hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
複合アニオン化合物の光励起ダイナミクス

金属酸窒化物をはじめとする様々な複合アニオンにおけるキャリアーの挙動を明らかにすることで、光触媒活性をさらに向上させることが本研究の目的である。複合アニオン材料はアニオン欠陥が生成しやすい。例えば、金属酸窒化物は、金属酸化物をアンモニア気流下で高温加熱して合成される。しかし、強い還元雰囲気下に晒されるので酸素欠損ができやすい。この酸素欠損は電子を深くトラップし、電子の反応活性を低下させる。そこで、本研究では、窒化条件や前駆体の種類を変えたり、ドーピングによって、アニオン欠陥の数や電子トラップ準位の深さがどのように変化するかを明らかにすることで、深い欠陥準位を形成しない合成条件の探索に貢献する。
「画像に基づく」メニエール病の診断、治療効果の評価に関する研究

メニエール病患者の内リンパ水腫を描出可能な新たな検査手法として3T-MRIを用いた画像診断が開発されたが、実施症例数が少なく、内リンパ水腫の程度との関連などに関しては未だ明らかとなっていない。本研究では、グリセロールテストや蝸電図など、従来、内リンパ水腫を間接的に証明するために用いられた検査法と3T-MRIを用いた検査手法の比較検討を行ない、画像診断との相関を明らかにすることを目的とした。その結果、グリセロールテストや蝸電図と比較し、3T-MRI法は内リンパ水腫の感度がもっとも高いことを明らかにした。また、浸透圧利尿剤治療前後で内リンパ水腫の改善を画像的に捉える事が可能であることを示した。従来からメニエール病の病態は内リンパ水腫であるとされているが、確定診断は側頭骨病理による以外なく、実際の患者の診断の際に苦慮することも少なくない。現在我国では厚生省特定疾患前庭機能異常研究班のメニエール病診断基準(1974年)が用いられているが、この診断基準では、めまいの反復や難聴の随伴など臨床症状が中心であり、メニエール病の病態である内リンパ水腫とは直結しておらず、補助診断であるグリセオールテストや蝸電図は間接的に内リンパ水腫を証明する検査にすぎず、実際に内リンパ水腫を確認することは困難であった。近年、ガドリニウムを鼓室内投与し、3T-MRIを用いることにより、内リンパ水腫が画像的に証明できるようになった。これは、今まで側頭骨病理でしか証明できなかった内リンパ水腫を、実際の症例で確認できる画期的な方法である。原理としては、希釈した造影剤(ガドリニウム)を経鼓膜的に中耳に注入し、24時間後にMRIを撮影する。ガドリニウム分子は正円窓を通過し、外リンパ腔に移行する。しかし、ライスネル膜は通過できず、内リンパ腔には移行しないために、外リンパ腔と内リンパ腔が区別され描出される。その結果、内リンパ水腫があると拡大した内リンパ腔は透亮像として確認できる。メニエール病患者を対象に、従来の内リンパ水腫推定検査であるグリセオールテストや蝸電図などの間接的証明法を行い、内リンパ水腫の陽性率を求め、画像診断の陽性率と比較検討している。これまで20症例を対象に行い、グリセオールテストの陽性率は55%、蝸電図は60%で両者を組み合わせると75%であった。これらの陽性率は、過去の報告と比較しても妥当なものである。それに比べ、本手法のMRIを用いた画像診断では95%と陽性率が高く、内リンパ水腫を同定するには非常に有効な検査であることが示唆された。本研究では、希釈した造影剤(ガドリニウム)を経鼓膜的に中耳に注入し、24時間後にMRIを撮影することにより、正円窓を通過し、外リンパ腔に移行したガドリニウム分子を描出することにより蝸牛内の状態を把握し病態を明らかにする研究を実施した。特にガドリニウム分子はライスネル膜は通過できず、内リンパ腔には移行しないために、外リンパ腔と内リンパ腔が区別され描出されるため、内リンパ水腫があると拡大した内リンパ腔は透亮像として確認できる。本研究では研究期間を通じてメニエール病患者を対象に、従来の内リンパ水腫推定検査であるグリセオールテストや蝸電図などの間接的証明法を行い、内リンパ水腫の陽性率を求め、画像診断の陽性率と比較検討した。その結果、グリセオールテストの陽性率は55%、蝸電図は60%で両者を組み合わせると75%であった。また、メニエール病の治療薬であるイソソルビドの投与により内リンパ水腫が改善する所見も得られており、今後治療効果の判断のための診断にも応用可能であることが示唆された。

また、浸透圧利尿剤治療前後で内リンパ水腫の改善を画像的に捉える事が可能であることを示した。従来からメニエール病の病態は内リンパ水腫であるとされているが、確定診断は側頭骨病理による以外なく、実際の患者の診断の際に苦慮することも少なくなかった。我国では厚生省特定疾患前庭機能異常研究班のメニエール病診断基準(1974年)が用いられているが、この診断基準では、めまいの反復や難聴の随伴など臨床症状が中心であり、メニエール病の病態である内リンパ水腫とは直結しておらず、補助診断であるグリセオールテストや蝸電図は間接的に内リンパ水腫を証明する検査であるため、実際に内リンパ水腫を確認することは困難であった。近年、ガドリニウムを鼓室内投与し、3T-MRIを用いることにより、内リンパ水腫が画像的に証明できるようになった。これは、今まで側頭骨病理でしか証明できなかった内リンパ水腫を、実際の症例で確認できる画期的な方法である。本研究では、我々が開発した両側経鼓室内耳造影により定量的な内リンパ水腫の評価を用いて、メニエール病とその関連疾患における内リンパ水腫の存在、経時的変化、治療効果などについて検討を行い、画像診断の有効性について明らかにすることを主たる目的とした。平成23年度は当初の計画通り、同一症例を対象に、グリセオールテスト、蝸電図、ガドリニウム鼓室内投与3T-MRIを行い、臨床的なメニエール病との診断との一致率に関して検討を行った。その結果、ガドリニウム鼓室内投与3T-MRIでは、非常に高感度で内リンパ水腫を検出することが可能である事を明らかにした。特に、両側の比較い蝸牛管に占める内リンパ腔の面積比を求める事で、偽陽性を減らすことが可能である事を示した。当初の計画どおりグリセオールテストなどの他の内リンパ水腫を評価する検査手法と、ガドリニウム造影3T-MRIによる内リンパ水腫評価法の感度および特異度の比較検討を行い、その陽性率を明らかにすることができた。また、パイロット的に、数症例に関してメニエール病の治療に用いられる薬剤(浸透圧利尿剤、ステロイド、脳循環改善薬など)の投与前後で同様の評価を行うことができた。研究計画当初に予定していたグリセオールテスト、蝸電図との比較検討を行い、MRIによる画像診断の有効性を明らかにすることができた。メニエール病の発作期と寛解期における内リンパ水腫の程度を画像的に比較することで、病態の変化と内リンパ水腫の程度の相関を検討する。また、メニエール病の治療に用いられる薬剤(浸透圧利尿剤、ステロイド、脳循環改善薬など)の投与前後で、内リンパ水腫の程度を比較する計画である。また、現在までに、メニエール病関連遺伝子としてCOCH、KCNE1、PTPN22, HSPA1A, PARP-1, ADD1などが報告されているが、遺伝子多型がメニエール病を起こすメカニズム等については不明である。本研究では、画像診断の結果に基づきメニエール病のサブグループ化を行い遺伝子解析を行う。平成23年度の検討により、3T-MRIを用いた画像診断により、グリセオールテストや蝸電図と比較しても高感度に内リンパ水腫を検出できる事が明らかになり、3T-MRIを用いた画像診断の有効性が明らかと成ってきたため、平成24年度はメニエール病の発作器と寛解期における内リンパ水腫の程度を画像的に比較する事で、病態の変化と内リンパ水腫の程度の相関を検討する。また、メニエール病の治療に用いられる薬剤(浸透圧利尿剤、ステロイド剤、脳循環改善薬など)の投与前後での内リンパ水腫の程度を比較する事で、治療効果判定マーカーとしての有用性について検討を行う。また、AQPなどいくつかの遺伝子の解析を行い病因解明の基礎的な研究を行う。前年度までに引き続き、画像診断に必要な試薬および遺伝子解析に必要な試薬、プラスチック消耗品を購入する計画である。
銀河・銀河団内の宇宙線とそれが母天体に与える影響

