hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
IκBキナーゼ阻害によるぶどう膜炎制御

新規IkappaB阻害薬IMD-0354を全身投与してぶどう膜炎動物モデルへの効果を検討した。マウスの臨床的重症度スコアは対照群に比較して治療群で有意に軽症化した(p<0.05)。その効果は用量依存的であり、投与薬剤の効果と考えられた。続いて組織学的重症度を検討したところ、同様に対照群と比較して治療群で有意にぶどう膜炎は軽症化した(p<0.05)。新規IkappaB阻害薬は自己免疫性ぶどう膜炎動物モデルに対して非常に優れた抑制効果を示した。眼のぶどう膜炎の病態には転写因子NF-kappaBが重要である。我々はこれまで動物モデルで種々のNF-kaapB阻害薬の有効性を報告してきた。しかし、NF-kappaBは感染防御・細胞増殖等にも重要であるため、単純に抑制するだけでは全身的副作用の面から臨床応用には至らない。今回の計画では炎症反応下でのみ活性化される分子を標的としている。すなわちIkappaBキナーゼ(IKK)の特異的阻害により副作用を回避しつつ、有効性の高い治療薬を評価する。研究計画ではIKK特異的阻害薬IMD-0354の実験的自己免疫性ぶどう膜網膜炎(EAU)への抑制効果を検討する予定であった。しかし27年度初めに共同研究者はさらに別の有望な候補物質IMD-0560の合成に成功した。そのため当初予定のIMD-0354とそのプロドラッグIMD-1041に加え、新規に合成されたIMD-0560とそのプロドラッグIMD-2560の細胞レベルでの有効性をまず検討した。その結果、いずれも強力な抗炎症効果を示した。これらは標的分子も同様であるが、TNF-alpha刺激時のIL-6産生、PGE2、PGD2などのプロスタグランジン産生、VEGF産生のいずれも新規候補化合物IMD-0560が上回っており、より有望な新規候補薬剤と考える。次年度は当初の2剤と今回有効性が期待された2剤の4剤で動物モデルでの有効性と安全性を評価したい。試験概要:C57BL/6マウスに安定的に実験的自己免疫性ぶどう膜網膜炎(EAU)を誘導した。試験薬剤であるIkappaBキナーゼ阻害薬IMD-0354とそのプロドラッグである経口薬IMD-1041をマウスに投与して、ぶどう膜炎の軽症化を検討した。特に注射薬IMD-0354は現時点で優れた効果を示している。1.注射薬IMD-0354:[計画]6-8週齢のマウスにヒト視細胞間レチノイド結合蛋白(IRBP)由来合成ペプチドと結核死菌強化完全フロインドアジュバントエマルジョンを皮下注射する。追加免疫として百日咳菌毒素を0.1マイクロg腹腔内投与してEAUを惹起する。IMD-0354 (30, 10, 3 mg/kg)を連日腹腔内注射する。対照群には基剤のみを投与する。免疫10日後から3日おきに21日目まで、麻酔下で散瞳薬と検眼鏡を用いて経瞳孔的にマウス眼底検査をおこなう(臨床的重症度)。固定後組織標本を作製し、組織学的に重症度を評価検討する(病理組織学的重症度)。[結果]EAUは薬剤投与群で有意に軽症化した。現在薬剤投与量、投与法、投与時期等をさらに詳細に検討している。計画立案段階では薬剤を連日投与と考えたが、実際には3日に一度程度の腹腔内投与で有効性が得られ、当初予想以上の有効性を持つ可能性が十分ある。2.経口薬IMD-1041:[計画]本薬剤は連日投与を想定しており、将来の臨床応用を考えると経口薬の方が望ましい。しかし、プロドラッグであるIMD-1041は開発されて間もないため実験データが少なく、また薬剤代謝速度がげっ歯類とヒトでは異なるため、投与間隔、投与量などの確立に注射薬IMD-0354より時間を要する。[結果]現時点で有効性は不安定である。げっ歯類はヒトより本剤の分解・代謝が速いため、投与量、投与時期、投与頻度等をさらに検討を進めている。試験薬剤の溶解性が悪く、溶解法、投与法、投与時期等試行錯誤した。そのため年度前半はやや予定より進捗が遅れ気味であったが、後半は特に注射薬であるIMD-0354の有効性を示す結果が安定して得られ、さらに本研究計画に光干渉断層撮影による評価法を導入し、より客観的な評価を行えるようになった。本研究計画は27年度後半から急速に進捗速度を上げている。概要:C57BL/6マウス(H-2b)とB10.BRマウス(H-2k)の2系統のマウスに実験的自己免疫性ぶどう膜網膜炎(EAU)を誘導した。研究計画に従い、新規IkappaB阻害薬IMD-0354を全身投与して、ぶどう膜炎への効果を検討した。方法、工夫、変更点:C57BL/6マウスは動物実験に広く用いられる系統であるため本計画でも当初はC57BL/6マウスを中心に実験を行なったが、この系はもともとぶどう膜炎の惹起能が弱く、治療群と対照群の両群とも評価に不十分な炎症強度しか得られなかった。そこで、よりぶどう膜炎惹起能が強い

B10.BRマウスに系を変更したところ、十分なぶどう膜炎が毎回得られた。結果:B10.BRマウスではぶどう膜炎の臨床的重症度スコアが対照群に比較して治療群で有意に軽症化した(p<0.05)。かつその効果は用量依存的であり、投与薬剤の効果によると考えられた。同様に組織学的重症度も検討し、こちらも対照群と比較して治療群で有意にぶどう膜炎が軽症化していた(p<0.05)。さらに複数回の実験で再現性も確認された。現在、転写因子の発現を解析中である。一方、C57BL/6マウスの系では惹起されたぶどう膜炎が対照群、投与群ともに軽症であり、本実験はC57BL/6系統での治療効果の判定は困難であった。結論:新規IkappaB阻害薬IMD-0354は自己免疫性ぶどう膜炎モデルに対して、非常に優れた抑制効果を示した。他のグループからの報告を含めて、これまで全身投与による有害事象は特に報告がなく、有望な薬剤シーズと考えられた。新規IkappaB阻害薬IMD-0354を全身投与してぶどう膜炎動物モデルへの効果を検討した。マウスの臨床的重症度スコアは対照群に比較して治療群で有意に軽症化した(p<0.05)。その効果は用量依存的であり、投与薬剤の効果と考えられた。続いて組織学的重症度を検討したところ、同様に対照群と比較して治療群で有意にぶどう膜炎は軽症化した(p<0.05)。新規IkappaB阻害薬は自己免疫性ぶどう膜炎動物モデルに対して非常に優れた抑制効果を示した。当初計画では26年度に動物モデル、27年度以降に細胞実験を予定していたが、有望な新規候補物質が合成されたため、実験の順序を入れ替えて細胞実験を先に行った。動物実験に必要な抗原、アジュバント等は用意されている。眼科学細胞実験で有効性が示されたため、当初予定のIMD-0354とそのプロドラッグIMD-1041に加えて、新規候補物質IMD-0560とプロドラッグIMD-2560も加えて動物モデルでの有効性を検討する。薬剤は腹腔内投与、プロドラッグは経口投与する。EAUは免疫後21日目に眼炎症が極期に達するため、薬剤投与量、投与のタイミング、投与経路等を条件を変えて検討する。年度前半は試験薬剤の条件設定を試行錯誤したため、動物実験が予定より少なかった。既に条件はほぼ確定したため、28年度に加速して動物実験を施行予定である。研究計画に沿って、研究費は順調に使用されている。一部の研究費が残存していたが、当初予定していた実験の順序を入れ替え細胞実験を先に行い、動物実験を行わなかったため平成28年度に施行予定の実験費用に使用する予定である平成27年度に施行予定の実験費用に使用する予定である。
アルツハイマー病の微小回路可視化による破綻過程の解明

