hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
植物と植物を利用する生物群集の共進化-植物の誘導反応の可塑性に注目して-

本年度は長期に渡る米国滞在をし、様々な野外操作実験を実施し成果を出しただけでなく、所属するニューヨーク州立大学でのセミナー発表や研究者達と議論を交わし研究を進展させてきた。短期の帰国時には効率的に化学分析を行い結果をだし、また学会発表・アウトリーチ活動も行ってきている。研究成果においては、主に3つの成果を以下に記述する。1)植物間コミュニケーションにおける匂い物質が傷害後すぐにでるのではないことを野外実験によって明らかにしたことは、今後、どの揮発性成分が刺激物質なのかを明らかにする重要な手がかりとなり、来年度はその結果を基にした室内・野外実験、さらに植物生理学者と共同で研究を進める予定である。また、2)セージブラッシが自然界で、クローン繁殖していることを明らかにし、さらに、遺伝的分析と匂い化学分析を照らし合わせ、クローン間で匂いがほぼ同じである事実から、クローン間でより植物間コミュニケーションが行われていることを示唆したことは、植物間コミュニケーションの進化を考察するうえで重要となるであろう。3)植物コミュニケーションの研究の方法において、匂いをトラップしそれを移し変える簡易方法をあみ出した。具体的にはプラスチック袋を被せ、匂いをトラップし、それをチューブで吸出し、アッセイ用の袋に移し変えるといったものである。野外においてこの方法をもちいてアッセイをおこない、移し変えた匂いを受容した枝が誘導反応を起こすこと(コミュニケーションの現象)を実証した。これはこれからの植物コミュニケーションの研究において手軽さ、安価さの面から注目を浴びると考えられる。植物は植食者の食害を受けると、その植食者に対して特異的な誘導反応を起こす。その反応の一つに揮発性の情報化学物質の生産があり、その物質が植食者の天敵(捕食者や捕食寄生者)を誘引すること、また近隣の植物に作用し食害を受けていない植物の誘導反応を誘発することが報告されている。本年度はとくに、この揮発性物質が隣接する植物に作用するという現象(植物間コミュニケーションと呼ばれている)に注目し、セージブラッシ(Artemisia tridentate)を用いて野外操作実験を行った。以下に本年度の成果を列挙する。1)処理を行う時期によってコミュニケーション作用が異なるかを明らかにするため、雪解け後(5月下旬)、春(6月)、初夏(7月)の時期に処理を行い、9月の後半に隣接する個体の食害状況を調べた。その結果、5月下旬の処理のみが有効であることが明らかになった。2)これまでに、揮発性物質が著しく異なる個体が存在していることが分っていたので、セージブラッシの血縁関係と揮発性物質の調べるため、10m×10mのコドラートをはってマッピングならびに、遺伝子解析と揮発性物質の分析をおこなった。近隣個体は遺伝子間距離が近いことが分った。揮発性物質に関して分析は終了したので、実際の距離と揮発性物質の類似度、また、遺伝子類似度と揮発性物質の類似度の関係について、データ解析を行っているところである。3)血縁関係のある個体の揮発性物質は血縁関係のない個体のものよりも、誘導反応を引き起こしやすいかを調べる野外操作実験を行った。今年度、この実験の処理をおこなったのが、6月以降であったためか差がでなかった(コントロールと比べても)。来年度は雪解け後すぐに処理をおこない、同じ実験設定で結果を得る予定である。本年度は、2回の渡米による野外調査・野外操作実験と、日本における化学分析、共同研究者との遺伝子分析により、植物の誘導性揮発性物質を介した植物間コミュニケーションについて、研究を大きく前進させた。1)個体ごとに放出する匂いが異なることに注目し、個体が自己からの情報と他己からの情報とを区別していることを明らかにした。この知見は植物の自己認識能力の高さを示しており、植物生理学的にも生態学・進化生態学的にも興味深い発見である。2)北大の学生と協力して、マイクロサテライトをもちいて、遺伝的類似度を調べた。その結果、植物が放出する揮発性物質(匂い)の類似度と遺伝的類似度に相関があることがあきらかになった。この結果は、先の自己認識能力に関する研究を進めていくうえで重要である。3)隣接する植物の誘導反応を引き起こす匂いの持続性を野外で調べた結果、3日目まで匂いが放出されていることを明らかにした。今後、匂い分析により物質か重要かを特定する予定である。4)誘導反応により、葉の質がどのように変化するのかを明らかにするにあたって、どの化学分析が可能か、また技術を習得した。分析はC/N比、総フェノール量、タンニン量、ジャスモン酸量の測定をした。今年度はそれらを用いて実験するつもりである。5)若い個体が全体の25%の被害を受けた場合に、過剰補償作用を示すことを明らかにした。今後、この理由を生態学的観点から明らかにしたい。

また、2)セージブラッシが自然界で、クローン繁殖していることを明らかにし、さらに、遺伝的分析と匂い化学分析を照らし合わせ、クローン間で匂いがほぼ同じである事実から、クローン間でより植物間コミュニケーションが行われていることを示唆したことは、植物間コミュニケーションの進化を考察するうえで重要となるであろう。3)植物コミュニケーションの研究の方法において、匂いをトラップしそれを移し変える簡易方法をあみ出した。具体的にはプラスチック袋を被せ、匂いをトラップし、それをチューブで吸出し、アッセイ用の袋に移し変えるといったものである。野外においてこの方法をもちいてアッセイをおこない、移し変えた匂いを受容した枝が誘導反応を起こすこと(コミュニケーションの現象)を実証した。これはこれからの植物コミュニケーションの研究において手軽さ、安価さの面から注目を浴びると考えられる。
卵減数分裂におけるサイクリンAの機能

サイクリンはcdkと結合してcdkキナーゼ活性のON-OFFを調節することで細胞周期進行を制御する。サイクリンとcdkはサブファミリーから成り、それぞれタイプの組み合わせでサイクリン-cdk複合体を形成して細胞周期の各時期の進行を担っている。A型サイクリンには生殖型と体細胞型の2つのタイプがしられ、それぞれ生殖細胞系列と体細胞細胞周期で特異的機能を持つことが推測される。細胞周期におけるサイクリンAの機能を明らかにするため、Xenopus生殖細胞型サイクリンA1と体細胞型サイクリンA2のcDNAを出芽酵母の発現ベクターにつないでGAL1プロモーターにより発現させた。サイクリンA1とサイクリンA2は共に酵母の生育を阻害した。サイクリンA1は細胞周期のS期進行を阻止したが、出芽過程とチューブリン伸張は阻害されなかった。サイクリンA1による細胞周期進行阻止はサイクリンA1と酵母Cdc28の複合体に依存したキナーゼ活性による。サイクリンA2による特定時期での細胞周期進行阻止は観察されなかった。次に、生殖サイクリン1による細胞周期停止抑圧する酵母変異株(サプレッサー変異)を分離し、酵母ゲノムライブラリーを用いてその遺伝子をクローニングし、サイクリンAによる細胞周期阻止に関与する遺伝子を同定した。現在、CDC28、DED1、YDJ1の3つの異なる遺伝子を同定している。cdc28サプレッサーの解析を行い、サイクリンA1の結合能を消失するCDC28の変異によりM期進行なしにDNA合成を繰り返すことを見いだした。
超小型ミリ波無線機の研究

