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準一次元Jahn-Teller結晶の構造相転移の核磁気共鳴法による研究

1)線幅を正確に測定できる自動測定可能なマージナル発振検出器の開発,2)パルス法NMR(NQR)装置の製作を行った.その結果, 1)では,線幅が20KHz程度までの信号の測定が可能なマージナル発振検波器の製作に成功し,コンピュータ制御による自動化も行っている.その結果は,昭和63年1月の第9回NQR国際研究集会(インド)で発表した. 2)については,マイクロコンピュータを使用して,積算器を製作し,パルス法における積算能力を飛躍的に向上させ,共鳴信号のS/N比を改善させることに成功した.これらの装置を使用して, CsCuCl_3の粉末試料のCl核のNQRを行ったところ, Cl原子の2つのサイトのうち, 1つのサイトの共鳴信号を測定することが,できた.その結果,線幅は,約12KHz,緩和時間T_1は,数10μsecと,広幅で,たいへん短い緩和時間を持つことがわかった.この粉末試料を使用して, zeeman磁場によって,非対称パラメータηを決定し,その温度変化から構造相転移を研究していく予定である.また,これと平行して大きな単結晶を作製して,単結晶による研究もあわせておこなっていく.ABX_3型Jahn-Teller結晶であるCsCuCl_3RbCuCl_3等は、Jahn-Teller効果によって構造相転移をおこす。この構造相転移を微視的見地に立って、核磁気共鳴(NMR)、核四重極共鳴(NQR)によって研究を行った。結晶変態によって引きおこされる物性的変化が、共鳴線の周波数、線幅、緩和時間等の変化としてあらわれるため、これらの正確な測定が必要である。CsCuCl_3、RbCuCl_3中のCu原子は、常温で常磁性状態にあるため、各原子の共鳴信号の線幅が、非磁性物質にくらべて数10倍に広がっている。その上高温側での測定が要求されるため、S/N比の改善が必要であった。そこで、昨年度に引き続き装置の製作・改良を、次の2点について行った。1)広幅を性格に測定できる自動測定可能なマージナル発振器の開発。開発段階において、1)のマージナル発振器を高温超伝導体YBa_2Cu_3O_<7-δ>H_<0.2>の^1H核のNMRの測定に応用した。超伝導状態では、磁場変調で信号を検出することは不可能であったが、周波数変調を用いながら、方法を工夫することによって信号検出を可能にした。そればかりではなく、高価な機器を使用したμSRによって通常測定する磁場侵入度入を、NMRの線幅の温度変化より決定することが出来た。また、2)のパルス法によってもYBa_2Cu_3O_<7-δ>H_<0.2>の^1H核のNMRにおいて、スピン-格子緩和時間T_1の温度変化を測定して、常伝導および超伝導における多くの知見を得ることが出来た。また、広幅のNQR信号として、Chloral Iso-Butylhemiacetalにも用いて、この結晶中に生じた格子欠陥についての多くの知見を得た。準一次元Jahn-Teller結晶CsCuCl_3、RbCuCl_3等については、今後、NMR、NQRの測定に使用できる大きな単結晶も作製して精力的に研究し、構造相転移の原因について明らかにしていきたい。
三次元構造をもとにしたミニチュアメタン酸化酵素の創製

タンパク質酵素は天然の状態では不安定なものが多く、扱いが困難である。本研究では、安定なタンパク質酵素単量体を作製するために、これまでほとんど考慮されていないタンパク質表面の改変に注目した。タンパク質の立体構造を変えることなくタンパク質表面を改変し、安定に折りたたまれる単量体タンパク質を設計する方法論を確立するため、本研究では、メタンモノオキシゲナーゼの構成ユニットであるメタンハイドロキシラーゼ(MMOH)を構成する6量体のうち、MMOHの活性部位を含むαサブユニットをもとにして単量体かつ安定なミニチュアメタン酸化酵素を作製することを目的とした。そのため、(1)MMOHαサブユニットN末端とC末端の内、立体構造形成に関与が少ないと思われる部位を削除し、分子量を下げた。次に、(2)表面残基のうち疎水性パッチを形成している部位に着目し、タンパク質立体構造データベースからその部位と類似した三次元構造を探索し、探索された構造の親水性表面をMMOHαサブユニットに移植することでMMOHαサブユニット可溶性の増大を図った。立体構造データベースから探索した親水性の表面構造を移植したαサブユニット変異体群は大腸菌発現系において不溶性画分に発現した。この画分から各変異体を単離・精製し、希釈によるリフォールディングを試みところ、いくつかの変異体は中性pHにおいても可溶化することが分かった。また、いくつかの可溶性αサブユニット変異体について、Co(II)イオンの配位と円二色性スペクトルの解析による立体構造形成が確認された。本研究の成果により、多量体タンパク質酵素のサブユニットをもとにして、タンパク質表面を改変することにより、安定な単量体タンパク質が構築できる可能性が示された。複合体酵素MMOHが過酸化水素存在下においでメタン酸化活性を示すことをふまえ、活性サイトである鉄二核錯体を持つαサブユニットを再設計し、分子量が小さく(60kDa程度)、単量体で活性を示すミニチュアMMOHを作り出すことを目的とした。αサブユニット表面構造を改質し、αサブユニット単量体の水溶性を指標とした検討を行った。MMOHの三次元構造情報をもとに疎水性が高く、サブユニット本体から突き出たN末端部位を削除した変異体(39F)を作製した。続いてαサブユニット内に存在するfourhelix bundleと呼ばれる部分構造に注目し、その表面に露出した疎水性残基の改変を行った。残基置換による構造変化の抑制に主眼を置き、構造の類似した水溶性タンパク質であるrubrerythrinに対応する残基と置換することで、39Fの分子表面を改質した(39Fm)。これらの変異体はアルカリpH側での水溶性の増加が確認できたものの中性付近では水溶性は低いことがわかった。そこで、疎水性表面だけでなく、表面上の電荷を持つアミノ酸残基にも着目し、C末端を削除した変異体の表面改質を行ったところ、中性での水溶性が増大した。今後、鉄などの金属存在下で行なうことによってリフォールディングの促進と酸化活性評価を検討する。
鶏における体蛋白質合成と分解の飼料蛋白質栄養価との関連に関する研究