アルツハイマー病(AD)は、神経細胞の異常活動が起こり、異常タンパク質が蓄積し、回路の破綻が起き認知症に至ると考えられている。ADの患者は初期症状として空間記憶障害を引き起こす。海馬はその空間記憶に重要な役割を果たすが、病態の進行により海馬機能回路がどのように破綻していくかはわかっていない。本研究では、その機能回路破綻過程を詳しく知るために、アミロイド前駆体を過剰発現させずにβ-アミロイドの蓄積を生じる次世代型ADモデルマウス(AppNL-G-F )の海馬CA1領域に蛍光カルシウムセンサータンパク質G-CaMP7と赤色蛍光タンパク質DsRed2を共発現するトランスジェニックマウスを作成し、仮想現実直線路を探索するマウスのCA1領域の約650個からなる細胞の活動を、二光子カルシウムイメージング法で4・7ヶ月と同一個体で観察した。4ヶ月齢では、異常な活動を示す細胞はなく、場所細胞の数と安定性はコントロールマウスと差がなかった。しかし、7ヶ月齢になると、場所細胞の数や安定性は減少し、走行中に過剰活動を示す細胞や観察期間中に絶え間なく活動する細胞も観察されるようになった。一方、このモデルマウスのCA1の上昇層でG-CaMP7とDsRed2の蛍光画像で凝集体が観察された。この凝集体は、免疫染色によりアミロイド斑と一部重なり、老化とともに増大し数も増加した。また、3ヶ月齢ですでに出現しており、アミロイド班の出現とほぼ同時期であることから、アミロイド斑の指標になる。したがって、従来のAPPを過剰発現させた非生理的なADモデルマウスの結果とは異なり、使用したADモデルマウスでは、凝集体拡大が見られたのち場所細胞を含む機能的回路破綻が起こる。この神経機能回路破綻過程は、アルツハイマー病の分子ターゲットや薬物などの研究や治療戦略に応用でき、新たな治療法の開発へ結びつくことが期待される。28年度が最終年度であるため、記入しない。アルツハイマー病(AD)は、異常活動を起こす神経細胞が増加し、老化タンパク質の蓄積後、神経回路の破綻が起き認知症に至ると考えられている。しかしながら、これまでの海馬神経回路実験では、技術的な難しさから脳スライスや麻酔下の急性による実験で断片的にしか調べられていない。その病態による神経回路が破綻していく過程を詳しく知るためには、同一個体で長期に亘って観察する必要がある。本研究は、仮想認知学習課題を行うADマウスの海馬微小回路において、異常な細胞の出現、異常タンパク質の出現・蓄積から機能回路破綻といった過程を可視化し、その病態の機序を解明する。また、同定された微小神経回路の異常に対して時間的な認知学習や薬物投与による予防・治療の効果を明らかにする。ADモデルマウスの海馬神経回路が破綻していく過程を数ヶ月間長期観察するために、蛍光カルシウムセンサータンパク質G-CaMP7を海馬に発現するADモデルマウスを作成した。そのマウスはアミロイド前駆タンパク質(APP)が過剰発現せずβアミロイドの蓄積を生じる現存する中で最も病態に則したADモデルマウスである。アミロイド斑がすでに生じている4ヶ月齢のADマウスの海馬CA1領域を、仮想現実環境下の探索中に二光子顕微鏡で観察したところ、650個以上の細胞を同時に可視化することに成功した。面白いことに、このADマウスでは、CA1の細胞層の上にある上昇層でアミロイド斑のような蓄積物がG-CaMP7の蛍光において無染色で観察された。それにも関わらず、異常な活動を示す細胞は見つからなかった。これは、APPが過剰発現する従来のADマウスでのアミロイド蓄積前に神経細胞が異常活動を示すという現象とは異なる。したがって、実際のAD患者では、神経活動の異常はアミロイドの蓄積後に生じる可能性がある。同個体による海馬機能回路破綻を数ヶ月間長期観察するために、蛍光カルシウムセンサータンパク質G-CaMP7を海馬に発現するADマウスを作成することに成功した。また、神経回路破綻過程を観察するという2015年度の計画通り、仮想現実環境下を探索するADマウスの4ヶ月齢で650個以上からなる海馬CA1神経細胞群を、また、その同個体のマウスの7ヶ月齢でも二光子顕微鏡で観察できたことから概ね進展している。

一方、このモデルマウスのCA1の上昇層でG-CaMP7とDsRed2の蛍光画像で凝集体が観察された。この凝集体は、免疫染色によりアミロイド斑と一部重なり、老化とともに増大し数も増加した。また、3ヶ月齢ですでに出現しており、アミロイド班の出現とほぼ同時期であることから、アミロイド斑の指標になる。したがって、従来のAPPを過剰発現させた非生理的なADモデルマウスの結果とは異なり、使用したADモデルマウスでは、凝集体拡大が見られたのち場所細胞を含む機能的回路破綻が起こる。この神経機能回路破綻過程は、アルツハイマー病の分子ターゲットや薬物などの研究や治療戦略に応用でき、新たな治療法の開発へ結びつくことが期待される。アミロイド斑ができる4ヶ月齢のADマウスでは、アミロイド斑のような蓄積物がG-CaMP7の蛍光において無染色で観察された。それにも関わらず、異常な活動を示す細胞は見つからなかった。引き続き、同一個体による記憶障害が発症している7ヶ月齢以降の観察と、行動において空間上の特定の位置で反応する場所細胞などを含めたADマウスの神経回路機能に対して解析を進めていき神経回路破綻について詳しく調べていく。それと同時に、G-CaMP7の蛍光で見られた蓄積物が何なのかも免疫染色で明らかにする。病態メカニズムを解明した後、学習や薬物が破綻緩和に有効か(例えばアミロイド斑が発現する前にはどんな薬物が有効か?)をリアルタイムで調べ、ADの治療戦略開発への手がかりを掴むことを目指す。28年度が最終年度であるため、記入しない。
中学校の理系教科における横断的な新学習単元『モデリング』の構築と実践

