hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
転写因子ＳＡＴＢ１に対する複合標的核酸創薬基盤の開発

転写因子SATB1の複数の機能ドメインに結合して阻害を行う核酸分子の取得を目的とし、特に3つのDNA結合ドメインの結合特性について等温滴定カロリメトリーによる精査を行って、配列特異的認識を担うもの(CUTr1ドメイン)を特定すると同時に、チオリン酸基などの修飾の導入により、特に生体内に近い塩濃度下で非修飾核酸よりも高結合活性をもつ核酸分子種の取得に成功した。この分子種とCUTr1ドメインの複合体立体構造を結晶解析法によって解明し、導入したチオリン酸基とタンパク質のアミノ酸側鎖の間に、疎水性相互作用が生じることが、高活性化の要因となることを発見した。本研究は、転写因子SATB1のタンパク質結合ドメインや複数のDNAドメインを対象とし、これに結合して機能阻害を行う核酸分子の取得を行うことを目的としている。本年度は、初年度に予定通りに進まなかったin vitro selectionによる結合核酸選別について、その対策のための実験を進めた。その過程で、結合が強化された核酸分子種を創出し、さらに、タンパク質・核酸複合体立体構造解析を進めて認識機構に関する情報を得ることを行った。先ず、in vitro selectionについては、塩濃度など諸条件だけでなく、初期ライブラリーに対するチオリン酸基などの修飾を施すことを試みた。既存の結合配列について、表面プラズモン共鳴法を用いて解析した結果、生理的条件に近い塩濃度下において、チオリン酸化修飾を施した核酸が非修飾のものよりも強い結合を示すことが判った。この時、結晶構造解析において、タンパク質のアミノ酸残基が接触するリン酸基のみを修飾し、今後想定される細胞毒性の軽減を目論んだ。また、初期ライブラリーのデザインに資するため、計算科学的手法により、ホメオドメインやCUTr1ドメイン-ホメオドメイン融合体と核酸の複合体構造モデルを構築した。また、これまで配列特異性が低いと考えられたホメオドメインにおいて、特異的認識に主導的役割を果たすAsn残基に変異を導入し、これが結合に寄与しないことを等温滴定熱量計により確認した。本研究は、転写因子SATB1のタンパク質結合ドメインや複数のDNAドメインを対象とし、結合し、機能の阻害を行う核酸分子の取得を行うことを目的としている。本年度は、標的ドメインの調製を行い、in vitro selectionによって結合核酸を選別し、次世代シークエンサーを用いた配列情報を取得までを行う予定とした。(1)標的分子の調製とビーズへの固定化:SATB1のPDZドメインおよびCUTr1ドメイン、ホメオドメイン、CUTr 1-ホメオドメイン融合体を大腸菌の発現系により、調製した。His-tagを利用した精製を行うが、tagを残したものと切断したもの両方を取得した。前者をHis-tagを介してダイナビーズに固定化した。(2)核酸ライブラリーの調製:配列の一部をランダム化したDNAを化学合成によって調製した。二重鎖DNAのライブラリーは、一本鎖のDNAライブラリーからKlenow反応を行って調製した。(3)標的分子固定化ビーズへの結合と解離:(1)で作成したビーズに(2)で作成した初期核酸を結合させた。(1)で作成したHis-tagを除去した標的分子を用いて、結合核酸をビーズから解離させた。反応条件(塩濃度、pH、温度など)や解離に用いる標的分子の濃度など、変化させ、下記の(4)のPCR増幅効率などを指標に最適化した。(4)増幅と繰り返し:回収した結合核酸をPCRによって増幅する。これを3回繰り返し、各段階のものを全て配列決定に供する。(5)配列決定:得られた核酸混合物に対して、次世代シークエンサーを用いて、100万個のレベルの網羅的な配列解析を行った。統計的処理による配列解析を行い、コンセンサス配列の決定を試みたが、有意な配列が得られなかったため、(2)や(3)の段階に戻り、塩濃度などの条件を変えて反復実験を行った。本研究は、転写因子SATB1の他タンパク質結合ドメインや複数のDNAドメインを対象とし、これらに結合して機能阻害を行う核酸分子の取得を行うことを目的としている。昨年度、特に生理的塩濃度下で強い結合力を示すチオリン酸化修飾核酸について、この原因の精査を目的としてSATB1のCUTr1ドメインとの複合体の結晶化を行った。本年度はさらに条件検討を進めた結果、良好な結晶を取得して立体構造の決定に成功した。これにより、DNAに導入したS原子とタンパク質のアミノ酸側鎖のC原子の間に、疎水性相互作用が生じていることが明らかになった。高い塩濃度下では、静電的相互作用の働きよりも疎水性相互作用の働きが有利となるため、これが結合力の強化につながったと考えられる。

チオリン酸化修飾は、核酸の細胞中での安定性を保持する目的で核酸創薬分子種に多用されているが、ターゲット分子との複合体として立体構造解析された例は見あたらない。したがって、本研究において、S原子による疎水性相互作用を確認したことは、初めての知見として意義が大きいと考える。この修飾核酸を乳がん由来の細胞株に作用させ、増殖低減の効果を調べたが、現在までに顕著な効果は得られていない。細胞膜の透過や核への移行に問題がある可能性があるため、さらなる検討を要する状況である。さらに、他タンパク質結合ドメインとその相互作用タンパク質(ヒストンアセチル化酵素、ヒストン脱アセチル化酵素)およびそれらの機能ドメインの調製を進めた。現在までに、タンパク質結合ドメインを対象とした核酸創薬分子種の創出にはいたらなかったが、今後の研究において、核酸を含む様々な創薬研究の基盤として、新規抗がん薬剤の創出に繋げて行きたい。構造生物学、生化学in vitroselection実験を確実に進めるため、文献や特許等の情報収集や基礎データの取得を中心に行った。その結果、修飾導入の有効性の確認や配列特異性の低いDNA結合ドメインの核酸結合様式の解析などの結果が得られたため、次年度での開発実験が効率的に進展することが期待出来る。本年度の予定は、(1)標的分子の調製とビーズへの固定化、(2)核酸ライブラリーの調製、(3)標的分子固定化ビーズへの結合と解離、(4)増幅と繰り返し、(5)配列決定を行う予定であった。(4)までは順調に進んだが、(5)で十分に収束した配列情報が得られず、(2)-(4)の条件を変えた反復実験を行うこととなり、本年度終了した。チオ化修飾による結合強化の傾向が確認されたため、それを前提とした初期ライブラリー再構築を行う。また、RNAや相補的でないDNAを用いることにより、2重鎖DNAに対して配列非特異的な結合を示すホメオドメインやタンパク質結合ドメインに対しても、in vitro selection実験を進める。それに基づき、複合体結晶解析や培養細胞を用いた実験を進める。昨年度予定の遅れていた部分(上記)を完了すると同時に、今年度の実施計画である以下の内容を進める。(6)結合パラメータの定量:コンセンサス配列をもつ代表的な選別核酸を合成し、表面プラズモン共鳴装置および等温滴定熱量計を用いて、結合に関するパラメータを決定する。実際の結合力やその速度を評価する。また、この結合がエンタルピー駆動かどうか(水素結合形成を反映)を熱量から特定することも特異性の評価に寄与すると考えられる。結合定数が十分でない場合、ランダム化の領域を変化させたり、それ以外の部分の配列を変えるなどして、上記(2)からやり直す。なお表面プラズモン共鳴においては、核酸をビオチン化してチップに固定化する。SATB1のDNA結合ドメインとDNAの結合は強固ではなく、RNAにより本来のDNAをしのぐ結合強度が得られる可能性も大きい。さらに、チオ化などの修飾による結合定数の向上を検討する他、結晶解析による評価も試みる。(7)細胞を用いた効果の検証:乳がん由来の培養細胞( MDA-MB-231など)を用いて、浸潤性や細胞増殖への選別核酸の効果を評価する。
サル海馬体周囲皮質の空間認知・記憶関連ニューロンの同定,分類および情報処理様式

