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バルクナノメタル創製の計算機・物理シミュレーション

相変態を含む強加工・熱処理プロセスによるバルクナノ組織生成への,大変形の影響あるいは変形様式の影響を定量的に把握することは,バルクナノメタル創製の機構を把握するための重要な課題である.本研究では,相変態を含む加工・熱処理プロセスによるバルクナノメタルの超微細粒組織形成,および形成される組織が呈する力学特性について,計算機シミュレーションおよび物理シミュレーションによる解明を行った.相変態を含む強加工・熱処理プロセスによるバルクナノ組織生成への,大変形の影響あるいは変形様式の影響を定量的に把握することは,バルクナノメタル創製の機構を把握するための重要な課題である.本研究では,相変態を含む加工・熱処理プロセスによるバルクナノメタルの超微細粒組織形成,および形成される組織が呈する力学特性について,計算機シミュレーションおよび物理シミュレーションによる解明を行った.1.研究の目的巨大ひずみ加工プロセスや,相変態を含む加工・熱処理プロセスによるナノ組織生成への,強せん断変形を含む大変形あるいは変形方向の反転を含む大変形の影響を定量的に把握することは,バルクナノメタル創製の機構を把握するための重要なステップである.本計画研究班では、相変態を含む加工・熱処理プロセスによるバルクナノメタルの超微細粒組織形成を,計算機シミュレーション及び加工熱処理再現試験装置などを駆使した物理シミュレーションによって解明する.2.本年度の研究内容発足初年度にあたる平成22年度は,物理シミュレーションを行うための基礎データ取得を目的とした数値シミュレーションと解析評価手法の確立を目指し,以下の4項目の研究を実施した.(1)新たなコンセプトに基づく物理シミュレーションである「強せん断変形変態形成組織試験法」を新たに提案し,試験法について検討を行った.この試験方法は,熱間せん断加工途中止めすることで大せん断変形を与え,さらに加工中および直後冷却との組み合わせ,強せん断変形⇒相変態の変形・温度経路がバルクナノメタルの創製に及ぼす影響を定量的に明らかにするものである.ここでは,温度制御方法,ならびに新規に導入した顕微鏡による組織観察方法に検討を加えた.(2)組織微細化には強圧下が必要であるが,単に強圧下するだけでは効率的な組織微細化は実現できないため,ひずみ制御された圧延条件を探索することが必要である.本年度はARBを想定した薄板圧延で導入される相当ひずみやせん断ひずみの分布と圧延条件の定量的関係を明らかにした.(3)ナノバルクメタルや高強度金属材料の機械的特性評価の手段として,破断直前まで(塑性変形限界)の真応力-ひずみ関係を明らかにすることが重要である.今年度は,結晶構造の異なる様々な金属材料を用いて,塑性変形限界の真の応力-ひずみ関係を断続引張試験法により取得した.(4)格子模様をマーキングした試験片を用いて冷間せん断加工を行い,変形挙動をトレースし,結晶塑性有限要素法の境界条件として集合組織を解析可能な計算モデルを構築した.次年度に導入する連続熱間せん断加工装置の設計を行った.新規に導入した顕微鏡で表面性状と導入されたひずみとの関連を検討した.3.次年度以降の方針次年度は,物理シミュレーションの高精度化に向けた研究を継続する.さらに,真の応力ひずみ関係の取得法を引き続き研究し,これをもとに強加工プロセスの歪や組織の計算機シミュレーションの確立に向けた研究に着手する.優れたバルクナノメタルの創製を高効率に行うためには,変形や温度がバルクナノメタル創製に及ぼす影響の定量的な把握と,これをもとにしたバルクナノメタル創製機構の解明が必要である.また,バルクナノメタルが具備すべき重要な特性である延性あるいは塑性加工性を保つためには,相変態を含む加工熱処理プロセスからのバルクナノメタル創製も重要な課題である.本計画研究班では、相変態を含む加工・熱処理プロセスによるバルクナノメタル創製を,計算機シミュレーションと物理シミュレーションによって,金属学(metallurgy)および加工学(forming)に基づき多面的に検討し,新プロセス提案(synthesis)に繋げるべく定量的に解明(analysis)する.材料としては,単純組成鉄鋼(0.15%C-0.2%Si-1.4%Mn),ならびに0.03%Nb添加鋼を対象とする.『塑性変形限界の真の応力-ひずみ関係に関する基礎データの確立』『強せん断変形によるバルクナノメタル創製の物理ミュレーション』『加工ひずみ制御によるバルクナノメタル創製の有限要素シミュレーション』『塑性加工限界のマルチスケールシミュレーションのための基礎データの確立』を研究課題として、昨年度に引き続き研究を実施した.一連の共同研究により明らかとなったことを以下にまとめる。(1)0.15%C単純成分鋼より結晶粒径が1ミクロン以下の超微細粒鋼を作製し,同様の方法により塑性変形限界に至るまでの真の応力-ひずみ関係を取得し,真の応力-ひずみ関係におよぼす結晶粒径の影響について検討した.(2)熱間でせん断試験(SPD)を行える実験手法して「中止めせん断加工試験法(Interrupt shearing test)」を新たに提案し,試験方案の確立のためNb鋼による試験を行った,加工温度,加工速度,冷却速度などのパラメータを変化させた試験結果により,ナノ組織形成機構を考察した.(3)3サイクル繰返したARBプロセスのFEAを行い,板厚に沿った相当ひずみの分布を検討した.ARBについてはロール径がひずみ量に大きく影響することを明らかにした.(4)加工中の付加方向の反転,繰り返し加工,加工後の試験片の速やかな取り出しを可能とするフリーモーションECAE加工装置を提案し,その開発を行った。