本研究の目的は次の通りである。中学校教育において,理系教科(数学科・理科・技術科)を横断する,新しい学習単元『モデリング』を構築・実践し,既存教科の教授・学習への効果・弊害などを特定する。この目的を達成するために,平成16年度には,次の2点を実施した。1.理系教科のカリキュラム統合における目的「モデリングの認識論的相補性の理解」の必要性2.学習単元『モデリング』の教材開発「1.理系教科のカリキュラム統合における目的「モデリングの認識論的相補性の理解」の必要性」の成果は次のとおりである。モデリングに関する中学校理系教科の関係を知識・技能と認識論レベルで考察した。その結果,モデリングに関するカリキュラムの局所的な統合において,モデリングの様々な方向付けの可能性が共存し,子どもが,その目的や意図に応じて適切な処遇を選択する機会が保証されるために,異質なモデリング概念の生産的・発展的な関係に着目し,モデリングの認識論的相補性の理解をカリキュラムの目的として設定する必要があることがわかった。「2.学習単元『モデリング』の教材開発」の成果は次のとおりである。目的「モデリングの認識論的相補性の理解」を達成するために,数学科・理科・技術科のモデリングの特性がいかされるような複数の素材を見いだした。特に,炊飯と沸点と標高の関係に着目し,3者の関係を一次関数として近似できることに基づき,教材「キャンプ場でも,おいしいご飯を炊こう!」を開発した。なお,この教材開発過程で,家庭科との連携によってモデリングの認識論的相補性が一層カリキュラムに顕在化し得ることが明らかになった。この目的を達成するために,平成14年度には,次の下位目標の達成を目指した。●理系教科において横断的な「モデリング」を概念規定する。この目標を達成するために,次の2点を実施した。1.数学科・理科・技術科における「モデリング」の概念に関する先行研究の収集と整理2.各教科における「モデリング」の実践事例の収集と整理「1.数学科・理科・技術科における「モデリング」の概念に関する先行研究の収集と整理」の結果,次のことがわかった。それぞれの教科において「モデリング」の概念が用いられている。こうした概念には,"現実を映す鏡"という意味で共通な側面と同時に,合理性・説明可能性・実用性など,教科によって異なる側面がある。特に,教科によって異なる側面が,"現実を映す鏡"という共通な側面とともに,現象の理解・説明・予測に関して相互補完的である。それゆえ,中学校レベルにおける理系教科の横断的な単元によって,この相互補完性を理系教科の教育にいかすことができるという見通しを得た。「2.各教科における「モデリング」の実践事例の収集と整理」の結果,次のことがわかった。イリノイ大学の「数学科・理科・技術科の統合カリキュラム」プロジェクト(IMaST<Integrated Mathematics, Science and Technology>)では,目的及び内容レベルでの統合が具体的に実施されている。ただし,"統合"の理論的な意味は不明確である。一方,我が国では,東京大学教育学部附属中学校で,理科と技術科の合科カリキュラムが構築・実施されている。ただし,教育的な配慮もあって,内容レベルでの組み合わせに留まっており,目的・内容レベルでの統合には至っていない。「モデリング」の概念を中心として,目的・内容レベルにおける理教科の理論的に統合することによって,これまでにないカリキュラム研究となりえることが示唆された。この目的を達成するために,平成15年度には,次の下位目標の達成を目指した。●理系教科において横断する,新しい学習単元『モデリング』の構築原理を定める。1.高校情報科教科書の単元「モデル化とシミュレーション」の考察2.新単元「モデリング」の学習活動の諸側面の同定「1.高校情報科教科書の単元「モデル化とシミュレーション」の考察」の研究成果は次のとおりである。●「モデル化」と「シミュレーション」が概念規定され使い分けられている。たとえば,ある教科書では,「モデル化」は,問題の中に現れる対象や現象を抽象的に表現する過程とされ,「シミュレーション」は,モデルから必要な解が得られるまで複数の解法を繰り返し試みる作業とされている。●理系の各教科の認識論的な特性が学習活動として十分に具現されていない。モデリングに関して理系教科(数学,理科,技術科)には,"現実を映す鏡"という共通性とともに,合理性・説明可能性・実用性など,教科の認識論的な特性がある。後者の諸特性及びこれらの相補的な関係が学習活動として十分に具現されていない。「2.新単元「モデリング」の学習活動の諸側面の同定」の研究成果は次のとおりである。新単元「モデリング」の学習活動は次の諸側面を有する。●科学的あるいは技術的な問題場面に直面する。●科学的な知識に基づく観察・分析によって問題の特性を探求し,数学的なモデルを構成する。●情報機器を用いてシミュレーションを実行する。●当初の問題場面に応じてシミュレーションの結果を評価し,適用する。

中学校教育において,理系教科(数学科・理科・技術科)を横断する,新しい学習単元『モデリング』を構築・実践し,既存教科の教授・学習への効果・弊害などを特定する。この目的を達成するために,平成16年度には,次の2点を実施した。1.理系教科のカリキュラム統合における目的「モデリングの認識論的相補性の理解」の必要性2.学習単元『モデリング』の教材開発「1.理系教科のカリキュラム統合における目的「モデリングの認識論的相補性の理解」の必要性」の成果は次のとおりである。モデリングに関する中学校理系教科の関係を知識・技能と認識論レベルで考察した。その結果,モデリングに関するカリキュラムの局所的な統合において,モデリングの様々な方向付けの可能性が共存し,子どもが,その目的や意図に応じて適切な処遇を選択する機会が保証されるために,異質なモデリング概念の生産的・発展的な関係に着目し,モデリングの認識論的相補性の理解をカリキュラムの目的として設定する必要があることがわかった。「2.学習単元『モデリング』の教材開発」の成果は次のとおりである。目的「モデリングの認識論的相補性の理解」を達成するために,数学科・理科・技術科のモデリングの特性がいかされるような複数の素材を見いだした。特に,炊飯と沸点と標高の関係に着目し,3者の関係を一次関数として近似できることに基づき,教材「キャンプ場でも,おいしいご飯を炊こう!」を開発した。なお,この教材開発過程で,家庭科との連携によってモデリングの認識論的相補性が一層カリキュラムに顕在化し得ることが明らかになった。
電気化学的プロセスによる非晶質シリコン太陽電池の高性能化の研究

