hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
パ-セン表示型鼻腔通気度計の試作

標準となる圧・流量曲線を記憶させておき、被検者の曲線と比較し、上記の方法に従って除計算、平均計算をさせることは可能であるが、メモリー容量の関係上、測定データをすべて記憶させ相互比較が出きる段階には至っていない。メモリーカードの併用などによって、この機能を向上させることが出きれば性能も良くなり、多目的に使用可能な機種となるので、この可能性を検討中であり、継続して試作器作製中である。昨年度の研究で、鼻呼吸時の圧・流量曲線の比較を、パ-セント表示により行うことは、市販の鼻腔通気度計とパ-ソナル・コンピュ-タ-の接続で可能であることが明らかとなった。この場合はフロッピ-ディスクにデ-タを記憶させておくので、その中から任意の二つの曲線を選んで比較することが出きる。今年度は市販の通気度計に内蔵されているコンピュ-タ-によって、この機能が可能かどうかを検討した。自覚的、他覚的に鼻に異常のない20代の男子47名から作成した平均的圧・流量曲線を標準とし、この2.5Pa毎の流量の値を、呼気、吸気にわたって記憶させた。これによって計測器は標準曲線をディスプレイすることも、また、比較したい曲線との対応する圧の点での流量の商をも計算して、全体の商の算術平均値を表示することも可能となった。即ち、内蔵されたコンピュ-タ-だけを用いて、従来の機能以外にパ-セント表示の機能をつけ加えることが出きた。この装置による鼻アレルギ-反応誘発テスト後のパ-セント表示を、第8回ISIAN、第28回日本鼻科学会で報告した。この装置の欠点は、標準曲線に対するパ-セント表示しか出きないので、誘発前、治療前、刺激前などの値を基準として100とした時のパ-セント変化を直読出きないことである。つまり、標準曲線に対して80%の通気性を持つ被検者が、誘発後に40%になったとすると、実際には通気性は半分になっているが、前後の比較で50%とは表示しないし、治療前45%の人が90%になっても200%とは示さない。経時的な変化を観察する場合には、操作前の値を基準値として入力出きることが望ましい。現在の機種では、コンピュ-タ-の容量に制限があり不可能であるので、記憶容量の増加を考慮している。それにはメモリ-カ-ド、ラムカ-ド等の使用が考えられる。附属アダプタ-を用いれば可能であるかどうかを目下検討中で、来年度研究の目標としている。昨年度までの研究で鼻腔通気度のパ-セント表示が、パ-ソナルコンピュ-タと接続しても、通気度計内蔵のマイクロコンピュ-タを使用しても可能であり、かつ実用的であることが明らかになった。しかし、後者ではメモリ-容量に制限があるために、被検者のデ-タ-を記録しておけないという欠点があった。これを解決するために、デ-タタ-ミナルを接続し、メモリ-カ-ドに記録させることに成功した。64Kバイトのカ-ド使用で16回分のデ-タを記録し、いつでも通気度計に再現することが出来るし、メモリ-カ-ドのデ-タをパ-ソナルコンピュ-タ-に送信してフロッピ-に移すことも可能となった。つまり、主研究機関において、関連機関によって計測されたデ-タ-を総合して集中解析を行うことも可能となった。昨年度までの解析機能では、標準曲線で被検者曲線を除した時のパ-セントを表示したために、理論的にはコンダクタンスを比較してのパ-セント表示という意味になる。鼻腔通気度は、鼻腔抵抗で表現する場合が従来多かったために、標準曲線を被検者曲線で除す機能もつけ加え、抵抗の比較でのパ-セント表示も出来るようにした。また、各側鼻腔の通気度の割合も示されるようにはなっていたが、直接標準曲線に対するパ-セントも計算できるようにした。これによって、鼻腔の通気性について知りたいと思う情報のすべてをパ-セントで表示出来るようになった。
PETを用いた気分障害ならびに不安障害の脳内アミン代謝の解析

平成9年度研究実績平成10年度研究実績平成10年度はインフォームドコンセントの得られた気分障害患者を対象に,18F-FDGと18F-FAmTを用いたPET検査を同時期に実施し脳内糖代謝及び脳内カテコールアミン代謝を評価した。デキサメサゾンを前日に投与した上でコルチコトロピン放出ホルモンを負荷すると,急性期うつ状態にある気分障害患者の70%は非抑制となり,気分障害では視床下部ー下垂体ー副腎皮質(HPA)系の脱抑制が高率に存在することがわかったが,この非抑制を示した気分障害患者の脳糖代謝が特に海馬領域において,正常者に比べて有意に低下しており,HPA系に対して抑制性に作用するとされる海馬の機能低下が,感情障害におけるHPA系機能亢進と関連することを示唆する所見が得られた。一方,気分障害患者の18F-FAmTの脳内取込みは,リガンド投与45分後の静的画像で比較した場合,正常者と有意な差はみられず,18F-FAmTPET検査が脳内ノルアドレナリン代謝をどの程度反映するかさらに検討する必要があると考えられた。平成9年度研究実績本年度は^<18>F-FDGと^<18>F-α-メチル-L-チロシン(^<18>F-α-M-L-T)のPET検査を感情障害症例につき、実施を始めた。被験者には研究主旨と検査法、検査で予想される危険性につき説明し書面による同意を得た。^<18>F-FDGと^<18>F-α-M-L-Tの検査が施行できた感情障害症例は現在のところ3名で、大うつ病1名(64歳)、双極感情障害2名(55と59歳)である。いずれも抗うつ薬療法中であるが、なおうつ状態にあり、検査時点でのハミルトンうつ病尺度は1033点とばらつきが見られる。対照はほぼ年齢を一致させ健康ボランティアである。安静閉眼仰臥位の被験者に^<18>F-α-M-L-T、185MBqを1分間以上かけて静脈内投与した45分後から8分間ダイナミックスキヤンを行い、同時に血中放射能活性を測定した。その結果、感情障害3名の前頭前野(PFC)における^<18>F-FDGの単位面積当たりの放射能集積量の結果は4.03±2.01(SD)と、対照の5.7±0.6より低い傾向が認められたが有意差はなかった。^<18>F-α-M-L-T検査の結果もPFCでは1.09±0.37(SD)と、対照の1.30±0.13より低い傾向が認められるが有意差はなかった。一方、線条件(S)においても有意差はなかったが、感情障害症例における蓄積の方が高い平均値を示していた。感情障害ではPFC/S比が0.54±0.05であるが、対照では0.83±0.10と、感情障害で危険率2%以下で有意な低下が観察された。前頭前野内側部はドーパミン優位の部位であり、線条体との比が有意に感情障害で低下していることから、腹側被蓋野に細胞体を有する前頭前野におけるドーパミン神経のドーパミン合成能が感情障害で低下している可能性を示唆する新知見が得られたということができる平成9年度研究実績平成9年度は,18F-fluoro-α-methyl-L-tyrosine(18F-AMT)を用いたPET検査を健常男性4名(3149歳)に対し実施した。18F-AMTを静脈内投与後20-30分に線条体で,40-50分後には大脳皮質など広範な脳内へ明らかな蓄積像が認められた。さらに動物実験を実施し,カテコールアミン合成阻害剤であるα-methyl-p-tyrosineの前投与を行なったラットに,18F-AMTを静脈内投与し,オートラジオグラフィー法によって著明な脳内への取り込み抑制が確認された。このことから本剤が脳組織内のアミノ酸プールに達し,カテコールアミン合成系へ利用されている可能性が得られ,18F-AMTを用いたPET検査によってヒト脳内カテコールアミン代謝を画像診断学的に評価可能であると考えられた。平成10年度研究実績