海馬体とその周囲皮質の空間認知・記憶に関する神経機構を調べるため,行動中または麻酔下のサル海馬体と周囲皮質からニューロン活動を記録し解析した。サルの居場所と刺激物体の組合せにより行動が規定される場所依存性Go/Nogo課題遂行中のサルの海馬体と周囲皮質から,329個のニューロンを記録した。このうち88個が課題の物体呈示期に応答し,(1)非識別ニューロン(43個の,4種類のすべての場所-物体-反応の組合せに対して非識別的に応答),(2)反応識別ニューロン(16個,物体の意味するGoまたはNogo反応に対しては識別的に,場所呈示期には非識別的に応答),(3)物体識別ニューロン(12個,赤色または青色物体には識別的に応答するが,場所呈示期には無応答)および(4)特定組合せニューロン(17個,4種類の場所-物体-反応の組合せのうち特定の1つの組合せに識別的に応答)の4型に大別できた。サルの海馬体周囲皮質から,超慢性記録用ワイヤー電極により複数のニューロン活動を同時記録し,各ニューロンの発火時系列間の関係を相互相関解析により調べた。その結果,(1)同じ電極から記録されたニューロン間では,共通入力の示唆されるニューロンの組合せ(ニューロン対)があったが,異なる電極から記録されたニューロン間では,このようなニューロン対は現時点まで得られていない。(2)直接結合の示唆されるニューロン対は現時点まで得られていない。本研究により,1.サルの海馬体と周囲皮質が,居場所の認知や居場所-物体-行動などの事象間の複雑な連合の認知・記憶過程に重要な役割を果たすこと,2.サルの海馬体周囲皮質では,比較的近傍にあるニューロン間で共通入力を受けるなどの知見が得られた。
知の変換をもたらす情報伝達のダイナミズム-クレモナにおける弦楽器工房の実証研究-

本研究では、情報伝達のダイナミズムを探ることを目的に、研究対象として現代の情報技術をもってしても解明が難しく、最高傑作として評価されているクレモナの弦楽器工房を抽出した。16世紀後半から18世紀前半に至る間に、北イタリアの小都市クレモナでは、アマティ、ストラディバリ、グァルネリといった弦楽器工房において、数々の名器が製作されてきた。これらの名器の製作者は突発的に誕生したように受け止められているが、アート・ビジネスを展開するクレモナを舞台とした歴史的、環境的要因が、背景となり、ギルド、工房間及び内部の情報伝達が、技術の継承を超えた知の変換をもたらしたのではないかと考えられる。時を経て、クレモナは現在も弦楽器製作の産業クラスターを築きながら、ヴァイオリン製作のメッカとしての地位を保持している。本研究は、歴史的な背景を踏まえながら、クレモナにおける弦楽器工房の実証研究により、知の変換をもたらす情報伝達のダイナミズムを明らかにしようとするものであった。情報伝達のダイナミズムについては、クレモナの歴史的及び現在の実態を測定、記述、比較、分析を実施した。これら歴史的事実を土台として、研究に際しては、まず少数の事例を対象とした詳細な定性的研究を行った。この事例研究を通じて、情報伝達の普遍的な諸変数を抽出し、仮説命題を導入した。続いて事例研究から析出された諸仮説を、定量的研究及び参与観察により検証するという方法を採用した。我々の研究の独自性は、情報伝達モデルを捉える際、単に組織内の情報伝達を考慮するだけでなく、環境と資源の組み合わせを考慮し、その関連性に注目する点にあった。本研究から得られた知見は、特に日本の伝統工芸を中心とした産業クラスターの再生や、アート・ビジネスにおけるブランド構築にとって、有意義な手がかりを与えるものであると確信している。1.クレモナの弦楽器製作の歴史についての整理イタリアの歴史、イタリア・ルネッサンス、ギルド、産業集積、職人の観点から資料を収集し、クレモナの弦楽器製作についての基礎的知識を得ると共に、信頼性の高い資料から、歴史的史実を整理した。2.クレモナでの現地調査(1)古文書の収集クレモナの国立資料館にて、アマティ、ストラディバリ、グァルネリなど黄金期のヴァイオリン製作者についての資料を収集した。(2)現代の巨匠へのインタビュー現在クレモナにおいて2大巨匠と言われるモラッシー氏とビソロッティ氏へのインタビューから、ヴァイオリン製作の歴史と現状について把握すると共に、職人、芸術としてのコミュニケーション・ネットワークについて情報収集を行った。(3)クレモナにおける日本人弦楽器製作者へのインタビュークレモナには多くのヴァイオリン製作を営む日本人が在留し、工房を構えて、或いは弟子として修行を行っている。日本人製作者へのインタビューから、職人としての背景及び何故クレモナでヴァイオリン製作を続けているのか、という点について追求した。(4)ストラディバリ博物館での情報収集ストラディバリ博物館には、数多くのストラディバリの作品が置かれており、ストラディバリの生涯や、当時の工具などについて情報収集することが可能であった。(5)クレモナ・ブックスクレモナ・ブックスはクレモナの出版社で、音楽関連図書を多く扱っている。16-18世紀のヴァイオリン製作の資料を収集することができた。3.フィレンツェでの現地調査クレモナのヴァイオリン製作者はフィレンツェにも波及している。フィレンツェの弦楽器製作者へのインタビューより、クレモナの現状を外部から観察した。平成17年度の研究結果をもとに分析枠組を検討し、定性的研究と定量的研究を併用した。弦楽器製作においては、伝統技術手法を固守した完全手作業によるものと、大量生産による普及品製作の2つの流れがある。