銀河、銀河団のガス中には宇宙線が存在し、銀河、銀河団の進化に影響を与えていると考えられている。本研究では銀河、銀河団での宇宙線の加速過程と、その後の拡散過程、さらには拡散した宇宙線が周囲の環境に与える影響について統一的に研究を行い、主に以下のようなことがわかった。(1)銀河においては多くの宇宙線は超新星残骸で加速されるが、加速された宇宙線はプラズマ中に波を発生させる。波との相互作用により宇宙線の拡散速度は著しく低下する。(2)銀河団の中心ではAGNにより宇宙線が加速されるが、加速された宇宙線はプラズマの波とともに銀河団ガス中に広がり、広く銀河団ガスを加熱する。平成24年度は銀河団中の銀河、特に銀河団の中心にあるcD銀河と銀河団ガスの関係について調べた。cD銀河を覆うガスは強いX線を放射しており、急速にエネルギーを失っているはずであるが、温度はあまり下がっておらず、何らかのエネルギー供給メカニズムが働いていると考えられている。そこでエネルギー供給源としてcD銀河の中心に存在する巨大ブラックホール(活動銀河核)を考え、エネルギーの運搬役として宇宙線を考えた。ブラックホールの周囲では宇宙線が加速されており、加速された宇宙線は銀河団内へと流れ出す。宇宙線は銀河団ガスと相互作用をし、プラズマ不安定によりアルフベン波を励起する。この際、宇宙線からアルフベン波にエネルギーが渡される。アルフベン波の成長は最終的に非線形効果により止められる。この際、波のエネルギーが銀河団ガスへ渡される。以上の過程により、ブラックホールの周辺で宇宙線の形で生成されたエネルギーが銀河団ガスへ渡されるはずである。この過程について数値シミュレーションを用いて調べたところ、これまで考えられてきた多くのエネルギー供給メカニズムと異なり、安定に継続してエネルギーがブラックホール周囲から銀河団ガスへ渡されることがわかった。さらにこの過程でエネルギーを運搬する宇宙線からの非熱的放射についても調べた。宇宙線からは、シンクロトロン放射、逆コンプトン放射、π中間子からのガンマ線放射がある。そのうちのシンクロトロン放射に関する予言は電波放射の観測と一致し、他の放射は弱く、観測は難しいことがわかった。最終年度は宇宙線が銀河・銀河団で果たす役割について、さまざまな天体について観測と比較しつつ理論モデルを構築した。1.すざく衛星の観測により、銀河団の外周部のエントロピーは、従来の理論予想より小さいことが最近明らかになった。私はこの現象が、銀河団周辺部で発生した衝撃波により加速された宇宙線が、ガスの運動エネルギーを消費した結果であることを指摘した。2.銀河団中心部では活動銀河核(AGN)によって、膨大な熱が銀河団ガスに供給されていると考えられているが、その熱の運び役として宇宙線が働いてる可能性を指摘し、実際に安定に熱を供給できることを摂動理論を使って示した。また、Hydra A銀河団の中心にあるcD銀河をすばる望遠鏡で観測し、巨大な冷たいガスの円盤が存在することを明らかにした。このガスの一部はブラックホールに落下し、宇宙線ジェットとして噴出していると考えられる。3.銀河系の中心部にはフェルミバブルという巨大なガンマ線の構造が見られるが、ガンマ線を放射している宇宙線の起源がよくわかっていない。この問題について、宇宙線が超新星残骸と同じように、バブル周囲の衝撃波で加速されたとすると、観測をよく説明できることを示した。4.散開星団RSGC1のガンマ線は陽子宇宙線ではなく電子宇宙線によるものである。電子宇宙線はパルサーにより、供給されている。研究期間全体では、宇宙線がpcの銀河系内天体スケールからMpcの銀河団スケールまで、様々な階層で果たしている役割について明らかにすることができた。特に、銀河団スケールでの宇宙線の役割は、これまで予想されていたもの以上であることがわかった。宇宙線の加速と拡散を調べるため、流体、宇宙線粒子の両方の分布の時間進化を同時に解く特殊な数値シミュレーションコードを開発した。銀河での宇宙線の運動量の範囲は9桁以上にも及び、そのため宇宙線の特徴的な空間スケールもその分変わる。また宇宙線が衝撃波で加速する場合は、衝撃波前面の流体に小さいスケールのprecursorと呼ばれる構造ができるが、その構造は宇宙線の加速に大きな影響を与える。このような広い範囲に渡る空間スケールの変化を取り扱うためには、数値計算コード中で空間メッシュを設定するときに工夫が必要であった。そのためこの種のコードを開発したグループは世界的にも少なく、コードを開発できたことで国際的に大きなアドバンテージとなった。このコードを実際に使用し、超新星残骸の衝撃波で加速された宇宙線粒子が、超新星残骸から脱出したときに粒子のエネルギースペクトルはどのようになるか調べた。