平成10年度はインフォームドコンセントの得られた気分障害患者を対象に,18F-FDGと18F-AMTを用いたPET検査を同時期に実施し脳内糖代謝及び脳内カテコールアミン代謝を評価した。デキサメサゾンを前日に投与した上でコルチコトロピン放出ホルモンを負荷すると,急性期うつ状態にある気分障害患者の70%は非抑制となり,気分障害では視床下部ー下垂体ー副腎皮質系の脱抑制が高率に存在することがわかったが,この非抑制を示した気分障害患者の脳糖代謝が海馬領域と前頭前野において,正常者に比べて有意に低下しており,気分障害における神経内分泌学的異常と前頭皮質・辺縁系機能障害との関連を示唆する所見が得られた。一方,気分障害患者の18F-AMTの脳内取込みは,リガンド投与45分後の静的画像で比較した場合,正常者と有意な差はみられず,18F-AMTの経時的脳内動態をさらに検討する必要があると考えられた。
混成語(ピジン、クレオール)を通してみるカリブ海文学の全体像

(1)カリブ海域の仏・英・西の各語圏の島々における混成語の実態調査により、いわゆるクレオール語が存在しない英・西語圏においても、それぞれの社会における言語状況には、複雑な実態があることが判明した。(2)それにも関わらず、それぞれの地域の文学が扱う主題や世界像には、多様性を超越した親縁性が認められる。近年、英・仏・西語圏の文学を一括りにした「カリブ海文学」という概念の文学展望が試みられ始めている。サン=ジョン・ペルス、エメ・セゼール、ニコラス・ギエン、デレク・ウォルコットなど一級の詩人たちの間に通底する連関が明らかにされつつある。そうしたプロセスに、クレオール語がどのように関わっているかという問題は興味深い問題である。(3)フレンチ・クレオール語の運用実態とその意味付けについては、以下のように矛盾する二つの視点から問題提起する必要があることが分かった。a.マルチニックの「クレオール性」提唱者たちが主張した「クレオール諸島連合」構想の根底にある、南米大陸の一部(仏ギアナ)を含めたカリブ海の島々から、インド洋の南西部に浮かぶ島々まで、広域にわたって存在するフレンチ・クレオールは、語彙や文法レベルにおいて、地域差が認められるものの、その根幹において、一つの言語現象を表しているとする視点。b.ラフなレベルにおける意志の疎通という点では、世界のフレンチ・クレオールには親縁性が認められるものの、その深層部においては、互いに似て非なるものであり、それを一つの言語実態であるかのように表象することには無理があるという視点。この点については、「カペス・ド・クレオール(クレオール語を専門とした中等教育教員免状)」試験の審査員選出をめぐって、インド洋とカリブ海のクレオリストたちの間で激論が戦わされた。(4)前項b.の視点をフィールドワークによって解明することが、今後の研究の課題である。3年計画の初年度である平成14年は、計画通り、以下の調査旅行を実施した。(1)平成14年9月8日9月20日まで、メキシコ経由でキューバのハバナに調査旅行を試みた。当該旅行の成果は、a.カリブ海域のスペイン語圏へ初めて足を踏み入れ、英語圏・フランス語圏との違いを実感したこと。キューバはカリブ海諸国の知識人を強くひきつける磁場の一つである。隣国の最貧国ハイチ共和国の民衆は、社会主義革命をなしとげ、教育や医療の面で羨望すべき水準にあるキューバをあこがれる気持ちが強い。しかし、実際に訪れてみると、革命後まもなく半世紀近くになろうとするキューバ社会の抱える問題も肌で感じることができた。b.キューバの作家の文献蒐集は日本にいてはなかなかままならないが、ハバナの街の広場の古本屋で貴重なニコラス・ギジェンの全集を購うことができた。キューバにはクレオール語がないというのが一般的な言い方であるが、そこには現実と把握における微妙な隠蔽があるように思われる。なぜならキューバも黒人の血をもった人々が多数派であり、その現実を社会主義の原則的平等主義の名のもとに巧妙に隠しているように思われるからである。(2)平成15年2月13日から2月23まで、カリブ海の英領の島ジャマイカ共和国へ調査旅行を試みた。カリブ海の英語圏の島としては最大の島であり、西インド諸島大学のメイン・キャンパスがある。カリブ海の英語圏の島は旧宗主国イギリスに対する強い憧憬と、身近にある英語圏最大の強国アメリカ合衆国の磁場との間で揺れ動いている感がある。

ジャマイカの首都キングストンは治安が悪く、外出もままならないところであるが、研究者、作家などとのコンタクトが取れ、「英語圏・仏語圏・スペイン語圏などをひっくるめたカリブ海文学の全体像について、どのように考えるか」というテーマに対して、様々な意見を聴取することができた。また文献蒐集についても、西インド諸島大学キャンパス内の生協書籍部において、有意義な書誌情報を得ることができた。なお上記2件の調査旅行以外に、平成14年6月18日7月1日までマルチニック島で開催されたエメ・セゼール89歳誕生日に招かれて本研究成果について講演した。その報告は平成14年7月15日付け朝日新聞紙上においてなされた。平成15年度は以下に記す活動を通して、カリブ海域のクレオール語を含む言語状況・文学についての識見を深めた。(1)3月5日から4月12日に至るマルチニック島におけるフィールドワーク。エメ・セゼールの政治活動をよりよく知るために、市長時代に助役だったカミーユ・ダルシエール、アリケールなどの長老たちに会って、話を聞いた。また詩人のロジェ・パルスマン、テレーズ・レオタン(クレオール語表現の女性作家)などとからも聞き書きをした。(以上はアンティル=ギアナ大学の招聘に応じたもの。)(2)6月21日から7月3日まで、マルチニック島でエメ・セゼール90歳記念シンポジウムに参加した。自ら研究発表をする傍ら、シンポジウムに集まってきた欧米、カリブ海諸島、アフリカの知識人たちと意見交換し、学ぶところ大であった。(これについては12月に浩瀚な論文集が刊行されている。)(3)12月5日から平成16年1月12日まで、再び、アンティル=ギアナ大学から招聘されて、マルチニック島にフィールドワークに出かけた。詩人モンショアシとの交流。(4)平成16年3月12日から31日まで、仏海外県ギアナに科研費による調査旅行を試みた。首都カイエンヌの大学とギアナ出身のネグリチュード詩人レオン=ゴントラン・ダマス友の会で二つの講演をした。とくに「友の会」においては、ダマスの代表作「しゃっくり」を日本語に全訳して聴衆に披露した。その後、スリナム国境の町サン=ローラン=デュ=マロニまで移動。その町の語り部やアメランディアン、ブシナンゲ、モング(ラオスから連れてこられた移民)などの部落を訪ねた。なお最終年度の平成16年度は、以上の調査を踏まえて、知見を整理し、可能ならばインド洋上の仏クレオール空間:モーリシャスやレユニオン島を訪れ、報告書を完成する予定である。これまでカリブ海のスペイン語圏のキューバと英語圏のジャマイカ、それに大陸部の仏ギアナを調査したので、研究の外枠を広げる意味で、本年度はインド洋の仏海外県のレユニオン島に出かけた。マルチニックの若い世代が20世紀末に発信した『クレオール性礼賛』には、フレンチクレオールがカリブ海の島々とインド洋の島々を結ぶ不思議な糸であることがうたわれていて、何千キロも離れ、歴史的に人的交流などの接触がないにもかかわらず、その二つの地域の住民はそれぞれのクレオール語でお互いに意思の疎通ができると書かれている。その真偽を確かめるのが主たる目的であった。
氷コアに含まれる個別粒子ごとの硫酸塩・硝酸塩エアロゾルの硫黄・窒素同位体比分析