本計画研究班では、相変態を含む加工・熱処理プロセスによるバルクナノメタル創製を,計算機シミュレーションと物理シミュレーションによって,金属学(metallurgy)および加工学(forming)に基づき多面的に検討し,新プロセス提案(synthesis)に繋げるべく定量的に解明(analysis)する.材料としては,単純組成鉄鋼(0.15%C-0.2%Si-1.4%Mn),ならびに0.03%Nb添加鋼を対象とする.『塑性変形限界の真の応力ーひずみ関係に関する基礎データの確立』『強せん断変形によるバルクナノメタル創製の物理ミュレーション』『加工ひずみ制御によるバルクナノメタル創製の有限要素シミュレーション』『塑性加工限界のマルチスケールシミュレーションのための基礎データの確立』を研究課題として、昨年度に引き続き研究を実施した.各研究課題の新鮮な成果の共有と共同研究の促進のために年間4回程度の研究班会議を実施しており,累計開催数は14回となった.平成25年度の一連の共同研究により明らかとなったことを以下にまとめる。1炭素量の増加により均一伸びはわずかに増加するが,変形限界の真ひずみを大きく低下させる.2せん断帯を含みにくい圧縮変形を可能とするダンベル試験片による圧縮試験を新たに考案し,中止めせん断変形試験との比較実験を実施している.33サイクルARBの有限要素シミュレーションを実施し,相当ひずみの定量化に成功し,効率的にバルクナノメタルを創成するARBの圧延条件を提示した.4アルミ粉末潤滑剤の使用により熱間ECAEが可能となった.『塑性変形限界の真の応力ーひずみ関係に関する基礎データの確立』『強せん断変形によるバルクナノメタル創製の物理ミュレーション』『加工ひずみ制御によるバルクナノメタル創製の有限要素シミュレーション』『塑性加工限界のマルチスケールシミュレーションのための基礎データの確立』を研究課題として引き続き研究を実施した.平成26年度の結果を14にまとめる.1低炭素鋼より作製したフェライト-セメンタイト鋼の場合,0.8ミクロンまでの結晶粒微細化が塑性変形限界に至るまでの優れた真応力-ひずみ関係を得るために有効であることがわかった.2中止めせん断試験による「単純なせん断変形」,円柱圧縮試験のせん断帯に現れる「せん断+圧縮の混合変形」,ダンベル圧縮試験による「単純な圧縮変形」によって,温度履歴および変形履歴がほぼ同じとみなせる場合にも,Nb鋼の相変態ルートで得られる内部組織が異なること,せん断変形の導入が組織微細化すなわちナノメタル創製に有効であることが判った.さらに,Nb鋼の内部組織形成過程の計算機シミュレーションを行うための材料ゲノム取得実験を実施した.33サイクルARBの有限要素シミュレーションを実施し,相当ひずみの定量化に成功し,効率的にバルクナノメタルを創成するARBの圧延条件を提示した.また,Nb鋼を対象に,既存の圧延機を用いることで,1パス圧下(圧下率50%)では1.6以上の相当ひずみを導入できる鋼板表面から0.2 mmの領域で1.1ミクロンの微細粒の形成に成功した.
スピン交換相互作用における環状飽和炭化水素の減衰定数βの決定と伝達機構解明

両末端にニトロニルニトロキシドラジカルを有するフェニレンエチニレン分子ワイヤを合成し、ユニットの減衰定数βを求めた。ユニット数の異なるいくつかの化合物を合成し、ESRスペクトルの実測とシミュレーションを利用して交換相互作用を求め、その変化から減衰定数βを0.38 A^-1と求めた。この結果は、中性ラジカルのスピンースピン交換相互作用が分子コンダクタンスと同程度の減衰定数を有することを示した。分子エレクトロニクスは1分子レベルの電気的物性を捉え応用する物である。分子エレクトロニクスに必要とされる物性のうち、代表的な物はコンダクタンスG(導電率、Ω-1)および減衰定数β(Å-1)で、G = G0 exp(-βh)(h:分子長)で表される。有機中性ラジカルについて以前検討を行い、交換相互作用JがGと同様にJ = J0 exp(-βh)の関係式を有し、減衰定数β(Å-1)も既知のβと同程度(p-フェニレンβ= 0.51Å-1)である事を確認した。加えて中性ラジカルであるニトロニルニトロキシドの交換相互作用を用いるため電気的測定法と異なりホッピング伝導の効果を除外できる。従って特に分子ワイヤが長い場合において伝導メカニズムの違いに関する情報を得られると期待される。前年度に合成したオリゴフェニレンエチレン系化合物について、長さの異なる一連のワイヤを合成することが困難であったため、主骨格以外に関して分子設計を変更した上で、改めてワイヤ長の異なる一連の誘導体を合成した。ESRスペクトルの実測とシミュレーションによりフェニレンエチニレンβ= 0.38 Å-1が得られ、本来はホッピング伝導領域であるにもかかわらずトンネル伝導を示していることが確認された。π共役系化合物はトンネル電流伝導性を有するため、分子エレクトロニクス材料として期待されている。その電気伝導性G(抵抗の逆数)は分子長、つまりベンゼン環などのユニット数が増えるごとに指数関数的に低下し、その割合は減衰定数βを用いてG = G0 exp(-βh)で表せる(ただしhは分子長)。この結果は、中性ラジカルのスピンースピン交換相互作用が分子コンダクタンスと同程度の減衰定数を有したことから、評価法として適切であることを確認できた。その一方で相違点も確認された。分子長が充分長い場合の電気伝導はトンネリングではなくホッピングになるが、本論文ではホッピング禁制のラジカルを使用し、結果は予測通りトンネリング挙動を示した。このように電気伝導度Gと交換相互作用Jの間には類似点だけでなく相違点も存在し、今後はこれらの解析から電気伝導性に関する新たな知見を得ることを目標とする。重要な物性であるコンダクタンスG(Ω-1)および減衰定数β(Å-1)は、G = G0 exp(-βh)(h:分子長)で表されるが、有機中性ラジカルの交換相互作用Jも、Gと同様にJ = J0 exp(-βh)の関係式を有し、減衰定数β(Å-1)も既知のβと同程度(p-フェニレンβ= 0.51 Å-1)である事を以前確認した。加えてこの手法は感度が高いことから、電気的測定法が困難な他の系、例えば飽和炭化水素系に対して有効であることを見いだした。環状飽和炭化水素は単なる-CH2-の集合体ではなく、立体的な寄与が存在すると考えられており、これらがβに与える影響を調べるために各種化合物を合成・測定することを目標とした。飽和籠状炭化水素であるビシクロ[2.2.2]オクタンについて、DFT計算および実測のJ値を用いてβ値の決定を行った。その結果、直鎖アルキル(β1.2 Å-1)と比較し、大きな減衰定数(β2.1 Å-1)を有することを見いだした。幾何構造の違いを補正しても1.5倍の減衰効果を有することが確認された。事前の予測では、籠内部のσ*伝導またはσ伝導経路の増加(1本→3本)による伝導性向上の可能性を検討していたが、実際には逆であり、σ結合の歪みに由来したスピンの安定性の変化などを検討中である。またオリゴフェニレンエチレン系化合物を合成してJ値を決定した。この化合物は電気伝導についてはホッピング機構が報告されているが、ニトロニルニトロキシドラジカルの交換相互作用ではホッピング伝導を起こさないことが期待されている。β値はJの勾配から求めるため、ユニット数の異なる複数の化合物が必要であり、今後合成を進めていく予定である。一連の誘導体の合成が困難で予定よりも時間が掛かったため。