その結果、宇宙線はプラズマ不安定性により自ら星間ガス中に波を発生させ、その波との相互作用で、星間空間への拡散は大きく遅れることが明らかになった。この遅れのため、粒子のエネルギースペクトルは大きく変形される。また宇宙線が、宇宙最大の天体、銀河団に与える影響についても調べた。銀河団の中心部のコアは正体不明の加熱源によって冷却が阻止されている可能性が指摘されているが、その加熱源が宇宙線である可能性について調べた。その結果、宇宙線はコアを安定に加熱できることが明らかになった。また、宇宙線は電波を放射すると予想されるが、その予想が、銀河団の電波放射の観測とよく一致することも示した。平成24年度は銀河の進化モデルや初代世代星形成での宇宙線の役割について調べる予定であったが、その前に平成25年度に研究を予定していた銀河団での宇宙線の役割について主に調べた。これは日本のすざくなどのX線天文衛星や、電波望遠鏡、ガンマ線望遠鏡での観測が進み、銀河団のデータが増え、理論との比較が用意になったためである。結果として最新の観測結果に基づいた理論を構築することができた。学術論文も4本発表することができた。当初の計画通り、流体、宇宙線粒子の両方の分布の時間進化を同時に解く数値シミュレーションコードを開発することができた。さらにそのコードを利用して、超新星残骸での粒子の加速と粒子の星間空間への拡散について調べることができ、すでに学術論文として発表した。銀河団での宇宙線の役割についての研究が順調に進んでおり、観測をうまく説明できる理論の構築に成功している。そのためまずそちらの研究を優先して進めたい。その応用として銀河モデルや初代星などの他の天体の研究を行う。数値シミュレーションに必要なワークステーションなどのハードウェアはすでに購入しているが、ソフトウェアの更新費用は必要である。最終年度なので、研究成果の発表に力を入れたい。そのため、研究発表のための旅費や、論文の投稿料に多くの予算を割く予定である。銀河系内の宇宙線の加速と星間空間への拡散について調べた平成23年度の成果をもとに、銀河系外天体での宇宙線の振る舞いについて調べる。たとえば銀河団中の宇宙線は周囲の銀河団ガスを加熱するはずである。特に銀河団の中心部は宇宙線を加速する活動銀河核が存在するので、宇宙線加熱がこの領域のエネルギーの長期的なバランスに重要な役割を果たしているかもしれない。銀河団の中心部には銀河団ガスを加熱する未知のメカニズムがあると言われており(cooling flow問題)、宇宙線がその加熱源として適当かどうか調べる。該当なし平成23年度は新型のCPUを備えたワークステーションの購入を予定していたが、そのCPUの開発が遅れたため、平成23年度中には購入できなかった。平成24年度には購入し、大規模な数値シミュレーションを行いたい。また、成果発表、研究交流のための旅費を予定している。
作用素環論における群作用の研究

作用素環への群作用や関連する課題について研究した。とりわけ、位相空間の非可換化である単純核型C*環の研究に重点的に取り組んだ。まず、単純核型C*環への様々な群作用をコサイクル共役で分類した。具体的には、無限型UHF環への有限生成自由アーベル群の作用の一意性を得た。さらに、多くの単純核型C*環がそのK群によって分類されることも示した。また、極小力学系に付随する位相充足群が色々な興味深い性質を持つことも示した。T.Giordano(オタワ大学教授)・I.F.Putnam(ビクトリア大学教授)・C.F.Skau(ノルウェー科学技術大学教授)との共同研究によって、有限生成自由アーベル群のカントール集合への極小作用を軌道同型で分類することに成功し、得られた研究成果を解説する論文を発表した。この成果は、対応するC*環の分類やそのK理論の計算などにも応用されうる可能性を持っていると、期待されている。また、作用する群をさらに一般化することも模索している。単純なC*環への自由アーベル群の作用に関しても成果をあげた。具体的には泉正己(京都大学教授)との共同研究により、Kirchberg環という広いクラスのC*環に対して、階数2の自由アーベル群のある種の作用を分類する事にも成功した。また、AH環への階数1の自由アーベル群の作用やAF環への階数2の自由アーベル群の作用の分類に関しても、部分的な成果をあげた。2010年6月にカナダのビクトリア大学で行われた研究集会や、2010年9月にカナダのバンフ国際研究所で行われた研究集会において、これらの研究成果を講演発表した。分類の対象となる環や群をさらに一般化する方向で研究を進めている。射影を含まない環への群作用の分類は特に重要であると考えられる。C*環への群作用の分類は作用素環論における最も基本的な問題の一つであり、これらの研究は先駆的で且つ発展性のある成果であると考えられる。単純なC*環への群作用に関しても研究した。まず、泉正己(京都大学教授)との共同研究により、Kirchberg環という広いクラスのC*環に対して、poly-Z群の作用の分類に関して成果をあげた。具体的には、poly-Z群の外部的な作用がRohlin性を持つことを示し、Hirsch lengthが3以下の群作用を分類した。また、佐藤康彦(京都大学学振特別研究員)との共同研究により、(ある種の)核型C*環に対してstrict comparisonとZ-stabilityが同値になることを示した。この結果は将来のC*環の分類理論において極めて基本的な重要性を有すると考えられる。さらに、UHF環やJiang-Su環への群作用の分類に関しても多くの成果を得た。カントール極小系から生じる位相充足群についても研究し、力学系が拡大的であるならば位相充足群は指数増大度を持つ事を示した。2011年6月にスペインのCRMで行われた研究集会や、2011年6月に上海の華東師範大学で行われた研究集会や、2011年9月に京都のRIMSで行われた研究集会や、2012年3月に東京理科大学で行われた日本数学会年会において、これらの研究成果を講演発表した。現在、分類の対象となる環や群をさらに一般化する方向で研究を進めている。単純C*環への群作用の分類は作用素環論における最も基本的な問題の一つであり、これらの研究は先駆的で且つ発展性のある成果であると考えられる。片側位相的マルコフシフトを連続軌道同型で分類することに成功した。位相的マルコフシフトは記号力学系の分野で最も基本的な重要性を持つ力学系である。位相的マルコフシフトからはCuntz-Krieger環と呼ばれるC*環が生じる。2つの片側位相的マルコフシフトが連続軌道同型であることと、対応するCuntz-Krieger環の間にカルタン部分環を保つ同型が存在することとは、同値である。従って、Cuntz-Krieger環とそのカルタン部分環の組の完全分類が、得られたことになる。系として、コンパクト作用素をテンソルしたCuntz-Krieger環とそのカルタン部分環の組が同型であるためには、対応する両側位相的マルコフシフトがflow equivalentであることが、必要十分であると示された。離散群の局所コンパクトハウスドルフ空間への作用が持つ普遍的な性質について、研究した。与えられた離散群に対し、その部分集合を一つ定めるごとに、離散群の局所コンパクトハウスドルフ空間への作用を構成できる。この作用が適切な意味で普遍性と一意性を持つことを示した。さらに、この作用が離散的な極小集合を持つための必要十分条件を、部分集合の性質として書き表した。