飼料蛋白質の栄養価が鶏における体蛋白質合成と分解にどのような影響を与えるかを調査し、その機構の解明によって飼料蛋白質の利用改善に寄与する方策を検討することを目的とした。ヒナを用いてアミノ酸欠乏の影響の最も大きいメチオニン、シスチン完全欠乏飼料、アミノ酸欠乏の影響の最も小さいヒスチジン欠乏飼料、あるいは必須アミノ酸が要求量含まれている対照飼料を給与して、体蛋白質代謝回転量を測定した。増体量は多い順に対照飼料ヒスチジン欠乏飼料、メチオニン、シスチン欠乏飼料の順となり、体蛋白質合成量および分解量はともに増体量と平行関係にあった。体蛋白質合成率は増体量と平行関係にあるのに対し、体蛋白質分解率は欠乏するアミノ酸の種類により変動のないことが示された。RNA量は増体量と平行関係にあるのに対し、RNAと蛋白質の比は一定であり、RNA当りの蛋白質合成量は欠乏するアミノ酸の種類により異なることが示された。また欠乏しているアミノ酸の体内での分解を呼気、排泄物および体内各組織で調べ、メチオニン、シスチン欠乏ではメチニン分解を促進しているのに対し、ヒスチジン欠乏ではヒスチジン分解を抑制していることを示した。次いで産卵鶏にメチオニン欠乏飼料あるいはリジン欠乏飼料を給与して、体全体および肝臓、卵管膨大部および膨大部以外の卵管の蛋白質合成量を測定した。体全体および各組織の蛋白質合成量はメチオニンおよびリジン欠乏区で有意に低下し、なかでも卵白合成が主な役割である卵管に強く影響が認められ、体全体の蛋白質合成量の低下のかなりの部分を占めることが示された。このような蛋白質合成量の低下は、RNAと蛋白質の比ばかりでなく、RNA含〓に低下するので、必須アミノ酸欠乏によりRNA合成の制御も行なわれていることが示唆された。飼料蛋白質の栄養価が鶏における体蛋白質合成と分解にどのような影響を与えるかを調査し,その機構の解明によって飼料蛋白質の利用改善に寄与する方策を検討することを目的とした.実験飼料を1週齢ヒナに1週間給与後,体蛋白質代謝回転量を測定した.実験飼料には窒素源をすべてアミノ酸とするアミノ酸精製飼料を用い,アミノ酸欠乏の影響の最も大きいメチオニン,シスチン完全欠乏飼料,アミノ酸欠乏の影響の最も小さいヒスチジン完全欠乏飼料およびすべての必須アミノ酸が要求量含まれている対照飼料とした.体重増は対照飼料給与のヒナが最も良く,続いてヒスチジン完全欠乏飼料,メチオニン,シスチン完全欠乏飼料の順となった.体蛋白質合成量および分解量はともに,体重増と平行関係にあることが示された.また体蛋白質合成率はアミノ酸欠乏飼料の増体量におよぼす影響と平行関係にあるのに対し,体蛋白質合成率は飼料の欠乏アミノ酸の種類により変動のないことが示された.体全体のRNA量およびRNAと蛋白比を調べると, RNA量は体重増と比例関係にあるのに対し, RNA,蛋白比は一定であり, RNA当りの蛋白質合成量が欠乏アミノ酸の種類により異なることが示された.欠乏アミノ酸の分解を呼気,排泄物および体内各組織について検討すると,ヒスチジン完全欠乏飼料の場合のヒスチジンの分解は,対照飼料給与時とあまり変らないのに対し,メチオニン,シスチン完全欠乏飼料給与時のメチオニンの分解は,対照飼料給与時よりさらに促進されることも示された.以上の如く,アミノ酸の種類による欠乏の影響の差は,欠乏アミノ酸の分解の対応に差があるものの,体蛋白質分解率には差がなく,体蛋白質合成率による差で説明された.単一必須アミノ酸不足について、飼料の第1制限アミノ酸、第2制限アミノ酸となり易いメチオニンとリジン不足

飼料が産卵鶏の体全体および各組織の蛋白質代謝回転におよぼす影響について調査した。実験は要求量の約60%を含むメチオニン不足飼料と、要求量の約35%を含むリジン不足飼料を産卵鶏に2週間自由摂取で給与した後、体全体および肝臓、卵管膨大部および膨大部以外の卵管の蛋白質合成量を測定した。体全体の蛋白質合成量は、雨不足区で対照区よりともに有意に低下した。各組織でも雨不足区においては対照区に比べ合成量は低下したが、その影響は卵管においてより強く認められた。これは、アミノ酸欠乏飼料を給与すると産卵率が減少、卵白蛋白質合成が主な役割である卵管に強く影響がでたためであると考えられた。これらの結果より、単一アミノ酸欠乏による体蛋白質の損失は、ニワトリヒナで示されたと同じように、また蛋白質欠乏飼料給与と同じように、蛋白質合成の抑制によって導かれることが示された。また、このような蛋白質合成量の低下は。RNA対蛋白質比の低下ばかりでなく、RNA含量も低下することが示された。従って必須アミノ酸の飼料中の欠乏によってRNA合成の制御が行なわれていることが示唆された。メチオニンまたはリジン欠乏による肝臓および卵管における蛋白質合成量の低下は、体全体の蛋白質合成量の低下のかなりの部分を説明出来ることが示された。
電子部品用バルク単結晶作成・プロセスの熱応力評価

電子デバイスとして用いられる代表的な単結晶であるSi,GaAs,InPのチョクラルスキ-法による育成過程に生じる熱応力を,引き上げ方向が[001]と[111]の場合について求めた。解析には弾性係数の異方性を考慮した3次元有限要素解析プログラムを用いた。熱応力解析より求められた応力成分をすべりに対して有効な応力の尺度Ototに変換した。{111}面内のヤング率とポアソン比を用いて,バルク単結晶体を等方弾性体と仮定した解析も行い,異方性解析の結果と比較した。その結果,次のことがわかった。(1)引き上げ方向が[001]の場合には,等方性解析は異方性解析よりも高いOtotの値を与え,両者の差異は異方性の程度を表すパラメ-タと相関がある。(2)引き上げ方向[111]の場合には等方性解析と異方性解析の差異はOtotの値ではなく,その分布パタ-ンに強く表れる。6インチ,8インチといった工業規模の大口径Siバルク単結晶の10時間余りにわたるチョクラルスキ-法による育成過程の熱応力解析を前記の有限要素法解析プログラムを用いて行った。また,熱応力解析に必要な単結晶体の温度分布およびその形状は,非定常伝熱解析プログラムにより求めた。熱応力解析より求めた応力成分より転位密度評価パラメ-タを求めた。その結果,下記のような工業上有用な結果が得られた。(1)転位密度評価パラメ-タの最大値は,固液界面近傍の底面中央部あるいは側面部に生じる。(2)界面のくぼみ深さと転位密度評価パラメ-タの間には明らかに相関が見られる。(3)[111]引き上げの方が[001]引き上げよりも転位密度評価パラメ-タの値が小さい。電子ディバイスの性能と関連して,GaAs,InP等のバルク単結晶作成プロセス(CZ法=チョコラルスキ-法)において転位密度をいかに低く抑えるかが問題となっている。転位生成には,作成時に生じる熱応力が大きな影響を与えることが知られている。これまで行わている熱応力解析は,解析が簡単となるように材料の等方均質性を仮定し,材料定数値の温度依存性を考えないで行われている。本研究では.機械物性値の温度依存性,弾性係数の異方性を考慮した三次元体に対する熱応力解析プログラムを有限要素法を用いて作成した。この熱応力解析プログラムには,任意の結晶引き上げ方向の場合の弾性係数マトリックスが必要となるが,これをテンソル変換の手法により求めた。また.転位密度と熱応力との関係を考察するために必要となる転位密度評価値として分解せん断応力と臨界分解せん断応力の差分として定義されるб_<ex>を採用し,これを熱応力解析結果から計算できるようにした。さらに,バルク単結晶体の任意の縦断面および横断面において、応力成分あるいは転位密度評価パラメ-タの等高線分布を図化するためのポストプロセッサプログラムも作成した。このようにして作成された解析プログラムにより,CZ法による単結晶作成条件の伝熱解析から求められた温度分布を用いたGaAsバルク単結晶体の熱応力解析を行った。本解析では,等方弾性体を仮定した場合の熱応力解析も行い,弾性係数の異方性を考慮した場合の解析結果と比較した。その結果,応力成分および転位密度評価パラメ-タに関して,それらの値および分布パタ-ンに両者の解析の間で有意の差異が認められた。このことより,弾性係数の異方性を考慮した三次元解析の重要性が立証された。