これに加え、既存楽器メーカーによる参入で、工程分析により部分的な機械作業を導入した高級品製作の試みもされている。市場では高価で取引されるオールド名器を超えた高品質の新作楽器が求められている。クレモナの弦楽器工房での技術継承に関わる問題点を抽出し、現代の名器復興の可能性について探るために、クレモナにおける弦楽器製作の現状についてこれまでの調査を精緻化すると共に、情報技術の導入と工程分析による弦楽器製作をおこなう先端企業の事例として、ヤマハの調査も実施した。定性的研究については、イタリアではインタビュー調査をイタリアではクレモナにおいて弦楽器製作者7名(トップ・マエストロ2名を含む)、ヴァイオリン製作学校校長、クレモナ楽器製作者協会副会長、クレモナ市文化評議会委員、市立ストラディヴァリ博物館館長と、フィレンツェの弦楽器製作者におこなった。日本では、弦楽器製作者2名、弦楽器店経営者・ディーラー5名、株式会社ヤマハ豊岡工場カスタム工房設計課長、音楽事業営業担当、木曽福島ヴァイオリン製作学校校長におこなった。また定量的研究は、クレモナに在住する日本人製作者が、クレモナで製作活動をおこなう理由について探るために、所属意識、技術取得と継承、コミュニケーション・ネットワーク、ヴァイオリン製作学校の意義、労働意欲に関する設問から成る調査票を設計した。これまでに、クレモナに在住する日本人50名に調査票を配布し15枚を回収した。更に調査票はイタリア語に翻訳し、イタリア人をはじめクレモナに工房を構える外国人についても調査も実施している。分析結果については、来年度に総括する。クレモナに在住する弦楽器製作者の現状と将来の全体像を把握するために、定性調査の結果に基づき定量調査に向けた調査票を日本製作者に配布した。平成19年度はこれをイタリア語に翻訳し、コンソルツィオに所属し工房を営む約130の製作者を中心に依頼し、そのうちの70枚(回収率53.8%)を回収した。平均年齢は37歳、過去20年の平均クレモナ在住は14.0年、ヴァイオリン製作歴は16.8年であった。調査結果は、単純集計及び、χ2検定によるクロス集計をおこなった。更に定量調査の分析を精緻化するために、製作者への面談調査を実施した。分析の結果は極めて興味深く、イタリア人とイタリア人以外の製作者の相違も顕著に見られた。分析の結果は(1)伝統と製作学校、(2)競争と協調、(3)情報、(4)帰属意識、(5)多様性という観点からまとめている。クレモナの製作者は伝統的手法を守りたいと考えている。しかし、クレモナの伝統としてクレモナらしさと言われるクレモナ様式とは、正確な一つ一つの作業を通して実現する全体のバランス、雰囲気であって、一つ一つの工程分析がされているわけではない。各製作者が正確な一つ一つの作業を学んだのは、製作学校である。しかしその製作学校は、長年のクレモナの空白期の後に1938年に設立されたもので、当初はクレモナ人で教鞭に立つ製作者もおらず、外国人によって教えられていた。
キメラ蛋白を標的としたヒト腫瘍の診断法と治療法の開発

異なる2つの遺伝子が染色体転座によって融合し、その結果本来生体に存在しないような遺伝子が生じることがある。これはキメラ遺伝子と呼ばれ、またそれから合成される蛋白質はキメラ蛋白(質)と呼ばれる。キメラ遺伝子およびキメラ蛋白が疾患特異的に発現することに注目し、これを標的とする診断法と治療法の開発を志して以下の研究を行った。(1)疾患の発症原因となる新たなキメラ遺伝子/蛋白の同定:1) BCL6関係:大細胞型B細胞性リンパ腫において片方の遺伝子を転写因子BCL6とする20種類のキメラ遺伝子を同定した。その多くは既知遺伝子を相方とするキメラであり、そのなかで免疫グロブリン重鎖遺伝子が役半数を占めたが、残りの相方は多様ですべて従来知られていない形の組み合わせであった。2) TLS/CHOP関係:ヒト脂肪肉腫症例から、従来知られていないあらたなきめら蛋白としてTLS/FUS-CHOP typeIIを同定した。(2)同定しえたキメラ遺伝子/蛋白の機能の解明:2) BCL6関連キメラ遺伝子について、それらの生物学的機能をあきらかにした。(文献参考のこと)(3)診断法の開発と、それを用いた疾患診断の成果:ALK蛋白に対する抗体によってリンパ腫を検索し、それが2;5染色体転座を持つ悪性リンパ腫の診断に大変有効であることを示した。また従来型別種のリンパ腫であると考えられていたlymphohistiocytic型リンパ腫がこのキメラ蛋白を保有していることが判明し、その他の古典的未分化大細胞型リンパ腫と同一の実体であることが明らかになった。(4)治療法開発の試み:キメラ蛋白を発現するヒト腫瘍を免疫不全マウスに移植し、約20の細胞株を得た。これらに対する治療法開発のためにまずこれらの細胞がマウス内でどのような自然史をとるかを調べたが、いずれも無加療状態では年余にわたって増殖し続けることが判明した。染色体の転座によって偶発的に形成されるキメラ遺伝子は、腫瘍の発生原因となりうる。一方キメラ遺伝子およびその産物であるキメラ蛋白質は、本来生体に存在していないため、もしこれを標的とする分子療法、遺伝子療法が出来るようになれば、これはまさに腫瘍特異性のもっとも高い治療法が出来ることになる。我々は今年度、このようなキメラ蛋白質の生物学的機能について研究を進め、以下のよう成果を得た。ヒト未分化大細胞型リンパ腫の原因と考えられる遺伝子産物p80について、その腫瘍細胞内でのシグナル伝達機序を検索し、それが正常細胞の増殖シグナルを直接に刺激していることをあきらかにした。またそのキメラ蛋白質の片側の構成成分である機能不明の新種遺伝子であるALK遺伝子について、これが脳に多量に発現しており、神経の機能と関連していることが推定されることを示した。さらにp80の発現の有無によって、従来鑑別診断の困難であった未分化大細胞型リンパ腫とホジキン病が区別できることが判明した。さらに、ヒト脂肪肉腫の原因となりうるTLS/CHOP遺伝子に新たなスプライス変異があることを見いだし、記載した。現在悪性リンパ腫の他の関連遺伝子であるbcl6遺伝子が転座によって作成するキメラ遺伝子の性状の解明のための研究を、併せて進めている。