9月頃には合成完了の予定であったが、実際には2月頃までかかったために半年程度の遅れとなった。ただし主要データは既に得られており、遅れは最終的に半年程度に収まる。当初予定していたビシクロ[1.1.1]ペンタン構造を有する一連の籠状炭化水素化合物が得られなかった。文献既知の化合物であるためノウハウ不足と考えられ、情報収集をしつつ追加での検討を予定している。年度内に合成と主要データの測定までは完了しており、論文公開のための参照化合物の合成やそれに伴うデータ測定、また学会発表等を今後行う予定である。籠状炭化水素ビシクロ[1.1.1]ペンタン系化合物の合成に関する情報収集と合成条件の検討を行う。また追加で検討を始めたオリゴフェニレンエチニレン系化合物を用いた電子伝導とスピン交換相互作用の差異についての検討も行うため、誘導体の合成とESR測定を行う。論文公開のための参照化合物の合成やそれに伴うデータ測定に伴う消耗品費、また学会発表等の旅費を次年度に必要としている。当初計画では有機合成を平成23年12月までに行う予定であったが、合成困難であったため文献再調査および学会での情報収集を行い、新たに有機合成を開始した。そのために5ヶ月ほどの研究計画遅延が発生した。このため測定に関する物品費支出予定が平成24年度に繰り越された。当該年度においては、この測定と合わせて当初計画通りの測定・解析を行う。
皮膚再建評価のための2光子光音響法による深部微小血管可視化

皮膚再生医療において、植皮や皮弁後、組織が生着するかは微小循環が保たれているかどうかに依存するため、皮膚全層(深さ数mm)において直径100マイクロメートル以下の血管走行や血行を評価する方法が切望されている。申請者が継続的に開発を行ってきた2光子光音響イメージングは生体深部を高空間分解に観察する方法として非常に有効である。本研究では、液体レンズを用いた2光子光音響イメージングの高速化を行い、従来法に比べて10倍以上の高速化に成功した。また、生体深部観察のために、透過型補償光学素子による装置を開発し、深部での空間分解能の向上を示した。皮膚再生医療において、植皮や皮弁後、組織が生着するかは微小循環が保たれているかどうかに依存するため、皮膚全層(深さ数ミリメートル)において直径100マイクロメートル以下の血管走行や血行を評価する方法が切望されている。そのための方法として、研究代表者が継続的に開発を行ってきた2光子光音響イメージングと励起スペクトルアンミキシングを融合し、微小血管走行を高コントラストに捉える技術を開発することが目的である。今年度は、2光子光音響イメージングの速度向上のため、液体レンズを用いた2光子光音響イメージングシステムを構築した。液体レンズは焦点距離を高速に変化させることが可能であるために、深さ方向の走査速度を飛躍的に向上させることができる。結果として、従来のステッピングモーターステージによるイメージング速度に比べ、約20倍の速度向上を達成することができた。空間分解能としては、ステッピングモータステージを用いたものとほぼ同等の性能が得られることが分かり、微小血管走行を捉えるために有効であると考えている。今後のスペクトル解析を用いた光音響イメージングのためには、データ収集の効率化が非常に重要であり、今回のイメージング速度向上により研究をスムーズに推進することができると期待する。今後の展開としては、波長可変ナノ秒パルスレーザーを励起光源とした2光子光音響イメージングの開発を行う。波長可変レーザーによる光音響スペクトルから、微小血管走行を高コントラストに捉えること方法を確立していく予定である。研究代表者の所属が変更になり、実験環境の構築、システムの再立ち上げなどに時間がかかったことと、波長可変レーザーの納品が想定より時間がかかったため、初年度に行う予定であった光音響信号の波長依存性、スペクトル解析による高コントラスト化に関する研究を推進することはできなかった。しかしながら、2光子光音響イメージングの測定速度向上に関する改良を行うことができたため、測定時間の短縮により、研究を加速し、効率よく進められると考えている。光音響イメージングは生体組織において高コントラストで深部構造を視覚化する有望な技術の1つである。我々は、空間分解能を向上させるために、2光子吸収と光音響顕微鏡(Photoacoustic Microscopy: PAM)を組み合わせた2光子光音響顕微鏡(Two-photon PAM: TP-PAM)を開発してきた。2光子吸収は小さな集光点でのみ起こるため、TP-PAMでは光学的に決定された高空間分解能を有した生体の可視化が可能である。TP-PAMの空間分解能は2光子吸収の起こる微小空間の体積で決定され、従来のPAMとは異なり、生体組織を長距離伝搬させることができない光音響信号の高周波成分を検出する必要ない。従って、生体深部観察に有利な光音響信号の低周波数成分を利用しながら、空間分解能を向上させることができる。しかしながら、TP-PAMは解決すべき重要な問題が存在する。従来のPAMでは断面構造を取得するために1次元スキャンのみをすればよいが、TP-PAMでは、焦点スポットの2次元スキャンが必要であるため、断面構造を視覚化するのに時間がかかるという問題があった。その問題を解決するために、TP-PAMに電気的に制御された焦点可変液体レンズを使用することを提案した。焦点距離を電気的に制御可能な液体レンズは、高速な応答時間、低コスト、自由な光学設計が可能であるという利点があり、TP-PAMの高性能化に有効である。今年度は、この液体レンズを用いたTP-PAMをさらに高性能にするため、試料走査型であったものをヘッド走査型に変更し、生体観察により適した装置の試作を行った。2光子光音響顕微鏡の問題点である画像取得時間が長いという問題点を解決するために、焦点可変液体レンズを用いた光音響顕微鏡装置を開発し、従来法に比べて、20倍の速度向上を示した。今年度は、今までの試料走査型の装置から、ヘッドスキャン型の装置として改良を加え、生体観察に適した装置を試作することに成功した。2光子光音響イメージングによる高空間分解能可視化のためには、生体深部での集光を向上させる必要がある。これは、対物レンズを用いて試料に光パルスを集光照射したときに、試料の屈折率の違いや形状などが原因で収差が発生し、得られる画像にボケや歪みが生じるためである。特に2光子吸収は単位体積当たりの光子数によって大きく影響するため、2光子光音響イメージングにおいて集光は重要である。本年度は、生体深部の空間分解能、コントラストの向上を目的として、透過型の液晶補償光学素子を用いた光音響顕微鏡を提案し、測定装置を構築した。厚さ1.2 1.5 mmの屈折率の違うガラスプレートを通して設置されたテストターゲットに対して、波面収差補正前と補正後の空間分解能、コントラストを評価した。