1.プラズマCVD法による絶縁膜の形成50Hzの低周波プラズマを用いて、室温で高温形成のCVD膜に匹敵する電気的特性をもつシリコン窒化膜を堆積する技術を確立した。これにより、絶縁膜の種類・形成法(【Al_2】【O_3】,Si【O_2】,【Si_3】【N_4】膜;陽極酸化法,プラズマCVD法など)と非晶質シリコンMIS構造の電気的特性との関連が明らかとなった。2.非晶質シリコンMIS構造の電気的特性MIS構造の容量-電圧(C-V)曲線には、(a)低周波における正バイアス側での容量のへこみ,(b)負バイアス側における容量の急峻な変化とその強い周波数依存性,温度依存性,(c)正バイアス全域にわたる容量の周波数分散など、通常のSi MOS理論では説明できない複雑なふるまいが存在することが見い出された。また、等温過渡応答スペクトル(ICTS)の時定数分布から、バルク局在準位を含むMIS界面の実効的界面準位密度は、伝導帯下0.40.6eVで【10^(13)】【cm^(-2)】・【eV^(-1)】台であることが見い出された。3. MIS構造アドミッタンスの数値解析プログラムの開発非晶質シリコンMIS構造のC-V特性を評価するため、バルク局在準位および界面準位のエネルギー密度分布,動的特性を考慮したアドミッタンスの厳密な数値解析プログラムを開発した。4.計算機シミュレーションと測定結果の理論的解釈バルク局在準位・界面準位の妥当なパラメータ値を使用して種々の条件下でC-V特性の計算機シミュレーションを行ない、温度特性も含めて、実験結果とよく一致する結果を得た。これより、観測されたC-V曲線のふるまいは、(a)バイアスにより界面準位の低周波容量が変化する過程,(b)界面準位容量が急速にバルク局在準位容量に緩和していく過程,(c)非晶質Si自身が誘電緩和する過程に、それぞれ、対応することが明らかとなった。また、従来説とは逆に、絶縁体-非晶質シリコン界面の特性は、局在準位ではなく界面準位によって支配されていることが判明した。
混晶の構造と新素材に関する研究

混晶半導体の本質解明と新素材の開発のため,各種成長法により混晶半導体,超格子を作成し,その評価,解析を行った.得られた成果を以下に記す.1.分子線エピタキシアル法によりAlGaAs混晶,AlAs/GaAs超格子を成長し,混晶化と深い準位の知見を得,またInGaAs/GaAs成長層における格子不整緩和機構を明らかにした.TEAs系有機金属気相エピタキシアル法により良質のGaAsとAlGaAsを成長し,初めて半導体レーザを作製,動作させた.2.シンクロトロン放射光EXAFSにより希釈混晶(In,Ga)(As,P)における局所構造を明らかにし,通常の混晶との連続性を見出した.また,ボンドエネルギーの計算から混晶化による結晶硬化を説明した.3.トリイソブチルアルミニウムを用いた光MOMBEによりAlGaAs混晶の成長を行い,またレーザのパルス周波数による成長速度の制御を示した.4.溶質供給チョコラルスキー法において,温度条件改善のためのルツボ構造の改良と種結晶の高速回転によりGaθ,9Ino.Sbの単結晶を得た.5.AlAs/GaAs超格子構造の熱処理実験から拡散係数の活性化エネルギーを求め,特に低温域での小さい活性化エネルギー値を見出した.6.MBEによりGaAs(001)基板上に180°CでInとGaを交互に1/2面の成長が行われること見出し, In-Ga-As三元規則混晶の成長可能性を示した.7.円偏光励起ホトルミネセンスによりAlGaPAs/InP界面の歪による円偏光の偏りを観測し,低温ほど大きくなることを見出した.8.GaAsと(GaAl)Asの組合せによるフィボナッチ超格子を単分子層制御MBEにより作製し, X線回折によりその構造を,ラマン分光によりフォノン状態を明かにした.9.電子顕微鏡によりGaInAsP/GaAsにおける変調構造と非混和領域,熱処理の関係を明らかにした.混晶半導体の本質解明と新素材の開発のため,各種成長法により混晶半導体,超格子を作成し,その評価,解析を行った.得られた成果を以下に記す.1.分子線エピタキシアル法によりAlGaAs混晶,AlAs/GaAs超格子を成長し,混晶化と深い準位の知見を得,またInGaAs/GaAs成長層における格子不整緩和機構を明らかにした.TEAs系有機金属気相エピタキシアル法により良質のGaAsとAlGaAsを成長し,初めて半導体レーザを作製,動作させた.2.シンクロトロン放射光EXAFSにより希釈混晶(In,Ga)(As,P)における局所構造を明らかにし,通常の混晶との連続性を見出した.また,ボンドエネルギーの計算から混晶化による結晶硬化を説明した.3.トリイソブチルアルミニウムを用いた光MOMBEによりAlGaAs混晶の成長を行い,またレーザのパルス周波数による成長速度の制御を示した.4.溶質供給チョコラルスキー法において,温度条件改善のためのルツボ構造の改良と種結晶の高速回転によりGaθ,9Ino.Sbの単結晶を得た.5.AlAs/GaAs超格子構造の熱処理実験から拡散係数の活性化エネルギーを求め,特に低温域での小さい活性化エネルギー値を見出した.6.MBEによりGaAs(001)基板上に180°CでInとGaを交互に1/2面の成長が行われること見出し, In-Ga-As三元規則混晶の成長可能性を示した.7.円偏光励起ホトルミネセンスによりAlGaPAs/InP界面の歪による円偏光の偏りを観測し,低温ほど大きくなることを見出した.8.GaAsと(GaAl)Asの組合せによるフィボナッチ超格子を単分子層制御MBEにより作製し, X線回折によりその構造を,ラマン分光によりフォノン状態を明かにした.9.電子顕微鏡によりGaInAsP/GaAsにおける変調構造と非混和領域,熱処理の関係を明らかにした.
表面修飾したナノ微粒子の磁性研究と超高密度記録媒体に向けた材料設計指針の開発