2つの染色体の融合によって生じるキメラタンパク質p80とTLS/CHOP、および染色体転座3q27の結果生じるキメラ遺伝子を発現しているヒト腫瘍について、その抗体診断、分子診断、腫瘍細胞障害等を研究している。本年度、p80については、p80に対する抗体をもちいた診断系の確立とそのヒト検体への応用をはかり、(1)これを発現している悪性リンパ腫が独自の臨床的特徴を有することを確認した。(Nakagawa A)。従来帰属が不明であった悪性リンパ腫一病型(lymphohisiocytic variant of ALCL)について、ここに属する症例の多数がp80を発現していることを確認し、これらも同一の病型に属することを明らかにした(Perili SA)。さらにこのキメラタンパク質の一端を構成するALK遺伝子の生理機能を検索し、これが神経系に高発現しているキナーゼタンパク質であることを明らかにした(Iwahara T)。一方3q27転座関係では、この転座の責任遺伝子であるbcl6について、それが細胞内の既知の増殖関連シグナル伝達(MAP-K)に直接関連していることを明らかにし(Moriyama M)、またこれとキメラmRNAを作成する8種の遺伝子を新規に同定した(Yoshida S,未発表)。さらにそのうち1種については新規の遺伝子であることが判明したのでその全配列を決定した(Tanaka R,未発表)。TLS/CHOPについては、診断系の作成をおこなった(未発表)。瀰漫性大細胞型悪性リンパ腫にはしばしば、染色体3q27に局在する転写関連遺伝子bcl-6遺伝子がいずれかの相方遺伝子と相互転座が見られ、またこの転座が腫瘍化の原因になっている可能性があることが主張されてきた。今回われわれは、自験した悪性リンパ腫症例を研究素材として、染色体転座を示す遺伝士bcl-6についてそれが転座することによって生じるキメラmRNAおよびその産物の機能を検索した。100症例のB細胞性リンパ腫を検索したところ、17例にbcl-6遺伝子の転座が認められたので、その部位のDNA塩基配列を検索したところ、約半数においてはその相方が免疫グロブリン重鎖遺伝子であり、これとのキメラがつくられていたことが判明した。一方残り半数においては重鎖遺伝子以外の遺伝子が相方であった。これらの相方のなかには、transferrin受容体、CIITA,pimおよび新規遺伝子などが含まれていた。これら相方をもつ症例において、2組生じるキメラのうちbcl-6遺伝子の第一エクソンおよびその上流と相方遺伝子の3'側を含む遺伝子は相方遺伝子のすべてないし一部が発現していることが判明した。これらの遺伝子の発現は、正常な転写制御を失った形での発現であるので、この産物が腫瘍細胞の異常な代謝の原因の一部をなしていることが想定される。さらにここでキメラの相方遺伝子として同定されたものの多くは細胞の基本的機能に関係する活性の高い遺伝子であったことから、この異常が細胞の腫瘍化になんらかの関係をもつことも想定された。
セシウム固化体のレーザー誘起プラズマ分光：同位体分離工学への応用を目指して

放射性セシウムを高効率同位体分離する技術が開発できれば,中性子照射核変換によって放射性セシウムを消滅処理することが可能となる.本研究は放射性セシウムのレーザー同位体分離について,回収プロセス開発研究の加速を目指す観点から,プラズマのドップラーフリーレーザー吸収分光を中心とした周辺基盤技術の開発を行った.高圧環境下でのレーザー吸収分光の研究の過程から,既往の研究よりも実用化可能性の高い放射性セシウムの同位体分離法の着想も得られた.本研究の目的は固体表面に存在する放射性セシウムの同位体比を飛行時間質量分析法を用いずに密封遠隔分析するための技術を開発することである。本技術の確立により、放射性セシウムのレーザー同位体分離の研究の加速が期待できる。本年度はまず固体中のセシウムを効率よくプラズマ化するための基礎研究として、ヨウ化セシウム結晶の大気圧下でのレーザーアブレーション発光の計測を行った。照射レーザーはNd:YAGレーザーの基本波、二倍高調波、三倍高調波を用いた。波長分解計測の結果、基本波と二倍高調波ではセシウムD2線の発光はほとんど得られず、ヨウ化セシウムのプラズマ化には三倍高調波が投入エネルギーに対して効率的であることが実験的に明らかになった。また三倍高調波による発光にはブロードな発光成分が重複して出現した。パルスエネルギーを変化させて時間分解計測を行った結果、ブロードな発光はエネルギーに対して1次の依存性を持つことから、固体のシンチレーション発光であると予測された。現在は観測光学系の改善を行っており、今後セシウムプラズマの発生と大気中での緩和プロセスについてさらに実験を進めていく。これと並行して、プラズマ中での同位体分析を行うため、セシウムと性質の近いルビジウム原子について半導体レーザーによるドップラーフリー分光システムの構築を行った。使用可能な半導体レーザーを選別し、ファブリペロー干渉計を自作すると共に、最も単純なドップラーフリー分光である飽和吸収分光を行った。また開発したシステムによる指向性を持つプラズマの計測のテストとして、アルゴンアークジェットプラズマの速度分布を計測した。並行してセシウムの分光システムの構築も進めているが、飽和吸収分光ではセシウムの同位体間の超微細構造を完全には分離できないことが予測されるため、電気光学位相変調器による位相変調分光システムの開発を開始した。プラズマのドップラーフリーレーザー吸収分光(飽和吸収分光)の研究を進める過程で、飽和吸収分光によってプラズマを始めとした比較的高圧のガスの緩和プロセスを簡易に観測できること、及び、このプロセスが新たな高効率レーザー同位体分離法につながる可能性が見出された。このため研究対象を当初のレーザー誘起プラズマから一般的な高圧ガスへと拡張し、まず飽和吸収分光を主軸とした実験研究を行った。アルゴンアークジェットプラズマを計測対象として飽和吸収分光を行ったところ、放電部圧力に応じて飽和吸収シグナルが大きく変化する様子を観測した。特に我々の実験においてはこれまでに報告が無かった飽和吸収シグナルの負の信号成分が観測された。数値計算との比較の結果、負の信号成分は電子励起状態の衝突断面積がアルゴンの準安定状態の衝突断面積に比較して大きいことにより、励起状態でのみ衝突緩和が発生することによって新たなポピュレーションの流入が起こることにより観測された可能性が大きいことがわかった。本実験によって、飽和吸収分光がプラズマの局所的な衝突緩和の情報を計測できる優れた手法であることが示された。さらにこの緩和過程を利用したレーザー同位体分離の可能性について調査を行ったところ、1980年代に盛んに研究された光誘起ドリフトという現象が、観測された現象に相当すること、及び、既にアルカリ原子の同位体分離実験に使用された例があることがわかった。光誘起ドリフトによる放射性セシウムの同位体分離について独自の理論研究と数値計算を行ったところ、既存の手法を大きく上回る低コスト高効率のレーザー同位体分離が実現される可能性が示された。放射性セシウムを高効率同位体分離する技術が開発できれば,中性子照射核変換によって放射性セシウムを消滅処理することが可能となる.本研究は放射性セシウムのレーザー同位体分離について,回収プロセス開発研究の加速を目指す観点から,プラズマのドップラーフリーレーザー吸収分光を中心とした周辺基盤技術の開発を行った.高圧環境下でのレーザー吸収分光の研究の過程から,既往の研究よりも実用化可能性の高い放射性セシウムの同位体分離法の着想も得られた.ヨウ化セシウムのレーザーアブレーション発光分光を通して、セシウムプラズマの効率的な発生法を検証することができた。一方で密度や温度などの物理量に対する定量的な計測が未達成であり、物理プロセスの解明は中途であるため、今後発光分光の高度化と合わせて実験を進めていく。ドップラーフリー分光システムについては安価な装置で十分な波長分解計測を実施できるシステムの構築に成功した。セシウムの計測については当初の計画以上の高い波長分解能を有する分光法が必要であることが見込まれているが、既に新たな高分解能計測についてシステム開発を開始しており、今後十分に目的を達成可能であると見込まれる。原子分子物理本年度の実験を進める過程で、セシウムの同位体分析を高効率で行うことが出来るレーザー分光法の開発が今後の研究において重要な要素となることに着目した。今後はこの課題を解決するための分光法の開発を最も優先して行う。具体的にはレーザーの位相変調による遷移選択的なシグナル取得法を同位体分析に適用するための実験的研究を行う。