結果として、約1.7倍の空間分解能の向上、約2.9倍のコントラス向上が得られた。同様に、HE染色された組織切片(肺、腸)観察に対しても、空間分解能、コントラストの向上が観察された。これらの実験結果は、光音響顕微鏡による生体深部観察に対して補償光学素子利用の有効性を示唆している。さらに、生体試料としてマウス耳の血管走行の観察も行った。結果として、補償光学素子を使った場合のほうが、補償光学素子を使わなかった場合に比べて、生体深部の血管走行画像を高空間分解、高コントラストに観察することが可能であった。同時に、補償光学素子を用いた場合、焦点面での情報は高空間分解、高コントラストに得られるが、焦点面以外の情報は失われる。逆に、補償光学素子を使わない場合、空間分解能はそれほど高くないが、焦点面以外の情報も得られる。この結果は、補償光学素子の適切な調整によって、生体観察における必要な深さ、必要な空間分解能を持つ画像が選択的に検出できることを意味する。皮膚再生医療において、植皮や皮弁後、組織が生着するかは微小循環が保たれているかどうかに依存するため、皮膚全層(深さ数mm)において直径100マイクロメートル以下の血管走行や血行を評価する方法が切望されている。申請者が継続的に開発を行ってきた2光子光音響イメージングは生体深部を高空間分解に観察する方法として非常に有効である。本研究では、液体レンズを用いた2光子光音響イメージングの高速化を行い、従来法に比べて10倍以上の高速化に成功した。また、生体深部観察のために、透過型補償光学素子による装置を開発し、深部での空間分解能の向上を示した。今後の研究の推進方策としては、短波赤外波長可変ナノ秒パルスレーザー、励起スペクトルアンミキシングを用いた2光子光音響イメージングシステムの試作、および、性能評価(深達距離、空間分解能)を目的として研究を遂行する。さらに、生体を用いてシステムの性能(深達距離、空間分解能)、有効性を評価し、その結果に基づき装置の最適化を行う。今後は生体深部観察に問題となる波面収差の影響を取り除くため、液晶光学素子を用いることによる光音響顕微鏡の改良を行う予定である。そのことにより、生体深部における高空間分解能化、高コントラスト化が可能となり、医療において必要な情報を得ることができるようになると考えている。29年度が最終年度であるため、記入しない。生体光イメージング29年度が最終年度であるため、記入しない。
交感神経抑制による歯痛制御理論の確立

ウィスター系雄性成熟ラットの上顎臼歯に窩洞形成を行い、窩洞形成後14日目の歯髄内の交感神経の状態についてWGA-HRP順行性標識法を用い光学顕微鏡および電子顕微鏡にて観察した。その結果、窩洞形成後の歯髄内の象牙芽細胞層における交感神経は窩洞形成を行わなかったラットの同部位に比べて有意に増加していた。しかし、窩洞形成の有無に関わらず、象牙細管内の象牙芽細胞突起には交感神経の神経終末は存在しないことが示された。近年、感覚神経が損傷されると交感神経が発芽し、感覚神経との間にcross talkが出現して痛みが修飾されること(交感神経依存性痙痛)が報告されている。すなわち、痛覚線維は正常では交感神経やノルアドレナリン局所投与に対して反応しないが、受容野に神経損傷や炎症が起こると反応するようになること、また、この反応は交感神経受容体(α_2)阻害薬の前投与によって消失することが報告された。歯痛においても、特発性歯痛は交感神経依存性痔痛の範疇に含まれる可能性が示唆されている。本研究では、歯髄の痛みに対する交感神経の末梢修飾機序を明らかにすることを目的として、神経の順行性輸送を利用した神経回路標識法を用い歯髄炎における交感神経の発芽およびその意義について検索した。実験動物としてウィスター系ラット10匹(300400g、成熟オス)を用いた。窩洞形成を行った5匹を炎症歯髄群、窩洞形成を行わなかった5匹を正常歯髄群とした。1)窩洞形成:上顎左側第一臼歯近心咬頭に窩洞を形成した。2)WGA-HRP注入:臼歯窩洞形成後18日目、左側上頸神経節に5%WGA-HRPを注入した。3)灌流固定:臼歯窩洞形成後21日目に灌流固定を行った。4)電顕観察:厚さ90nmの超薄切片を作製し、鉛染色後、電顕観察を行った。正常歯髄群では、交感神経の神経終末を示すWGA-HRP反応物は電子密度の高い塊状物として観察され、この反応物は象牙芽細胞層および象牙芽細胞層直下に散在していた。象牙芽細胞層において、WGA-HRP反応物の大部分は象牙芽細胞体と近接していた。象牙細管内においては、象牙芽細胞突起に近接して無髄神経終末が認められたが、WGA-HRP反応物は観察されなかった。炎症歯髄群では、修復象牙質直下の象牙芽細胞層において象牙芽細胞の配列は乱れており、この部位でWGA-HRP反応物が多数認められた。近年、感覚神経が損傷されると交感神経が発芽し、感覚神経との間にcross talkが出現して痛みが修飾されること(交感神経依存性疼痛)が報告されている。歯痛においても、特発性歯痛は交感神経依存性疼痛の範疇に含まれる可能性が示唆されている。

近年、感覚神経が損傷されると交感神経が発芽し、感覚神経との間にcross talkが出現して痛みが修飾されること(交感神経依存性疼痛)が報告されている。歯痛においても、特発性歯痛は交感神経依存性疼痛の範疇に含まれる可能性が示唆されている。本研究では、歯髄の痛みに対する交感神経の末梢修飾機序を明らかにすることを目的として、神経の順行性輸送を利用した神経回路標識法を用い歯髄炎における交感神経の発芽およびその意義について検索した。実験動物としてウィスター系ラット20匹(300400g、成熟オス)を用いた。窩洞形成を行った10匹を炎症歯髄群、窩洞形成を行わなかった10匹を正常歯髄群とした。1窩洞形成:上顎左側第一臼歯近心咬頭に窩洞を形成した。2WGA-HRP注入:臼歯窩洞形成後18日目、左側上頸神経節に5%WGA-HRPを注入した。3灌流固定:臼歯窩洞形成後21日目に灌流固定を行った。4電顕観察:厚さ90nmの超薄切片を作製し、鉛染色後、電顕観察を行った。その結果、正常歯髄群では、交感神経の神経終末を示すWGA-HRP反応物は電子密度の高い塊状物として観察され、この反応物は象牙芽細胞層および象牙芽細胞層直下に散在していた。象牙芽細胞層において、WGA-HRP反応物の大部分は象牙芽細胞体と近接していた。象牙細管内においては、象牙芽細胞突起に近接して無髄神経終末が認められたが、WGA-HRP反応物は観察されなかった。一方炎症歯髄群では、修復象牙質直下の象牙芽細胞層において象牙芽細胞の配列は乱れており、この部位でWGA-HRP反応物は正常群と比較して有意に多く認められ、交感神経の発芽が示唆された。24年度が最終年度であるため、記入しない。
臓器への遺伝子導入法を用いた糖尿病治療の基礎研究