応用として、任意の可算無限離散群が、コンパクトでない局所コンパクトカントール空間に、自由かつ極小な作用を持つことを示した。カントール集合上の極小力学系に付随する位相充足群について研究した。この群は力学系から生じるC*環やそのK群と深く関わっている。具体的には、位相充足群の同型類が元の力学系の同型類の完全不変量になっていることや、位相充足群の交換子群が単純になることなどを証明した。また、SFTと呼ばれる、記号力学系と作用素環の研究において基本的な力学系からは、Higman-Thompson群の一般化が生じることを示した。これらの研究成果は、作用素環論や群作用の研究の、群論への応用とみなすことができる。私はこの成果を、10月にドイツで行われた研究集会や、11月に大阪教育大学で行われた研究集会などで、講演発表した。単純C*環の分類についても研究を行った。K理論による単純C*環の分類理論は1990年代から現在に至るまで多くの研究者によって活発に研究されている。その中で、K理論による分類が可能なクラスをいかにして特徴づけるかという問題が生じてきた。京都大学の佐藤康彦氏との共同研究によって私は、C*環が唯一のトレース状態を持つとき、quasidiagonalかつstrict comparisonという性質から、分解階数有限という性質が従うことを示した。これは、分類可能なクラスの特徴づけという問題に、完全な解答を与えたことを意味する。系として、C*環の多くの重要な具体例がK群によって分類されることがわかる。UHF環・Jiang-Su環・Kirchberg環のいずれに対しても、群作用の分類をさらに前進させることが出来たが、まだ完全解決には至っていない。25年度が最終年度であるため、記入しない。作用素環論の視点から、カントール集合上の群作用についての研究を進めることができた。位相充足群に関する一連の研究成果は、無限群論の研究者から大いに注目を集めている。C*環の分類理論についても、従来から多くの研究者によって重要視されてきた問題に解答を与えるという形で、きわめて根本的な成果をあげることができた。順調に成果をあげており、研究の方向性に間違いはない。今後は分類の対象となる群をさらに一般化する事を目指す。これまでに得られた成果を、単純C*環への群作用の分類に適用して、研究の幅を広げていきたい。
導波路型プラスチック光アイソレ-タの開発

本研究では先ずプラスチック光ファイバアイソレ-タの基本となるプラスチックの磁気光学性能指数を高めるため,これに反磁性有機分子をド-プした試料のベルデ定数Vを測定した.その結果,高温液晶S1131をド-プするとV値が120%増加することを初めて見いだした.次いでこのプラスチックロッドを円箇形磁石内に挿入した短波長域用の光アイソレ-タを試作し,Arレ-ザの波長488nm光に対して消光比1520dBのアイソレ-ション特性が得られることを初めて明らかにした(Opt.Comm.1991に掲載決定).挿入損は今のところ68dBとまだ大きいが,これはプラスチック端面への無反射コ-ティングや試料の複屈折成分の除去などによって低減可能である.ここで得られた磁気光学的プラスチックロッド試料の直径1mmφのファイバ化を現在進めており,光ファイバ型アイソレ-タの実現も可能となるであろう.さらに,本研究では薄膜導波路型光アイソレ-タについても検討を加えた.この場合,非相反光モ-ド変換部と相反光モ-ド変換部の組合せが必要となるが,ここでは今までにない旋光性高分子薄膜導波路型の相反モ-ド変換器の作成とその動作実験および解析を試みてみた.この素子は旋光性有機材料ド-ププラスチックをガラス基板などにスピンコ-トすることによッて作成できるが,これに488nmArレ-ザ光をプリズム結合で結合導波させたとき,入射TEモ-ド光が伝搬とともにTMモ-ド光に変換され,導波路長50mm程度でほぼ100%のモ-ド変換が達成可能なことを初めて明かにすることができた(応用物理講演集).この素子も低損失化を図っていく必要はあるが,従来の非常に高価な無機磁気光学結晶を用いるものと比較して格段に安価で素子作成も容易などの特徴を有するため,実用的価値も高いものと考えられる.本研究では先ずプラスチック光ファイバアイソレ-タの基本となるプラスチックの磁気光学性能指数を高めるため,これに反磁性有機分子をド-プした試料のベルデ定数Vを測定した.その結果,高温液晶S1131をド-プするとV値が120%増加することを初めて見いだした.次いでこのプラスチックロッドを円箇形磁石内に挿入した短波長域用の光アイソレ-タを試作し,Arレ-ザの波長488nm光に対して消光比1520dBのアイソレ-ション特性が得られることを初めて明らかにした(Opt.Comm.1991に掲載決定).挿入損は今のところ68dBとまだ大きいが,これはプラスチック端面への無反射コ-ティングや試料の複屈折成分の除去などによって低減可能である.ここで得られた磁気光学的プラスチックロッド試料の直径1mmφのファイバ化を現在進めており,光ファイバ型アイソレ-タの実現も可能となるであろう.さらに,本研究では薄膜導波路型光アイソレ-タについても検討を加えた.この場合,非相反光モ-ド変換部と相反光モ-ド変換部の組合せが必要となるが,ここでは今までにない旋光性高分子薄膜導波路型の相反モ-ド変換器の作成とその動作実験および解析を試みてみた.この素子は旋光性有機材料ド-ププラスチックをガラス基板などにスピンコ-トすることによッて作成できるが,これに488nmArレ-ザ光をプリズム結合で結合導波させたとき,入射TEモ-ド光が伝搬とともにTMモ-ド光に変換され,導波路長50mm程度でほぼ100%のモ-ド変換が達成可能なことを初めて明かにすることができた(応用物理講演集).この素子も低損失化を図っていく必要はあるが,従来の非常に高価な無機磁気光学結晶を用いるものと比較して格段に安価で素子作成も容易などの特徴を有するため,実用的価値も高いものと考えられる.
会話を通じた相互信頼感形成の共関心分析とコミュニケーション支援の研究