氷コア中に含まれる過去のエアロゾル粒子を代表者が確立した昇華法を用いて抽出し、走査型電子顕微鏡・ラマン分光器を用いて粒子組成を分析し硫酸塩を同定した。その後、ナノシムスを用いて硫酸塩の硫黄同位体比を分析し、個別粒子の起源を明らかにした。走査型電子顕微鏡・ラマン分光器で微粒子を同定した後にナノシムスで粒子を検出するために、TEM用の金属グリッドに粒子を集めることで、格子のどこに存在するのかを明確化した。南極ドームコアの試料から完新世と最終氷期の試料をグリーンランド南東ドームコアの試料から1970年代の人為起源硫黄排出が多かった時代と近年の硫黄酸化物排出抑制後の試料を昇華し、粒子を同定した。東京大学海洋研究所のナノシムスを用いて、同定した粒子の硫酸塩の硫黄同位体比を分析した。その結果、完新世の硫酸塩の硫黄同位体比は海洋生物起源の硫黄同位体比と誤差の範囲内で一致したが、最終氷期の硫酸塩の硫黄同位体比は海洋生物起源の硫黄同位体比よりも低く、石膏などの大陸起源の硫黄の可能性を示した。また、グリーンランドの微粒子の硫黄同位体比は、人為起源硫黄酸化物の最盛期と排出抑制期で顕著な違いは見られなかった。個別微粒子の硫黄同位体比の誤差が10‰と、地球環境の解読には大きすぎ、今後誤差を小さくしていく試みが必要である。また、ナノシムス測定は粒子を削り取りながら分析するため、同試料の複数回の測定で硫黄同位体比に大きな変化が生じてしまった。また、硝酸塩の分析環境構築にはまだ課題が多く残されている。今後の課題は多いが萌芽研究として、アイスコアに含まれる硫酸塩微粒子ごとの硫黄同位体比を世界で初めて分析できる環境を構築したことが大きな成果となった。本研究では、氷コアに含まれる個別粒子ごとの硫酸塩・硝酸塩エアロゾルの硫黄・窒素同位体比という地球温暖化の解釈に重要で、かつ新しい環境指標を抽出して、硫酸塩や硝酸塩の古大気環境や放射強制力の知見を高度化する。気温変動とエアロゾルの変化が明瞭な期間に着目し、第四紀の最大の気温変動であった最終退氷期と1970年の硫酸イオン濃度極大を持つ人為起源物質が極大となった期間に着目する。前者は自然起源による第四紀の最大の気温変動であり、後者はグローバルディミングが生じたとされる人為起源エアロゾルが最も気温に影響した時代である。最終退氷期の復元に使用する氷コアは南極ドームふじ氷床コアである。1970年前後の復元に使用するコアはグリーンランド南東ドームコアである。前者の南極ドームふじコアについてはコミュニティーペーパが公表され、アイスコアが比較的自由に使用できる環境になりつつある。後者のグリーンランド南東ドームコアについては、採取後に低温科学研究所の低温室において密度測定や電気伝導度測定などのコア解析が行われた。その結果,南東ドームコアの氷化深度は83-86 m,涵養量は約1.0 m w.e. yr -1であった。南東ドームコアは氷床のドームとしては最も高涵養量の地域の一つである。圧密氷化過程を調べたところ,750 kg m-3以上の密度域において,SE-Domeコアは通常の涵養量地域の浅層コアよりも変形しやすい特徴を持つことが分かった。これらのコアの一般的な性質について精査し、国際誌に公表した。南極ドームふじ氷床コアやグリーンランド南東ドームコアを用いて微粒子の抽出を昇華法を用いて行った。申請者の開発した昇華法は氷コア中の水溶性塩を抽出する手法であり、-50°C環境で1gの氷を昇華させることで500粒子程度の不揮発性エアロゾル粒子をフィルター上に抽出できる。平成28年度に微粒子の同位体比分析として考えたのは北大の同位体顕微鏡である。これまでフィルター上に粒子を集めてきたが、この顕微鏡で分析するためにはシリコンウエハーに粒子を集める必要が生じた。フィルターであれば乾燥空気とアイスコア中の揮発性物質がフィルターの孔から逃げるが、シリコンウエハーの場合は空気の逃げ口を作る必要がある。また、シリコンウエハーを昇華チャンバーにのせる大きさに切断する際に切りくずが生じ、このシリコンの微粒子が超音波洗浄では除去できないといった、予想外の試料準備の改良が必要となった。いくつかの試行錯誤の結果、2016年10月ごろにはコンタミ除去の目算が立ち、試料をシリコンウエハーの上に準備することができるようになった。その後、数カ月の施行を経て同位体顕微鏡をもちいた分析を試みた。しかしながら、同位体顕微鏡は数ミクロンという肉眼では捉えられない微粒子の分析には不向きであることがわかった。現在は当初の計画を変更しnanoSIMSを用いた分析を試みている。当初の計画になかったことからマシンタイム等の問題があり、分析はやや挑戦的な様相を示しているが、来年度末の研究機関終了に向けて粛々と進めている。氷コア中に含まれる過去のエアロゾル粒子を申請者が確立した昇華法を用いて抽出し、走査型電子顕微鏡・ラマン分光器を用いてその組成を分析し硫酸塩・硝酸塩を同定した。その後、ナノシムスを用いて硫酸塩・硝酸塩の硫黄・窒素同位体比を分析し、個別粒子の起源を明らかにした。氷コア中の固体微粒子を抽出には、申請者の開発した昇華法を用いた。