電子デバイスとして用いられる代表的な単結晶であるSi,GaAs,Inpのチョクラルスキ-法による育成過程に生じる熱応力を、引き上げ方向が[001]と[111]の場合について求めた。解析には弾性係数の異方性を考慮した3次元有限要素解析プログラムを用いた。熱応力解析より求められた応力成分をすべりに対して有効な応力の尺度δtotに変換した。{111}面内のヤング率とポアソン比を用いて,バルク単結晶体を等方弾性体と仮定した解析も行い、異方性解析の結果と比較した。その結果,次のことがわかった。(1)引き上げ方向が[001]の場合には,等方性解析は異方性解析よりも高いδtotの値を与え,両者の差異は異方性の程度を表すパラメ-タと相関がある。(2)引き上げ方向[111]の場合には等方性解析と異方性解析の差異はδtotの値ではなく,その分布パタ-ンに強く表れる。6インチ,8インチといった工業規模の大口経Siバルク単結晶の10解時間余りにわたるチョコクラルスキ-法による育成過程の熱応力解析を前記の有限要素法析プログラムを用いて行った。また,熱応力解析に必要な単結晶体の温度分布およびその形法は,非定常伝熱解析プログラムにより求めた。熱応力解析より求めた応力成分より転位密度評価パラメ-タを求めた。その結果,下記のような工業上有用な結果が得られた。(1)転位密度評価パラメ-タの最大値は,固液界面近傍の底面中央部あるいは側面部に生じる。(2)界面のくぼみ深さと転位密度評価パラメ-タの間には明らかに相関が見られる。(3)[111]引き上げの方が[001]引き上げよりも転位密度評価パラメ-タの値が小さい。
複素領域での非線型偏微分方程式の特異点の研究

複素領域での非線型偏微分方程式の解の特異点を研究し、次の成果を得た。(1)一階のブリオ・ブーケー型の非線型偏微分方程式の場合に、超曲面上でのすべての特異点を完全に決定した。(2)全特性的な非線型偏微分方程式の解の一意性のシャープ形を証明し、それによって、特異点の非存在を示した。(3)非線型偏微分方程式の対数的特異点をもつ解を適当な条件下で構成した。(4)非コワレスキー型の場合に、解の特異点での漸近展開をメリン変換を用いて決定した。1.特異点をもつ偏微分方程式の変換論を研究した。その変換の方程式は無限変数を含むが,その変換の方程式が、無限変数の正則解を持つことを示した。結果として,Briot-Bouquet typeと呼ばれる方程式の場合には,それが簡単な標準型に変換されることが分かった。応用として,Briot-Bouquet typeの偏微分方程式のすべての特異点をもつ解の決定に成功した。また,解の解析接続に関するシャープな結果も得られた(田原)。2.特異点をもつ偏微分方程式の形式解の意味付けについて研究した。幾つかの偏微分方程式に対しては「もしも真の解が存在するならば形式解はその真の解の漸近展開になっていて,剰余項はGevrey型の評価を満たす」ことが示された。(田原・大内)3.複素領域における偏微分方程式の解の特異点の近傍での漸近挙動についての研究を継続して行った。今まで得た結果の改良,再検討を行い,証明及び,定理の表現の簡易化,また研究対象とする方程式,特異解の拡張を目指した。(大内)4.いままで研究してきた動径方向のp-ラプラス方程式の局所解の研究の検証を行い,細部の訂正と改善を行った。いままで除外してきた原点および無限遠点における解析的局所解の考察を進め予想を立てた。(内山)1.昨年度に続いて,特異点を持つ偏微分方程式の変換論について研究した。昨年度は,Briot-Bouquet typeの非線型偏微分方程式で,その特性指数が「ボアンカレ条件と非共鳴条件を満たす」場合に「それが簡単な形の偏微分方程式に変換される」ことを示している。今年度は「ポアンカレ条件は満たしているが非共鳴条件は満たさない」という場合を中心に研究した。そして,この場合にも,少し標準形は複雑になるが,やはり「方程式は簡単な標準形に変換される」ことを証明した。議論は,coupling方程式といわれる無限変数の変換の方程式を解くことによって実行される。今回のcoupling方程式では,方程式の係数自身に未知の部分を含まざるを得ず,そのために形式解を求める議論は格段に複雑になる。収束性の証明は,ポアンカレ条件を満たすので,昨年と同様の議論で実行できる。2.応用として,「ポアンカレ条件は満たしているが非共鳴条件は満たさない」時にも,Briot-Bouquet typeの非線型偏微分方程式のすべての特異解が決定された。1.昨年度に続いて,Gevrey級の滑らかさを持つ非線型偏微分方程式のGevrey classでの解の正則性について研究した。1992年の論文(Singular hyperbolic systems, VIII, J. Fac. Sci. Univ. Tokyo, 39 (1992), 555-582)で得た線型偏微分方程式の場合の結果の非線型版である。昨年度は少し条件付きでの証明であったが,今年度の研究により,一般的な設定の下での証明に成功した。「適当なノルムを使えば,議論は,複素領域での漸近解析の問題(偏微分方程式の解が古典的な意味でゼロ漸近展開を持てば,Gevrey漸近展開の意味でもゼロ漸近展開を持つか?という問題)とまったく並行である」という性質に着目して実行される。複素領域での解析の有用性の証である。2.複素領域での非線型偏微分方程式の形式的べき級数解の総和可能性の問題を研究した。この問題は,ボレル変換により,合成積・偏微分方程式の研究に帰着される。今年度の研究により,「この合成積・偏微分方程式の構造は,Gerard-Tahara (Singular nonlinear partial differential equations, Vieweg, 1996)でのMaillet型定理の構造に酷似している」ことが明らかになった。この知見は,総和可能性の問題への新しい研究方法を示唆していると思われる。つまり,「Maillet型定理の改良を通して,合成積・偏微分方程式の結果の改良を行い,それをベースにして,偏微分方程式の形式解の総和可能性の問題にアプローチする」という研究方法がクローズアップされて来たと言えよう。
高血圧症における生体内鉄代謝機構変化の分子機序解明と治療法への応用