本研究課題では,会話インタラクションを通じて人々が合意を形成し,相互に信頼を構築する過程を対象として,会話の実証的分析に基づいて,その過程を記述する理論的枠組と計算理論的モデル構築を目標として研究を行った.医療,ビジネスコ,共同体コミュニケーション分野での相互信頼感構築会話データの実証的分析に基づいて,合意形成における関心擦り合わせ概念を提案し,提案と関心との二階層からなる談話行為による会話相互信頼感構築の談話構造記述理論として共関心モデルを提案した.コミュニケーション支援基盤技術へと発展させることを企図して,標準的な共有意図理論との融合を試みた.社会生活における会話コミュニケーションは他者との情報共有,合意形成の中核的機能を果たす.しかし,医療・教育・ビジネスなどの現場では,他者の合意遵守に関する信頼が重要となるため,人々は会話インタラクションを通じて相互に相手に対する信頼感を形成・確認している.本研究課題は,この会話の持つ相互信頼感形成の側面に着目し,医療・ビジネス・共同体コミュニケーションの各フィールドでの会話の実証的分析に基づいてその計算モデルを構築・検証し,コミュニケーショントレーニングを対象としてコミュニケーション支援システムの基盤技術を開発することを目的としている.平成27年度は相互信頼感形成の計算モデル開発の一環として,提案者が既に提案している会話の共関心モデルに基づいて,主にビジネスコミュニケーションフィールドに着目し,起業支援コンサルテイング会話データを対象として,共関心談話行為に基づいて分析を行った.その結果,コンサルティング場面のようにある程度複雑な会話においても,共関心談話行為の系列として会話進行を捉えることによって合意形成及び相互信頼感形成の観点から談話構造の記述が可能なことが示された.さらに,共関心談話行為分析の安定性を確認するために,同一の会話データを対象として複数のアノテータによるラベル付与実験を行い,一定の安定性が得られる見通しを得た.これらの研究成果を国際会議及び国内学会において発表した.また,医療コミュニケーション,共同体コミュニケーションのフィールドにおいても会話データの収集と分析を実施した.相互信頼感形成が重要な役割を果たす合意形成会話の実例として,ビジネスコミュニケーションフィールドの会話データを収集し,それを対象として共関心モデルに基づく分析を行い,その有効性を確認できたという点でおおむね順調に進展していると判断できる.社会生活における会話コミュニケーションは他者との情報共有,合意形成の中核的機能を果たす.医療・教育・ビジネスなどの現場では,他者の合意遵守に関する信頼が重要となるため,人々は会話インタラクションを通じて相互に相手に対する信頼感を形成し確認している.本研究課題は,この会話の持つ相互信頼感形成の側面に着目し,医療・ビジネス・共同体コミュニケーションの各フィールドでの会話の実証的分析に基づいてその計算モデルを構築・検証し,コミュニケーショントレーニングを対象としてコミュニケーション支援システムの基盤技術を開発することを目的としている.平成28年度は医療・ビジネス・共同体コミュニケーションの各フィールドでの会話の分析と,相互信頼感形成の計算モデルの開発を実施した.会話の分析においては,医療コミュニケーション,共同体コミュニケーションのフィールドの会話データの収集と分析を継続して実施し,会話内での非言語情報交換に関する分析の成果を国際会議および国内学会において発表した.さらにビジネスコミュニケーションフィールドの企業支援コンサルティング会話データを対象とした分析を継続し,複数アノテータによる共関心談話行為付与の安定性確認を進めた.相互信頼感形成の計算モデル開発においては,提案者が既に提案している会話の共関心モデルを,既存の共同行為の理論モデルと比較対比することによって発展させ,その結果を国内学会において発表した.また,人間同士のインタラクションを通じた社会関係形成・維持に重要な機能を持つという点で信頼と近接する心的概念である共感の進化基盤の研究者を招いて,シンポジウム「インタラクションを通じた信頼感と共感」を開催し,討論を通じた研究の深化を図ると同時に成果の公開を行った.相互信頼感形成が重要な役割を果たす合意形成会話の実例として,ビジネスコミュニケーション,医療コミュニケーション,共同体コミュニケーションの各フィールドにおいて会話データの相互信頼感共関心モデルに基づく分析および非言語情報交換分析を実施し,それと並行して意思決定理論との対比による共関心モデルの計算モデル化に着手したという点で,おおむね順調に進展していると判断できる.社会生活における会話コミュニケーションは他者との情報共有,合意形成の中核的機能を果たす.しかし,医療・教育・ビジネスなどの現場では,他者の合意遵守に関する信頼が重要となるため,人々は会話インタラクションを通じて相互に相手に対する信頼感を形成・確認している.本研究課題では,この会話の持つ相互信頼感形成の側面に着目し,医療・ビジネス・共同体コミュニケーションの各フィールドでの会話の実証的分析に基づいてその計算モデルを構築・検証し,コミュニケーション教育を対象としてコミュニケーション支援システムの基盤技術を開発することを目的とした.平成29年度は最終年度であり,医療・ビジネス・共同体コミュニケーションの各フィールドでこれまで行ってきた会話の分析の取りまとめ,相互信頼感形成の計算モデルとしての関心擦り合わせモデル開発の取りまとめ,コミュニケーション支援システムの試作,今後の研究推進のための課題整理を行った.会話の分析に関しては,ビジネス・共同体コミュニケーションを対象として,話し手行動評価に関連する聞き手行動分析,協働の障害分析などについて国内学会発表および学術論文発表を行った.また,ビジネスコミュニケーションフィールドの起業支援コンサルティング会話データを対象として複数アノテータによる共関心談話行為分析の安定性確認を行い国内研究会で発表した.会話内での非言語情報交換に関する分析の成果を国際会議において発表した.相互信頼感形成の計算モデル開発に関しては,既に提案している関心擦り合わせのモデルと意図的共同行為の理論との比較対比の結果について国際会議発表および国際シンポジウム招待講演を行った.コミュニケーション支援システムに関しては,会話参加者の共感度推定,会話活性化手法に関して学術論文に取りまとめた.

本研究課題では,会話インタラクションを通じて人々が合意を形成し,相互に信頼を構築する過程を対象として,会話の実証的分析に基づいて,その過程を記述する理論的枠組と計算理論的モデル構築を目標として研究を行った.医療,ビジネスコ,共同体コミュニケーション分野での相互信頼感構築会話データの実証的分析に基づいて,合意形成における関心擦り合わせ概念を提案し,提案と関心との二階層からなる談話行為による会話相互信頼感構築の談話構造記述理論として共関心モデルを提案した.コミュニケーション支援基盤技術へと発展させることを企図して,標準的な共有意図理論との融合を試みた.平成28年度は平成27年度の成果を踏まえて,対話インタラクションによって形成される相互信頼感の意思決定理論に基づく理論的裏付け,対話インタラクションの中で交換される非言語情報の相互信頼感形成への寄与の分析の研究を進める.平成29年度は最終年度であり,これまでの成果を踏まえて, (1)会話における相互信頼感形成の実証的分析として,共関心談話行為アノテーションの安定性確認と非言語情報交換と共関心談話行為との相関分析,(2)関心空間共同探索としての共関心計算モデルのとりまとめ,(3)コミュニケーション支援技術への提言,(4)プロジェクト研究成果の取りまとめと今後の研究課題の洗い出しを行う.29年度が最終年度であるため、記入しない。知能情報学29年度が最終年度であるため、記入しない。
燻煙成分の作用機構の解明