申請者の開発した昇華法は氷コア中の水溶性塩を抽出する手法であり、-50°C環境で1gの氷を昇華させることで500粒子程度の不揮発性エアロゾル粒子を抽出できる。具体的には、エアーコンプレッサー、エアードライヤーを用いて露点温度の低い乾燥空気を作り出し、乾燥空気をフィルター上の降雪に送り込み、水溶性エアロゾル微粒子が固体で存在する-50°C以下の低温状態で雪や揮発性物質を昇華蒸発させた。走査型電子顕微鏡・ラマン分光器で同定した後にナノシムスで粒子を検出するために、TEM用の金属グリッドに粒子を集めることで、格子のどこに存在するのかを明確化した。南極ドームコアの試料から完新世と最終氷期の試料をグリーンランド南東ドームコアの試料から1970年代の人為起源硫黄排出が多かった時代の試料を昇華し、粒子を同定した。東京大学海洋研究所のナノシムスを用いて、同定した粒子の硫酸塩の硫黄同位体比を分析した。その結果、完新世の硫酸塩の硫黄同位体比は海洋生物起源の硫黄同位体比と誤差の範囲内で一致したが、最終氷期の硫酸塩の硫黄同位体比は海洋生物起源の硫黄同位体比よりも低く、石膏などの大陸起源の硫黄の可能性を示した。アイスコアに含まれている過去のエアロゾル粒子の硫酸塩の硫黄同位体比を分析に成功した例は他にはなく、世界初の取り組みとなったため。分析誤差をいかに小さくするかが今後の課題である。氷コア中に含まれる過去のエアロゾル粒子を代表者が確立した昇華法を用いて抽出し、走査型電子顕微鏡・ラマン分光器を用いて粒子組成を分析し硫酸塩を同定した。その後、ナノシムスを用いて硫酸塩の硫黄同位体比を分析し、個別粒子の起源を明らかにした。走査型電子顕微鏡・ラマン分光器で微粒子を同定した後にナノシムスで粒子を検出するために、TEM用の金属グリッドに粒子を集めることで、格子のどこに存在するのかを明確化した。南極ドームコアの試料から完新世と最終氷期の試料をグリーンランド南東ドームコアの試料から1970年代の人為起源硫黄排出が多かった時代と近年の硫黄酸化物排出抑制後の試料を昇華し、粒子を同定した。また、グリーンランドの微粒子の硫黄同位体比は、人為起源硫黄酸化物の最盛期と排出抑制期で顕著な違いは見られなかった。個別微粒子の硫黄同位体比の誤差が10‰と、地球環境の解読には大きすぎ、今後誤差を小さくしていく試みが必要である。また、ナノシムス測定は粒子を削り取りながら分析するため、同試料の複数回の測定で硫黄同位体比に大きな変化が生じてしまった。また、硝酸塩の分析環境構築にはまだ課題が多く残されている。今後の課題は多いが萌芽研究として、アイスコアに含まれる硫酸塩微粒子ごとの硫黄同位体比を世界で初めて分析できる環境を構築したことが大きな成果となった。今後、個別粒子ごとの硫酸塩や硝酸塩の硫黄・窒素同位体比から起源を推定し、その化合物との対比から、硫酸塩・硝酸塩エアロゾルが気候変動に与える影響評価の高精度化を目的に研究を進めていく。nanoSIMSを用いて、第四紀の最大の気温変動であった最終退氷期と1970年の硫酸イオン濃度極大を持つ人為起源物質が極大となった期間に着目し、個別粒子ごとの硫酸塩や硝酸塩の硫黄・窒素同位体比から起源を推定する。
閉じ込めポテンシャルを持つ強相関フェルミ粒子系の量子多体効果

最終年度となる21年度は、以下の2つの研究を中心に行った。(1)フェルミ多体系の超流動と密度波状態の共存昨年の研究を継続し、閉じ込めポテンシャルを持つ引力ハバード模型を用いて、冷却フェルミ原子系に現れる超流動相の性質を調べた。改良された変分モンテカルロ法によってフェルミ相関効果を扱い、基底状態の性質を調べた。動的平均場理論によって予言されていた原子密度波状態と超流動とが共存する「超固体状態」は、単純な2次元系では量子揺らぎの効果で安定化されないことを見出した。しかし、超固体状態への不安定性が非常に増幅されているため、微小な摂動により、この状態が実現する可能性を指摘した。(2)相関電子系モット転移に対するフラストレーション効果相関を持つ電子系におけるモット転移について研究を行った。昨年の研究を拡張し、フラストレート電子系の典型例であるカゴメ格子ハバード模型について調べた。動的平均場近似と連続時間量子モンテカルロ法を組み合わせることで有限温度モット転移の研究を行った。その結果、異方カゴメ格子では異方性の大きな繰りこみが起こるため、金属相・絶縁相の間のリエントラント転移が生じることを明らかにした。この結果は、昨年までに得られていた3角格子ハバード模型の結果とも符合しており、フラストレート電子系の一般的な特徴であることが分かった。この結果は、3角格子有機導体で観測されているリエントラント型の有限温度モット転移をうまく説明する。本研究は、空間変調ポテンシャルを持つフェルミ粒子多体系における強相関効果を解明し、さらにはフラストレーション系などの強相関問題にも応用することを目的としている。本年度は、以下の2つの研究を中心に行った。(1)光格子フェルミ粒子系の超固体状態光格子中の冷却フェルミ原子系に現れる量子相転移を調べた。このため理論モデルとして調和ポテンシャル長うの引力ハバード模型を取り上げた。閉じ込めポテンシャルによる非一様性を含んだ相関効果を扱うため動的平均場と変分モンテカルロ法を用いて、基底状態の性質を明らかにした。引力相互作用によって超流動状態が広いパラメタ領域で安定化することをまず確かめた。さらに引力相互作用をうまく制御することで原子密度波状態と超流動とが共存する「超固体状態」が実現しうることを示した。超固体状態が熱力学的極限でも安定に存在することを示した。(2)フラストレート強相関電子系における量子転移強いフラストレーションを持つ相関電子系における量子相転移を調べた。典型的な例として、チェッカーボード格子と3角格子電子系を取り上げた。経路積分繰り込み群法を用いて、これらの電子系における金属絶縁体転移の研究を行った。チェッカーボード格子系ではハバード相互作用の増加にともないプラケット一重項へのモット転移が生じること、また異方的な格子では金属相・プラケット相・反強磁性相の間の競合が生じることを明らかにした。一方で、3角格子ハバード模型では、相互作用の増加に伴って金属相・非磁性相・120度ネール相の間に2回の一次転移が生じることが分かった。この結果はこれまで予想されていた相図と異なるものである。この基底状態相図のパラメタは3角格子有機導体で観測されている非磁性相のものと整合する最終年度となる21年度は、以下の2つの研究を中心に行った。
古典派経済学形成期の宗教的思想基盤の解明－ラティテュディネリアニズムと自然法学

