく、さらなる改良の余地があることが示唆された。
半導体量子点におけるスピンおよび励起子状態のコヒーレント制御に関する研究

半導体量子点の励起子コヒーレンスに関する重要な情報が得られる四光波混合実験を、少数の量子点でも可能にするために強力なツールとなる高感度の検出システムを構築した。システムはヘテロダイン検出の考えに基づいており、試料からの散乱光や外部光の影響を受けずに高感度に微弱な信号を検出することが出来る。昨年度までに、15層程度の量子点試料における実験には成功していたが、本年度はさらに改良を進めて、単層の量子点試料において四光波混合信号を観測できるまでになった。これを2種類の量子点試料に適用し、興味深い結果を得た。まず試料として、歪誘起GaAs量子点を用いた。このタイプの試料では、信号強度を増すために量子点層を多層化することが原理的に難しく、これまでのところ時間領域でコヒーレンスを議論した報告は無かった。本研究では、上記システムを用いることで、初めて時間分解縮退四光波混合を高いS/N比で観測し、明瞭なビート信号も観測した。このビート信号は、偏光依存性などから歪誘起量子点中の励起子分子に起因することが分かった。この結果は、歪誘起量子点という特殊な条件を生かせば、2次元的な量子井戸と0次元的な歪誘起量子点での励起子分子の束縛エネルギーの直接的な比較が出来るものと期待され、興味深い。もう一つの試料として、透明電極により電場を印加できるInP量子点を用いた。この試料では元々電子が12個程度ドープされていることが分かっており、バイアス電圧によってその個数をコントロールすることが出来る。それによって励起子のコヒーレンスがどんな影響を受けるか興味がもたれた。四光波混合信号は低バイアス領域では電場印加に伴って信号強度が数十倍に増大し、さらにバイアスを上げていくと減衰時闘が短くなる現象が観測された。これらは電圧印加に伴いドットからのトンネリングが増大することと、残留キャリアが減少して吸収飽和カヨ回復することと関連していると考えられるが、詳細については検討中である。半導体量子点におけるスピンの振る舞いを研究するために、電子をドープしたInAs量子点についてのスピン緩和の研究を行った。円偏光したレーザー光で試料を励起したときの発光スペクトルの偏光度を精密に測定するために、光弾性変調器と赤外用光電子増倍管と単一光子計数を組み合わせたシステムを構築し、このシステムにより1.4μmまでの波長領域で0.1%より小さな偏光度も測定可能となった。励起エネルギーがGaAsバリア層より高いか低いかによって量子点からの発光の偏光は符号を変える事が分かった。また、その偏光度は外部から弱い磁場を印加することで消失したので、この事からこの系でのスピンの緩和時間が大変長いことが分かる。これは発光強度の時間分解測定によってより直接的に確認された。量子点が正負の偏光を示すメカニズムや、ドープされた電子数に対する依存性について、今後引き続き研究する予定である。励起子状態のコヒーレント制御については、今後、少数の量子点から放射される微弱なコヒーレント信号を観測する必要が生じることが予想されるので、そのための強力なツールとなる高感度の検出システムを構築した。システムはヘテロダイン検出の考えに基づいており、サンプルからの散乱光や外部光の影響を受けずに高感度に微弱な信号を検出することが出来る。これまでのところ、反射配置において、GaAs基板上の15層程度の量子ドットについて四光波混合信号を検出することが出来ており、さらに1層程度の試料でも測れるように改良を続けている。半導体基板上に自己組織化して成長する半導体量子点についての四光波混合実験はあまり多くなく、導波路状に微細加工した試料で断面から入射したり、基板より低いエネルギーギャップを持つドットでの透過配置の実験などがあるが、このように基板除去や微細加工等の複雑なプロセスを経ずに簡単に測れるようになれば、様々な量子ドット試料において測定が可能になるので大変意義があると思われる。

それによって励起子のコヒーレンスがどんな影響を受けるか興味がもたれた。四光波混合信号は低バイアス領域では電場印加に伴って信号強度が数十倍に増大し、さらにバイアスを上げていくと減衰時闘が短くなる現象が観測された。これらは電圧印加に伴いドットからのトンネリングが増大することと、残留キャリアが減少して吸収飽和カヨ回復することと関連していると考えられるが、詳細については検討中である。