有機分子で表面修飾された粒径8nm程度の強磁性Coナノ粒子を化学合成手法で作成し、その後酸素雰囲気下で熱処理(120°C)することで表面を酸化させて厚さ13nmの反強磁性CoO層を形成した。この内部コアがCo、表面シェルがCoOからなるコアシェル型ナノ粒子を用いて磁気測定を行い、磁気異方性の変化を調べた。CoOシェルの厚さを熱処理時間を変化させることで制御した結果、コアの粒径が実効的に減少しているにもかかわらず、シェル厚さの増大とともにブロッキング温度が上昇することが分かった。また、磁場中冷却後に磁化過程の測定を行ったところ、ブロッキング温度より低温領域ではあるが、ヒステリシスループの負磁場へのシフトが観測され、確かに反強磁性と強磁性界面に交換結合が生じていることが分かった。この交換結合磁場の大きさをループシフト量から見積もったところ、シェル厚さの増大とともに交換結合磁場が増大することが明らかとなった。試料によって、極低温領域で常磁性的な磁化の増大が観測されるものがあったが、Coナノ粒子を完全に酸化することによって得たCoOナノ粒子の磁気特性にも同様の低温での常磁性的な磁化の増大が観測されたことから、この増大の原因がCoOシェル層の酸素欠損によるCo^<2+>の磁気モーメント、あるいは反強磁性スピン配列が粒子表面で補償されないことで生じる磁気モーメントによることが明らかになった。また、低温で磁化の増大が観測された試料は、磁化の増大が観測されない試料にくらべて顕著な交換結合磁場の増大が見られたことから、CoOシェル層の常磁性磁気モーメントが反強磁性CoO層の安定化に大きな役割を果たし、Coコアとの交換結合を強めていることが示唆された。1.様々な有機分子で被覆された金ナノ微粒子の合成とその構造評価粒径2nm程度の金ナノ微粒子を対象に、様々な有機分子を保護剤として使用して表面修飾を行い、修飾分子の違いによる金ナノ微粒子の磁気特性変化を調べた。被覆有機分子として、ドデカンチオール、ポリアリルアミン塩酸塩、ポリアクリロニトリル、ポリビニルピロリドンを用いた。合成した微粒子の粒径分布と単分散性、結晶性については、透過電子顕微鏡(TEM)による微粒子の直接観察とX線回折(XRD)で評価を行った。金原子のX線吸収微細構造(XAFS,XANES)スペクトルを用いて、カーブフィッティングによる局所構造解析を行い、表面と被覆分子との結合状態と金原子-金原子間距離の評価を行った。また、XANESスペクトルのホワイトライン強度解析により金原子のd正孔密度の評価を行い、金ナノ微粒子表面-有機分子間電子移動の定量的な解析を試みた。2.強磁性微粒子と反強磁性膜の界面に生じる磁性の研究基板上に反強磁性体である酸化コバルトを成膜し、化学的に合成した強磁性FePt微粒子をLB法によって単層膜化し、この反強磁性膜の上に塗布した。その後、本補助金で整備したUVオゾンクリーナによって、被覆分子を分解することで、微粒子表面と膜を接触させ、反強磁性体と強磁性体の界面を形成し、界面に生じる交換結合による、磁気異方性の向上を試みた。反強磁性膜のない基板上に成膜した試料と比較したところ、反強磁性体との界面がある場合の試料でブロッキング温度の向上が観測された。
機能性ヘテロ多孔体構造により界面流動抵抗を飛躍的に低減する次世代流動界面の創生

多孔体のヘテロ構造により,飛躍的な抵抗低減機能を持った流動界面を創出し実証する.多孔体界面では大きな滑り速度が現れるが表層内速度分布の変曲点により,ケルビン・ヘルムホルツ(K-H)不安定波が発達し,早い乱流遷移で乱れも増大するが,K-H波の発達を抑えれば,流動抵抗はむしろ低下すると予想される.K-H波は多孔体の透過率等構造に影響を受けるので,構造をヘテロ化させることで,K-H波の消波効果を狙う.研究方法は多孔体構造を詳細に解像した直接数値解析により,ヘテロ性と消波効果に関する流動機構の力学的解明を行う.またヘテロ多孔体界面流動の詳細なPIV流動計測実験から数値解析で得られた効果を実証する.多孔体のヘテロ構造により,飛躍的な抵抗低減機能を持った流動界面を創出し実証する.多孔体界面では大きな滑り速度が現れるが表層内速度分布の変曲点により,ケルビン・ヘルムホルツ(K-H)不安定波が発達し,早い乱流遷移で乱れも増大するが,K-H波の発達を抑えれば,流動抵抗はむしろ低下すると予想される.K-H波は多孔体の透過率等構造に影響を受けるので,構造をヘテロ化させることで,K-H波の消波効果を狙う.研究方法は多孔体構造を詳細に解像した直接数値解析により,ヘテロ性と消波効果に関する流動機構の力学的解明を行う.またヘテロ多孔体界面流動の詳細なPIV流動計測実験から数値解析で得られた効果を実証する.
音楽によるアウトリーチ及びレジデンシー活動におけるティーチングアーティストの役割

ティーチング・アーティストは、社会に開かれた音楽活動を推進し、社会の様々な場面での協働の結び目になる役割を担うことができる。そのために、ティーチング・アーティストは、演奏を通して音楽の魅力を紹介するだけでなく、音楽と聴衆の接点をつくり、聴く人が個々に音楽との関係性を深められるような芸術教育を施すことが求められる。具体的な手法としては、映像や人形などの視覚的補助を用いたり、手拍子、指揮、歌などのアクティビティーを取り入れたりして、インターアクティヴパフォーマンスをする。ティーチング・アーティストは、観客の聴く力を最大限に発揮できるような芸術的な教育を施すことを職能の大切な部分としている。前年度は小学校でのアウトリーチの他、活動領域を拡大して、多様な対象者の要望に応じたプログラムづくりを行なった。具体的には、1.障害者施設を訪問して利用者の方の参加型コンサートを実施。2.障害者やご家族や関係者向けのコンサートをホールを借りて実施。3.小学校で行なった出前授業と連携した一般の方対象のコンサート「こどもと聴こう20世紀音楽」をホールにて実施。子供にも大人にも新しい発見があるよう、創意工夫したプログラムをつくった。活動内容は、聴いていただく方々にとって、わかりやすく楽しめることに最大限の気を配り、映像や物語を取り入れたり、音楽のしくみをわかりやすく説明し、聴衆とのコミュニケーションを大切にする演奏会を実施するように心掛けた。今年度は、手作りの樹脂粘土で製作したクレイアートを映像化し、音楽と一緒に観てもらったり、子供達に音楽が触発するイメージを絵にして描いてもらったり、視覚的なものを多く取り入れた。また、音楽が個々の生活の中で、聴くものの感情に直結していることを示すために、演奏者の実体験に基づくストーリを、音楽にあてはめた画像にした。音楽をより身近に感じられるような効果をねらった。今後は、このような実生活に結びついたアクティビティを更に発展させて、演奏家の実体験の他、聴いている人の経験と音楽が関連していることを実際の音として、具現するようなプログラムをつくっていきたい。そのためには、演奏家がその経験を音にすることができる即興の技術が必要だと感じている。川崎市立の小学校6校にて17公演のアウトリーチ・コンサート及びワークショップを実施した。平成24年度、小学校のプログラムにて新たに用いた手法を以下に2点挙げる。一つ目は、演奏者が音楽にお話と絵を付け、紙芝居をみせるようにして、音楽を聴けるようにしたことである。二つ目は、子供達が馴染んでいる童謡を、コンサートで演奏する作曲家のスタイルに編曲したり、童謡のメロディーを着せ替え人形のように怒ったり、悲しんだりといった様々な感情表現に変化させて聴かせたことである。これらの経験から、演奏家が、伝えたい音楽のコアの部分を伝達するために、従来のコンサートでは使わない技能(編曲・絵を描く)を駆使する必要性を実感した。演奏者の実生活に基づいたお話や絵の創作、また童謡が全く違う形に変化していく作曲という創作活動に触れた子供達から、自分達も自分の生活を題材にした曲をつくりたいという要望が出たことは、今後の活動の方向性を示す有益なフィードバックとなった。二度のニューヨークへの出張では、本研究者が行なっている活動に類似する取組みを、組織的に大きく展開している事例に関する詳細な知見を得た。我が国ではまだ発展途上のアートマネジメント担当者やキャリアデヴェロップメント事務職者の考え方に触れることができ、またコミュニティーで活動する演奏家の養成教育の充実ぶりを視察することができた。これまで取り組んで来た研究課題の大きな柱は、アウトリーチ対象者と活動領域の拡大と、ティーチング・アーティストのスキルの向上である。音楽を演奏するだけでなく、音楽と聴衆(あるいは学習者)とがどのように接点をつくっていけるかを考えることが、ティーチング・アーティストの役割だと考えているので、学習者がどう感じるか、どうしたら音楽の魅力を伝えられるかを考えることに重きながら、演奏会のプログラムを構築した。紹介する楽曲に込められた意味や、その音楽の作られ方や、その曲特有の音楽素材を掘り下げて探求をしたいと聴衆が感じることが、単発的ではない持続的な芸術教育だと考えるので、ともすればつかみどころのない空間芸術の要素を、学習者夫々の興味や感心と結びつけた内容になるように心掛けた。その中で、生徒が意見を言いやすい雰囲気や、答えやすい質問や場面を用意すること、音楽から得られる感情表現あるいは、リズムやフレーズといった空間的な秩序やしくみといった漠然としてしまいやすい素材を、手拍子、指揮、声を出してもらうなどのアクティビティーを取り入れて説明をしたり、視覚的補助を使いながら音楽を聴いてもらった。今年度は、小学校の先生からの依頼を受けて実施した音楽の授業の中で行なった出前演奏会以外では、川崎市民ミュージアムやアゼリア地下街という公共の場でのアウトリーチ演奏会を行った。