アンジオテンシンII(Ang II)によって引き起こされる十二指腸における鉄代謝関連蛋白質の発現変化、肝臓におけるヘプシジン産生および生体内鉄量への影響について検討した。Ang II投与により、血清hepcidin-25濃度は低下しており、十二指腸におけるDMT1ならびにFPNの発現は増加を認めた。また、腎臓とマクロファージにおける鉄濃度はAng II投与群において増加を認めた。Ang IIは、ヘプシジンを介した十二指腸鉄輸送体制御に関与し、生体内鉄分布を変化させることで生体内鉄代謝に関与することが明らかとなった。Ang II阻害は、生体内鉄代謝謝異常の是正に有用であると考えられる。アンジオテンシンII(Ang II)は、高血圧症や心腎血管疾患の病態に重要な役割を担っている。高血圧症患者では、鉄貯蔵マーカーである血清フェリチン値が高値を示すことが報告されている。我々は、6週齢のC57BL/6JマウスにAng IIを4週間持続投与により高血圧モデルマウスを作成し、十二指腸からの鉄吸収機構および鉄吸収抑制ホルモンhepcidinに焦点をあてて解析を行った。またAng II投与群については、8週齢からvehicleもしくはオルメサルタン(ARB)を2週間経口投与した。3群(対照(CONT)群、Ang II群、Ang II+ARB群)で比較検討した。Ang II群ではCONT群に比べて血圧は有意に上昇し、Ang II+ARB群ではその上昇は抑制された。一方、血清フェリチン値は、Ang II群で有意に増加しており、ARB投与により上昇は抑制されCONT群と同程度であった。肝臓のhepcidin遺伝子発現ならびに血清hepcidin-25濃度はAng II群で有意な低下を認め、ARBの投与によりCONT群と同程度に回復した。またhepcidinの発現に関与するBMP6およびC/EBPαの遺伝子発現もAng II群において低下を認めた。さらに鉄の主たる吸収部位である十二指腸における鉄吸収蛋白質divalent metaltransporter (DMT1)、ならびにferroportin(FPN)の発現はAng II群で増加を認めた。次に臓器鉄濃度について、肝臓ならびに脾臓の鉄濃度は3群間で差を認めなかったが、腎臓鉄濃度と腹腔内マクロファージ鉄濃度はAng II群で有意に上昇していた。以上の結果から、高血圧症においては肝臓におけるhepcidin産生の低下を介して、十二指腸鉄輸送体制御に関与し、また臓器鉄分布を変化させることで生体内鉄代謝異常に関与することが示唆された。我々は前年度に6週齢のC57BL/6Jマウスを用いて、Ang IIを4週間持続投与により高血圧モデルマウスを作成し、肝臓で産生される鉄吸収抑制ホルモンhepcidinの遺伝子発現ならびに血清hepcidin-25濃度が減少することを見出した。また、Ang II投与により鉄の主たる吸収部位である十二指腸における鉄吸収蛋白質divalent metaltransporter (DMT1)、ならびにferroportin(FPN)の発現増加と腹腔内マクロファージにおける鉄濃度の増加を認めた。本年度は、十二指腸におけるDMT1の発現上昇機構の解明および腹腔内マクロファージにおける鉄代謝分子機構の解明について検討を行った。十二指腸における転写因子hypoxia-inducible factor-2α(HIF-2α)の遺伝子発現および蛋白質発現はAng II投与により有意に増加しており、オルメサルタン(ARB)投与により上昇は抑制され対照(CONT)群と同程度であった。次に、腹腔内マクロファージにおける鉄排出蛋白質ferroportin(FPN)の発現はAng II群で有意な低下を認め、ARBの投与によりCONT群と同程度に回復した。以上の結果から、十二指腸におけるHIF-2αの増加によりDMT1の発現が上昇し、十二指腸からの鉄吸収量増加が示唆された。我々はこれまでにC57BL/6Jマウスを用いて、アンジオテンシンII(Ang II)を4週間持続投与により高血圧モデルマウスを作成し、肝臓で産生される鉄吸収抑制ホルモンhepcidinの遺伝子発現ならびに血清hepcidin-25濃度が減少することを見出した。本年度は、腹腔内マクロファージにおける鉄濃度増加メカニズムについて検討を行った。腹腔内マクロファージにおけるtransferrin receptor 1(TfR1)およびFPNの発現は、Ang II投与により有意な低下を示した。一方、IRP(iron regulatory protein)とIRE (iron responsive element)の結合活性は、Ang II投与により有意に増加しており、オルメサルタン(ARB)投与により増加は抑制され対照群と同程度であった。さらに、鉄貯蔵蛋白質ferritinの発現はAng II群で有意な増加を認め、炎症性M1マクロファージのマーカーであるCD11c,F4/80,MCP-1の遺伝子発現は、Ang II投与により有意に増加しており、この増加はARB投与により対照群と同程度であった。以上の結果から、Ang IIは腹腔内マクロファージにおいて、IRP活性とは異なる作用機序で鉄代謝関連蛋白質の発現を調節している可能性が示唆された。

アンジオテンシンII(Ang II)によって引き起こされる十二指腸における鉄代謝関連蛋白質の発現変化、肝臓におけるヘプシジン産生および生体内鉄量への影響について検討した。Ang II投与により、血清hepcidin-25濃度は低下しており、十二指腸におけるDMT1ならびにFPNの発現は増加を認めた。また、腎臓とマクロファージにおける鉄濃度はAng II投与群において増加を認めた。Ang IIは、ヘプシジンを介した十二指腸鉄輸送体制御に関与し、生体内鉄分布を変化させることで生体内鉄代謝に関与することが明らかとなった。Ang II阻害は、生体内鉄代謝謝異常の是正に有用であると考えられる。研究計画で当初掲げた予定項目である、十二指腸における鉄制御関連因子と肝臓ヘプシジンの評価ならびに生体内鉄量変化と腸管鉄吸収変化について確認・明らかにできたため、研究目的は概ね達成した。臨床薬理学,医療薬学今後は、鉄代謝関連蛋白質を調節するIRP (iron regulatory protein)に焦点をあてて解析を行うとともに、培養小腸上皮細胞および培養肝細胞を用いてin vitro研究も併せて行う。我々は、現在までに高血圧モデルマウスを作成し、鉄吸収抑制ホルモンhepcidinの発現が低下していることを明らかにした。さらに十二指腸における鉄吸収蛋白質(DMT1、FPN)の発現増加を認め、十二指腸からの鉄の吸収量の増加により、腎臓および腹腔内マクロファージにおいて鉄量が増加していることを明らかにしているので、おおむね順調に進展していると考えられる。平成26年度に、鉄摂取制限による血圧上昇の抑制効果について明らかにする予定あったが、鉄摂取量と血圧との間に相関したデータが得られなかったため計画を変更し、培養細胞を用いた解析を行うため未使用額が生じた。高血圧モデルマウスにおいて、腎臓および腹腔内マクロファージにおいて鉄量が増加していることを明らかにしたが、その詳細なメカニズムについては不明である。そこで、今後は鉄代謝関連蛋白質を調節するIRP (iron regulatory protein)に焦点をあてて解析を行い、高血圧症における臓器鉄分布の変化のメカニズムについて明らかにする予定である。培養細胞を用いた解析を次年度に行うこととし、未使用額はその経費にあてることとしたい。
2次元ガス・ダスト共進化計算から解き明かす岩石・氷微惑星形成