1)スギ線香のやすらぎ感のある燻臭を明らかにする目的で、スギ葉が燃焼時に発する燻煙、スギ葉ヘッドスペース、スギ葉精油のそれぞれの成分について比較検討した。スギ葉精油からはテルペン炭化水素、テルペンアルコールを主とした200種を越える成分を検出した。スギ葉ヘッドスペース成分としてはsabinene,α-pineneなど、モノテルペン16種が検出された。スギ葉燻煙成分としてはスギ葉ヘッドスペース成分と類似したsabinene,α-pineneを主とするモノテルペン21種と脂肪族由来と考えられる直鎖系炭化水素,芳香族化合物、酸、アルコール、セスキテルペン類が検出された。スギ葉燻煙成分の特徴は、GCにおいてスギ葉ヘッドスペース成分よりも低沸点部に出現する化合物、及び高沸点部に出現する化合物が特徴的で、これらがスギ葉燃焼時のやすらぎ感のある香りの原因となっていることが推定される。2)チャ、ニーム、クスノキの葉の炭化機構について考察した。175°Cを超えると熱分解が開始され、アミノ酸の熱分解によるcarbonyl類、pyrazine類、ヘミセルロースの熱分解による酢酸、フラン類、クロロフィルの熱分解によるpyrrole類が検出された。チャ、ニームでは275°C程度まで含硫化合物が検出された。225°Cからはphenol類の生成が盛んになるが、リグニンの熱分解温度より低いこの温度帯ではカテキン等ポリフェノール類由来と考えられる。325°C以上ではfuran類はほとんど検出されず、ヘミセルロースの熱分解終了が示唆された。425°C以上では酸類の生成も無くなり、セルロースの分解も終了することが明らかになった。それ以上の温度でリグニン等による芳香族化合物の生成が活発になることがわかった。非木材試料は木材と著しく異なる炭化時の挙動を示すことが解明され、各温度体での燻煙成分が明らかにされた。3)チャ(Camellia sinensis)葉の熱水抽出残渣の熱分解液体生成物は、葉のそれよりも強い活性を示した。試料をしみこませたろ紙上にシロアリを置く接触条件に比べ、ろ紙とシロアリを離す非接触条件では、殺蟻活性は弱まり、葉由来の試料は100倍希釈時に殺蟻活性をほぼ失った。これらの結果より,葉は非接触条件で殺蟻性を失うことが観察されたため、接触経路で作用する化合物が主として活性に関わり、反対に熱水抽出残渣では非接触条件でも高い殺蟻性を発揮していたため,非接触経路で作用する化合物が主として活性に関わっていると考えられる。チャ葉470°C炭化生成物、チャ葉メタノール逐次抽出物の470°C炭化生成物は高い殺蟻活性を有し、これらは、殺蟻活性有するフェノール類の含有率が他試料に比べ高いため、強い活性を示したものと考えられる。植物の燻煙成分を効率よく捕集するための装置を考案した。ガラス器具を主体としたもので、フラスコにウグリュークライゼンを取り付け、さらに冷却器、気体生成物採取口、液体凝縮物用受器をシステム化した。フラスコをバーナーで加熱し、フラスコ内の雰囲気温度を400°Cまでとし、冷却部を水冷にして受器をつけ、その後方にさらに特殊な形に考案したドライアイス捕集装置をつけ、二重トラップとした。受器と加熱部の間に気体採りだし口を設け、ガスタイトシリンジあるいはTENAXトラップの装填により気体試料の採取を可能とした。茶葉および茶葉の水抽出残さを用い、熱分解を行った。この実験では加湿空気を吹き込むことによって揮発性成分の放出量を高めるアクアスペース法を利用し、デシケーター内の加熱物質に加湿空気を吹き込んだ。試料はデシケータ内にセットしたバーナーで加熱し、生成する熱分解物を氷水冷却およびさらにエタノール中にバブリングすることによって捕集した。また、茶葉、茶葉の水抽出残さを電気炉(500°C)で炭化し、その際に得られる粗酢液を得た。粗木酢液のpHはいずれも弱アルカリ性で、GC-MS分析の結果、前者からはammonium carbamate, caffeine, pyridine, acetonitrile, phenolを主要成分とする16種、後者からはoctane、pentadecane, hexadecane, 1,4-epoxy-cyclehexane, 2-(benzylamino)-ethanol, 2-methyl-1H-pyrrole, m-cresol, indolなどを主要成分とする30種の化合物を同定した。両者共に比較的多量の窒素化合物を含んでいるのが特徴的であり、酢酸は後者に少量含まれているだけで、主要成分が酢酸である木質系材料の木酢液とは大きな相違があった。なお、熱分解液中に見いだされた窒素化合物は茶葉に含まれるカフェインおよびクロロフィル由来、炭化水素はクロロフィル由来であると推定される。東南アジアを中心にその抽出物や植物体の粉砕物が殺虫用として用いられているニーム(Azadiracta species)の葉と種子の熱分解を行ない、その煙成分を分析、同定し、さらにその成分の殺蟻性を調べた。使用したニームはタイ国産(A.excelsa)1種1個体、インド産(A.indica)1種1個体、フィリピン産(A.siamensis)1種2個体の種子および葉である。材料は本実験用に考案された密閉用ガラス容器内で煙が発生しなくなるまで370°C。

470°Cで加熱し、放熱後、煙の凝縮物を採取し、GC/MSによって成分の同定を行った。通常の木質系試料の炭化で得られる熱分解液では酢酸が有機物中の2030%を占めるのが一般的であるが、ニームの熱分解では葉、種子ともに数%に留まり、中には酢酸を含まないものも存在した。葉の熱分解物中にはp-hydoroxy cinnamicacidが1030%含まれており、これは葉の成分が熱分解を受けずに放出されたものと思われる。ニーム熱分解物では酸類に比べフェノール類が多く、種子では高級脂肪酸類が高いことが特徴的であった。2-hydroxypiridine等の窒素化合物が相当量含まれていることもニーム熱分解物の特徴である。熱分解温度を一定速度で昇温させた時の成分変化を考察するためにレトルトに冷却機能を備えたガラス製捕集器具を考案し、熱分解成分を捕集し、同定を行った。その結果、主要生成物の熱分解温度とその二次分解等による成分へかの様子を把握した。熱分解生成物の殺蟻作用を調べるために、6穴マルチディッシュにによる殺蟻試験を考案し、ニーム熱分解物のシロアリに対する接触、非接触試験を行い、殺蟻活性を認めた。活性は産地により、また、葉と種子により大きな差があることが判明した。1)スギ線香のやすらぎ感のある燻臭を明らかにする目的で、スギ葉が燃焼時に発する燻煙、スギ葉ヘッドスペース、スギ葉精油のそれぞれの成分について比較検討した。スギ葉精油からはテルペン炭化水素、テルペンアルコールを主とした200種を越える成分を検出した。スギ葉ヘッドスペース成分としてはsabinene,α-pineneなど、モノテルペン16種が検出された。スギ葉燻煙成分としてはスギ葉ヘッドスペース成分と類似したsabinene,α-pineneを主とするモノテルペン21種と脂肪族由来と考えられる直鎖系炭化水素,芳香族化合物、酸、アルコール、セスキテルペン類が検出された。スギ葉燻煙成分の特徴は、GCにおいてスギ葉ヘッドスペース成分よりも低沸点部に出現する化合物、及び高沸点部に出現する化合物が特徴的で、これらがスギ葉燃焼時のやすらぎ感のある香りの原因となっていることが推定される。2)チャ、ニーム、クスノキの葉の炭化機構について考察した。175°Cを超えると熱分解が開始され、アミノ酸の熱分解によるcarbonyl類、pyrazine類、ヘミセルロースの熱分解による酢酸、フラン類、クロロフィルの熱分解によるpyrrole類が検出された。チャ、ニームでは275°C程度まで含硫化合物が検出された。225°Cからはphenol類の生成が盛んになるが、リグニンの熱分解温度より低いこの温度帯ではカテキン等ポリフェノール類由来と考えられる。325°C以上ではfuran類はほとんど検出されず、ヘミセルロースの熱分解終了が示唆された。425°C以上では酸類の生成も無くなり、セルロースの分解も終了することが明らかになった。それ以上の温度でリグニン等による芳香族化合物の生成が活発になることがわかった。非木材試料は木材と著しく異なる炭化時の挙動を示すことが解明され、各温度体での燻煙成分が明らかにされた。3)チャ(Camellia sinensis)葉の熱水抽出残渣の熱分解液体生成物は、葉のそれよりも強い活性を示した。
磁気力を利用する界面化学結合状態のラマン分光解析