それらの授業やコンサートの様子を、リトルクラシックin Kawasakiのホームページにアップした。音大生など未来のティーチング・アーティスト養成にも役立てたいと考える。リトルクラシックin Kawasakiは、2004年に設立されて以来、多くの仲間達と一緒に小学校や養護学校、美術館、公共スペース等に訪問し、音楽を届ける活動を展開している。音楽を、わかりやすく、楽しく親しんでもらえる演奏会づくりを目標として、活動している。 同時に、次世代のティーチング・アーティストの養成にも力を入れ、音大生やプロを目指す音楽家の指導や、演奏派遣も行なっている。音楽芸術学前年度の収穫の中でも大きかったことは、3つ。1.アウトリーチの領域を拡大できたこと。2.出前演奏会と、ホールにてのコンサートを結びつけた活動にできたこと。3.クラシック音楽家にとっての即興演奏について、有識者と接点をつくることができ、今後のアウトリーチ活動に活かしてく道筋ができたこと。(11月にRoyal Conservatoire The Hagueにて行なわれたEuropean Impro Intensive 2013に参加することができたこと。)平成24年度、何よりも大きかった収穫は研究活動領域におけるネットワークの拡大にある。それによる成果を4つ挙げる。1)インターアクティブ・パフォーマンスの理念に通じた新たな共演者を得ることができたことによって、コンサートを聴く子供達の芸術体験がより多彩になった。2)出張先でのネットワーキングにより、アート・エデュケーションの先導者を、本研究者の所属する大学と連携して日本学術振興会による短期外国人招聘研究者として招聘する計画を立案することになった。3)問題意識を共有する音楽家やキャリアサービスのネットワークづくりが始まっており、6月にその集まり(キャリアスタッフ会議:久保田慶一主催)において活動報告をする予定である。平成25年度の種を撒くステージから、今後は次のステージへと展開し、ネットワークから得た新たな活動領域での実践と、その成果の外への発信を進めていく。今年度は、前年度までの活動領域に加えて、美術館/博物館の催し物に応じたプログラムづくりや、ホスピスでのコンサート、小中学校の外国語学習と連携した授業、養護施設、障がい者支援施設において、利用者の参加型コンサートなどの開発に取り組みたいと考えている。そのためにも、即興演奏の技能を引き続き高めていけるような研究を続け、研究の集大成をまとめる論文を来年度までに執筆したり、ホームページをつくって活動報告を広く発信していけるようにしたいと計画している。平成24年度までのアウトリーチ訪問先は、小学校がメインとなっていたが、その活動実績を基に今年度は、音楽が持つソーシャル・サービス(社会貢献)的な側面の力を発揮できるように、その分野においての開拓に努めたい。現時点においては、障害者施設、養護学校や高齢者施設訪問を検討している。
高次元多面体の直径と単体法に関する研究