本研究課題では、あらゆるものに通信機能を持たせるために、超小型・高速・低消費電力・低コスト無線機開発のための基礎技術の研究を行う。ミリ波では回路およびアンテナを小型化でき、さらに、オンチップアンテナは1mm以下程度のサイズにできるので、オンチップアンテナ搭載ミリ波帯シリコンCMOSチップは上記目標を実現する有力な候補の1つである。アンテナをチップの外に取り付けるオフチップアンテナでは、チップと基板の接続部における挿入損失と特性劣化が問題であるが、オンチップアンテナの構造を採用することでその問題を解決することができる。しかしながら、オンチップアンテナでは、シリコン基板の損失が大きいことが課題である。本研究では、HまたはHeイオン照射によるシリコン基板の損失低減技術を用いて問題解決を目指している。平成29年度はオンチップダイポールアンテナ近傍のみにイオン照射した際の損失低減効果について検討した。イオン照射なしの場合に比べて損失を減らせることがわかった。平成30年度はシリコン基板への漏えい電磁波を低減して損失を低減させるためにスルー・シリコン・ビア(TSV)を導入したシミュレーションを行った。TSVがない場合、放射効率が9%になってしまうが、TSVを導入することによって、29%まで高められる可能性があるシミュレーション結果が得られた。また、イオン照射前と後のシリコン基板の比誘電率をテラヘルツ時間領域分光システムにより測定した。比誘電率はイオン照射前に比べて平均3.4%程減少することが確認できた。また、人体を考慮した伝搬シミュレーションを行う際の等価媒質定数についての基礎検討を行った。人体近傍のミリ波伝搬特性の評価が少し遅れている。しかしながら、人体の簡易シミュレーションモデル化は完了しているので、遅れはすぐに取り戻すことが可能である。人体近傍のミリ波伝搬特性のシミュレーション評価を行う予定である。また、当初計画どおり、ミリ波帯オンチップアンテナを搭載した無線チップのRF回路を含めたチップ内配置、アーキテクチャの構成について検討する予定である。本研究課題では、あらゆるものに通信機能を持たせるために、超小型・高速・低消費電力・低コスト無線機開発のための基礎技術を研究する。ミリ波では回路およびアンテナを小型化でき、さらに、オンチップアンテナは1mm以下程度のサイズにできるので、オンチップアンテナ搭載ミリ波帯CMOSチップは上記目標を実現する有力な候補の1つである。ミリ波帯CMOSオンチップアンテナの課題は、CMOS基板の損失が大きいことにある。CMOS基板の損失低減のために、H, Heなどのイオン照射技術が提案されている。さらに、イオン照射したシリコン基板の導電率は直流の測定において大幅に低減されることがわかっていたが、比誘電率も変化してしまうのではないかという懸念があった。そのため、研究の協力を得てテラヘルツ帯にてシリコン基板の比誘電率測定を行った。比誘電率はイオン照射前に比べてわずかに減少することが確認できた。この結果は反射係数の周波数測定の実験と測定がずれることの理由の1つであると考えられ、今後のシミュレーションを用いた設計のために有益な知見が得られた。今後、さらにCMOS基板への漏えい電磁波を低減して損失を低減させるためにスルー・シリコン・ビア(TSV)を導入したシミュレーションを行う。部分イオン照射のシミュレーションと実験との比較は行ったが、スルー・シリコン・ビア(TSV)を導入したシミュレーションが完了していない。スルー・シリコン・ビア(TSV)を導入したシミュレーションを行い、当初予定通り伝搬の解析を行う。昨年度は、伝搬解析については予定に先行してMIMO, OAM等の理論検討を行っているので、当初計画に追いつく予定である。

また、当初計画どおり、ミリ波帯オンチップアンテナを搭載した無線チップのRF回路を含めたチップ内配置、アーキテクチャの構成について検討する予定である。論文掲載費が発生していないため、次年度使用額が生じた。今後論文を投稿し、当初計画どおりに予算執行する予定である。
アンドロゲン受容体破壊マウスにおける中枢性肥満機序と動脈硬化に関する研究

我々はアンドロゲン受容体(AR)KOオスマウス(AR(L-/Y))はエネルギー代謝の低下により晩発性肥満をきたすことを報告した(Diabetes 54,1000-8,2005)。この研究成果を背景に本研究ではARの肥満における中枢性関与とその機序を解明を試みた。脂肪由来ホルモンのレプチンは摂食とエネルギー代謝の主要調節因子として働くが、AR(L-/Y))では、血中レプチン濃度の増加にも関わらず摂食量は正常であったことから、レプチン抵抗性が存在する。我々は昨年度、成獣オスマウスの視床下部諸核におけるAR発現を免疫組織染色にて証明し、その発現パターンは既報のレプチン受容体の発現パターンに類似することを報告した。本年度はより直接的に二重染色によりオスマウス視床下部弓状におけるARとレプチン受容体の共局在を証明し、レプチン支配下の中枢性エネルギー調節機構にARが関与する可能性を示した。昨年度、ARのリガンドであるdihydrotestosterone(DHT)の脳室内投与はオスマウスの食欲を一過性に抑制し、さらに睾丸摘出による内因性アンドロゲンの供給遮断により、レプチンの脳室内投与による食餌摂取抑制効果と体重減少効果の減少を報告した。本年度はさらにARのレプチンシグナルへの関与に関して、in vitroにおけるより詳細な基礎的検討を行なった。レプチンはレプチン受容体に結合し、STAT3のY705をリン酸化することによりその主要な生物作用を発揮する。興味深いことにARはDHT濃度依存性にレプチン-リン酸化STAT3の特異的標的遺伝子であるAcute Phase responsive element(APRE)並びに内因性の標的遺伝子であるPOMC(proopiomelanocortin)遺伝子の転写を促進した。またARはレプチン誘導性のSTAT3の転写活性化も増強した。このレプチンシグナル増強効果はAR特異的であり、ERa,b,PR,GRでは認められなかった。また、ARのこの効果の発揮にはARのDNA結合領域とAF-1領域が重要であった。さらにARのレプチンシグナルの増強効果は少なくともSTAT3Y705リン酸化を増強するためではないと考えられた。現時点では、ARがSTAT3の核内移行を増強する可能性を示唆する結果が得られており、現在、ARKOマウスにおけるSTAT3の細胞内局在を検討中である。この研究成果を背景に本研究ではARの肥満における中枢性関与とその機序を解明することをめざす。脂肪由来ホルモンのレプチンは摂食とエネルギー代謝の主要調節因子として働くが、AR(L-/Y))では、レプチンの血中濃度は増加しているにも関わらず摂食量は正常であったことから、レプチン抵抗性が存在する。本年度研究において我々はまず、成獣オスマウスの視床下部におけるAR発現を免疫組織染色にて検討した結果、ARは視床下部のArcuate Nucleus(ARC),dorsomedial nucleus(DMH), ventromedial nucleus(VMH), suprachiasmaticnuclei(SCN)and premammillary nucleus(PMV)の諸核に強い発現を認めた。この発現パターンはレプチンのそれと重複しており、レプチン支配下の中枢性エネルギー調節機構にARが関与する可能性が示唆された。一方、メスマウス視床下部諸核におけるARの発現は痕跡程度であり、正常の代謝表現型を示したARKOメスマウスの臨床型を反映していると考えられた。次にARのリガンドであるdihydrotestosterone(DHT)の脳室内投与はオスマウスの食欲を一過性に抑制したことから中枢性アンドロゲンは食欲抑制性に作用すると考えられた。さらに睾丸摘出による内因性アンドロゲンの供給遮断により、レプチンの脳室内投与による食餌摂取抑制効果と体重減少効果の減少を認め、アンドロゲン-AR系の中枢性レプチンシグナルへのin vivoでの関与が明らかとなった。我々はさらにARのレプチンシグナルへの関与に関して、in vitroにおける基礎的検討も開始した。興味深いことにARはDHT濃度依存性にレプチン-リン酸化STAT3の特異的標的遺伝子であるAcute Phase responsive element(APRE)の転写を促進した。また、ARはレプチン誘導性のSTAT3の転写活性化も増強した。レプチンシグナルにはSTAT3Y705リン酸化を介した経路やERK,PI3-Kinase、AMPKを介した経路も存在することから、現在、これらの経路へのアンドロゲン-ARの関与の有無も検討中である。