原始惑星系円盤中の乱流境界線やスノーラインと呼ばれる局所領域では、惑星の材料物質である微惑星が形成されると期待されている。本研究では、2次元輻射流体計算とダスト進化計算を組み合わせることで、これらの領域で形成される微惑星の総質量・形成位置を明らかにする。さらに、得られた円盤構造と実際の円盤観測データを比較することで、本研究の微惑星形成モデルの妥当性を検証する。また、この計算をより大きな天体まで拡張することで、形成される惑星の質量・軌道分布を理論予測し、観測で見つかっている惑星系を説明できる原始惑星系円盤の物理条件に制限を与える。これらにより、理論・観測の両側面から惑星形成モデルの構築を目指す。
強誘電性液晶を用いた集積形波長可変フィルタアレイ回路の研究

波長多重通信技術を用いた光通信ネットワークのさらなる発展のために状態維持電力が不要で低消費電力動作が期待できる強誘電性液晶と高密度集積化が可能なシリコン導波路を用いた波長可変フィルタの開発を行った。本研究では複数の共振器を組み合わせた複合共振器形波長可変フィルタを製作し、単一共振器形に比べて高い消光比を有する動作を実証した。また、本研究過程で着想に至ったグレーティング形波長可変フィルタの動作実証に成功し、それらを複数集積した集積形波長可変フィルタアレイを実現した。本研究では、状態維持電力が不要で低消費電力動作の可能性を有する強誘電性液晶とシリコン導波路上に形成した複合共振器を用いた波長可変フィルタ、さらに、それらを1チップ内に集積化した集積形波長可変フィルタアレイの開発および動作実証を目指し、本年度は基本要素となる複合共振器形波長可変フィルタの開発を行った。複合共振器形波長可変フィルタの実現のために、次の2段階に分けて研究を遂行した。(a)複合共振器導波路の設計および製作技術の確立共振器ミラーを形成するエッチング溝形成技術のプロセスを改善し、300nm以下の溝幅を形成する技術を確立した。得られた微細加工技術を波長可変フィルタのベースとなる複合共振器導波路の設計・製作プロセスに反映させ、透過特性における消光比の増大、透過帯域の平坦性の向上を実現した。(b)複合共振器形波長可変フィルタの製作・評価本研究では、液晶層の厚さを薄くすることにより、動作に必要な液晶内の印加電界強度を維持しながら低電圧動作の実現することを狙っている。このために、本研究では、マルチターゲットスパッタ装置を導入し、複合共振器導波路上の微小な領域に対して選択的に強誘電性液晶の配向を精密かつ均一に制御する技術の確立を行った。また、本研究を遂行中に、グレーティングを形成したシリコン導波路に強誘電性液晶を装荷した強誘電性液晶装荷グレーティングシリコン導波路を着想し、試作素子を用いて、波長選択動作の原理的な実証を得ることが出来た。以上の成果は、本研究が目指す集積形波長可変フィルタアレイの開発に向けた着実な進展を示しており、また、シリコンフォトニクスの分野においても新たな動的機能を実現する手法として貢献できるものと考えられる。光通信ネットワークで活用されている波長多重通信技術のさらなる発展には、低消費電力で動作し、高密度に集積可能な波長可変フィルタが不可欠である。本研究では、双安定性を有する強誘電性液晶と高屈折率で光閉じ込めが強いシリコン導波路を用いることで、状態維持電力が不要で低消費電力動作が期待でき、超小型で高密度集積が可能な波長可変フィルタを開発し、さらに、それらを1チップ内に集積化した集積形波長可変フィルタアレイの動作実証を目指している。集積型波長可変フィルタアレイ回路の実現のために、基本要素となる波長可変フィルタの開発および性能向上を行い、主に次の3項目についての研究成果が得られている。(1)複合共振器形波長可変フィルタの性能向上低電圧動作に必要な薄い液晶層厚を実現するための液晶注入プロセスを検討し、基本技術を確立した。得られた技術を複合共振器導波路の設計・製作プロセスに反映させ、消光比の増大、波長特性のシフト量等の性能向上が得られた。(b)強誘電性液晶装荷Siグレーティング導波路本研究課題の研究過程において着想に至った強誘電性液晶装荷Siグレーティング導波路の製作と評価を行い、評価結果のフィードバックにより、製作技術と素子性能の向上が得られた。(c)波長特性の可変量増大の検討強誘電性液晶の配向条件およびシリコン導波路の構造パラメータを理論的及び実験的に検討し、従来よりも大きな効果となる見通しが得られた。(1)複合共振器形波長可変フィルタの性能向上:低電圧動作に必要な薄い液晶層厚を実現するための液晶注入プロセスを検討し、基本技術を確立した。

(b)強誘電性液晶装荷Siグレーティング導波路の提案及び動作実証:本研究課題の研究過程において着想に至った強誘電性液晶装荷Siグレーティング導波路の製作と評価を行い、動作実証に成功した。さらに評価結果のフィードバックにより、製作技術と素子性能の向上が得られた。(c)波長特性の可変量増大の検討:強誘電性液晶の配向条件およびシリコン導波路の構造パラメータを理論的及び実験的に検討し、従来よりも大きな効果となる見通しが得られた。以上の成果は、本研究が目指す集積形波長可変フィルタアレイの開発に向けた着実な進展を示しており、また、シリコンフォトニクスの分野においても新たな動的機能を実現する手法として貢献できるものと考えられる。本研究課題開始時の基本素子である複合共振器型導波路を用いた波長可変フィルタの動作原理の実証と性能向上が得られている。これまでの素子製作技術をもとに、さらなる微細加工技術を開発し、本研究課題の研究過程において着想に至った強誘電性液晶装荷Siグレーティング導波路についても、基本動作の実証に成功し、集積化に適した波長可変フィルタの実現の見通しが得られている。このような状況をもとに、本研究の課題達成に向けての遂行状況は概ね順調に進展していると考えられる。24年度が最終年度であるため、記入しない。強誘電性液晶装荷Siグレーティング導波路をもとに、波長可変フィルタの低電力動作の実証及び集積型波長可変フィルタアレイの実現を図る。本研究課題を通して得られた成果をまとめ、波長多重通信ネットワークの発展に寄与する新機能デバイスの検討を行う。
主観的情報構造の理論研究