当研究室では従来より外来遺伝子を核蛋白質HMG-1と共にリポソームに包み込みHVJの融合能を利用して効率よく個体の臓器へ導入し、遺伝子の発現に成功してきた。今回は糖尿病の遺伝子治療を目ざし、ヒトインスリンDNAの臓器への導入と発現を試みた。既にラットの肝臓へヒトインスリンgenomic DNAをvesicle complexを用いて導入し、一過性の発現に成功していた。今回は改良法のHVJ-liposome法を用いてヒトインスリンDNAをマウスの肝臓に導入したところ、ヒト空腹時血中の約2倍のインスリンがマウス血中に分泌された。しかし発現は約10日間で、その原因は導入DNAが核内でepisomal formとしてとどまり約10日間で崩壊するためである。そこで長期発現のため、1つは連続投与を種々の臓器に対して行なうこと、もう1つは核内で導入DNAを安定に保つ工夫を行なうこと、を目ざした。肝臓に1週間でとに計4回の打ち込みを行なった結果、ヒトインスリンが約1ケ月マウス血中に分泌された。部分肝切除は侵襲が大きく効率がよくなかった。連続投与の容易な筋肉内への注入も試みたが肝臓の場合よりインスリン分泌量は低かった。分泌インスリンが血糖降下に働くかどうかは大きな問題だが、マウスの血糖は一時的に130mg/dlより80mg/dlまで降下した。メカニズムは不明だが、プロインスリンが一部活性型に変換されているのかもしれない。ストレプトゾトシンで実験的な糖尿病をつくった場合は、ヒトインスリンを導入しても血糖を降下させることはできなかった。一方、核内でDNAを安定化させる因子として、HMG-1の他にヒストンやトポイソメラーゼ等も効果的だが、我々は最近、新たな染色体構築蛋白ρ40の分離に成功した。この蛋白のDNA安定化作用について目下検討中である。
耐放射線照射性に優れた新規トンネルFETの動作実証

本研究ではデバイスシミュレーションを用いてTFETの耐放射線効果の評価を行い、TFETの単体動作時、CMOS動作時に放射線照射を受けた場合、重イオン照射によって誘起電流及び出力電圧の低下が確認でき、これらはTFETのpin構造が寄生バイポーラ効果を抑えたことによることが確かめられた。また、本研究最大の目的であるpin構造を有する単体TFETと従来型MOSFETを同条件で作製し、デバイスが照射によって過渡現象の観察、電流発生は観察でき、代表的なデータからTFET単体の誘起電流発生量が従来型MOSFETに対して低減された結果を見て取れる。TFETは、デバイスに対して照射実験とシミュレーションを以って寄生バイポーラ効果は発生しない、過渡的エラーを極小にできること、耐放射線性に優れることを実証する。従来型SOI-MOSFETでは、重イオン照射によりBody内に発生した電荷が留まり、チャネル電位の低下よりSouce-Drainの注入電流を発生させ、収集電荷の増大を招く寄生バイポーラ効果が課題となっている。TFETのSource/Body/Drainはp/i/n形により構成されており、照射により発生した電子・正孔が速やかにSource/Drainに収集されると考えられ、寄生バイポーラ効果の抑制ができること。この原理を以ってTFETにおける重イオン照射誘起電流を低減させられることができることを2次元デバイスシミュレーション及びデバイス作製と照射実験を行うことを用いて評価し、従来型SOI-MOSFETの場合と比較を行う。初年度では、1)TFETの耐放射線効果を更に確認し、デバイスシミュレーターを用いて耐放射線照射効果をデバイスパラメータを変化させることで、通常型MOSFETに対して大幅に電荷収集を抑えることができたことをまとめる段階に至った。更に、CMOS回路でも同様にTFET構造を用いることで電圧降下を抑える効果があることがわかった。2)照射実験に向けて、単体のTFET作製及び評価の段階にある。デバイス作製と同時に照射実験を行うためにイオン照射研究施設と打ち合わせを重ねている。本実験では、イオン照射に起因した誘起電流を正確に測定するため、高速オシロスコープを有するTIBIC(Transient Ion Beam Induced Current)システムを用いて各デバイスにおいて発生する重イオン誘起過渡電流測定を観察し、Single Ion Hit (SiH)システムを用いて単一イオンの照射を行う予定であり、照射誘起電流の照射位置依存性、デバイスが照射によって過渡現象の観察、電流発生のメカニズムの解明を行う。現在、この装置が本動作でないことを打ち合わせを経て確認した。初年度(28年)では、デバイスシミュレーションを用いてTFETの耐放射線効果を確かめた。低電圧CMOS回路動作時に、出力電圧が照射後の低下持続時間が長くなることがわかった。これはTFETの駆動電流が低いことに起因した。本研究ではまず、デバイスシミュレーションを用いてTFETの耐放射線効果の予想を行った。TFETの単体動作時、重イオン照射によって誘起電流は従来型MOSFETに対して大幅に低減されることが確認できた。また、低電圧CMOS回路動作時に放射線照射を受けた場合に、従来型MOSFETと比べて出力電圧の低下は抑えられたことがわかった。これらはTFETのpin構造が寄生バイポーラ効果を抑えたことによることが確かめられた。しかし、出力電圧が照射後の低下持続時間が長くなることも観察され。これはTFETの駆動電流が低いことに起因し、TFETのCMOSベース回路動作において新たな信頼性の問題提起ができた。また、本研究最大の目的であるpin構造を有する単体TFETと従来型MOSFETを同条件で作製し、イオン照射によって誘起電流を測定実験に成功した。正確に測定するため、高速オシロスコープを有するシステムを用いて各デバイスにおいて発生する重イオン誘起過渡電流測定を観察した。この実験において当初目論んだSingle Ion Hit (SiH)システムを用いて単一イオンの照射から、照射誘起電流の照射位置依存性などは直接的に観察することは叶わなかったが、デバイスが照射によって過渡現象の観察、電流発生は観察できた。現在、基本的なデータからTFET単体の誘起電流発生量が従来型MOSFETに対して低減された結果を見て取れる。詳しいメカニズムの解明は現在進行中である。本年度(29年)では、照射実験のため、TFETデバイス作製を進め、動作の安定化を狙う。照射施設と更なる打ち合わせを経て、照射実験の手立てを勧める。デバイスシミュレーションでは、TFETの駆動能力と耐放射線照射効果の相関をまとめる。電子デバイス本研究の根幹であるTFETの耐放射線効果を確認するための照射システムの変更に伴い、デバイス設計に対して変更を行い、照射実験を次年度に繰り越した。その反面、初年度にデバイスシミュレーションを用いた耐放射線照射効果の確認、デバイス作製及び動作安定を図ることを中心に行った。デバイス作製に用いるフォトリソマスク、薬剤、基板購入、照射施設使用料、デバイスシミュレーターのライセンス料などに用いる。
リアルタイム顕微鏡観察に基づく磁性流体を用いた力伝達デバイスの性能向上設計