我々は昨年度、成獣オスマウスの視床下部諸核におけるAR発現を免疫組織染色にて証明し、その発現パターンは既報のレプチン受容体の発現パターンに類似することを報告した。本年度はより直接的に二重染色によりオスマウス視床下部弓状におけるARとレプチン受容体の共局在を証明し、レプチン支配下の中枢性エネルギー調節機構にARが関与する可能性を示した。昨年度、ARのリガンドであるdihydrotestosterone(DHT)の脳室内投与はオスマウスの食欲を一過性に抑制し、さらに睾丸摘出による内因性アンドロゲンの供給遮断により、レプチンの脳室内投与による食餌摂取抑制効果と体重減少効果の減少を報告した。本年度はさらにARのレプチンシグナルへの関与に関して、in vitroにおけるより詳細な基礎的検討を行なった。レプチンはレプチン受容体に結合し、STAT3のY705をリン酸化することによりその主要な生物作用を発揮する。興味深いことにARはDHT濃度依存性にレプチン-リン酸化STAT3の特異的標的遺伝子であるAcute Phase responsive element(APRE)並びに内因性の標的遺伝子であるPOMC(proopiomelanocortin)遺伝子の転写を促進した。またARはレプチン誘導性のSTAT3の転写活性化も増強した。このレプチンシグナル増強効果はAR特異的であり、ERa,b,PR,GRでは認められなかった。また、ARのこの効果の発揮にはARのDNA結合領域とAF-1領域が重要であった。さらにARのレプチンシグナルの増強効果は少なくともSTAT3Y705リン酸化を増強するためではないと考えられた。現時点では、ARがSTAT3の核内移行を増強する可能性を示唆する結果が得られており、現在、ARKOマウスにおけるSTAT3の細胞内局在を検討中である。
セレウス菌感染によるライ様症候群の臨床像および病態に関する研究

本研究ではタンデムマスによるアシルカルニチン分析を用いてセレウス菌感染症患者の脂肪酸代謝についての評価を行い、培養皮膚線維芽細胞を用いたin vitroの検討においてはセレウリドと脂肪酸代謝に及ぼす影響を検討した。患者血液を用いた検討においては、長鎖アシルカルニチンの軽度上昇を認めたものの、特異的な脂肪酸代謝障害を示唆する所見は得られなかった。in vitroにおける検討ではセレウリドによりグルタル酸尿症2型に類似した脂肪酸代謝障害のプロフィールを呈し、濃度依存性に脂肪酸代謝が障害することを明らかにした。セレウリドはミトコンドリア内膜を破壊するといわれており、今回の広範なスペクトラムの脂肪酸代謝障害所見と矛盾しなかった。一方、患者から得られた血液検体の所見は必ずしも広範な脂肪酸代謝障害を示唆するものではなかった。今後はセレウリドの血中濃度や組織特異的濃度についての検討が必要である。1.セレウス菌感染症に伴う脂肪酸代謝障害を来した症例の集積セレウス菌感染症による脂肪酸代謝障害を来した臨床例を集積するため、タンデムマスを用いてアシルカルニチン分析による代謝スクリーニングを行った。平成24年度はろ紙血909検体、血清221検体を分析した。今年度の分析症例の中からはセレウス菌感染症による脂肪酸代謝障害をきたした症例を発見出来なかった。前年度に脂肪酸代謝障害をきたしセレウス菌感染症を疑われていた2症例についてはいずれもセレウス菌感染症が否定的と判断するに至った。また、セレウス菌感染を同定した2症例を再度詳細に検討を行った結果、そのうち1症例は溶血所見などが強く、遊離カルニチン、長鎖アシルカルニチンン等の上昇が非特異的上昇である可能性が強く疑われた。2.培養皮膚線維芽細胞を用いたセレウリドの脂肪酸代謝への影響の検討前年度は、申請者らが既に確立している培養皮膚線維芽細胞を用いたin vitro probe assayを応用してセレウス菌(Bacillus cereus)から分泌される毒素であるセレウリドが脂肪酸代謝異常症に及ぼす影響を検討し、中鎖から長鎖脂肪酸の代謝が広汎に障害される事を確認した。本年度は脂肪酸代謝異常症に有効性が期待されるベザフィブラートの投与による効果の検討を試みたが、実験系の確立が困難であった。セレウリドがミトコンドリア膜を破壊すると考えられることから、脂肪酸代謝異常症のみならずミトコンドリア障害の病態が前面になることが示唆された。今回は培養温度による脂肪酸代謝能の評価は出来なかった。1.セレウス菌感染症に伴う脂肪酸代謝障害を来した症例の集積タンデムマスを用いて、アシルカルニチン分析による代謝スクリーニングを行った。平成23年度はろ紙血1,322検体、血清449検体を分析した。胃腸炎症状を伴いライ様症候群を来した症例の中から2症例について広汎な脂肪酸代謝障害を認めたが、それらの症例でのセレウス菌感染は証明されていない。これまでに申請者が見いだした確定例2症例に加え、疑い例2症例についてもセレウス菌による毒素セレウリドの血清学的な証明を試みる予定である。2.培養皮膚線維芽細胞を用いたセレウリドの脂肪酸代謝への影響の検討申請者らが既に確立している培養皮膚線維芽細胞を用いたin vitroprobe assayを応用してセレウリドが脂肪酸代謝異常症に及ぼす影響を検討した。セレウリドはセレウス菌(Bacillus cereus)から分泌される毒素である。細胞が脂肪酸を要求する状況下において培養液にセレウリドを加えた後に72時間培養を行った。その後、培養液(細胞外液に近似する)をアシルカルニチン分析する事で評価を行った。セレウリド濃度を50 ng/mlとして検討を行った際のアシルカルニチンンプロフィールは我々が所有するグルタル酸尿症2型の遅発型症例と類似し、中鎖から長鎖アシルカルニチンが広汎に上昇していた。また、低濃度(1 ng/ml)では正常コントロールとの差を認めなかった。これらの事から少なくとも一定量までは脂肪酸代謝に与える影響は少ないが、ある濃度に至ると脂肪酸代謝を著しく阻害する事が示唆された。症例の蓄積が十分とはいえず、セレウリドが病態に関与したと考えられる症例の確定診断に至っていない。細胞を使用した検討では概ね期待した結果が得られたため、今後は薬剤による検討を追加していきたい。前年度は研究成果の発表が十分に行えていないので本年度は積極的に行う予定である。