(1)前年度に研究したジュネーヴの知識人ピエール・プレヴォの「近代哲学三学派」(アダム・スミスの遺稿集『哲学論文集』[1795年]の仏訳版[1797年]所収の「訳者解説」)との比較の観点から、プレヴォの友人ジョゼフ=マリ・ドゥ・ジェランドの『哲学体系比較史ー人知原理との関連性』について、初版(1804年、全3巻)、第2版補訂版の第1部(古代から中世までの哲学史、1822ー1823年、全4巻)と、ジェランドの死後出版された同版第2部(文芸復興から18世紀末までの近代哲学史、1847年、全3巻)の目次を翻訳し、第2版補訂版の第2部のスコットランド学派に関する章を精読した。併せて、海外のジェランド研究の状況を調査し、文献資料を収集した。(2)ラティテュディネリアンのキリスト教的人間像の特徴を明確にするため、ラティテュディネリアンとは対照的な「人間本性の腐敗」を強調するジャンセニストのピエール・ニコルの『道徳論集』(全4巻、1671ー1679年)を、ジョン・ロックによる英訳(トマス・ハンコックによる編集版[1828年]、J.S.ヨルトンが編集した対訳版[2000年])を参照しつつ精読した。とりわけ、ニコルとバルベラック、プーフェンドルフ、ロックの自己評価論、自己愛および理性概念を比較検討した。(3)本年度までのバルベラック研究をまとめた以下の単著を出版した。門亜樹子『啓発された自己愛ー啓蒙主義とバルベラックの道徳思想』京都大学学術出版会、2019年2月。また、バルベラック『道徳哲学史』の邦訳(門亜樹子訳、京都大学学術出版会、2017年)の合評会が、社会思想史学会第43回大会(2018年10月)と経済学史研究会第246回例会(同12月)で開催され、両合評会ではリプライを行った。「研究実績の概要」の(1)に関して、本年度も前年度に引き続き、研究対象を18世紀のスコットランド知識人から、さらに18ー19世紀前半の大陸(特に仏語圏)の知識人との交流関係を含めて範囲を拡大することが、本研究課題を遂行するために必須の哲学史の見取り図を描く上で不可欠と判断した。同じく(2)に関して、本年度および来年度に予定していた研究の準備段階として、ラティテュディネリアンと対照的なキリスト教的人間像を擁するジャンセニストの思想の検討が必要と判断した。前年度までの研究と、本年度実施した上記(1)と(2)の研究をまとめ、(3)に挙げた単著を出版したが、本年度および来年度に計画していた研究の準備作業にとどまったという点で、研究の進捗状況としては「やや遅れている」と考える。本研究課題の最終年度において、スコットランド啓蒙と自然法学に関する原典と二次文献の精読と分析をさらに進め、論点の整理に努める。研究遂行の過程で得られた知見に基づいて新たな展開が予想され、学会や研究会での発表・討論の際のフィードバックも参考にし、研究成果を論文の形で公表したいと考えている。(1)ラティテュディネリアニズムと自然法学の思想的関連性について、カンタベリ大主教をつとめたラティテュディネリアンのジョン・ティロットスンと、彼の説教を仏訳したユグノーの自然法学者ジャン・バルベラックの思想を、感覚、理性、信仰を中心とするキリスト教的人間像の観点から比較検討した。(2)バルベラックとティロットスンの道徳思想(およびキリスト教的人間像)が18世紀後半のコモンセンス哲学においてどのように展開したのかについて研究した。アバディーン哲学協会会員のジェイムズ・ビーティおよびトマス・リード(1764年にグラーズゴウ大学に転任)の道徳哲学概念と、ヒュームの(外部世界の存在への)懐疑論に対する両者の批判について比較検討した。さらに、リードの影響を受けたドゥーガルド・ステュアートに関する近年の海外での研究動向を踏まえ、スコットランドおよび大陸(仏語圏)の知識人の交流関係と彼らのカント思想への関心を視野に入れ、ジュネーヴの知識人ピエール・プレヴォの「近代哲学三学派」(アダム・スミスの遺稿集『哲学論文集』[1795年]の仏訳版[1797年]所収の「訳者解説」)の精読と分析に取り組んだ。その中間報告として、日本イギリス哲学会関西部会で口頭発表(「ビーティとプレヴォの哲学史ーバルベラック『道徳哲学史』との比較の観点からー」)を行った。(3)研究課題に関連する業績として、バルベラックがザームエル・プーフェンドルフの『自然法と万民法』(1672年)の仏訳版(1706年)に記した「訳者序文」(「道徳哲学史」)の全訳を出版した。ジャン・バルベラック著、門亜樹子訳『道徳哲学史』京都大学学術出版会、2017年。本研究の初年度であり、次年度以降の研究の基礎固めの期間として位置づけている。上記(1)で予定していた論文の執筆作業が進み、研究計画に余裕が生じたため、当初の研究計画を前倒しし、次年度に予定していたアバディーン啓蒙に関する研究を実施した。(2)の研究を遂行する過程で、研究対象を18世紀のスコットランド知識人から、さらに18ー19世紀前半の大陸(特に仏語圏)の知識人との交流関係を含め範囲を拡大することが、当時の文脈を把握し、諸論点を検討する上で不可欠と判断した。