不確実性下の動学的意思決定で標準的なベイジアンモデルでは、個人が直面する不確実な状態空間及び、状態の初期確率、状態の追加情報を表現する情報構造を仮定し、確率をベイズ改訂する個人の意思決定を考える。しかし、個人が持つ確率や情報構造は私的情報であり、分析者の事前知識として前提にできない場合が多い。本研究では、個人の主観的確率を導出したSavageモデルを拡張し、主観確率と主観的情報構造を同時に導出する一般的フレームワークの開発とその拡張について研究を行った。先行研究の多期間への拡張および情報構造の内生的選択モデルの公理化、状態分布の情報に加えて将来の選好情報の学習への拡張などを行った。本研究課題の目的は、個人の主観的確率を導出したSavageモデルを異時点間モデルに拡張し、主観的情報構造の導出、及び、情報の主観的学習プロセスを分析する意思決定理論的フレームワークの研究を行うことである。本研究は、Pennsylvania大学のD. Dillenberger氏, Duke大学のP. Sadowski氏, Boston大学のJ. Noor氏, Pittsburgh大学のR. Teper氏などの研究協力者とともに行う国際共同研究である。共同研究者とは主に電子メールやSkypeなどを使って意見交換を行うが、ブレインストーミング的にアイデアを話し合うためには、直接会って議論することも必要となる。必要に応じ、研究費を利用して効率よく研究打ち合わせを行う。平成27年度は、基礎研究として、主観的学習モデルの特殊形としての情報分割モデルの公理化や情報構造の比較分析などをDillenberger氏, Sadowski氏らと行った。また、Teper氏とともに、消費を通じて自分自身の選好を学習するというタイプの主観的情報構造モデルについて、異時点間選択の枠組みで公理的研究を行った。また、Noor氏とともに、主観的なメンタルキャパシティーを考慮しつつ、自分自身の時間選好率について学習するようなタイプの主観的情報構造モデルの公理的研究を行った。平成27年度10月にSadowski氏からの招待によりDuke大学で開催された意思決定理論のworkshopに参加・研究発表を行った。その際、ともに参加したDillenberger氏, Teper氏らとともに研究打ち合わせを行った。また、11月にはNoor氏を1週間日本に招聘し、集中的に共同研究に取り組んだ。27年度に計画していた基礎研究については、すべて実施できた。研究が順調に進捗したため、28年度以降に行う予定だった共同研究者の招聘などを前倒しして27年度に実施した。また、28年度以降に実施予定だった主観的学習の時間的進展モデルについても今年度に前倒した。このプロジェクトの成果をまとめた論文を作成し、国際的査読誌に投稿できる状況まで到達することができた。27年度に行った基礎研究を受けて、28年度は3つの研究プロジェクトを行った。一つ目は27年度に前倒しで行ったBoston UniversityのJawwad Noor氏との共同研究を今年度も継続して行った。この研究は、個人が認知コストを考慮した上で内性的に割引率を選択するという異時点間選択モデルであり、ある種の主観的情報構造の内生的選択モデルとみることができる。草稿を現在作成中である。二つ目は、University of PittsburghのEvan Piermont氏とRoee Teper氏と行った動学的な主観的情報構造の導出に関する研究である。消費を通じて自分自身の選好に関する情報を内生的に学習する理論であり、28年度に意思決定やゲーム理論に関連する国際的査読誌Games and EconomicBehaviorに掲載された。三つ目は一橋大学の宇井貴志教授と主観確率に関する研究プロジェクトを新たに立ち上げた。基礎研究とは異なるprimitiveから出発して、情報構造の基礎となる主観確率を出すアイデアであり、草稿を作成中である。University of PittsburghのEvan Piermont氏とRoee Teper氏と行った動学的な主観的情報構造に関する研究については、予想以上に論文の作成が順調に進み、投稿先ジャーナルのレフェリーからも評価されたため、改訂もスムーズであった。そのため、本研究課題期間中に論文の採択が決まり、すでにGames and Economic Behavior誌に掲載されている。概要に記述した通り、その他の関連プロジェクトも順調に進んでいる。29年度は28年度からの継続研究を含め、次のようなプロジェクトを行った。これまでの主観確率の導出とは異なる設定から出発し、単調性と呼ばれる自然な公理を強化する形で主観確率が導出できることを示した。このアプローチを使うと、先行研究で行われていない二段階期待効用というクラスの公理化を行うことができることが分かった。現在、得られた研究成果をまとめた論文の草稿を作成中である。新しいプロジェクトとして、主観的情報構造の内生的選択の公理化にも取り組んでいる。情報構造の費用は私的情報であるため、情報構造は主観的最適化の解と想定されるべきである。このモデルは、初年度に取り組んだ基礎研究の一般化と考えることができる。28年度から継続しているBoston UniversityのJawwad Noor氏との主観的情報構造の内生的導出に関する研究(認知的コストを考慮した時間選好率の理論)は、独立した科研費プロジェクトとして、30年度から引き続き実施することになっている。28年度に実施した意思決定理論の国際ワークショップを引き継ぐ形で、国内の他大学研究者などと連携し、定例化された意思決定理論の研究会, Decision Theory Workshopを立ち上げた。

29年度は、5月に一橋大学にて2件の報告を含む研究会、10月に岩手県立大学にて5件の報告を含む研究会を実施した。どちらの研究会にも多くの大学から研究者・院生を含め20名ほどの参加者があり、活発な意見交換が行われた。不確実性下の動学的意思決定で標準的なベイジアンモデルでは、個人が直面する不確実な状態空間及び、状態の初期確率、状態の追加情報を表現する情報構造を仮定し、確率をベイズ改訂する個人の意思決定を考える。しかし、個人が持つ確率や情報構造は私的情報であり、分析者の事前知識として前提にできない場合が多い。本研究では、個人の主観的確率を導出したSavageモデルを拡張し、主観確率と主観的情報構造を同時に導出する一般的フレームワークの開発とその拡張について研究を行った。先行研究の多期間への拡張および情報構造の内生的選択モデルの公理化、状態分布の情報に加えて将来の選好情報の学習への拡張などを行った。今後も研究計画に基づいて着実に研究を実施していく。特に時間的進展モデルについては、国際的査読誌に確実に採択されるよう研究を継続する。また、実施計画にあるとおり、28年度に共同研究者らを日本に招聘して、意思決定理論の国際ワークショップを開催し、研究成果をアピールするとともに、国内外の研究ネットワークの形成を推進する。29年度は本研究課題の最終年である。概要にあげた進行中の研究について、国際的査読誌に投稿できるよう確実に準備を進める。また研究成果の発表に務める。国際的な意思決定理論の学会であるRisk, Uncertainty and Decision Conference (29年度はロンドン開催)にて研究発表を予定している。また、28年度に実施した意思決定理論のワークショップを引き継ぎ、今後継続的な研究交流を図るために、国内の関係研究者と連携してDecision Theory Workshopを立ち上げた。29年度はワークショップを2回計画している。ミクロ経済学、意思決定理論研究が順調に進捗したため、28年度以降に実施予定だった共同研究者の招聘を27年度に実施するため、27年度予算に不足が生じる可能性があった。そのため、10万円の前倒し支払い請求を行った。しかし、28年度から大学の所属が変更になり、多忙のため年度末に計画していた出張等が実施できなくなった。結果的に、前倒し請求分を含め、一部予算を28年度に繰り越すこととなった。差額が少額なので、29年度に繰り越すこととした。当初計画に基づいて、研究費を執行する。海外出張および、国際ワークショップの開催のための研究者招聘などを予定している。物品費か旅費の一部として使用する予定である。
Fe-C系セメンタイトの非化学量論性と熱力学的安定性に関する研究