I.症例の蓄積を続けるとともに、これまでの確定症例をまとめ、発表を行う。2.細胞系を用いた研究を当初の予定通りに進め、治療方法の検討などに関する基礎的研究を完遂することを目標とする。23年度は予定していた学会における発表が出来なかったこと、予定よりも研究用の消耗品の使用が少なかった事などで予定した金額に対して残額が生じた。次年度は繰り越した予算で研究成果の発表を増やす事に加えて、研究のための環境整備を行い、当初予定してた予算については予定通りに運用する予定である。ライ様症候群患者の中からセレウス菌感染症が疑われる症例を探し、スクリーニングには引く続きタンデムマスによるアシルカルニチン分析を用いる。疑い例が発生した場合は血清学的な検討や基礎疾患の除外を行うなど確定診断をすすめる。細胞を使用した治療に関する基礎的研究については、β酸化異常症の治療に期待されるベザフィブラートなどの薬剤を投与する事による変化などを検討する予定であり、これらの研究に必要な消耗品などの購入に充てる予定である。
環境アレルゲンのオンサイトモニタリングを目的とした蛍光免疫計測システム

住環境にはアレルギー疾患を引き起こすアレルゲンが多種存在し、ハウスダストとともに堆積しているのみならず、居住者の日常生活動作に伴う気流の変化により空間中に浮遊・拡散している。アレルギー疾患の予防や治療のため、住環境における浮遊アレルゲンの濃度分布をモニタリングするには、気相成分の捕集から抗原の検出までを一括してオンサイトで実現することが求められる。そこで、抗原に特異的な抗体を磁気微粒子に固定化し、連続的に免疫学的測定を行うシステムを着想した。昨年度までに中空構造を有するマイクロメートルサイズの磁気微粒子を作製した。今年度は、作製した磁気微粒子表面への捕捉抗体固定化方法について検討をすすめ、Der f1に対する免疫計測への展開可能性を評価した。捕捉抗体の固定化方法として、磁気微粒子表面に金ナノ粒子(AuNP)を結合させる方法を採用した。まず、磁気微粒子にpoly(ethyleneimine) (PEI)を被覆し、その後tetrachloroauric(III) acid及び還元剤としてホルムアルデヒドを加えることによりAuNPを成長させた。水で洗浄することで成長反応を停止し、この磁気粒子と抗マウスIgG抗体を混合することで抗体を固定化した。磁気粒子と混合前後のIgG溶液について、液中のIgG量を比較したところ、粒子混合後にはIgGの顕著な減少が確認されたことから、粒子へのIgGの結合が示唆された。更に、得られた磁気微粒子をDer f1免疫計測に展開したところ、Der f1に由来するシグナル増強が確認されたことから、本粒子が連続的な免疫計測にも有効であることが示唆された。しかしながら、作製した捕捉抗体固定化粒子では抗原や検出抗体の非特異的な結合も観察されており、洗浄操作の改良等、今後更に検討が必要である。28年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、住環境中に存在する浮遊アレルゲンを対象とした新規な免疫計測システムの開発である。浮遊アレルゲンの動態評価のためのモニタリング計測が可能なシステムを構築することを念頭に、平成26年度は特に連続的な免疫学的計測を実施するための捕捉抗体の固定化担体としての磁気微粒子の作製に注力した。捕捉抗体の固定化単体用中空磁性カプセル粒子の作製では、従来のドラッグデリバリーように開発されたナノメートルサイズの粒子の作製手順を基に、より外部磁場による分離が容易なマイクロメートルサイズの粒子を作製するための各種条件について検討を行った。鋳型となるシリカ粒子に、高分子量のPoly(ethyleneimine) (PEI)を被覆させることで、シェルとなるFePtを粒子表面に堆積することが可能となった。さらに、PEI被覆から手順を繰り返し行うことでFePt堆積層を二重にし、シリカ鋳型を溶解したところ、強固な中空構造を維持可能な磁性カプセルが得られた。今後は、作製したマイクロメートルサイズの中空磁性カプセル粒子を捕捉抗体の固定化担体として使用するため、抗体固定化方法について検討を進める。平成27年度は、連続的な免疫学的計測を実施するため、26年度までに作製した磁気微粒子(磁性カプセル粒子)への捕捉抗体の固定化方法の最適化、及び、磁気微粒子を用いた計測技術について知識・経験を深め本研究課題に応用するため、海外渡航制度を利用し、磁気微粒子と光学アレイを利用した計測システムの操作並びにバイオマーカー検出法に関する技術習得に注力した。まず、磁性カプセル粒子への捕捉抗体の固定化方法の最適化では、固定化方法として、粒子表面にカルボキシル基を発現させる方法、及び粒子表面に金ナノ粒子(AuNP)を結合させる方法について検討した。TEM像観察や組成分析の結果、それぞれの方法により磁性カプセル粒子表面に官能基やAuNPが結合していることが確認された。そこでそれぞれのカプセル粒子を用いて捕捉抗体の固定化を行い、免疫計測に供したところ、バックグラウンド値が高く、測定対象の検出が困難であり、固定化方法の改善の必要性が示唆された。次に、磁気微粒子と光学アレイを利用した計測システムについては、米国タフツ大学の研究室にて技術研修を行った。さらに、習得した技術を利用し、造血幹細胞移植後の移植片対宿主病の発症を予測するための血清バイオマーカーについて測定法の構築を行った。現在までに、6つのバイオマーカー候補のうち2つについて測定法が確立され、今後残りのマーカーについても順次構築を進める。磁性カプセル粒子への捕捉抗体固定化法については、さらなる検討が必要であるものの、抗体固定化の前段階である官能基や金ナノ粒子による表面被覆に成功していることから、順調に進展していると考えている。また、今年度は特に米国で研究活動を行い、磁気微粒子と光学アレイを利用した計測システムについて理解を深め操作技術を習得に注力した。当初計画通り、該当技術の習得を行い、磁気微粒子を用いた計測法やその応用展開について新たな知見が得られた。以上のことから、今研究課題はおおむね予定通り研究が進展しているといえる。