それに伴い、ドゥーガルド・ステュアートと文通していたジュネーヴの知識人ピエール・プレヴォの近代哲学史に関する研究を行った。(2)に関して、ECCO等を利用して原典の各版を入手し、二次文献の調査・収集を進めた。それらの詳細な分析が現段階での課題である。また、(3)のバルベラックの『道徳哲学史』に関して学会発表の機会があり、併せて(2)の研究の中間報告も行った。当初の研究計画よりも広い範囲を対象とすることになったが、研究の進捗状況としては、おおむね順調に進展していると考える。(1)前年度に研究したジュネーヴの知識人ピエール・プレヴォの「近代哲学三学派」(アダム・スミスの遺稿集『哲学論文集』[1795年]の仏訳版[1797年]所収の「訳者解説」)との比較の観点から、プレヴォの友人ジョゼフ=マリ・ドゥ・ジェランドの『哲学体系比較史ー人知原理との関連性』について、初版(1804年、全3巻)、第2版補訂版の第1部(古代から中世までの哲学史、1822ー1823年、全4巻)と、ジェランドの死後出版された同版第2部(文芸復興から18世紀末までの近代哲学史、1847年、全3巻)の目次を翻訳し、第2版補訂版の第2部のスコットランド学派に関する章を精読した。併せて、海外のジェランド研究の状況を調査し、文献資料を収集した。(2)ラティテュディネリアンのキリスト教的人間像の特徴を明確にするため、ラティテュディネリアンとは対照的な「人間本性の腐敗」を強調するジャンセニストのピエール・ニコルの『道徳論集』(全4巻、1671ー1679年)を、ジョン・ロックによる英訳(トマス・ハンコックによる編集版[1828年]、J.S.ヨルトンが編集した対訳版[2000年])を参照しつつ精読した。とりわけ、ニコルとバルベラック、プーフェンドルフ、ロックの自己評価論、自己愛および理性概念を比較検討した。(3)本年度までのバルベラック研究をまとめた以下の単著を出版した。門亜樹子『啓発された自己愛ー啓蒙主義とバルベラックの道徳思想』京都大学学術出版会、2019年2月。また、バルベラック『道徳哲学史』の邦訳(門亜樹子訳、京都大学学術出版会、2017年)の合評会が、社会思想史学会第43回大会(2018年10月)と経済学史研究会第246回例会(同12月)で開催され、両合評会ではリプライを行った。「研究実績の概要」の(1)に関して、本年度も前年度に引き続き、研究対象を18世紀のスコットランド知識人から、さらに18ー19世紀前半の大陸(特に仏語圏)の知識人との交流関係を含めて範囲を拡大することが、本研究課題を遂行するために必須の哲学史の見取り図を描く上で不可欠と判断した。同じく(2)に関して、本年度および来年度に予定していた研究の準備段階として、ラティテュディネリアンと対照的なキリスト教的人間像を擁するジャンセニストの思想の検討が必要と判断した。前年度までの研究と、本年度実施した上記(1)と(2)の研究をまとめ、(3)に挙げた単著を出版したが、本年度および来年度に計画していた研究の準備作業にとどまったという点で、研究の進捗状況としては「やや遅れている」と考える。次年度は、さらに原典と二次文献の精読と分析を進め、論点の整理に努める。研究遂行の過程で得られた知見に基づく新たな展開が予想され、当初の研究計画が拡張されることになる。学会や研究会での発表・討論の際のフィードバックも参考にし、研究成果を論文または著書の形で公表したいと考えている。本研究課題の最終年度において、スコットランド啓蒙と自然法学に関する原典と二次文献の精読と分析をさらに進め、論点の整理に努める。研究遂行の過程で得られた知見に基づいて新たな展開が予想され、学会や研究会での発表・討論の際のフィードバックも参考にし、研究成果を論文の形で公表したいと考えている。
優れた発熱能と生体適合性を有する磁性材料の開発と作製法の確立

新しい癌の焼灼療法として磁性材料の交流磁場中での発熱を利用する交流磁場焼灼療法が期待されている。本研究により、(1)物理的にビーズミルを用いて粉砕混合したフェライトの発熱特性及び発熱機構、(2)新規イットリウムガーネット系Y_3Fe_5O_<12>についての発熱能及び発熱機構、(3)塞栓療法のためのスプレードライ法によるフェライトの球状化、などについて主に研究を行った。新しい癌の治療法として磁性材料の交流磁場中での発熱を利用する交流磁場焼灼療法が期待されている。我々は、発熱特性の優れた新規材料について検討を行なってきており、最近ではイットリウムガーネットY_3Fe_5O_<12>がきわめて優れた発熱特性を示すことを報告している。逆共枕法により前駆体を作成し、10001200°Cで焼成したところ、1100°Cで最も高い発熱を示した。これは、低温では立方晶と斜方晶の混合相であるが、1100°Cを境に斜方晶が無くなり、それ以上の焼成では著しい粒子成長が起こることが関係していると考えられる。さらに、Y^<3+>のサイトにGd^<3+>を置換したY_<3-x>Gd_xFe_5O_<12>系について検討を行ったところ、X=0であるY_3Fe_5O_<12>と同じように1100°C焼成が最も高い発熱特性を示した。しかし、X=1.0で最も高い発熱特性を示したもののそれ以上のXの増大にともない発熱特性は低下し、X=3.0であるGd_3Fe_5O_<12>では、最も高い磁気モーメントによる高い発熱を期待していたが、全く発熱しなかった。これらの系の、発熱特性については明確でなく、B-H特性におけるヒステリシス損失の依存性はほとんどみられなかった。一方、様々なフェライトについてビーズミルによる物理的な微粒子化が有効であることについても明らかにしてきている。FeFe_2O_4やMgFe_2O_4について検討を行い、さらに、Y_3Fe_5O_<12>についてビーズミルを用いて粉砕し様々な粒子径、結晶子径のものを作製し優れた発熱特性が得られることが明らかになっている。この粉砕についてはヒステリシス損失の依存性がみられるが、他の因子の影響についても今後検討を進める必要がある。さらに、ビーズミル粉砕した試料についての低温仮焼により、いっそう発熱特性が向上することが明らかになり、これは粉砕により形成した超常微粒子が成長したことによると考えられる。本研究はおおまかに3種から成っている。(1)物理的にビーズミルを用いて粉砕混合したフェライトの発熱特性及び発熱機構の解明、(2)新規イットリウムガーネット系Y_3Fe_5O_<12>についての発熱能及び発熱機構(3)スプレードライ法によるフェライトの球状化、である。(1)については、従来のマグネタイトと(2)のイットリウムガーネットについて検討を行い、結晶子径が数nm数十nmの粉砕ナノ微粒子を得ることが出来、これにより発熱能が著しく向上することがわかった。また、500°C程度の低温焼成が発熱能向上をもたらすことについても見いだしている。これは粉砕により形成した超常微粒子が成長したことによると考えられる。単質量あたりの発熱能について、水中に微粒子を分散させ、その昇温速度により明らかにした。その結果、発熱能が周波数fと磁場Hの2乗に比例することが明らかになった。また、発熱機構については、超常磁性体のNeel損失が支配的であることが示唆された。一方、(2)のイットリウムガーネットについては1100°Cで焼成した強磁性体であり、発熱能が周波数fと磁場Hの3乗に比例することが明らかになった。この3乗に比例するのは材料の保磁力が磁場の2乗に比例するためであることが明らかになっている。(3)については、肝臓癌などへの塞栓療法への応用が目的であり、2030nm程度の球状粒子を高い収率で作製するというものである。我々は、スプレードライに供給するフェライトの懸濁液の濃度、送風量、温度などの条件を決め、さらに得られた様々のサイズの球状粒子を液中で分級する方法について検討を行い、約6%程度の収率で2032nmの球状粒子が得ることができるようになった。本申請研究は、研究期間内において交流磁場中で著しく発熱する磁性材料の開発指針を、材料工学的な立場から明確にし、候補材料の選定、作製方法の確立、生体適合性の確認など、この交流磁場焼灼法への実用化のために必要な基礎的物性の研究を行うものである。