多面体の直径と単体法の計算量について研究を行なった.特に,次元と面の数をパラメータとして多面体の直径の上界を求める方法について研究を行なった.直径の良い上界を見つける問題は多面体理論の主要な研究課題の1つであるが,4次元以上の場合についてはあまり進展がないままであった.本研究では高次元の多面体を対象として直径の上界を(i)計算機を利用して数値的に改善する方法,(ii)新しい証明方針によって理論的に改善する方法,の2つを提案した.実際,これらの方法によって,直径の上界を改善することに成功した.本年度は,まず,Kalai-Kleitman不等式について研究を進めた.数値実験によって同不等式から導出される多面体の直径の上界を探求し,理論的な証明を与える,という作業を繰り返した.結果として,次元が3以上で正しく,次元が3の場合にタイトな上界を得た.これは,Toddによる2次元でタイトな上界の改良版とみなせる.Toddの証明から着想を得ているが,多面体の次元を3以上に限定するという発想に新規性がある.次に,kを変数として,次元をk以上に限定した場合の上界について研究を進めた.先ほどの結果は,k=3の場合の結果とみなせる.研究計画の段階では,任意のkについて上界を改善することを目標としていたが,これには,今のところ,失敗している.一方,固定されたkについて上界を改善する方法を確立した.既存研究とは異なり,低次元では良い値を出す既存の上界と計算機を利用した新しい証明方法である.これにより,高次元に限定すると,証明方法が強化され,2乗,3乗と,上界値のオーダーが改善されることを確認した.今後の課題は,これらの結果が示唆する,一般に成り立つより良い上界を証明することである.この証明方法は,最近,Gallagher-Kimによって,Kalai-Kleitman不等式と同様の不等式が得られている,有界多面体と単体的複体へと拡張された.彼らはさらに,面の数が十分大きい場合の多項式上界を得ている.本研究では,彼らの結果に対するより簡潔な別証明を与えた.当初は,任意の整数kについて,次元をk以上に限定した場合の直径の上界を得ることを目標にしていたが,これに失敗し,その原因究明に時間を要した.そのため,研究がやや遅れている.一方,失敗する簡潔な理由を知ることができた.これに基づき,研究の方向性を修正し,任意の整数kではなく,固定されたkについて上界を改善する方法を提案した.結果として,多面体の次元を高次元に限定することで上界がさらに改善されることを実証できた.昨年度に引き続き,多面体の直径および単体法の計算量に関する研究を行ない,主な成果として以下を得た.(1)多面体理論における主要な未解決問題の1つとして,直径の良い上界を見つける問題がある.特に,多面体の次元とファセット数をパラメータとする設定は最も基本的であり,古くから盛んに議論されてきた.昨年度は,この設定において,計算機を用いた新しい証明方法を確立し,既存の上界を(数値的に)大幅に改善した.しかしこの結果は飽くまで数値的な改善であり,オーダーの意味での改善がどの程度であるかが不明瞭であった.またその性能が計算機に依存するという弱点もあった.そこで本年度は,計算機を用いない別の証明方法についても探求した.結果として,既存の準指数関数の上界の指数部が漸近的に改善されることを証明した.証明された改善幅は高次元になるほど大きくなる.(2)単体法の計算量を解析する際,議論を簡単にするために,付随する多面体が非退化であることを仮定する場合が多い.そこで,非退化を仮定しない,つまり多面体が退化している場合に,単体法がどのような挙動を示すかについて観察することにした.単体法は多面体の端点を辿って最適解を見つける手法である.そのため,端点が少ない問題であれば比較的簡単に解けると考えられる.しかし本研究では,端点がたった1つの多面体であっても単体法の計算量が指数的に増加するような,簡潔な問題例を構築した.(1)と(2)の成果をまとめたものは,査読付き国際会議と査読付き国際論文誌にそれぞれ採択されている.多面体の直径と単体法の計算量について研究を行なった.特に,次元と面の数をパラメータとして多面体の直径の上界を求める方法について研究を行なった.直径の良い上界を見つける問題は多面体理論の主要な研究課題の1つであるが,4次元以上の場合についてはあまり進展がないままであった.本研究では高次元の多面体を対象として直径の上界を(i)計算機を利用して数値的に改善する方法,(ii)新しい証明方針によって理論的に改善する方法,の2つを提案した.実際,これらの方法によって,直径の上界を改善することに成功した.去年度に証明に失敗,あるいはKalai-Kleitman不等式からは証明できないことを確認した,上界よりも少しだけ弱い上界の証明を試みる.これらの少し弱い上界は,実験的には正しいが,証明が未完成という状態である.また,最近,格子多面体の直径が上界と下界の両面から改善されたが,上界については改善の余地があり,これについて共同研究者のDeza氏と取り組む予定である.28年度が最終年度であるため、記入しない。オペレーションズ・リサーチ,特に,最適化の理論と応用
チタン酸バリウム結晶粒界形成の直接観察と粒界非線形電子物性の機構解明

本研究課題における実験は、大きく分けて2つの部分からなっている。一つはチタン酸バリウム半導体セラミックスの結晶粒界の形成過程を直接観察することであり、もう一つはそのような粒界における単一粒界の電子物性(抵抗率-温度特性における正の抵抗温度(PTCR)特性)を測定することである。結論から述べると、この研究課題は平成5年度の後半の実験において完全に遂行され、目標以上の成果を得ることができた。本研究課題は、これまで世界で全く行われたことのない研究であり、予備実験に多くの時間を要したが、初めて明らかになった実験事実も多くあり、今後半年の間に学術誌及び国際会議においてに報告していく予定である。本研究課題における研究実績は次のように纏められる。1.試料出発粉体の調製:5Ωcm程度の室温抵抗率と10^4倍以上の抵抗率ジャンプ(PTCR効果)を示す低抵抗PTCR材料の作製が可能な材料組成を決定し、固相反応法により実際にそのような材料を得ることに成功した。2.チタン酸バリウム半導体厚膜の形成と焼成:ドクターブレード法を用い、半導性チタン酸バリウム粉体厚膜(厚さ2050μm)を調製し、これを各種の(典型的には1350°C,30分)条件で焼成し、加熱顕微鏡装置または繰り返し焼成法を用いて、粒子の成長過程を観察した。これにより、結晶粒界の形成過程を詳しく観察することができた。またこの実験により、次の電子物性測定に用いる単一粒界を持つ試料の作製条件を決定することができた。3.チタン酸バリウム半導体単一粒界の形成:上記2の実験において決定された最適の焼成条件を用いて、幅5080μm,長さ48mmに切り出したチタン酸バリウム半導体厚膜を同組成の粉体の上で焼成し、厚さ及び幅方向にただ一つの粒子しかない単一粒子(平均粒子径60μm以上)が直線状に焼結した試料を得た。4.単一粒子内部及び単一粒界における抵抗率-温度特性の測定:顕微鏡の下で、ただ一つの粒界を挟んで隣り合う粒子にIn-Ga電極を塗布した試料、及びただ一つの粒子内にIn-Ga電極を塗布した試料の2種類の試料を数多く作製し、それらの抵抗率-温度特性を測定した。このような測定はこれまで全く行われたことがなく、本実験が最初の試みであり、この測定によりこれまで不明であったことがらを明らかにすることができた。即ち、チタン酸バリウム半導体の単一粒界におけるPTCR特性は、通常のセラミックスに見られるPTCR特性と同種のもの以外に、キュリー点において10^3倍以上の抵抗率ジャンプのみを示す非常に異なる形態を示すものもあり、PTCR効果はその発現機構としてこれまで長く受け入れられてきたHeywangモデルでは説明できないことが明らかにされた。また、粒子内に存在する双晶(ツイン)境界がPTCR効果を示すか否かについては全く知られていなかったが、小さいながらも明確にPTCR効果を示すことが本研究により初めて明らかにされた。