磁性粒子が溶媒に含まれる流体(以下,磁性流体)を用いたトルク伝達デバイスは,小形化・高性能化が求められている.本研究の目的は,磁性流体のせん断応力を向上するために,クラスタ形成・破断・すべり現象を,リアルタイム顕微鏡観察および個別要素法解析で現象を把握することである.2枚の円板磁極を回転させながら磁場をかけ,隙間でクラスタを形成・破断・すべり現象を起こす磁性粒子を側面から高速度カメラを用いて観察が可能で,同時に磁極間にかかるトルクを測定可能な装置を設計・製作した.磁極表面に凹凸を施すことで,対向する凸部間で磁場が集中し,最大トルクが,平板磁極のそれの約2.5倍に向上することがわかった.磁性粒子が溶媒に含まれる流体(以下,磁性流体)を用いたトルク伝達デバイスは,小形化・高性能化が求められている.本研究の目的は,磁性流体のせん断応力を向上するために,クラスタ形成・破断・すべり現象を,リアルタイム顕微鏡観察および個別要素法解析で現象を把握することである.2枚の円板磁極を回転させながら磁場をかけ,隙間でクラスタを形成・破断・すべり現象を起こす磁性粒子を側面から高速度カメラを用いて観察が可能で,同時に磁極間にかかるトルクを測定可能な装置を設計・製作した.磁極表面に凹凸を施すことで,対向する凸部間で磁場が集中し,最大トルクが,平板磁極のそれの約2.5倍に向上することがわかった.磁性粒子が溶媒に含まれる流体(以下,磁性流体)を用いたトルク伝達デバイスは,自動車の電気駆動装置の需要が増すことにより,小形化・高性能化が近年ますます求められている.本研究の目的は,磁性流体が外部磁場によってクラスタを形成し,磁極間にはたらくせん断応力を向上するために,クラスタ形成・破断・すべり現象を,リアルタイム顕微鏡観察および個別要素法に基づく数値計算を行うことで現象を把握することである.また,板壁面に微細構造を施すことで漏れ磁束を集中させ,せん断力を向上させることを試みる.2枚の円板磁極を回転させながら磁場をかけ,隙間でクラスタを形成・破断・すべり現象を起こす磁性粒子を側面から高速度カメラを用いて観察が可能で,同時に磁極間にかかるトルクを測定可能な装置を設計・製作した.この装置を用いて,平板磁極間では,クラスタの壁面でのすべりと,クラスタ中腹における破断が連続的に発生することがわかった.さらに,磁極表面に凹凸を施すことで,対向する凸部間で磁場が集中し,最大トルクが,平板磁極のそれの約2.5倍に向上することがわかった.磁場解析による漏れ磁束の集中および,粒子法計算によるクラスタ内で誘起される磁束密度向上を裏付け,各設計パラメータが伝達トルク向上に与える影響を調査する指標が示された.磁極間距離,凸部の幅,凹部の深さがほぼ同等のときに,最大トルクを示した.クラスタは凸部間で優先的に形成し,局所的に粒子密度が上がったことが観察および計算よりわかった.凹凸磁極において,平板磁極で観察されたクラスタの磁極壁面におけるすべりは発生しなかったことから,クラスタの引張応力が磁極間トルクに有効に使われたと考えられる.また,凹部深さがそれ以上深くなると,凹部側面から漏れる磁束が粒子を集め,磁極間に形成するクラスタ密度が下がり,トルク伝達性能を上げることにはつながらないことがわかった.ナノ成形加工学、ナノ材料加工学
拡大EU諸国における外国語教育政策とその実効性に関する総合的研究