分析テストの対象としては最終的なターゲットであるセシウム(安定同位体のみ)と安定同位体を二つ持つルビジウムを並行して取り扱う。同時に本年度実施してきたヨウ化セシウムのレーザー誘起プラズマの発光分光においては、観測光学系を改良してプラズマの緩和プロセスを定量的に解析する実験を行う。最終的には開発したドップラーフリー分光システムを使用してレーザー誘起プラズマの分析実験を行い、セシウム同位体をプラズマ中で高効率検出するための手法の開発を行っていく。半導体レーザーシステムの開発における大幅なコスト削減と、新たに導入した電気光学位相変調素子などを導入したコスト増加の差額が残額として発生した。レーザーシステム開発のための消耗品費、及び、学会発表のための経費として使用する。
始原生殖細胞の形成直後の発現するnanos3の機能解析

Nanos3は始原生殖細胞(PGC)において形成初期から生殖巣到達直後まで発現するRNA結合タンパク質でnanos3を欠損したマウス成体では雌雄共に生殖巣が顕著に矮小化しており、生殖細胞を完全に欠損する。我々は、Nanos3を欠損したPGCが移動期にアポトーシスを起こして失われること、その一部が細胞死誘導因子Baxを欠損させることでレスキューされることを報告した。しかしNanos3,BAX-ダブル欠損マウスでもかなりの数のPGCが失われることから、Nanos3が欠損すると体細胞系列に分化する可能性が考えられた。その点を明らかにするために、Nanos3遺伝子座にCre recombinaseをノックインしたマウス(Nanos3-cre)を作成し、細胞系譜を解析した。その結果、残念ながら我々の作成したマウスにおいては、一部のPGCにしかCre recombinaseの発現が誘導できないことがわかった。この原因に関しては不明であるが、少なくとも、Nanos3-creを発現した細胞系譜はほぼ生殖細胞に限局されており、Nanos3欠損マウスにおいては、Cre recombinaseを発現した細胞系譜は完全に消失し、かつ体細胞系譜にレポーター活性を有する細胞はみられなかった。したがって、Nanos3欠損マウスではほぼすべての生殖細胞は消失する。さらに、Nanos3/BAXダブル欠損マウスにおいても同様の細胞系譜追跡実験をおこなった。この場合はレスキューされた生殖細胞はレポーター活性を有するがやはり体細胞に分化した細胞は観察されなかった。このことから、生殖細胞消失の原因が、Nanos3を欠損することにより生殖細胞の性質が失われて体細胞に分化することである可能性は、ほぼ否定できると思われる。当初、予定していたテトラサイクリン誘導体による遺伝子発現制御システム(Tet-Offシステム)を用いて、Nanos3発現ES細胞の作成を試みたが安定した細胞が得られずin vivoの系を用いた解析に予定変更した。nanos3は始原生殖細胞(PGC)において形成初期から生殖巣到達直後まで発現しnanos3を欠損したマウスは、生殖細胞を完全に欠損する。胎児期における解析から、移動期においてPGC数が激減し、消失していることが明らかになっていたがその原因として、1)アポトーシス、2)体細胞への分化、の2つの可能性が考えられる。我々は活性化型caspase3の免疫染色により、nanos3^<-/->マウスにおいてPGCがアポトーシスを起こしていることを明らかにした。さらにアポトーシス促進因子Baxに着目し、nanos3^<-/->bax^<-/->ダブルノックアウトマウスを作成して解析した。nanos3^<-/->bax^<-/->の成体では、雄はbax^<-/->マウスとよく似た表現型を示して不妊となるが、nanos3^<-/->マウスでは完全に消失する生殖細胞が存在していた。一方、雌はbax^<-/->マウスとは異なった表現型を示し、生殖巣が顕著に矮小化していた。しかしその矮小化した生殖巣の中には、形態的に正常な卵母細胞が存在していた。胎児期における解析により、nanos3^<-/->bax^<-/->マウスでは雄雌共に少数のPGCが生殖巣に到達していることがわかった。このことから、nanos3^<-/->マウスにおけるPGC消失の一因はアポトーシスであること、Nanos3がBaxを介したアポトーシス経路を抑制していることが示唆された。さらに我々は、生後におけるnanos3の機能解析をすすめる目的で、条件付nanso3ノックアウトマウスの作成を開始した。
バイオポリマー生産増強にむけた脂肪酸代謝の遺伝子工学

ポリヒドロキシアルカン酸(PHA)は、自然環境中に存在するある種の微生物により糖や植物油を炭素源として生合成される生分解性および熱可塑性を有する脂肪族ポリエステルである。本研究では、物性の多様性および生産コストの低減を目的に、遺伝子組み換え大腸菌を用いて、短中鎖を含むPHA(SCL-MCL PHA)の生合成システムの確立を行った。Pseudomonas sp.61-3から、脂肪酸代謝経路において短中鎖PHAを生産するために必要な中鎖モノマーを供給するのに関与する新しい酵素、3-ketoacyl-ACP-reductase(fabG)、をクローニングした。クローニングしたfabGを、大腸菌E.coliJM109株に入れ、グルコースを炭素源としてPHAの生産を行ったところ、生産性が向上した。さらに、fabGの87番のFをTに変異を掛けた変異酵素を、E.Coli LS5218株に導入した。その結果、ドデカン酸からSCL-MCL PHAを合成することが出来、得られたポリマーの組成はグルコースから合成した物と全く異なっていた。特に、今回得られたPHAは、2成分による共重合ポリエステルではなく、3成分を含む共重合体であり、融点などの熱的性質、破壊伸びなどの物理的性質にも大きな違いが見られた。グルコースや類似の多糖は脂肪酸より安価であり、植物油と同じぐらいである。しかし、植物油や脂肪酸を用いると、β酸化経路の活性に限界がある。よって、本研究で開発した脂肪酸代謝経路を利用したSCL-MCL PHAの合成は、今後重要になってくると考えられる。
電子コーパス解析に基づく日英コロケーションの対応・非対応関係の分析