即ち、チタン酸バリウム半導体の単一粒界におけるPTCR特性は、通常のセラミックスに見られるPTCR特性と同種のもの以外に、キュリー点において10^3倍以上の抵抗率ジャンプのみを示す非常に異なる形態を示すものもあり、PTCR効果はその発現機構としてこれまで長く受け入れられてきたHeywangモデルでは説明できないことが明らかにされた。また、粒子内に存在する双晶(ツイン)境界がPTCR効果を示すか否かについては全く知られていなかったが、小さいながらも明確にPTCR効果を示すことが本研究により初めて明らかにされた。本研究課題における平成4年度の実験に基づく研究成果は以下のようにまとめられる。1.試料出発粉体の調製:5Ωcm程度の室温抵抗率と10^4倍以上の抵抗率ジャンプ(PTCR効果の大きさ)を与える材料組成を持つ出発粉体を通常の固相反応法により調製した。また,更に精密な調製法を適用することにより,3Ωcm程度の室温抵抗率と10^2倍のPTCR効果を与える粉体の作製に成功した。この試料の特性解析より,室温抵抗率は粒界部の抵抗によって決定されており,低抵抗化には粒界抵抗率を上昇させている極く微量の特定元素の除去が不可欠であることが判明した。この知見を基に,更に高純度の試薬を用いた結晶核導入ゾルゲル法による新しい出発粉体の作製を進めている。2.予備焼結試料の調製:本研究の主体をなす結晶粒界形成の直接観察を行うための試料をドクタブレード法によって得た厚膜の予備焼成によって調製した。加熱顕微鏡装置内での粒成長及び粒界形成実験を現在行っている。既に,厚膜の通常焼結によって粒径50100μmの粒子から成る試料のPTCR特性は測定しており,粒界1枚当りの電気的特性の評価に関する予備的実験結果を得ている。加熱装置内の雰囲気とマッフル炉中で行う通常焼結の雰囲気が異なっているため,より詳細な粒成長条件の決定を現在行っている。3.試料接合部の組織解析:本実験の予備実験として,厚膜本体及びゾルゲル法を用いた方法による室温合成BaTiO_3結晶ゲルの形態観察を行った。観察は透過型電子顕微鏡(TEM)により行い,通常のBaTiO_3結晶粒では明確な双晶パターンを確認し,結晶ゲルについては明確な結晶性ハビットを持つ約20nmの粒子であることを見い出した。本研究課題における実験は、大きく分けて2つの部分からなっている。1つはチタン酸バリウム半導体セラミックスの結晶粒界の形成過程を直接観察することであり、もう1つはそのような粒界における単一粒界の電子物性(抵抗率-温度特性における正の抵抗温度(PTCR)特性)を測定することである。結論から述べると、この研究課題は平成5年度の後半の実験において完全に遂行され、目標以上の成果を得ることができた。本研究課題は、これまで世界で全く行われたことのない研究であり、予備実験に多くの時間を要したが、初めて明らかになった実験事実も多くあり、今後半年の間に学術誌及び国際会議においてに報告していく予定である。本研究課題における研究実績は次のように纏められる。1.試料出発粉体の調製:5OMEGAcm程度の室温抵抗率と10^4倍以上の抵抗率ジャンプ(PTCR効果)を示す低抵抗PTCR材料の作製が可能な材料組成を決定し、固相反応法により実際にそのような材料を得ることに成功した。2.チタン酸バリウム半導体厚膜の形成と焼成:ドクターブレード法を用い、半導性チタン酸バリウム粉体厚膜(厚さ2050mum)を調製し、これを各種の(典型的には1350°C,30分)条件で焼成し、加熱顕微鏡装置または繰り返し焼成法を用いて、粒子の成長過程を観察した。
フェルミ縮退した混合原子団における物質相と相転移の研究

本研究の最終目標は、深くフェルミ縮退したスピン自由度を持つフェルミ同位体イッテルビウム(Yb)-リチウム(Li)混合原子系において、原子間相互作用を連続的に変化させることで、その混合系の物性を実験的に研究することであり、その量子混合系の作成および原子間相互作用の制御の研究が研究の大きな柱になっている。平成23年度までに、ボソン・フェルミ混合量子縮退系の実現を目指して、同時光双極子力トラップおよび量子縮退実現のための蒸発冷却の改良を行うことで、Li原子をYb原子による蒸発冷却で共同的に冷却することにより、フェルミオンである6Liとボソンである174Ybの混合系を用いて、BEC-フェルミ縮退混合系の生成にも成功していた。平成24年度では、原子数の増大を目指して最適化を行うとともに、YbLiの相互作用制御の手法として、基底状態Liと準安定状態Yb原子間のフェシュバッハ共鳴法を用いることを提案し、3次元光格子中での準安定Yb原子生成を確認した。また、光格子の実験系を構築した。これまでの光学系をすべて取り除き、新たに再構築するという困難な作業であったが、その結果、1064nmの波長を用いた3次元光格子にLiYb混合原子団を導入し、質量が重く光格子の影響を受けやすいYb原子を用いて、光格子の影響を観測することに成功した。以上の結果は、世界で初めての成果であり、その意義はとても高い。さらに、3次元光格子中のYb原子を用いて準安定状態の2原子分子の生成にも成功した。3次元光格子中で制御された形での生成は世界で初めての成果であり、この意義はとても高いと考えている。これらの成果を各種学術会議、学術誌等での発表を行った。24年度が最終年度であるため、記入しない。平成23年度では、希土類原子であるイッテルビウム(Yb)原子と、アルカリ原子であるリチウム(Li)をスピン自由度を生かしたまま光トラップ中に同時に捕獲し、蒸発冷却することでYb原子およびLi原子の同時量子縮退に成功した。Yb原子は数十μK、Li原子は数百μKまで磁気光学トラップ中で冷却される。これらを保存力である光トラップに再捕獲した。光トラップの光源としては、波長1070nmで発振するファイバーレーザー、および1083nmで発振するファイバーレーザーの2台を用いた。これはYb,Liの共鳴より赤方離調であるため、Yb、Li原子を共に捕獲することが可能である。また、トラップ光の吸収もほとんど無視することができ、後述する蒸発冷却には最適のトラップ光源である。光トラップに捕獲したYb、Li原子を蒸発冷却によりさらに数百nK程度まで冷却した。光トラップ中で共同蒸発冷却することで、それぞれ量子縮退した混合原子団を生成することに成功した。フェルミオン(6Li)-フェルミオン(173Yb)原子の同時フェルミ縮退では、温度はLi原子が220nKでフェルミ温度の0.07倍、Yb原子が170nKでフェルミ温度の0.52倍であった。また、フェルミオン(6Li)-ボソン(174Yb)の混合系を用いて、BEC-フェルミ縮退混合系の生成にも成功した。温度はLiが290nKでフェルミ温度の0.08倍、YbはBEC転移温度以下の280nKであった。アルカリ・2電子系の混合における量子縮退の実現は、ボース凝縮・フェルミ縮退のいずれの組み合わせを含めても本研究が世界で初めての成果であり、その意義はとても高いと考えている。またYb-Li間の散乱長制御や、3次元光格子の構築についても研究を進めている。これら成果は国内外の国際学会で発表したほか、一部を投稿論文にて発表した。

3次元光格子中で制御された形での生成は世界で初めての成果であり、この意義はとても高いと考えている。これらの成果を各種学術会議、学術誌等での発表を行った。24年度が最終年度であるため、記入しない。希土類原子であるイッテルビウム(Yb)原子と、アルカリ原子であるリチウム(Li)をスピン自由度を生かしたまま光トラップ中に同時に捕獲し、蒸発冷却することでYb原子およびLi原子の同時量子縮退に成功した。アルカリ・2電子系の混合における量子縮退の実現は、ボース凝縮・フェルミ縮退のいずれの組み合わせを含めても本研究が世界で初めての成果であり、その意義はとても高いと考えている。この同時量子縮退の実現は、本研究遂行のために一番困難な課題であったが、それが予定通りに達成できたことは、非常に意義の高いことであると考える。現在、3次元光格子系を構成している。また原子間相互作用の変化を光格子中で行うことでより感度の良い手法で観察することを計画しており、研究は当初の計画通りに進展するものと考えている。