1.平成18年度から20年度までに研究分担者が現地調査等により収集した最新のデータをもとに各国の言語教育政策と実効性の検証作業を東京外国語大学語学研究所との共催による研究集会で、合計13回行った。2.その他、研究分担者・研究協力者は研究期間3年間の間に、それぞれが関係する学会・研究会などで発表し論文として提出した。(下記、5.主な発表論文等を参照)一例として研究代表者富盛伸夫は平成20年11月15日外国語教育学会(於、東京学芸大学)などにおいて特別講演「ヨーロッパ連合(EU)における高等教育改編と言語教育政策の問題点について」と題し、「ボローニャプロセス」による高等教育制度改革の下で、言語教育政策と教育現場との諸問題について現地調査に基づいた報告を本研究プロジェクトの成果として行った。3.上記の研究会の成果発表など主な資料を、本プロジェクトの研究報告書として印刷し公開した。1.拡大しつつあるEUにおける言語的コミュニケーションと文化共生の理念と実践の枠組みである「ヨーロッパ言語参照共通枠組み」(CEFR)の評価を中心に、現地調査をふまえた最新のデータ資料に基づき、EU言語政策の理念的枠組みと各国ごとの現実的取り組み、言語教育政策の運用と現場とのギャップ、教授法の成果の評価、非インド・ヨーロッパ言語文化話者対象の教育プログラム等に関する研究を行った。(1)ドイツ語圏のCEFRの普及と受容の研究(在間進研究分担者者)、(2)ベルギー国内の多言語教育の実態調査(川村三喜男研究協力者)、(3)キプロス島、マルタ島などの地中海圏の多言語状況の分析(R.Ratcliffe研究分担者者)(4)スロヴェニア国内の言語教育とCEFRの実践調査(長輿進研究分担者)、(5)北イタリア・フリウリ地方の地域言語政策と言語教育の実態調査(山本真司研究分担者)2.研究集会を東京外国語大学語学研究所において共催のもとに、本科研による現地調査と資料収集をもとに、EU諸国における言語教育制度(特に外国語教育)とCEFRの普及・受容に関する最新動向の研究会を、外部からの招待講演などを含め、平均隔月で行った。(1)「CEFR(ヨーロッパ共通参照枠)の概観と日本人学習者への適用可能性」(吉池陽子、永田真代東京外国語大学大学院博士前期課程修了者)、(2)「CEFRとドイツにおけるドイツ語教育-現地調査から-」(在間進)、(3)「ルーマニアにおける外国語教育と日本語教育」(酒井理恵ブカレスト大学講師)、「イタリア・ローマ大学における外国語教育と日本語教育」(小澤直子ローマ大学講師)、(4)「イタリア北部における言語教育政策の動向」(山本真司)、(5)「わが国並びにノルウェー国内におけるノルウェー語教育」(森信嘉)3.現地調査の報告書や成果発信に向けて公開の準備段階に入っている。1.平成19年度は前年度に引き続き、研究対象国の第一外国語教育政策と少数民族言語教育政策の2つ研究テーマに対応した調査を継続した。その成果発表の場として、研究集会を以下の通り開催した。これらの調査報告は今年度に成果公開を行う:平成19年6月27日「地中海の言語問題,マルタとキプロスからの報告」ラトクリフ・ロバート、平成19年5月23日「フランダース共同体中等教育における英語とフランス語:政府と現場から見る」川村三喜男、平成19年9月26日「現代スロヴァキアの言語政策-2007年3月の研究調査から-」長與進、平成19年10月26日「多言語社会カナダにおける公用語教育」矢頭典枝(招待講演、東京外国語大学非常勤講師)、平成19年11月23日「ポルトガル北東部の少数言語ミランダ語のフィールド調査について」黒澤直俊2.拡大EU諸国における多言語併用状況および少数者民族言語教育の実態調査を計画に基づき現地調査を行った。:ポルトガル語・ミランダ語圏(黒澤直俊)、チェコ語圏(金指久美子)、イギリス・アイルランド語圏(浦田和幸)、北欧圏・バルト諸国圏(森信嘉)、スペイン語・ガリシア語圏(川上茂信)。3.研究分担者は外国語教育学会等での学会発表、や東京外国語大学語学研究所他における研究発表を行った。4.平成19年度には研究集会やWeb上で積極的に成果を公開するための計画遂行と成果公開準備のためのパソコン周辺機器(記憶装置他)の経費を執行しデータ処理の準備を整えた。1.平成20年度までに現地調査により収集した最新のデータをもとにEUの言語教育政策と実効性の検証作業を東京外国語大学語学研究所との共催による研究集会で行った。平成20年7月30日

「スペインにおける言語状況と言語政策・言語教育政策について」(川上茂信)、「ベルギーの外国語教育政策:その技術的側面」(川村三喜男)、「チェコにおける言語状況について」(金指久美子)、「ノルウェーにおける言語状況と言語政策・言語教育政策について」(森信嘉)。平成20年12月17日「ポーランドにおける言語政策と外国語教育について」(ミロスワバ・カチマレク)、「ウェールズにおける言語政策について」(浦田和幸)。2.平成20年11月15日外国語教育学会(於、東京学芸大学)において富盛伸夫は特別講演「ヨーロッパ連合(EU)における高等教育改編と言語教育政策の問題点について」と題し、「ボローニャプロセス」による高等教育制度改革の下で、言語教育政策と教育現場との諸問題について現地調査に基づいた報告を本研究プロジェクトの成果として行った。3.上記合計13回の研究会の成果発表と学会発表などは、本プロジェクトの研究報告書として、現在印刷中である。
中山間居住者の生活圏域に関する研究

事例地域として、典型的な中山間地域である香川県琴南町を選定した。町内で特徴的な5地区を選定し、居住者への訪問聞き取り調査により、日常的行動圏域の実態調査を行った。調査対象とした行動種目は、通勤、通院、レクリエーションの3種である。調査項目は、これらの行動における行先の施設名及びその位置である。また、行動圏域に個人差を生じる要因と考えられる、年齢、性別、交通手段等の個人的属性についても併せて調査した。以上の調査結果を地区別、行動種別(5地区×3行動種=15パターン)に集計した。行動圏域の形成構造について、地区別、行動種目に多項ロジットモデルによる分析を行った。モデルの従属変数は行き先の選択確率、説明変数は行き先の魅力度、自宅から行き先へのアクセス距離とした。分析の結果、3種の行動圏域共に、全体的にモデルの適合度が低く、モデルによる説明力が低いことが判明した。特に、DIDから離れた地区においてモデルの説明力が低く、行き先の魅力度と行き先への距離の2点のみから説明できるような単純なものではないことが判明した。モデルの説明力が低かった原因としては以下の2点が考えられる。(1)中山間は都市域と異なり、行き先の選択枝が限られている。すなわち、多数存在する選択枝の中から好みのものを選ぶ、という都市的な選択パターンではなく、あらかじめ選択枝が限定されており、いやでもそこへ行くというパターンである。この場合、行動圏域を行き先の魅力度と距離のみで説明しようとしたこと自体に問題があったと考えられる。(2)他の中山間地域同様、高齢者のみの世帯も多数存在し、自家用者を使う非高齢者世帯との間に、大きな隔たりがあることが推察される。以上から、今後、行き先(選択枝)の分布状況とその選択パターンの関係を明らかにすると共に、年齢、性別、移動の際の交通手段等の個人的属性と生活圏域との関連について分析を進めて行きたい。
界面制御溶液法によるSiC多形の選択成長