本研究課題では,日英パラレルコーパスを利用し,英語の頻出表現とその日本語訳が付与されたリスト,及び日本語の頻出表現とその英語訳が付与されたリストをそれぞれ作成した。自然言語処理分野の手法を援用し,コーパスにおける日本語表現の出現分布と英語表現の出現分布の比較から,対訳関係にある日英・英日表現を抽出した。得られた対訳表現リストは,日本人英語学習者が自然な英文を作成する際の有用な手がかりとなることが期待される。本研究課題では,日本語と英語という二ヶ国語間のコロケーションの対照性をコーパス言語学的手法によって分析し,コロケーション使用における両言語の共通性及び相異点を浮き彫りにすることを目的とする。具体的には,日英の各コーパスからコロケーションを抽出し,日本語及び英語における頻出コロケーションを解明すると共に,量的・語彙的・統語的基準によって日英コロケーションにおける対応・非対応関係を検証する。最終的な成果として,日本人英語学習者に有用となる,日英対応・非対応コロケーションリストを構築する。今年度は,日本語コロケーション抽出手法の確立,及び日本語コロケーションリストの作成を行った。申請者がこれまで研究してきた英語コロケーションの抽出手法に基づき,統語解析処理を利用した日本語コロケーション抽出手法を提案した。また,これまで集積してきた英語のコロケーションデータベースと日本語コロケーションとを比較し,日英コロケーションにおける共通点と相異点を質的に検証した。さらに,パラレルコーパスと統計学的な手法を組み合わせることで,英語コロケーションに対応する日本語コロケーションを機械的に付与する手法を提案した。英語コロケーションに日本語を付与する作業は,重要ではあるが,極めて高コストであり,信頼性にも疑問が残る。本研究で提案した手法を使用すれば,日本語訳が付与された英語コロケーションリストを,極めて低コストで開発できる可能性が示された。本研究課題では,日本語と英語という二ヶ国語間のコロケーションをコーパス言語学的手法によって分析し,コロケーション使用における両言語の共通性や相異点などを浮き彫りにすることを目的とする。具体的には,日英の各コーパスからコロケーションを抽出し,日本語及び英語における頻出コロケーションを解明すると共に,語彙的・統語的基準によって日英コロケーションにおける対応・非対応関係を検証する。成果の一つとして,日本人英語学習者に有用となる,日英対応コロケーションリストを構築する。前年度では,日英の各言語別にコロケーションを抽出していたため,日本語コーパスから抽出された日本語コロケーションと,英語コーパスから抽出された英語コロケーションが互いに独立しており,両者をどのような方法で紐付け,比較分析するべきかが課題となっていた。意味的に対応するコロケーションの比較が最終的な目的であったが,そもそも意味的に対応するコロケーションをコーパスから探し出すこと自体に大幅なコストがかかっていた。そこで,平成23年度では,パラレルコーパス(翻訳コーパス)を活用し,意味的に対応する日英コロケーションを機械的に抽出する手法に取り組んだ。これは,翻訳文上に各日英コロケーションが同時に発生する確率と,個別言語上に独立して発生する確率に基づいて両者の類似度を算出するという方法であり,80%以上の正解率で対訳コロケーションが抽出される結果となった。これにより,意味的に対応する日英コロケーションが効率的に抽出され,それらの対応性や非対応性を検証することが容易となった。本研究課題は,日本語と英語という二ヶ国語間のコロケーション(共起語)をコーパス言語学的手法によって分析し,コロケーション使用における両言語の対応性や非対応性などを浮き彫りにすることを目的とする。前年度である平成23年度では,英日パラレルコーパス(翻訳コーパス)を活用し,意味が対応する英日コロケーションを機械的に抽出する手法に取り組んだ。具体的には,発生分布が類似する日英のコロケーションは対訳関係にある確率が高いと見なし,翻訳文上に各日英コロケーションが同時に発生する確率と,個別に発生する確率に基づいて,両者の類似度を算出した。類似度の高い英日コロケーションのペアを抽出することで,約80パーセントの精度で英日対訳コロケーションが抽出された。ただし,23年度は英語から日本語への対訳関係に留まり,日本語から英語への対訳抽出は行われなかった。日本人英語学習者に有用なリソースを作成するには,典型的な英語コロケーションを示すだけでなく,典型的な日本語コロケーションが英語でどのように表現されるかを示す必要がある。そこで,平成24年度では,英日対訳コロケーションの抽出精度を高めると共に,日英対訳コロケーションの抽出にも取り組んだ。英日対訳コロケーションの抽出手法を応用することで,日英対訳コロケーションも高精度で抽出され,日英対応コロケーションリストが作成された。一方,対訳抽出に失敗した項目は,日英コロケーションにおいて構造的に大幅に異なるものが多く,学習者にとっても直感的に把握しづらい項目となる。これらの項目は,日本人学習者が特に注意を払うべき項目として位置付けられ,日英非対応コロケーションリストとして,有効に活用されることが期待される。

研究計画時は主に手作業によって日英コロケーションを分析する予定であったが、今年度から統計学的な手法によって日英コロケーションを対応付ける手法に取り組んだ。そのため対応関係自体の分析は遅れることとなったが、意味的に対応するコロケーションの発見を効率的に行えるようになり,最終的には分析の客観性や網羅性が向上すると考えられる。24年度が最終年度であるため、記入しない。今年度は日英コロケーションの機械的な対応付けに取り組み、一定の成果が得られた。ただし、その精度には改善の余地も見られた。来年度は既存の自然言語処理技術のみに依存するのではなく、言語学的な知見も抽出プロセスに取り入れ、さらに精度向上を試みる。また、そうした成果をWeb上で幅広く活用できるよう、オンラインアプリケーションの開発も試みる。
非線形物理現象へのAdS/CFT双対性の応用