昨年度までに中空構造を有するマイクロメートルサイズの磁気微粒子を作製した。今年度は、作製した磁気微粒子表面への捕捉抗体固定化方法について検討をすすめ、Der f1に対する免疫計測への展開可能性を評価した。捕捉抗体の固定化方法として、磁気微粒子表面に金ナノ粒子(AuNP)を結合させる方法を採用した。まず、磁気微粒子にpoly(ethyleneimine) (PEI)を被覆し、その後tetrachloroauric(III) acid及び還元剤としてホルムアルデヒドを加えることによりAuNPを成長させた。水で洗浄することで成長反応を停止し、この磁気粒子と抗マウスIgG抗体を混合することで抗体を固定化した。磁気粒子と混合前後のIgG溶液について、液中のIgG量を比較したところ、粒子混合後にはIgGの顕著な減少が確認されたことから、粒子へのIgGの結合が示唆された。更に、得られた磁気微粒子をDer f1免疫計測に展開したところ、Der f1に由来するシグナル増強が確認されたことから、本粒子が連続的な免疫計測にも有効であることが示唆された。しかしながら、作製した捕捉抗体固定化粒子では抗原や検出抗体の非特異的な結合も観察されており、洗浄操作の改良等、今後更に検討が必要である。中空磁性カプセル粒子の作製について計画では、光ファイバ型センサの感応部での繰返し計測のため、捕捉抗体固定化ビーズの着脱制御方法について検討する予定であった。しかし、効率的な連続計測のためには、従来のカプセル粒子径よりも大きな粒子を用いることが適当であり、よって、新たに粒子作製方法を確立する必要が生じた。今年度はマイクロメートルサイズの磁性カプセル創生に注力し、これがほぼ達成されたことから、計画の変更はあったものの概ね予定通りに研究が進展しているといえる。残りの米国滞在期間中は、引き続き血清バイオマーカー検出法の確立に取り組み、患者血清の測定、さらに同一サンプルによる同時多抗原検出へ展開する予定である。帰国後は、米国での経験を活かし、浮遊アレルゲンの連続的な免疫計測法について検討を進める。具体的には、磁性カプセル粒子への捕捉抗体固定化方法を確立し、さらに、光ファイバ型センサの感応部において、磁性カプセル粒子を捕捉抗体担体とし、免疫計測を繰り返し行うため、磁気によるカプセル粒子のセンサ感応部への着脱制御方法について検討する。28年度が最終年度であるため、記入しない。今後、中空磁性カプセル粒子の表面への抗体固定化方法について検討を行う。まず、カプセル粒子表面への金ナノ粒子のコーティングについて検討する。金ナノ粒子を用いることで、抗体を静電相互作用及び疎水性相互作用により受動的に吸着することが可能となる。また、第二の方法として、カプセル粒子の表面を官能基化することについても検討する。金ナノ粒子を用いず、カプセル粒子表面を適宜ポリマーで被覆することで、共有結合により抗体を修飾する予定である。以上、種々のアプローチによる抗体固定化方法を検討し、最適化を行う。
高分解能ディスプレイ型光電子分析器による構造と電子状態の同時観測法の開発

H30年度では、H29年度に引き続き、ディスプレイ型分析器である阻止電場型分析器の高エネルギー化の実現に向け、阻止電位電極である球面グリッドの製作方法および表面処理方法の開発に取り組んだ。阻止電場型分析器では、阻止電位電極の近傍で電子が減速されるため、球面グリッドの表面の仕事関数の不均一性がエネルギー分解能に影響する。仕事関数の均一化については、これまでに球面グリッドへのグラファイト微粒子の塗布による効果を確認している。しかし、塗布ムラが発生するため、より均一性の高いコーティング方法が必要であった。そこでH30年度では、均一性を向上させるため、専用の真空蒸着のシステムを構築し、金蒸着を実施した。その結果、これまで観測されていた二次元検出器の場所に依存した光電子スペクトルのピークエネルギーのずれを解消することに成功した。以上では、球面グリッドにワイヤーメッシュを用いたが、阻止電場型分析器のエネルギー分解能はメッシュの開口面積の不均一性にも影響を受ける。そこでH29年度に引き続き、開口面積の均一な球面グリッドの機械加工による製作を進めた。H29年度では平板での加工テストを実施したが、H30年度では球面での加工を進め、グリッドの角度範囲はまだ狭いものの、φ50μmの均一な穴径を持つ球面グリッドの製作に成功した。このグリッドは、H31年度に放射光を用いて性能評価を行う予定である。また、H29年度にディスプレイ型分析器を物性研究に適用するための実験ステーションをSPring-8に構築したが、H30年度では表面研究への適用に向けて試料準備槽を整備し、シリコン清浄表面の初期酸化の光電子スペクトルおよび光電子回折の測定において端緒的な実験結果を得ることができた。H30年度の計画の一つは、阻止電場型分析器の高分解能化に必要な阻止電位電極の仕事関数の均一化のため、球面グリッドに金蒸着を行うことであった。これに対し、H30年度に蒸着システムを構築して蒸着を実施し、その効果を実験的に確認することができた。また、本研究で目標とするエネルギー分解能を最終的に実現するためには開口面積が均一な球面グリッドの製作が必要であるため、機械加工の加工精度の向上を研究計画として挙げていたが、これについては、H29年度で進めた平板での加工テストを基に、H30年度において実際に球面グリッドを加工することに成功した。以上のことから、これまでのところ本研究は概ね順調に進展している。H30年度では、予定していた球面グリッド(ワイヤーメッシュを用いたもの)への金蒸着による仕事関数の均一化の効果を確認することができた。H31年度では、さらに球面グリッドへの炭素蒸着の効果も確認する。炭素蒸着の場合、球面グリッドで発生する二次電子が軽減し、観測する光電子回折パターンの質的向上が期待できる。また、これらのコーティングを行った球面グリッドを装着したディスプレイ型の阻止電場型分析器を用い、実際に光電子ホログラフィー実験を行う。また、H31年度においては、開発した分析器を用いて本研究の目標である構造と電子状態の同時観測実験を試みる。一方で、ワイヤーメッシュによらない穴面積の均一な球面グリッドの製作については、これまで機械加工の条件だしを進め、H30年度に試作品を製作することができた。光電子の取込角度はまだ狭いが、分析器に組み込んで放射光を用いた性能評価を行うことが可能な形状にまで加工することに成功した。この評価を、H31年度の5月に予定している。この評価結果を製作過程に直ちにフィードバックし、加工条件を改善して取込角度をさらに広げた球面グリッドを製作する。最終的に、これらの要素開発を統合し、実際に物性研究に用いることができる高分解能ディスプレイ型光電子分析器を実現する。H29年度は、ディスプレイ型分析器である阻止電場型分析器の高エネルギー化の実現に向け、阻止電位電極である球面グリッドの製作方法および表面処理方法の開発に取り組んだ。そこで、測定を行う真空槽内で球面グリッドの表面汚染をイオン衝撃により除去して仕事関数を均一化することを目的に、イオンを広い立体角で放出することができる特殊なイオン銃を製作した。一方、阻止電場型分析器のエネルギー分解能は球面グリッドの開口面積の不均一性にも影響を受ける。そこで、開口面積の均一な球面グリッドの製作法の一つとして、機械加工による製作試験を進め、平面状の板を用いた加工試験においてφ60μmの穴径まで加工可能なことを確認した。また、もう一つの製作方法の候補として、エッチングや電鋳によるマイクロファブリケーションの技術を用いた大面積の球面グリッドの製作方法の検討を行い、樹脂製のモールドを用いた球面グリッドの製作試験を進めた。以上のようにさらなる高分解能化の取り組みを進めつつ、既に製作した阻止電場型分析器を装備した実験ステーションをSPring-8の軟X線ビームラインBL25SUにおいてH29年度に構築し、利用研究が展開可能な状況とした。H29年度の成果発表としては、阻止電場型分析器の高分解能化に関する理論予測と検証実験についての論文と、マイクロファブリケーション技術による球面グリッド製作に向けた球面状マスクの製作についての論文を発表した。H29年度の計画の一つは、阻止電場型分析器の高分解能化に必要な阻止電位電極の仕事関数の均一化の方法を検討することであった。