SiCには多形が存在し、それぞれ物性値が異なるため、目的に応じて成長多形を作り分ける必要がある。本研究では固液界面制御による多形制御を目的とした。ところが、第三元素に対する各多形の固液界面エネルギーを測定するためには、高品質な3C-SiC(111)の大型結晶を得る必要がある。そこで、方針を転換し、各多形の成長速度の過飽和度依存性を利用した成長速度論的多形制御手法を開発し、前年度までに4H-SiCや6H-SiCの(0001)面上に3C-SiCを二次元核成長させてきた。本年度では、これらの多形制御技術を発展させ、多形の自在な作り分けを目指した。また、結晶品質の評価を行い、高品質結晶の成長を目指した。しかし、3C-SiC(111)を6H-SiCや4H-SiCの(0001)上に成長した場合、積層順序が異なる2種類のバリアント(双晶)が形成しやすく、これらの境界は結晶表面の連続性を損ない、さらに電流のリーク源となりデバイス開発の妨げとなる。そのため、本年度は3C-SiCの双晶の抑制に着手した。我々は、形成した3C-SiCのステツプ進展方向を一方向とすることで、ステツプ進展速度が速いバリアントによって遅いバリアントが淘汰されると考えた。そこで、3C-SiCと6H-SiCの原子配列を考慮して、ステップ進展方向を[1-100]方向とするため、[1-100]方向にオフ角を設けた6H-SiC上に3C-SiCの成長を行った。その結果、約10mm^2の範囲で、双晶フリーの3C-SiCを得ることに成功した。また、溶融KOHエッチングやシンクロトロン放射光トポグラフィーを用いて、結晶の欠陥評価を行った。約0.3mm×0.4mmの範囲で測定したところ、積層欠陥密度が約350cm^<-1>の高品質な結晶が得られていることがわかった。次世代パワーデバイス用材料として期待されているSiCは、成長多形制御が重要な課題である。従来、SiCの多形制御は、種結晶の積層構造の継承と、特定の多形の熱力学的安定化の2つに分類されるが、本研究では結晶と溶液の固液界面を制御し、多形の熱力学的安定化による多形制御を目的としている。そこで、Si-Sc溶媒を用いた溶液法で、6H-SiC{0001}on-axis面上への3C-SiCヘテロ成長を行い、成長した3C-、6H-SiCの成長モードやステップ構造を調べた。さらに、各多形の成長速度論の観点から3C-SiCヘテロ成長メカニズムを考察した。その結果、3C-SiCは二次元核形成による成長であり、熱力学的に安定な多形が成長した。一方、6H-SiCは種結晶中のラセン転位を起点としたスパイラル成長により種結晶の多形が継承していた。さらに本研究では、各多形の成長速度が過飽和度に大きく依存することを見出した。実際に、低過飽和度下では6H-SiC、高過飽和度下では3C-SiCが優先的に成長するという結果を得た。一般的に二次元核形成による成長はスパイラル成長に比べて成長速度が低いことが知られているが、高過飽和度下では3C-SiCの成長速度が6H-SiCスパイラル成長よりも高い。このような成長速度の差は、各多形のステップ構造の違いによると考えた。3C-SiCのステップはSi-C1層でありバンチングしていないが、6H-SiCのステップは3または6層でバンチングしていた。その結果、ステップ密度は3C-SiCの方が高くなるため成長速度が高くなると考えている。また、固液界面における熱力学安定性の制御のために、正則溶体モデルを用いたフィッティングを行い、文献値からSiと添加元素との相互作用パラメータを算出した。本研究では結晶と溶液の固液界面を制御し、二次元核成長における多形の熱力学的安定化による多形制御を目的としている。我々はこれまでに、昇華法では成長困難な3C-SiCを、溶液成長によって6H-SiCの(0001)上に二次元核成長させてきた。前年度までに、6H-SiC上への3C-SiC成長の場合、3C-SiCの二次元核成長と6H-SiCのスパイラル成長の競合が生じ、高過飽和度下で3C-SiCの単体が得られることを示唆してきた。そこで本年度では、温度勾配を利用して過飽和度を変化させ、4H-SiCまたは6H-SiC上への3C-SiC単相の成長を試みた。その結果、本研究では、適切な過飽和度下で成長することで、3C-SiC単相の成長に成功した。現在では、4H-SiC上に約500μm以上の比較的平坦な厚膜3C-SiC単結晶が得られている。次に成長速度の向上を試みた。これまでの3C-SiCの成長速度は2μm/hと非常に遅い。それに対し、我々は、過飽和度を高くすることで、成長速度を向上させることができた。しかし、さらに高くすると付着成長が生じてしまい、成長表面が荒れてしまう。

そのため、次に成長温度に着目した。しかし、3C-SiCは低温で安定な多形であるため、高温下では成長が困難である。そこで、N_2を用いることで、高温でも3C-SiCを安定化させ、約10倍の成長速度まで向上させることができた。また本研究では、成長方位に着目し、3C-SiCの双晶の抑制に成功することができた。SiCには多形が存在し、それぞれ物性値が異なるため、目的に応じて成長多形を作り分ける必要がある。本研究では固液界面制御による多形制御を目的とした。ところが、第三元素に対する各多形の固液界面エネルギーを測定するためには、高品質な3C-SiC(111)の大型結晶を得る必要がある。そこで、方針を転換し、各多形の成長速度の過飽和度依存性を利用した成長速度論的多形制御手法を開発し、前年度までに4H-SiCや6H-SiCの(0001)面上に3C-SiCを二次元核成長させてきた。本年度では、これらの多形制御技術を発展させ、多形の自在な作り分けを目指した。また、結晶品質の評価を行い、高品質結晶の成長を目指した。しかし、3C-SiC(111)を6H-SiCや4H-SiCの(0001)上に成長した場合、積層順序が異なる2種類のバリアント(双晶)が形成しやすく、これらの境界は結晶表面の連続性を損ない、さらに電流のリーク源となりデバイス開発の妨げとなる。そのため、本年度は3C-SiCの双晶の抑制に着手した。我々は、形成した3C-SiCのステツプ進展方向を一方向とすることで、ステツプ進展速度が速いバリアントによって遅いバリアントが淘汰されると考えた。そこで、3C-SiCと6H-SiCの原子配列を考慮して、ステップ進展方向を[1-100]方向とするため、[1-100]方向にオフ角を設けた6H-SiC上に3C-SiCの成長を行った。その結果、約10mm^2の範囲で、双晶フリーの3C-SiCを得ることに成功した。また、溶融KOHエッチングやシンクロトロン放射光トポグラフィーを用いて、結晶の欠陥評価を行った。約0.3mm×0.4mmの範囲で測定したところ、積層欠陥密度が約350cm^<-1>の高品質な結晶が得られていることがわかった。SiCの多形の中でも、特に多形制御が困難である3C-SiCに着目して、3C-SiCの熱的安定化により4H-SiCや6H-SiC上に二次元核成長させてきた。また、異種多形上への成長における、多形決定メカニズムを解明し、過飽和度による成長速度論的多形制御手法を開発した。この手法は、他の多形への応用も期待できる。SiCパワーデバイスの実現のためには、結晶の高品質化が必要不可欠である。そこで、シンクロトロン光トポグラフィーや透過型電子顕微鏡、エッチングなどを用いて、成長結晶の欠陥評価を行い、高品質バルク結晶の実現を目指す。