ゲージ重力対応理論によれば、強結合における場の量子論は、一次元高い負の宇宙項を持つアンタイドジッター時空上のブラックホール解で表すことができる。本研究では、線形応答理論の枠組みを超え、非線形領域において、並進対称性のない方向に流れる永久電流を持つ超伝導体に双対な定常ブラックホール解を初めて構築した。この解は、定常ブラックホール解は軸対称な回転軸を持たなければならないとするブラックホールの剛性定理と矛盾せず、超流動と常流動の二相を持つ二流体モデルと合致することがわかった。本年度は、当初の研究計画の一つに記載されているように、並進対称性を破るホログラフィックモデルとしてビアンキモデルに着目し、強相関量子多体系における超伝導現象の一つである永久電流の有無を明らかにした。ビアンキモデルは空間的に一様なモデルなので、従来の並進対称性のあるホログラフィックモデルと同様に、常微分方程式の解として解を構築することができる。強相関量子多体系での格子上での永久電流の存在は、対応するバルク時空において、並進対称性の破れた定常ブラックホール時空上での角運動量の存在と同等である。剛性定理の存在から、ブラックホールは回転ができないので、両者は一見矛盾しているように思える。しかしながら、本年度の研究で、剛性定理と矛盾せずに永久電流が存在するブラックホール解をビアンキモデルで構築した。さらに興味深いことに、境界上の場の理論におけるエネルギー・モーメンタムテンソルを計算してみると、超流動理論で良く扱われる二流体モデルと合致することがわかった。本研究結果は、Physical Review Lettersという一流の雑誌にすでに掲載されており、また国際的な研究会やワークショップで広く発表されている。さらに、一般相対論における剛性定理との関係や、並進対称性の破れたAdS時空上での回転するブラックホールの性質を一般的に調べるため、一般のビアンキタイプモデルについて、ブラックホールは回転できないとする定理の構築や、高々電磁場やディラトン場しか含まない系では、角運動量は持てないとするno go theoremを構築した。この研究結果はJHEPという雑誌にすでに掲載されている。また、当初の計画通り、カリフォルニア大学サンタバーバラ校で一定期間ホロビッツ教授と議論を行い、フラックスブレーン中の高次元ブラックブレーン解の一般的性質についてまとめた研究成果を発表した。研究目的で記載した通り、今年度は、AdS/CFT双対性を用いた強結合の場の理論における乱流現象の解明を、低次元ブラックホール解を用いて解析した。Bizon達によってこれまで示されたように、AdS時空は非線形摂動に対して不安定で、ブラックホールが一般的な非線形摂動で形成されることが良く知られている。一方で、AdS時空におけるブラックホールが、同様の非線形摂動に対して不安定性を示すかどうかは、これまで明らかにされてこなかった。回転するAdSブラックホールは、superradianceモードによって不安定になる場合がある。この不安定モードが成長して非線形領域に入ると、回転方向に非一様な解が発生することが期待されるが、これまでどの様な解が存在するのかわかっていなかった。このAdS時空に双対な場の理論では、有限温度での「回転する定常流体」の非線形摂動が成長して、一種の乱流現象が起こると予想される。そこで、今年度の研究では、3次元BTZブラックホール解の実スカラー場による非線形摂動を詳細に解析した。その結果、AdS時空の境界で一般化された境界条件を課す時、superradianceモードによって不安定性が起こり、回転方向に対称性のない新しい回転ブラックホール解を非線形レベルで発見した。この結果はJHEPという雑誌に掲載されている。一方、研究目的ですでに記載したように、今年度は一般相対論における基礎的な問題の一つである宇宙検閲仮説の検証を、時間発展するp-ブレーン解を解析することで行った。この解析解は様々な次元で知られているが、これらの時空の因果構造は未だ良く分かっていなかった。そこで、ヌル測地線を解析的・数値的に解いて、時空の因果構造を明らかにし、正則な初期条件から、時間的な特異点が発生することを突き止めた。このことは宇宙検閲仮説が破れていることを示唆する結果となっている。乱流解析については、当初の研究計画に記載した研究とは少し違った角度から研究を進めているが、当初の研究計画を予定通り遂行しているため本研究では、強結合ゲージ理論と重力理論の双対性(AdS/CFT双対性)を用いて、強相関量子多体系の非線形物理現象を明らかにすることが主な目的である。その一環として、今年度は、不純物などの障害物の周りを流れる超流動状態がどの様に壊れ、乱流過程に入っていくのかを詳細にAdS/CFT双対性を用いて解析した。また、乱流過程に遷移する臨界点近傍の超流動状態について、その揺らぎのスペクトル解析も行った。これまでの超流動の研究では、主にグロス・ピタエススキー方程式を用いて解析されてきたが、この方程式の適用範囲は、弱結合の超流動現象に限られており、強相関な超流動現象の解明には不向きであった。空間一次元におけるグロス・ピタエフスキー方程式の解析では、デルタ関数のような局所的な障害物が存在する系で、超流動速度がある臨界値を超えると、ソリトン解が障害物から発生して、超流動状態が乱流状態に遷移することが解析的に示されている。また、この超流動の不安定性は、サドルノード分岐理論で説明できることが示されている。本研究では、AdS/CFT双対性を用いて、デルタ関数を障害物に持つ空間一次元系で、強相関な超流動状態がどの様に壊れるのかを解析した。

その結果、グロス・ピタエフスキー方程式における解析と同様、デルタ関数ポテンシャルの高さがある臨界値を超えると、超流動状態が壊れ、その臨界点近傍の解の振る舞いは、サドルノード分岐理論と同様に振る舞うことがわかった。また、臨界点近傍において超流動の揺らぎのスペクトルを解析し、障害物によるエネルギーギャップの存在によって、特異なスペクトルが生じることがわかった。このように、本研究は障害物下における強相関な超流動の解析を初めて行ったものであり、今後の進展が強く期待される結果となった。本研究の成果はすでにPhysical Review Dという雑誌に発表されている。ゲージ重力対応理論によれば、強結合における場の量子論は、一次元高い負の宇宙項を持つアンタイドジッター時空上のブラックホール解で表すことができる。本研究では、線形応答理論の枠組みを超え、非線形領域において、並進対称性のない方向に流れる永久電流を持つ超伝導体に双対な定常ブラックホール解を初めて構築した。この解は、定常ブラックホール解は軸対称な回転軸を持たなければならないとするブラックホールの剛性定理と矛盾せず、超流動と常流動の二相を持つ二流体モデルと合致することがわかった。当初の研究計画通り研究成果が学術雑誌に掲載されており、カリフォルニア大学サンタバーバラ校でも、ホロビッツ教授と一定の研究成果が出せたので、ほぼ計画通りに進んでいる。当初の研究計画通り、今後は超流動における乱流現象を詳細に解析していく。空間一次元における超流動流は、その速度がある臨界値を超えるとソリトンなどを生成し、乱流現象を引き起こすことが知られている。これらの解析は、これまで主にグロス・ピタエフスキー方程式を用いて解析されてきたが、適応範囲が希薄で弱い斥力相互作用する場合の超流動体に限られていた。今後の研究として、これらの解析をAdS/CFT双対性を用いて、強結合の超流動体における解析に拡張していく予定である。また、最近になって、AdS時空における宇宙検閲仮説に関する新しい驚くべき結果が出てきた。当初の研究計画では、乱流現象を主に解析する予定であったが、この宇宙検閲仮説がAdSブラックホール時空でも破れるのではないかという新しい結果についても、AdS/CFT双対性を用いて、場の理論側における流体の観点から解析を進めていく予定である。一般相対性理論当初の研究計画通り、AdS/CFT双対性を用いて、強相関量子多体系における乱流現象を解明していく。特に従来から知られている回転流体の軸方向に沿った不安定性を、流体近似で得られたバルクの摂動方程式を用いて解明していく。本研究は高度な数値計算を用いて行うため、この手の数値計算に慣れている国外の研究者に適宜アドバイスを頂きながら進めていく予定である。この研究によって、強相関量子多体系の乱流現象のみならず、高次元ブラックホールの非線形不安定性の理解が一層深まるものと期待している。一方で、昨年度に実施したAdS時空における回転ブラックホール解に関する自然な拡張として、自発的対称性の破れによって自然に発生する対称性の少ない回転ブラックホール解の研究を行う予定である。
原子爆弾と抑止力と冷戦時代のアメリカ文化