セメンタイトの結晶構造の八面体中心位置に存在する八面体位置にC原子を配置した構造モデルを考えて,クラスター展開・変分法によりセメンタイトの自由エネルギーを計算した.その結果,温度の上昇とともにFe3Cの化学量論組成での配置エントロピーが急激に増大することがわかった.そこでFe-C2元系合金を実際に溶製し,セメンタイトを抽出分離法により採集した.それをX線回折,中性子線回折により分析し,格子定数の測定や八面体侵入型位置へのC原子の固溶を確認した.しかしこの測定からは,セメンタイトの化学量論組成からの有意な変化は認められなかった.現在この追試を引き続き行っている状況である.本研究のもう一つの目的であるFe-C系状態図の再検討を行うために,準安定平衡状態,特に実用的に重要なマルテンサイトの焼戻し過程における準安定炭化物の生成についての検討を行った.炭素鋼のマルテンサイトの焼戻しでは,準安定炭化物の析出を経てフェライトとセメンタイトへ分解するが,100°Cから200°Cでの焼き戻しではマルテンサイトからη相(Fe2C)が形成され,基地相が低炭素マルテンサイト相となる.そこで,第一原理計算を用いたクラスター相互作用エネルギーの評価とそれを用いたモンテカルロ・シミュレーションにより熱力学的に考察した.この結果から,Fe2C-η炭化物の析出過程について次のように考察した.すなわち,BCC鉄-炭素系の二相分離傾向により高炭素領域が生じ,高炭素領域から規則化によりFe2C規則構造が生成し,同素変態することでFe2C-η炭化物が生じると考えられる.実験的に報告されているFe2C-η炭化物の母相との方位関係と,本研究で得られたFe2C規則構造の母相との方位関係を比較したところ良い一致を示したため,実験結果とも整合することが確認された.Fe-C2元系に生成するセメンタイトには,正規のCサイト以外に八面体侵入型空隙が存在するため,この空孔とC原子の位置交換によって生ずる配置エントロピーの寄与が無視できない.エントロピーは自由エネルギーに対して-TS(Tは絶対温度,Sはエントロピー)の寄与として記述されるため,高温でその影響が大きく現れ,セメンタイトの高温での熱力学的安定性を増加させる可能性がきわめて大きい.そこで本研究では,これまでほとんど考慮されなかったセメンタイトの非化学量論性を計算と実験の両面から検討し,この合金系での黒鉛に対するセメンタイトの準安定性について考察することを研究目的としている.H28年度はクラスター展開・変分法によりセメンタイトの自由エネルギーを計算した.この計算ではセメンタイトのC原子と空孔が八面体空隙サイトに置換するモデルを用いた.この手法については本研究グループで独自に計算コードを開発し,置換型元素,侵入型元素を問わず多元系の自由エネルギーが計算できることを確認した.さらにフェライト,オーステナイトの自由エネルギーもクラスター変分法で計算し,相境界や活量などの熱力学データとともにCALPHAD法に導入してFe-C2元系状態図計算を行った.その結果,化学量論化合物では発生しない配置エントロピーの寄与が大きくなり,高温でセメンタイトが安定相として存在する可能性が示唆された.現在この計算結果について投稿論文を準備している段階である.H28年度はセメンタイト,フェライト,オーステナイトの自由エネルギーをクラスター変分法で計算し,相境界や活量などの熱力学データとともにCALPHAD法に導入してFe-C2元系状態図計算を行った.その結果高温でセメンタイトが安定相として存在する可能性が示唆された.これはFe-C2元系状態図に生成するセメンタイトの結晶構造が空間群Pbnmの斜方晶であり,C原子は6個のFe原子が構成するプリズム型三角柱の中心に配置される以外に,八面体の中心位置にC原子が入る大きさの八面体空隙が存在できる.このサイトにC原子が固溶すれば,原子配置の自由度が増えるので,組成の変化(非化学量論性)が可能になるため新たな混合エントロピーが発生することが原因である.オーステナイトやフェライトと平衡するセメンタイトと黒鉛の生成自由エネルギーの差はきわめて小さく,数kJ/molにも満たない値であり,このような自由エネルギー差は,空孔とC原子の位置交換から発生する混合エントロピーで逆転した結果であると考えられる.Fe-C2元系に生成するセメンタイトには,正規のCサイト以外に八面体侵入型空隙が存在するため,この空孔とC原子の位置交換によって生ずる配置エントロピーの寄与が無視できない.エントロピーは自由エネルギーに対して-TS(Tは絶対温度,Sはエントロピー)の寄与として記述されるため,高温でその影響が大きく現れ,セメンタイトの高温での熱力学的安定性を増加させる可能性がきわめて大きい.そこで本研究では,これまでほとんど考慮されなかったセメンタイトの非化学量論性を計算と実験の両面から検討し,この合金系での黒鉛に対するセメンタイトの準安定性について考察することを研究目的としている.H29年度はまず,セメンタイトにおける空隙位置の同定を行った.すなわち,θメンタイトの結晶構造八面体の中心位置に存在する八面体位置にC原子を配置した構造モデルを考えた.さらにこの結果を踏まえて,クラスター展開・変分法によりセメンタイトの自由エネルギーを計算した.この計算ではセメンタイトのC原子と空孔が八面体空隙サイトに置換するモデルを用いた.