これまでにR_3Fe_5O_<12>(Rは希土類元素)のR=Yについて、きわめて優れた発熱能力を発見してきていることより、他の希土類元素(R=R=Y,Sm,Gd,Dy,Ho,Er)についても試みたところ、やはりR=Yが最も優れていることが明らかになった。このY_3Fe_5O_<12>について逆共沈法による前駆体を低温焼成することにより合成を試みた。その結果、900°C以下では100nm以下の斜方晶となり超常磁性のNeel緩和による発熱がみられ、それより高温では立方晶のフェリ磁性体となることがわかった。さらに発熱機構を明確にするために、逆共沈法の高温焼成により得られたフェリ磁性体とビーズミル粉砕によりナノ微粒子化した超常磁性体を作製し、それぞれ磁場強度の3乗および2乗に発熱能力が比例することを明らかにした。また、双方とも周波数に比例することから、磁場強度と周波数により発熱能力を決定でき、これを利用して材料の発熱制御が可能となった。塞栓用球状材料の作製法については、ビーズミル粉砕によりフェライトを微細化し、その懸濁液を試料として、ノズルから粉霧した液滴をチャンバ中で乾燥・球状化する方法を昨年までは行なっていたが、フェリ磁性体と超常磁性体を混合することにより、高磁場中での発熱能力を高める試みを行なった。現在、最適条件を検討中である。
HAM(HTLV-I associated myelophathy)発症の分子機構

1)HTLV-I Taxのトランスジェニックマウスは自己免疫症状を示すとともに、リューマチ様関節炎を好発する。このマウスから調整したT細胞は抗Fas抗体および抗CD3抗体によって誘導されるアポトーシスに対して抵抗性を示した。また、その抵抗性の程度は、関節炎を発症しているマウスにおいて増強していた。自己応答性T細胞はFas依存性アポトーシスを介して除去されるが、トランスジェニックマウスにおいてはこの機構が破綻し、自己免疫が誘導されている可能性が示唆された。我々はこれらの結果をもとに、ウイルス蛋白によるアポトーシス抵抗性の誘導が自己免疫に関与するとする新しい作業仮説を提唱した。2)HAM/TSP由来のHTLV-Iトランスフォーム細胞においてFAP-1遺伝子の発現が亢進していた。FAP-1はFas依存性アポトーシスの抑制因子であることから、HTLV-I感染T細胞においては、TaxとFAP-1というメカニズムの異なる2つの分子がアポトーシス抵抗性に関与することが示された。
学校保健組織活動の成立と展開における日米比較研究

本研究は、学校保健組織活動(Organized Activity for School Health)について、その成立過程に遡り、米国の影響力を明らかにすることを目的としている。本研究の3年の研究成果は、以下の通りである。(1)近年世界的に注目されているHealth Promoting Schoolsが日本においては、戦後復興期にみられた学校保健計画を基にして、今から50年以上前にその機能が成立していたことを明らかにした。(2)学校保健計画に代表される学校保健組織活動は、発足当初は経験主義教育思想を背景として、各学校における自由なプランとして試みられた。しかしながら、学校保健法等の制度充実や朝鮮戦争勃発を期に加速する逆コース、つまり系統主義教育思想を背景として、学校保健計画は形骸化することになった。学校保健組織活動の起承転結を世界でもいち早く経験した日本の事例に着目し、学校保健組織活動を社会構造の中とらえ直した。以上のように、日本における学校保健組織活動は、世界的にみて、半世紀も前に、その試みがなされていた。さらに注目される点は、学校保健組織活動は、学校教育を取り巻く教育思想の影響によって、その機能が大きく異なることから、各時代の学校保健組織活動を歴史的対立軸において比較し、機能と成立過程に着目し、考察・検討を行った。本年度は、学校保健組織活動の成立に関係する史料の収集を行い、分析の結果を第52回日本学校保健学会において発表した。1.史料の収集史料は、主として戦前昭和期の学校衛生関係史料、健康教育運動関係史料を蒐集した。国立国会図書館所蔵の各種学校資料、筑波大学学校教育部及び附属中央図書館、同体芸図書館所蔵資料、福島県喜多方市学校資料、東京大学附属医学図書館、群馬県立図書館、前橋市立図書館各所蔵の学校史料を蒐集した。全国に点在する各種学校史料の所蔵先調査を行っており、作成した蒐集予定史料リストにそって、今後も史料蒐集を行う予定である。2.史料の分析大正末期から昭和前期における学校健康教育運動の興隆から展開過程を、史的アプローチにより明らかにした。昭和前期の学校健康教育運動は、戦後教育改革によって確立した学校保健組織活動や保健科成立に至る基礎を築いた重要な社会運動(Social Movement)であったことを立証した。3.研究成果発表1.史料の蒐集と、2.史料の分析の成果は、2005年10月28日から30日に宮城県仙台市で開催された第52回日本学校保健学会において「昭和前期における学校健康教育運動の興隆過程」と題して研究発表を行った。本年度は、昨年度と同様に学校保健組織活動の成立に関する史料の収集・分析、および分析の結果を第53回日本学校保健学会において発表をおこなった。1.史料の収集史料の収集は、昨年度から継続して、戦前昭和期の学校衛生関係史料、健康教育運動関係史料を収集した。具体的には、国立国会図書館所蔵の各種学校史料、筑波大学学校教育部及び同附属中央図書館、同体芸図書館所蔵の各種学校史料、ならびに東京高等師範学校関係史料、IFEL史料、東京大学附属医学図書館所蔵資料、各県立図書館及び各市区町村立図書館所蔵の各種学校史料を収集した。2.史料の分析史料の収集継続と同様に、史料分析を進め、第53回日本学校保健学会にて研究成果発表を行った。分析は、(1)昭和前期から興隆した学校健康教育運動時に刊行された各種学校史料について検討した。(2)戦後教育改革によって確立した「学校保健法」「学校教育法」上にみられた学校保健組織活動の基礎と確立に至る思想・議論について明確にした。(3)(1)(2)の分析を通して戦前・戦中・戦後の連続と断絶について分析を行った。3.研究成果発表1.史料の収集、2.史料の分析の成果発表として、(1)2006年11月10日から12日に香川県高松市で開催された第53回日本学校保健学会において、「戦時下学校健康教育運動の変容過程」と題して研究発表をおこなった。本年度は、昨年度に引き続き、学校保健組織活動の成立に関係する史料の収集を行い、分析の結果の一部について研究発表した。(1)史料の収集史料は、昨年度と同様に作業を継続し、戦前昭和期の学校衛生関係史料、健康教育運動関係史料を収集した。国立国会図書館、筑波大学学校教育部及び附属中央図書館、同体芸図書館所蔵の学校史料を収集した。

米国史料としては、戦前・戦中期のAmerican School Hygiene Association資料、NEA資料を中心として収集した。収集した史料はデータベース化作業により時系列に整理した。(2)史料の分析大正末期から昭和前期における学校健康教育運動の興隆から展開過程、戦時下健康教育運動の改革過程について分析を行った。昭和前期より展開された健康教育運動は、その過程において、外的身体管理から内的身体管理への移行形態を示しており、戦後学校保健組織活動の運営形態は、健康教育運動の展開とともに形作られたことを明らかにした。健康教育運動の展開過程では、米国の健康教育の影響を受けたこと、さらに、戦後においては、世界でも希に見るほどに学校保健組織活動のシステムが確立していたことなどを分析により明確にした。(3)研究成果発表
錯体水素化物の水素放出特性における結晶構造と格子振動の影響