これに関しては、阻止電位電極である球面グリッドの表面汚染を測定真空槽内でその場で除去して仕事関数を均一化するための広角イオン銃を考案し、製作した。また、その効果を確認するためのワイヤーメッシュを用いた球面グリッドも製作することができた。また、本研究で目標とするエネルギー分解能を最終的に実現するためには開口面積が均一な球面グリッドの製作が必要であるため、機械加工の加工精度の向上を研究計画として挙げていたが、これについても平面での加工ではあるがφ60μmまでの多数の貫通孔の加工が可能であることを確認することができた。一方で、エッチングや電鋳によるマイクロファブリケーション技術を用いた大面積の球面グリッドの製作方法の検討と製作試験も進めている。以上のことから、これまでのところ本研究は概ね順調に進展している。H30年度では、H29年度に引き続き、ディスプレイ型分析器である阻止電場型分析器の高エネルギー化の実現に向け、阻止電位電極である球面グリッドの製作方法および表面処理方法の開発に取り組んだ。阻止電場型分析器では、阻止電位電極の近傍で電子が減速されるため、球面グリッドの表面の仕事関数の不均一性がエネルギー分解能に影響する。仕事関数の均一化については、これまでに球面グリッドへのグラファイト微粒子の塗布による効果を確認している。しかし、塗布ムラが発生するため、より均一性の高いコーティング方法が必要であった。そこでH30年度では、均一性を向上させるため、専用の真空蒸着のシステムを構築し、金蒸着を実施した。その結果、これまで観測されていた二次元検出器の場所に依存した光電子スペクトルのピークエネルギーのずれを解消することに成功した。以上では、球面グリッドにワイヤーメッシュを用いたが、阻止電場型分析器のエネルギー分解能はメッシュの開口面積の不均一性にも影響を受ける。そこでH29年度に引き続き、開口面積の均一な球面グリッドの機械加工による製作を進めた。H29年度では平板での加工テストを実施したが、H30年度では球面での加工を進め、グリッドの角度範囲はまだ狭いものの、φ50μmの均一な穴径を持つ球面グリッドの製作に成功した。このグリッドは、H31年度に放射光を用いて性能評価を行う予定である。また、H29年度にディスプレイ型分析器を物性研究に適用するための実験ステーションをSPring-8に構築したが、H30年度では表面研究への適用に向けて試料準備槽を整備し、シリコン清浄表面の初期酸化の光電子スペクトルおよび光電子回折の測定において端緒的な実験結果を得ることができた。H30年度の計画の一つは、阻止電場型分析器の高分解能化に必要な阻止電位電極の仕事関数の均一化のため、球面グリッドに金蒸着を行うことであった。これに対し、H30年度に蒸着システムを構築して蒸着を実施し、その効果を実験的に確認することができた。また、本研究で目標とするエネルギー分解能を最終的に実現するためには開口面積が均一な球面グリッドの製作が必要であるため、機械加工の加工精度の向上を研究計画として挙げていたが、これについては、H29年度で進めた平板での加工テストを基に、H30年度において実際に球面グリッドを加工することに成功した。
ストレス負荷及び急性、慢性覚醒剤投与時の脳内カテコールアミンニューロンの変性

1.バイオテレメトリックシステムを用いて、覚醒剤(メタンフェタミン)による循環反応の変化を調べた。覚醒剤1mg/kgをラット腹腔内に投与すると、血圧上昇、脈拍増加が見られた。そして精神的なストレス(Cage-switch Stress)を加えると、この覚醒剤による循環反応は増強された。従って、覚醒剤中毒による症状の発現に、ストレスが大きく関与していることを実験的に証明できたとともに、従来から言われているフラッシュバック現象の実験的モデルを作成しえたと考える。2.急性覚醒剤中毒(5mg/kgメタンフェタミン1回投与)ラットにおける、脳内カテコールアミンニューロンの変化を調べた。ニューロンの変性の指標にカテコールアミン合成系酵素の1つであるチロシンハイドロキシラーゼ(TH)を用い、また変性ニューロンに対するグリア細胞の反応の指標としてGFAPを用いて、それぞれを免疫組織学的手法により調べた。その結果、覚醒剤投与の24時間後には既に、線条体においてニューロンの変性が生じており、それに対してアストロサイトが反応性に増加、肥大していることがわかった。また大脳皮質においてもニューロンの変性が高度であり、アストロサイトの増加、肥大が観察された。さらにこの変化を経時的に観察したところ、72時間後、7日後、15日後、30日後のそれぞれの時期において、同様に線条体におけるニューロンの変性が認められたが、アストロサイトの増加、肥大は、覚醒剤投与後24時間をピークとして、漸減する傾向が認められた。また大脳皮質においては、ニューロンの変性は24時間後から持続して認められ、経時的にさらに変性が進行する傾向が見られたが、アストロサイトの反応は、24時間後をピークとして経時的に減弱していた。
木質由来原料からの結晶性メソ孔炭素の製造と炭素電極としての利応用