生体高分子の高次構造異性化には、ファンデルワールス力等の弱い力の作用(pN)による寄与が大きい。それら外力作用による反応ポテンシャルの勾配変化を検討する手法として、厳密な磁場勾配設計と磁性微粒子を用いた磁気力の利用が期待される。本研究では、銀ナノ粒子と磁性微粒子間を架橋したアルカンチオールに、厳密に制御されたpNオーダーの磁気力を印加し、それに誘起された構造異性変化をsurface-enhanced Raman scattering(SERS)分光法により検討した。クエン酸還元銀ナノ粒子をガラス基盤に固定させ、これを試料基板とした。カルボキシル基活性な超常磁性微粒子(d=1μm,Ms=50emu/g at 1T)に2-aminoethanethiolをアミンカップリングで結合し、未反応分子を磁気分離により除去した。この磁性微粒子分散液を銀ナノ粒子基板に滴下し、微粒子と銀ナノ粒子間にアルカンチオールを分子架橋させた。そして、鉄ポールピース及びNd-Fe-B磁石(0.55T)により試料基板面に磁場勾配を印加し、磁性微粒子を介して架橋分子に磁気張力を作用させた。また、試料基板と磁石間距離を制御することで磁場勾配を変化させ、架橋分子の構造異性への影響をSERSスペクトルより確認した。1584cm^<-1>のピークはnative状態のヘムポルフィリン(配位子:Met80-His18)のv2モード、1588cm^<-1>のピークhrandom coiled状態ヘムポルフィリン(配位子:His-His18)のv2モードに対応する。磁気張力を上げていくと、v2モードの強度比(I_<1588>/I_<1584>)が0.63±0.09(0pN)から1.06±0.08(290pN)に増えることが観測された。以上の結果から、磁気張力の作用により球状タンパク質であるCyt cが部分的にアンフォールディングし、軸配位子がMet80からHisに変わったと考えられる。生体高分子の高次構造異性化には、ファンデルワールスカ等の弱い力の作用(pN)による寄与が大きい。カルボキシル基活性な超常磁性微粒子(d=1μm, M_s=50emu/g at 1T)に2-aminoethanethiolをアミンカップリングで結合し、未反応分子を磁気分離により除去した。測定したSERSスペクトルから、磁気力の作用が無い状態に比べ、C-S伸縮振動のTrans/Gauche強度比が大きく、またアミド基伸縮振動の強度が小さくなることが観測された。アミド基振動ピークの強度減少から、磁気力により磁性微粒子-銀ナノ粒子間の距離の広がったこと、またそれに対応してSC-CNがGaucheからTransに回転異性化し、分子架橋長が長くなったことが示唆された。1584cm^<-1>のピークはnative状態のヘムポルフィリン(配位子:Met80-His18)のv2モード、1588cm^<-1>のピークhrandom coiled

状態ヘムポルフィリン(配位子:His-His18)のv2モードに対応する。磁気張力を上げていくと、v2モードの強度比(I_<1588>/I_<1584>)が0.63±0.09(0pN)から1.06±0.08(290pN)に増えることが観測された。以上の結果から、磁気張力の作用により球状タンパク質であるCyt cが部分的にアンフォールディングし、軸配位子がMet80からHisに変わったと考えられる。
高機能鋼-酸化物複合発泡材料製造法の開発