金属陽イオンM n+(n :金属Mの価数)とAl-H結合の錯イオン([AlH4]-など)のイオン結合で形成されるAl系錯体水素化物は、高密度に水素を含有し、低い温度領域で水素を放出するため水素貯蔵材料として期待されている。しかし、この水素放出の反応素過程は、十分な理解に至っていない。当該研究では、純良なAl系錯体水素化物を系統的に合成し、その結晶構造、格子振動特性、水素放出特性を総合的に評価した。そして、その結果から原子間距離、格子振動が水素放出に及ぼす影響を明らかにし、その水素放出の反応素過程を解明した。金属陽イオンMn+(n :金属Mの価数)とAlーH結合の錯イオン([AlH4]ーなど)のイオン結合で形成される錯体水素化物(Al系錯体水素化物MーAlーH)は、高密度に水素を含有し、低い温度領域で水素を放出するため水素貯蔵材料として期待されている。しかし、この水素放出のメカニズムは、十分な理解に至っていない。当該研究では、純良なMーAlーHを系統的に合成し、その水素放出特性、結晶構造、格子振動(原子振動)を総合的に評価する。そして、その結果から原子間距離(MーH間距離)と格子振動(AlーH伸縮振動数)が水素放出特性(水素放出温度)に及ぼす影響を明らかにし、その水素放出メカニズムを解明する。平成26年度は、純良なMーAlーHを系統的に合成し、熱分析装置を用いて水素放出に伴う反応温度を評価した。また、その結晶構造を粉末X線・中性子回折から決定した。当該研究で解明した結晶構造の結果を踏まえて、MーAlーHの結晶構造における金属陽イオンMn+依存性を明らかにする指標を提案した。この指標は、MーAlーH以外にも適応できるため拡張性の高い指標であった。今後の研究展開として、ラマン分光・赤外分光・中性子非弾性散乱を用いてMーAlーH中のAlーH結合に関する振動を明らかにする(格子振動)。そして、当該研究の総括として、MーAlーHの原子間距離(MーH間距離)と格子振動(AlーH伸縮振動数)が水素放出特性(水素放出温度)に及ぼす影響を明らかにし、その水素放出メカニズムを解明する。更に、この知見を他の錯体水素化物に拡張し、水素貯蔵材料の材料開発指針をまとめる。金属陽イオンMn+(n :金属Mの価数)とAl-H結合の錯イオン([AlH4]-又は[AlH6]3-)のイオン結合で形成される錯体水素化物(Al系錯体水素化物)は、高密度に水素を含有し、比較的低温(摂氏150度付近)で水素を放出するため水素貯蔵材料としての応用が期待されている。しかし、その水素放出の反応素過程は、関連する錯体水素化物も含めて十分な理解に至っていない。そこで、当該研究では、純良なAl系錯体水素化物を系統的に合成し、その結晶構造、格子振動、水素放出特性を総合的に評価して、Al系錯体水素化物における水素放出の反応素過程を明らかにするとともに、これら知見を関連する錯体水素化物へ拡張することを目的として研究を行った。当該研究では、既存のAl系錯体水素化物に加え、新規Al系錯体水素化物の合成に成功した。これらの結晶構造を決定するためにAl系錯体水素化物を含む様々な水素化物の結晶構造を統一的に整理する手法を確立した。この手法は、結晶構造解析におけるブラベー格子と結晶構造中に含まれる原子の数(化学組成)の決定に利用でき、この手法を用いて当該研究で合成された新規Al系錯体水素化物の結晶構造が決定された。系統的に合成したAl系錯体水素化物の格子振動の観測は、ラマン分光及び中性子非弾性散乱を用いて行った。更に水素放出反応における格子振動を観測するために昇温過程で中性子非弾性散乱実験を行った。その結果、Al系錯体水素化物の水素放出反応は、水素放出の初期段階で金属陽イオンと[AlH4]-の間の化学結合が弱まり、その後、[AlH4]-のAl-H結合が切断されることで水素放出に至ることが明らかになった。関連する錯体水素化物も昇温過程で錯イオン周りの化学結合が弱まることから同様の反応素過程が示唆された。所属グループの現有装置と国内外の研究施設を利用し、平成26年度に計画したAl系錯体水素化物MーAlーHの試料を合成し、その水素放出に伴う反応温度、結晶構造を明らかにした。これらの結果に加えて、当該研究で解明した結晶構造の結果から、関連する水素化物の結晶構造をまとめた新たな指標を提案する事ができた。

この指標は、当該研究で着目しているMーAlーHだけでなく、関連する水素化物やイオン結合性の物質にも適応できる拡張性の広い指標であり、研究の総括として掲げるMーAlーHの水素放出メカニズムを解明する上で、非常に重要な結果になることが期待される。一方、平成27年度に計画しているMーAlーHの格子振動に関する研究は、平成26年度後半から既に着手している。この研究を遂行する上で、実験室レベルで可能なラマン・赤外分光実験に加え、中性子散乱を利用した実験(中性子非弾性散乱実験)は、最適な手法の一つである。この中性子非弾性散乱実験は、平成26年度後半から計画しており、平成27年5月下旬に米国オークリッジ国立研究所にあるパルス中性子施設SNSにて実験を行うことが決定している。これらの理由のために当該研究は、おおむね順調に進んでいる。材料工学平成27年度は、平成26年度に系統的に合成したAl系錯体水素化物MーAlーHにおけるAlーHの格子振動を各種分光法(ラマン分光法・赤外分光法・中性子非弾性散乱法)を組合せて明らかにする。ラマン・赤外分光法は、原子の格子振動を評価する簡便な手法であるが、全ての振動を評価することは困難である。一方、中性子非弾性散乱法は、大型中性子散乱実験施設を用いる必要があるが、全ての格子振動を評価することができる。特に水素は、他の元素に比べて非常に大きな中性子散乱断面積を有しているため、水素を含有した物質の中性子非弾性散乱から得られるスペクトルの強度は、非常に強い結果となる。このため、当該研究で着目するMーAlーHの格子振動を評価する上で中性子非弾性散乱法は、最適な手法である。当該研究において、中性子非弾性散乱実験は、平成27年5月下旬に米国オークリッジ国立研究所にあるパルス中性子施設SNSで行う予定である。このデータ解析には、昨年度、解明した結晶構造を基に第一原理計算を行い、実験と計算を組合せて解析する。その結果から結晶構造や脱水素化反応との相関を見出す。本研究の総括として、MーAlーHの原子間距離(MーH間距離)と格子振動(AlーH伸縮振動数)が水素放出特性(水素放出温度)に及ぼす影響を明らかにし、その水素放出メカニズムを解明する。更に、この知見を他の錯体水素化物に拡張し、水素貯蔵材料の材料開発指針をまとめる。