この手法については本研究グループで独自に計算コードを開発し,置換型元素,侵入型元素を問わず多元系の自由エネルギーが計算できることを確認した.その結果,温度の上昇とともにFe3Cの化学量論組成での配置エントロピーが急激に増大することがわかった.セメンタイトと(Fe+黒鉛)の生成自由エネルギーの差はわずかに数kJ/molであるため,1000K以上の高温になるとセメンタイトが黒鉛に対して安定化すること可能性が指摘された.H29年度はセメンタイトにおける空隙位置の同定を行った.すなわち,θメンタイトの結晶構造が空間群Pbnmの斜方晶であり,C原子は6個のFe原子が構成するプリズム型三角柱の中心に配置される以外に,八面体の中心位置にC原子が入る大きさの八面体空隙が存在できる.そこでこの構造(Fe12C4)を基本構造として,4bサイトと4aサイトの2種類の八面体位置にC原子を配置した構造モデルを考えた.具体的には微小なC濃度変化を考慮するために,θメンタイトのユニットセルを2×2×2に拡張した超格子Fe96C32を用いて,その八面体位置のいずれかにC原子が1個配置した場合の生成エネルギーをVASPを用いた第一原理計算により求めた.上記の各超格子構造に対して純鉄(bcc)と黒鉛基準の生成エネルギーを計算したところ,八面体位置4bサイトと4aサイトに炭素を固溶させたFe96C33超格子構造では,その値はそれぞれ0.0235 eV/atom,0.0373 eV/atomであった.このことから,八面体位置4bサイトがCの固溶サイトとして有力であることがわかった.また,クラスター展開・変分法によりセメンタイトの自由エネルギーを計算した.この計算ではセメンタイトのC原子と空孔が八面体空隙サイトに置換するモデルを用いた.その結果,温度の上昇とともにFe3Cの化学量論組成での配置エントロピーが急激に増大することによって,セメンタイトが安定構造といわれる黒鉛に対して,熱力学的安定性を確保する可能性があることがわかった.またその組成は,化学量論組成よりも高炭素側に位置することも明らかになった.そこで,Fe-1.8 wt.% C2元系合金を実際に溶製し,セメンタイトを抽出分離法により採集した.これをX線回折により分析し,格子定数の測定や八面体侵入型位置へのC原子の固溶を確認している段階である.セメンタイトの結晶構造の八面体中心位置に存在する八面体位置にC原子を配置した構造モデルを考えて,クラスター展開・変分法によりセメンタイトの自由エネルギーを計算した.その結果,温度の上昇とともにFe3Cの化学量論組成での配置エントロピーが急激に増大することがわかった.そこでFe-C2元系合金を実際に溶製し,セメンタイトを抽出分離法により採集した.それをX線回折,中性子線回折により分析し,格子定数の測定や八面体侵入型位置へのC原子の固溶を確認した.しかしこの測定からは,セメンタイトの化学量論組成からの有意な変化は認められなかった.現在この追試を引き続き行っている状況である.本研究のもう一つの目的であるFe-C系状態図の再検討を行うために,準安定平衡状態,特に実用的に重要なマルテンサイトの焼戻し過程における準安定炭化物の生成についての検討を行った.炭素鋼のマルテンサイトの焼戻しでは,準安定炭化物の析出を経てフェライトとセメンタイトへ分解するが,100°Cから200°Cでの焼き戻しではマルテンサイトからη相(Fe2C)が形成され,基地相が低炭素マルテンサイト相となる.
酸化物人工格子による新規磁気材料の創成

スピネル型フェライト薄膜における巨大磁気抵抗と光誘起磁性バルク多結晶のスピネル型フェライト(Ni, Zn)Fe_2O_4において、巨大磁気抵抗効果(CMR)が発現することを見出した。また、磁気特性の組成依存性を系統的に調べることによって、このCMRが、スピネル構造のBサイトに配位する磁性イオン間のスピンフラストレーションに起因することが分かった。また、この物質系は、10K付近の低温領域において、クラスターグラスを示し、スピン凍結温度以下の温度領域で、光照射により凍結していたスピンが融解し、磁化が増大すること(光誘起磁性)を見出した。また、この光誘起磁性の成膜時酸素分圧依存性を詳細に検討した結果、酸素欠損が多い、すなわちFe^<2+>濃度が高いほど、光誘起磁性が増大することが分かった。このことから、この光誘起磁性は、Si^<4+>添加イットリウム鉄ガーネット(YIG)系と同様に、磁気異方性の強いFe^<2+>のスピンが光照射によって再配列し、その結果、局所的な磁気異方性が変化し凍結していたスピン群が磁場方向へ揃いやすくなることによって起こると考えられる。強磁性・強誘電性を併せ持つ新物質(マルチフェロイック材料)の探索本研究ではペロブスカイト型酸化物薄膜PbFe_<0.5>Ta_<0.5>O_3およびBaFe_<0.5>Ta_<0.5>5O_3において、強誘電性と強磁性の同時発現を目指し、実験を遂行した。誘電測定から、これらの試料において強誘電体的挙動が確認された。また、磁気測定の結果、10K付近の低温領域において、(弱)強磁性と常磁性が混在した特異な磁気挙動を示すことが分かった。この磁気挙動の機構は、Bサイトに配位するFe^<3+>スピンの規則-不規則配列転移に起因すると考えられる。
ソフトウェア開発におけるヒューマン・エラーの防止

本研究では、ソフトウェアの品質・生産性に大きく影響する設計エンジニア間の情報伝達の問題に着目し、エラー防止の観点から重点管理すべき設計情報を明らかにすることを試みた。計測システム制御ソフトウェアの開発において実際に発生した314件の障害事例の調査を行い、各々の設計情報に対する有効な管理手段について検討した。結果として以下のことが分かった。(1)機能設計情報理解ミスとインターフェイス設計情報理解ミスは、プログラムの種類に関係なく、常に60%以上を占めている。両者の比率は、ユーザーとのインターフェイスやハードウェアに近いプログラム群とこれらを繋ぐ中間層のプログラム群とでは異なっている。前者ではインターフェイス設計情報理解ミスが、後者では機能設計情報理解ミスが多い。(2)機能設計情報理解ミスについては、a)要求の理解ミス、b)機能間の関連性の理解ミス、c)実行条件の理解ミス、d)システム状態の理解ミスが多い。a)及びb)はプログラムの種類によって特異的に、c)及びd)は全般的に発生している。これらのミスに対しては、ユーザー要求とプログラム機能、プログラムとその対象、システム運用条件とプログラム起動条件、機能実現のためのコードと状態操作のためのコード、の関連性を示した設計文書をそれぞれ作成し、それに基づく関連部分の確認を行うことが有効と考えられる。(3)インターフェイス設計情報理解ミスについては、a)ハードウェア仕様理解ミス、b)OS仕様理解ミス、c)ファイル仕様理解ミス、d)モジュール仕様理解ミス、e)データ仕様理解ミスが多い。a)c)はプログラムの種類によって特異的に、d)及びe)は全般的に発生している。これらのミスに対しては、それぞれの情報をその内容、それが使われる設計プロセスの形態に応じた様式で文書化することが有効と考えられる。(4)(3)-a)d)e)について、具体的な文書化の方法を実際の開発プロセスに適用し、エラー発生率を大幅に低減できることを確認した。