本研究では、木質バイオマス(主に木材)のエネルギー+マテリアル同時転換法として開発したニッケル触媒炭化法の実操業可能性を議論する目的で、(1)結晶性メソ孔炭素の高効率製造と(2)その適正条件下における高品質流体燃料(軽質油+水素リッチガス)の併産、(3)500°C-900°C二段炭化法の従来の900°C一段法に対する操業優位性、(4)粉砕-酸洗浄という後処理工程の影響、(5)得られた木炭の電極素材としての特性、(6)鉄触媒炭化の代替可能性、(7)結晶炭素(T成分)の生成機構を検討、調査した。得られた成果・結果から、木炭の高機能化に重点をおくこの新しいアプローチが工業的にも学問的にも大きな魅力を備えていることが実証された。二元機能ナノ炭素と流体燃料の同時生産を目的とする木材のニッケル触媒炭化を二段炭化法(一段目として500°C炭化、次に二段目として900°C炭化)と通常の900°C一段炭化法で行い、それらの実用性を比較した。原料としてカラマツを使用した時、一段目炭化で調製した500°C炭の二段目炭化は、炭素の結晶構造とメソ孔構造の点で900°C一段炭化とほぼ等しい木炭を与えた。二段目炭化で発生したガスは一段炭化法のガスより水素をはるかに多く含むが二酸化炭素は少なく、一段目炭化と二段目炭化で得られたガスの総量は一段炭化の場合と等しかった。二段目炭化がタール非発生で操作がより容易であることを含めて考えると、二段炭化法は実操業の点で一段炭化法より優れていると結論された。また、二段目炭化の操作条件を変えることでメソ孔とマクロ孔のバランスをコントロールできることが明らかになった。さらに、900°C一段炭化法で調製したニッケル炭のリチウム二次電池負極としての性能を人造グラファイトのそれと比較して評価、判定した。その結果、ニッケル炭の初期放電容量と効率はそれぞれ234mAL/g、43%であり、グラファイトの372mAh/g、99%に比べて著しく劣ることがわかった。ニッケル炭の低性能はメソ孔が発達し、BET表面積も比較的大きいことで説明され、リチウム二次電池負極材としての適性は低いと結論された。木材以外の原料、即ちリグニンから900°Cニッケル触媒炭化によって結晶性メソ孔炭素(二元機能ナノ炭素)が製造できることを明らかにし、さちに実用製品化を想定して粉砕-酸洗浄という後処理が炭素の性状に及ぼす影響を調査した。その結果、湿式粉砕した後穏和な希酸処理(低濃度、室温)を行うとニッケルの除去(回収)率は90%以上となり、メソ孔選択性はやや低下するものの結晶性が増大してメソ孔表面積、体積が増加することが分かった。このことから、導電性フィラーや高分子吸着剤として利応用する場合たは適正条件の粉砕-酸洗浄を後処理として組み込むことが製品性能上有利であることが明らかにされた。また、木材の850°C鉄触媒炭化では900°Cのニッケル触媒炭化より高導電性でメソ孔が発達した炭素が得られることが分かった。このことは前者が二元機能炭素の製造法として後者に優ることを意味している。鉄炭は炭素の結晶性の点ではニッケル炭に及ばないが、導電特性が優る理由は構成するナノ炭素粒子サイズが小さいため(鉄炭は30-40nm、ニッケル炭は約50nm)と推論した。さらに、この鉄炭の電気二重層キャパシタ(EDLC)性能を調べた。水蒸気賦活はほとんど効果がなかったが、KOH賦活はかなり性能を向上させ、特に高電流の充放電特性は優れていた。しかし、KOH賦活でもミクロポアの発達がまだ小さく、BET表面積が1000m^2/g以下であるために実用レベル(二極セルでは30-40F/g)には達しなかった。木材のニッケルもしくは鉄を用いる900°C前後の触媒炭化は、導電性で高分子物質の液相吸着能を有する二元機能炭素(結晶性メソ孔炭素)の製造に重点をおいているが、流体燃料の高品質化(軽質タールと水素リッチガスの併産)にも効果的であり、バイオマスのマテリアル+エネルギー同時転換法として有望であることを実証した。また、針葉樹の850°C鉄触媒炭化は900°Cニッケル触媒炭化より、得られる結晶性メソ孔炭素の機能、性能の点で優ることを証明した。さらに、粉砕・酸洗浄という後処理を適正条件で実施すると、導電性、高分子液相吸着能が向上すること、針葉樹に比べて細胞組織がより緻密な広葉樹は結晶性メソ孔炭素製造用原料としてより適当であることなど炭素の結晶性や細孔構造の変化を調べて明らかにした。

針葉樹由来の850°C鉄触媒炭化炭(Fe炭)の電気二重層キャパシタ(EDLC)性能は粉砕-酸洗浄後でも低く(電解液1M TEABF_4,電流密度1-20mA/cm^2で3-4F/g)、この主因はBET表面積が小さい(220m^2/g)ためである。そこで800°C前後の水蒸気賦活、KOH賦活を行ったが、BET表面積は効果的に増加しなかった。これは結晶化が進行し過ぎた炭素マトリックスが堅固なためと考えられる。そこで500°CでFe炭を調製し、これを800°CでKOH賦活したところBET表面積がおよそ1600m^2/gに増大して性能は約30F/gに達した。この値はまだ不満足であるが、電解液として1M H_2SO_4を用いると45F/gに増加し、実用レベルに相当近づいた。このことは低温で調製した非晶質Fe炭を適正条件でKOH賦活することで硫酸を電解液とする実用EDLC炭素の製造が有望であることを示している。
正方晶二珪化モリブデンの３次元選択形成と評価