溶融酸化物中でのバブリングによる発泡体製造と酸化物発泡体の還元プロセスによる高機能・高発泡金属(酸化物分散複合材料)の製造原理の創生を目的とし、発泡剤の粒径やFeOx-CaO-Al_2O_3系酸化物組成などが鉄含有酸化物融体の発泡特性に与える影響の調査を行い、高い発泡率の得られる組成範囲の決定し、また発泡酸化物の還元条件と得られる微細組織の関係を明らかにした。溶融酸化物中でのバブリングによる発泡体製造と酸化物発泡体の還元プロセスによる高機能・高発泡金属(酸化物分散複合材料)の製造原理の創生を目的とし、鉄含有酸化物融体の発泡特性調査と高い発泡率の得られる組成範囲の決定、発泡酸化物の還元条件と得られる微細組織の関係の明確化および発泡体の特性評価および高発泡実現と気泡形状の維持と複合材料化に適した組成設計を行っている。本年度は、特に下記の項目を実施した。FeO-Fe2O3-CaO-Al2O3系スラグにおいて、保持時間の増加により、気孔は成長・凝集し、崩壊に至ることが確認された。保持時間は極めて重要な因子であり、気泡の崩壊が起こる直前で凝固することにより高気孔率を有する多孔質体が得られることがわかった。保持温度1350°Cにおいて、010mass%Al2O3濃度の範囲では、0mass%Al2O3で気孔率69%の多孔質体が得られた。これは、スラグの固相率変化に伴う構造粘性変化の影響によるものと考えられる。また、発泡剤であるCaCO3鉱石の粒径の影響を調査し、粒度が2545μmで最も高い気孔率を示した。0wt%Al2O3および10wt%Al2O3の多孔質体について、水素還元前後の組織観察およびEDXマッピングを行った結果、いずれの組成においても還元鉄内部にマイクロオーダーの気孔が認められ、0wt%Al2O3では微細なCaO粒子の分散が、10wt%Al2O3では微細なCaO粒子の分散およびCaO - Al2O3系酸化物の分散が確認できた。これら微細気孔および分散粒子は多孔質鉄の圧縮特性や強度に影響を与える可能性がある。・CaO-SiO2-FeO系溶融酸化物の発泡挙動FeOが40-50mass%、CaOが15-30mass%、SiO2が25-45 mass%の範囲で調製した溶融酸化物にArガスを5-20 mL/minで吹き込み、溶融酸化物の発泡試験を実施した。酸化物試料の外周部では0.1-2.0mm程度の気孔径を持つ多孔質酸化物になったが、中心部に数cmの巨大な気泡が形成し、良好な発泡体とはならなかった。発泡材を構成物質のひとつであるCaOの供給形態であるCaCO3が分解する際に発生するCO2に変更し、広い組成範囲で発泡試験をした結果、10%CaO-10%SiO2-80%FeOの組成において気孔率が50%の発泡酸化物を得ることができた。・発泡した酸化物のH2による還元後の組織評価得られた発泡体をAr-3%H2ガス中、900°Cで還元させたところ、還元時間18時間で酸化鉄の金属化率が72%となる複合材料を得ることができた。その際に得られた金属鉄は内部に数μmの気孔を有しており、高気孔率化が図れたものと推測される。当初予定していたガスバブリングによる多孔質化は非常に困難であったため、その対策に時間を要した。しかし、発泡材を酸化物内に均一に存在させることにより、多孔質化が達成できた。また、還元後の金属鉄組織に微細な気孔形成が認められ、さらなる多孔質化が期待される。発泡材の供給方法を当初予定から変更し、本年度報告したCaCO3の分解で発生するCO2とする。また、本年度検討できなかった酸化物中のP2O5やCr2O3など添加元素の影響を、当初予定で24年度実施予定の多成分系酸化物における発泡特性の検討に含める。次年度使用額は、今年度の研究を効率的に推進したことに伴い発生した未使用額であり、平成24年度請求額とあわせ、次年度に計画している研究の遂行に使用する予定である。具体的には、物品費は、るつぼなどの耐火物の購入に充てる。また、10月にブラジルで開催される世界製鉄会議およびH25.3に開催される日本金属学会にて成果発表の予定である。
無容器法を用いた高Tc・高PsのBa-Ti-O系強誘電体合成技術の開発

高い相転移温度と高い自発分極値を有する強誘電体の合成技術を開発するため,無容器法の一つであるガスジェット浮遊法を用いた結晶合成システムを構築し,結晶合成を行った.この構築した試料合成システムを用いて,主にBa-Ti-O系強誘電体の構成イオンを元素置換した結晶の合成を行い,放射光回折実験による結晶構造解析を行った.また,結晶合成過程の観察や高温での結晶構造解析を行うため,この合成システムと九州シンクロトロン光研究センターでの放射光回折装置を組み合わせた装置を開発し, 2300 Kもの超高温下での放射光回折実験に成功した.本研究の目的は,無容器法を用いてBa-Ti-O系酸化物の構成イオンを酸素との共有結合性の高いイオンに置換することにより,高い相転移温度と高い自発分極値を有するBa-Ti-O系強誘電体の合成技術を開発することである.構成イオンを元素置換したBa-Ti-O系固溶体を合成し,相転移温度,自発分極,電子密度レベルでの結晶構造を決定することで化学結合の観点から構造歪みの起源を解明し、強誘電体材料の設計手法の確立を目指す.本年度はまず,無容器法の一つであるガスジェット浮遊法を用いた試料合成システムの構築を行った.構築した試料合成システムを用いて,主にBaTi2O5の構成イオンを元素置換した固溶体を数種類合成し,放射光回折実験により結晶性の評価と予備的な結晶構造解析を行った.その結果,元素置換率の増加に伴って構造歪みが増加していることを見いだした.この構造歪みの増加はBa-Ti-O系固溶体の強誘電相転移温度の上昇や自発分極値の増加を示唆しており,本研究の目的とするBa-Ti-O系強誘電体の合成方法について新しい知見が得られた.本研究の目的は,無容器凝固法を用いてBa-Ti-O系強誘電体の構成イオンを酸素との共有結合性の高いイオンに置換することで結晶構造の歪みを誘起し,より高い相転移温度と高い自発分極値を有するBa-Ti-O系強誘電体の合成技術を開発することである.無容器凝固法の利点である溶融状態からの大過冷却が可能であることを利用して構成イオンを元素置換したBa-Ti-O系固溶体を合成し,その相転移温度,自発分極値,電子密度レベルでの結晶構造を決定することで化学結合の観点から構造歪みの起源を解明し,高い相転移温度と高い自発分極値を有する強誘電体材料の設計手法の確立を目指す.本年度は,前年度に構築した無容器法の一つであるガスジェット浮遊法を用いた試料合成システムの改良を行い,より簡便で再現性の高い試料合成が行えるようになった.この試料合成システムを用いて,Ba-Ti-O系強誘電体の構成イオンを元素置換した固溶体を数種類合成し,放射光回折実験により結晶性の評価と予備的な結晶構造解析を行った.その結果,元素置換率の増加に伴って構造歪みが増加していることを見いだした.本研究の目的とする高い相転移温度と高い自発分極値を有する強誘電体材料の設計手法について新しい知見が得られた.本研究の目的は,無容器法を用いて高い相転移温度と高い自発分極値を有する強誘電体の合成技術を開発することである.そのため無容器法の一つであるガスジェット浮遊法を用いた結晶合成システムの構築,結晶合成を行った.初年度であるH25年度には,ガスジェット浮遊法を用いた試料合成システムを広島大学に導入するため,試料加熱用の炭酸ガスレーザーや試料浮遊用のガス導入系を購入して試料合成システムを構築した. H26年度には,この合成システムのレーザー照射方向を制御できるように光学系とガス流量を精密に制御できるようにガス流量制御系とを改造してより簡便で安定した結晶合成を行えるように高度化を完了させた.この構築した試料合成システムを用いて,主にBa-Ti-O系強誘電体の構成イオンを元素置換した結晶の合成を行い,放射光回折実験による結晶構造解析を行った.その結果,本研究の目的とする高い相転移温度と高い自発分極値を有する強誘電体の合成には至らなかったものの,その方法について新しい知見が得られた.これらの成果まとめ,国内外の学会で講演した.H27年度には結晶合成過程の観察や高温での結晶構造解析を行うため,この合成システムと九州シンクロトロン光研究センターでの放射光回折装置を組み合わせた装置を開発し, 1500°Cを超える超高温下での放射光回折実験に成功した.これらの成果を国内外の学会や研究会で講演した.また,これまでに合成した新規な強誘電体についてまとめた解説記事を出版した.高い相転移温度と高い自発分極値を有する強誘電体の合成技術を開発するため,無容器法の一つであるガスジェット浮遊法を用いた結晶合成システムを構築し,結晶合成を行った.