2011年4月2012年3月までの研究活動関連文献(アメリカ文学、アメリカ文化における家族、若者、色々な世代について・原子爆弾、防衛政策、冷戦が家族及び個人生活に与える影響について)の収集と研究を行い、新たな章と序章の執筆に着手した。また、原稿の準備と改訂を行った。なお、2012年の10月12月の間に草稿を行う予定である。当該年度における具体的な研究としては、2012年2月にアメリカ合衆国で文書の調査を行った。・カリフォルニア大学サンタバーバラ校政府文書部・国会図書館(ワシントンD.C)・ブラウン大学内ロックフェラー図書館(ロードアイランド州)上記においてハリー・トルーマン大統領のスピーチを含む約50の文献を収集し、研究を行った。冷戦初期10年間にハリー・トルーマン大統領と助言者たちがとった数々の行動がアメリカ国内外におけるアメリカの方針の礎を築いた。以下の点にフォーカスして研究を行い、また継続研究している。・アメリカの政策立案者による核抑制力の重要性の位置づけとこれがアメリカ人個人や社会に与える影響・とりわけ、市民の防衛ポリシー及びアメリカ政府が核攻撃の利用に関して個人や家庭、コミュニティを動かした手法2012年10月12月の間に約12章の原稿を完成させる予定にしている。概ね実行可能と考えている。いくつかの章について、再編成と校正を行い、テーマとスタイルの連続したつながりを明確にしていく。原稿が完成次第、出版社との調整に入る。この研究結果は20世紀のアメリカ文学、歴史、文化の研究者にとって興味深いものになると確信している。2010年4月1日から2011年3月31日までの行動:アメリカの文学と文化に関連するテキスト集め、精読、ノートの作成、そしてアメリカ文学における冷戦時代の文化の随筆の執筆(随筆は私が現在執筆している本の原稿で章になる)。冷戦歴史に関するアメリカ社会への政局の政治、軍事戦略、および影響が書かれている約75冊の記事と本を入手および読みました。2010年8月17日から20日まではUniversity of California Santa Barabara(USA)で冷戦研究グループの指導官のSaleem Yaqub氏と対談し、アメリカの核戦略や外交政策や内政に響く影響等について議論しました。また2010年8月25日から9月14日まではワシントンDCにあるGeorge Washington UniversityのElliott School of International AffairsでVisiting Scholarを努めました。そのため、彼らのGelman図書館をほぼ毎日のように利用し定期刊行物、および冷戦時代前半からの公文書を収集しました。幹部研究員のまたCaitlin Katsiaficas博士との対談もできました。さらに、ワシントンDCにあるLibrary of Congressからさらなる資料となる本を集める機会もありました。帰国してからもアメリカで集めた資料を日々精読に励み、更なる研究を進めています。
時間・スピン・角度分解光電子分光装置の開発とスピントロニクス材料への応用

(1)軟X線角度分解光電子分光(ARPES)を用いたトポロジカル物質の電子状態の観測トポロジカル絶縁体は、バルクは絶縁体だが、その表面にDirac表面状態が存在する。このDirac電子は、運動量空間にDirac coneが存在していることに起因しており、その他にも、グラフェンやFe系超伝導体でもDirac coneが観測されており、Dirac coneが特殊な物性を発現させている可能性が示唆されている。最近、RAgSb2(R=Ce, La)にて興味深い輸送、および磁化特性が観測され、Dirac coneの存在が示唆されている。そこでRAgSb2(R=Ce, La)に着目し、軟X線放射光を用いてARPESを行い、Dirac電子の存在を明らかにすることを試みた。その結果、RAgSb2(R=Ce, La)の電子状態を観測した。特にCeAgSb2では物性に大きな関わりがあるフェルミ準位がDirac点を横切っていることを初めて明らかにした。(2)レーザー光を用いたスピン分解ARPES装置の開発現在、スピン検出器とレーザーを組み合わせることで、レーザーの特性を最大限利用したスピン分解ARPES装置の開発を進めている。平成30年度はまず、ARPESが行えるよう光電子分析器のパラメータを調整し、その結果、バンド分散を観測できるようになった。(3)トポロジカル絶縁体における表面光起電力(SPV)シフト増大の研究最近、トポロジカル絶縁体に光照射することで生じるSPV効果を利用し、スピン偏極した電流を取り出すという提案がなされている。この効果は、バンドベンディングが光照射によって緩和することで起こる。このバンドベンディングを増大させることで、SPV効果を大きく出来る可能性があり、次世代デバイスを開発する上で重要である。そこで時間分解ARPESを用いてSPVの観測を行った。その結果、高強度赤外線をトポロジカル絶縁体に照射することによってSPVによって発生する電圧を増大させる手法を発見した。さらにこの発見はApplied PhysicsLettersに掲載済みである。広島大学放射光科学研究センター(HiSOR)には、超低速電子線回折(VLEED)を用いたスピン検出器が放射光ビームラインに設置されており、エネルギー可変性を持つ放射光源と組み合わせることで、優れた研究成果を出している。VLEEDスピン検出器は、従来型の広く普及しているMott検出器に比べて検出効率が100倍程度改善されており、世界最高性能の検出効率を誇っている。また、VLEEDスピン検出器を2つに配置することで、スピン偏極度の3次元成分全てを観測することも可能である。我々は、直角に配置したVLEED検出器2台と6 eVパルスレーザー光源を組み合わせることで、大強度、微小スポットサイズ、偏光可変性等のレーザーの特性を最大限利用したスピン分解光電子分光装置の開発を進めている。平成30年度はまず、角度分解光電子分光が行えるよう光電子分析器のレンズパラメータを調整し、その結果、バンド分散を観測できるようになった。さらに、スピン検出器に電子が入射されるように光電子の軌道を調整した。現在、角度分解光電子分光が行えるよう光電子分析器のレンズパラメータを調整し、その結果、バンド分散の観測が可能である。しかしながら、スピン検出器付近の光電子の速度を減速するパラメータが未調整のため、2019年度はこのパラメータの調整を行い、早ければ2019年度後期からの稼働が可能である。