MoSi2は常温で高い導電性を有し、化学的安定性が高い物質である。しかし、その結晶構造により耐酸化特性や伝導率が大きく異なり、正方晶が実用的に最も好ましい特性を示す。しかし、一般的な手法でMoSi2を堆積すると結晶構造が六方晶などに変化する。AD法により結晶構造を保持したまま意図した場所・形状でMoSi2を堆積できることはその実用的に大変有益であり研究を遂行した。同様に、透明導電性薄膜をガラス基板、PETなどのプラスチック、有機物上にも堆積ができ、十分低い抵抗率、光透過性を示す薄膜を形成した。これらの成果は国内、国際学会(ICC6)などで研究成果を報告し、2編の査読付学術論文を掲載された。「正方晶二珪化モリブデンの3次元選択形成と評価」と題して、二珪化モリブデンやその他の機能性酸化物(半)導体の研究を遂行した。エアロゾルデポジション法は堆積させたい結晶性微粒子を高速に加速し、基板との衝突・粉砕を起こすことで微粉砕された結晶性微粒子が結晶構造やその物理的特徴を保持したまま堆積する手法である。二珪化モリブデンは常温で高い導電率を有し,融点も約2030°Cと高く,高い化学的安定性を有することが知られている.また,MoSi2は他の金属珪化物と同様にその結晶構造により抵抗率,耐酸化性能が大きく異なり,正方相が実用上最も好ましい.エアロゾルデポジション法による堆積により、その速度,基板の材質、基板の表面形状に強く依存することを系統的に調べ、3次元形成される条件を詰めている。一例として、オプティカルフラットなパイレックスガラス上には薄膜が形成されるが、わずか数10ナノメートルの段差がある多結晶アルミナ上では基板表面の粒界部分にのみ選択的に堆積できることを明らかにした。一方で、同じ材質である単結晶サファイア基板上にFIBにより、人為的に同様の凹凸を作製した基板上に二珪化モリブデンを堆積した場合、3次元形成ができる場合とできない場合があり、単純な凹凸のみでは堆積の可否が決定していないようであり、まだ十分な評価が行えていない。一方、平行して進めている透明導電性材料の形成は順調に進み、ガラス基板上のみならず、ポリ塩化ビニルと言った一般的なプラスチック基板上にも堆積でき、かつ抵抗率が約23×10^-3 [Ω・cm]と十分実用に堪えうる抵抗率を持つ薄膜が形成できた。これらの結果は、応用物理学会、日本セラミックス協会年会やエレクトロセラミックス研究討論会と言った学術講演会で報告を行った。正方晶二珪化モリブデンの3次元形成、特に、任意の場所に細線形状、ウォール形状の形成を目指しているが、当初想定していた基板表面の凹凸、微小な段差に依存していると考えていたが、単純な凹凸のみで堆積の可否が決まっていないことがわかった。そのため、膜形成の条件を詰めるのに予想以上の時間を要している。また、平行して進めている導電性透明薄膜が予想以上に好結果(低抵抗)を示したために、研究の比重が少し変化したため、当初の想定よりも3次元形成への研究の進展状況が遅れている[正方晶二珪化モリブデンの3次元選択形成と評価」と題して、二珪化モリブデンやその他の機能性酸化物(半)導体の体積と評価に関する研究を遂行している。エアロゾルデポジッション方は堆積させたい結晶性微粒子を音速程度の高速に加速し、基板との衝突・粉砕を起こすことでナノメートルオーダーに微粉砕された結晶性微粒子がその結晶構造や物理的特徴を保持した状態で堆積される成膜手法で、一般的に用いられるスパッタリング法などと較べて、低温で結晶構造を保持した膜が形成できるメリットがある。二珪化モリブデンは常温で高い導電性を有し、融点も約2030度と高く、化学的安定性が高い物質であることが知られている。また、二珪化モリブデンは他の珪化物と同様に、その結晶構造により退散か特性や伝導率が大きく異なり、正方晶が実用的に最も好ましい特性を示す。しかし、スパッタリング法など他の手法で二珪化モリブデンを堆積すると基板温度やプラズマの温度等により結晶構造が六法晶などに変化してしまうことがある。結晶構造を保持したまま意図した場所に意図した形状で二珪化モリブデンを堆積できることはその実用的に大変なアドバンテージを有する。一方、並行して進めている透明導電性材料の形成は順調に進み、ガラス基板のみならず、PETなどのプラスチック、有機物上にも堆積ができ、十分低い抵抗率、光透過性を示す薄膜を形成することができた。これらの結果は日本セラミックス協会年会、第6回International Congress on Ceramics (Dresden)などで研究成果を報告し、Journal of Ceramics Science & Technology紙などに2編の査読付学術論文を掲載された。正方晶二珪化モリブデン膜の3次元形成、特に、任意の場所に細線形状や壁状の堆積を目指している。当初、多結晶アルミナ基板上に堆積した際には線幅1マイクロメートル以下で、高さ2、3マイクロメートルの壁状の堆積が多結晶アルミナの流会部分に沿って堆積できたために数十ナノメートルの凹凸に依存していると考えていた。しかし、人工的に加工して作製した凹凸に沿って堆積することはなかった。よって凹凸のみならず他の要因(表面の電位)など他の要因が絡んでいる可能性があり十分な進展が見られていない。

一方、並行して進めている導電性透明薄膜はITOなどの透明導電性微粒子とともにアルミナ微粒子を混合してエアロゾル化して堆積すると低抵抗かつ高堆積レート、高強度の膜を得ることができるなどの工学的に興味深い結果を得ることができた。エアロゾルデポジション(AD)法は堆積させたい結晶性微粒子を高速に加速し、基板との衝突・粉砕を起こすことで微粉砕された結晶性微粒子が結晶構造やその物理的特徴を保持したまま堆積する手法である。MoSi2は常温で高い導電率を有し,高融点,高い化学的安定性を有することが知られている.また,MoSi2は他の金属珪化物と同様にその結晶構造により抵抗率,耐酸化性能が大きく異なり,正方相が実用上最も好ましい.AD法による堆積により、速度,基板材質、基板表面形状に強く依存することを系統的に調べ、3次元形成を行った。一例として、オプティカルフラットなパイレックスガラス上には薄膜が形成されるが、わずか数10 nmの段差がある多結晶アルミナ上では基板表面の粒界部分にのみ選択的に堆積できることを明らかにした。一方で、同じ元素で構成される単結晶サファイア基板上にFIBにより、人為的に同様の凹凸を作製した基板上にMoSi2を堆積した場合、3次元形成ができる場合とできない場合があり、また、凹の開口と深さのアスペクト比にも堆積の可否に差があり、単純な凹凸のみでは堆積の可否が決定していないようであり、今後より詳細な研究が必要であることがわかった。一方、平行して進めている透明導電性材料の形成は順調に進み、ガラス基板上のみならず、プラスチック基板上にも堆積でき、抵抗率が約23×10^(-3) [Ω・cm]と十分実用に堪えうる抵抗率を持つ薄膜が形成できた。また、透明導電性材料源である酸化インジュウム(In)は希少金属のInを含むためにできるだけ少量で、かつ、高い光透過性と電気伝導度を得るために酸化Inとアルミナの複合膜を作製し同程度の光透過性,電気導電性を保ちながらIn使用量を1/3程度に低減できることを実験的に明らかにした。これらの結果は、学術論文誌への投稿と国内の学術講演会で報告を行った。MoSi2は常温で高い導電性を有し、化学的安定性が高い物質である。しかし、その結晶構造により耐酸化特性や伝導率が大きく異なり、正方晶が実用的に最も好ましい特性を示す。しかし、一般的な手法でMoSi2を堆積すると結晶構造が六方晶などに変化する。AD法により結晶構造を保持したまま意図した場所・形状でMoSi2を堆積できることはその実用的に大変有益であり研究を遂行した。同様に、透明導電性薄膜をガラス基板、PETなどのプラスチック、有機物上にも堆積ができ、十分低い抵抗率、光透過性を示す薄膜を形成した。これらの成果は国内、国際学会(ICC6)などで研究成果を報告し、2編の査読付学術論文を掲載された。当初予定していた基板表面の凹凸によって選択的な3次元形成ができると考えていたが、単純に凹凸のみではなく他の要因も絡んでいる可能性が示唆された。そこで原子間力顕微鏡(AFM)の電気力顕微鏡(KFM:ケルビンプローブモード)も新たに併用して、表面の凹凸のみならず、基板表面の電気的ポテンシャルも確認して3次元形成の可否との相関を観察する。3次元形成ができる場合とできない場合の要因が現状で理解できていない。