hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
発想支援を基盤としたアーギュメント生成カリキュラムの開発

本研究課題の目的は,大きく2つに分けることができる。第1に,コンピュータベース(以下、PCベース)の学習環境を開発し,どの学習環境下でトレーニングを受けるかによって,学習者の認知に及ぼす影響を検討することである(学習環境の適切性の検討)。第2に,「意見文」に代表される「アーギュメント」を生成する力を育てるカリキュラムの開発をし評価することである。平成30年度は,第1の目的に関して,開発された「根拠産出トレーニング」が学習者のマイサイドバイアスに及ぼす影響を検討した。具体的には,大学1年次生を対象に,「根拠産出トレーニング」によって,学習者の有する「マイサイドバイアス」の低減が図れるのかどうかを検討した。実験の結果,根拠を繰り返し考える(トレーニングする)ことは,マイサイドバイアスの低減につながる可能性が示された。第2の目的に関しては,大学生9名を対象として実験が進められた。具体的には「裏づけ発想トレーニング」を導入したアーギュメント生成指導を実施し、「主張」「根拠」「裏づけ」「想定反論」「再反論」の組み立てのあるアーギュメント生成ができるようになるかどうかを検討した。結果として,学習者集団において,組み立てのある意見文が生成されるようになった。また同時に,学習者による自己評価を通して,「意見文を書く力の伸び」といった目に見える変化に加えて,「自己のとらえ方の狭さ」といった目に見えにくい変化も自覚されていることが示された。まず,拡散的思考を促す「根拠産出トレーニング」について,紙ベースでの効果検証と改良は進んでいるものの,PCベースでのトレーニング教材の開発に時間を要している。検討を重ねているが,開発及び予備実験のための時間が必要である。次に,本研究の最終目標の「カリキュラム開発」について,要である研究協力者(大阪府立高等学校教諭)の所属校のカリキュラム再編による多忙化があった。PCベースでの学習環境の開発については,コンテンツは揃っているため,2019年度中に予備実験を含めた開発作業を進める予定である。次に,「カリキュラム開発」については,基本的には,大学生を対象とした授業実践を実施することは可能であるため,2019年度の前期・後期のなかで,段階性を踏まえたカリキュラムづくりを行う予定である。高等学校での実践開発については,学校教育現場の負担にならぬよう,研究協力者と連携を取っていく。本研究の目的は,(1)学習環境の適切性の検討と(2)カリキュラム開発と評価,の2点に分かれている。まず,前者については,本研究では紙ベースおよびPCベースの学習環境を開発し,この2条件を比較することで,学習環境や学習者特性(校種、学力、文章産出への自信度等)の要因が,産出された根拠や裏づけの量や質、トレーニング後に生成される意見文内容に及ぼす影響を検討する。次に,後者について,意見文作成授業(三宮2007)を「基礎編」と「応用編」に2段階にわけ,各段階にトレーニングを配置することで,意見文生成過程と意見文の量や質に影響があるのかどうかを明らかにする。このとき、学習者の認知(知識)や自己肯定感の変容から,「考えを書き表すことへの自信度」にカリキュラムが及ぼす影響を調べる。今年度は,目的(1)に関わる基礎研究をおこなった。具体的には,広島県下の総合大学生1年生(100名)を対象に,根拠産出トレーニング(紙ベース)を経験することによって,被験者の「マイサイドバイアス」は低減されるのかどうかを実験した。ただし,PCベースの学習環境の開発は準備中のため,比較検討の段階には至っていない。次に,目的(2)に対し,「根拠産出トレーニング」を組み込んだ実践の検証をおこなった。具体的には,広島県下の総合大学生を対象に「根拠産出トレーニング」を導入したアーギュメント生成指導(4コマ)を実施した。この指導過程を通して,最終的な成果である「アーギュメント」の内容に変容が見られるのかどうかを検討した。ひとつめの理由として,データの蓄積ができたことが挙げられる。今年度は,アーギュメント生成カリキュラムの開発に関して,大学生を対象としたアーギュメント生成指導を実施した。現在,紙ベースでの「根拠産出トレーニング」を導入することで,主張に対する根拠産出が促進されるのか,最終的な成果物であるアーギュメント(論述)生成に変容が見られるのかどうかを検討している。ふたつめの理由として,2件の学会発表報告ができたことが挙げられる。日本教育工学会第32回大会にてポスター発表「根拠産出トレーニングが高校生の意見文生成に及ぼす影響」を行い,また,日本教育心理学会第58回総会にてポスター発表「根拠産出トレーニングの効果に関する検討(2)ー学習者の「根拠産出への積極性」に着目してー」を行った。いずれの学会においても,参加者より多くの質問があり,これらの質問に答える形で,論文執筆を進めることができた。本研究の目的は,大きく2つに分けることができる。第1に,コンピュータベース(以下、PCベース)の学習環境を開発し、学習環境や学習者特性(校種,学力,文章産出への自信度等)の要因が,産出された根拠や裏づけの量や質,トレーニング後に生成される意見文内容に及ぼす影響を検討する(学習環境の適切性の検討)。第2に,アーギュメント生成カリキュラムの開発と評価を目的としている。平成29年度は,上記の目的に基づき,(1)発想(拡散的思考)を促す学習環境の検討,(2)トレーニングが学習者のマイサイドバイアスに及ぼす影響の検討,(3)アーギュメント生成カリキュラムの検討,をおこなった。

(1)について,学習環境(紙ベース)と学習者(校種、学力、文章産出への自信度)の要因が、産出された根拠や裏づけの量や質、トレーニング後に生成される意見文内容に及ぼす影響を調べた。次に(2)については,大学1年次生を対象に,根拠産出トレーニングがマイサイドバイアスの低減に寄与するのかどうかを検討した。実験の結果,根拠を繰り返し考える(トレーニングする)ことは,賛成根拠だけでなく,反対根拠についても考える力につながることが示されたと同時に,マイサイドバイアスの低減につながる可能性が示された。(3)については,大学生を対象として実験が進められた。具体的には「裏づけ発想トレーニング」を導入したアーギュメント生成指導を3年次生を対象に実施し、「主張」ー「根拠」ー「裏づけ」ー「想定反論」ー「再反論」の組み立てのあるアーギュメント生成が可能かどうかを検討した。理由のひとつ目として,データの蓄積が進んだことを挙げることができる。ふたつ目の理由として,学会報告1件,論文2件という形で,研究成果が公表されたことを挙げることができる。本研究課題の目的は,大きく2つに分けることができる。第1に,コンピュータベース(以下、PCベース)の学習環境を開発し,どの学習環境下でトレーニングを受けるかによって,学習者の認知に及ぼす影響を検討することである(学習環境の適切性の検討)。第2に,「意見文」に代表される「アーギュメント」を生成する力を育てるカリキュラムの開発をし評価することである。平成30年度は,第1の目的に関して,開発された「根拠産出トレーニング」が学習者のマイサイドバイアスに及ぼす影響を検討した。具体的には,大学1年次生を対象に,「根拠産出トレーニング」によって,学習者の有する「マイサイドバイアス」の低減が図れるのかどうかを検討した。実験の結果,根拠を繰り返し考える(トレーニングする)ことは,マイサイドバイアスの低減につながる可能性が示された。第2の目的に関しては,大学生9名を対象として実験が進められた。具体的には「裏づけ発想トレーニング」を導入したアーギュメント生成指導を実施し、「主張」「根拠」「裏づけ」「想定反論」「再反論」の組み立てのあるアーギュメント生成ができるようになるかどうかを検討した。結果として,学習者集団において,組み立てのある意見文が生成されるようになった。また同時に,学習者による自己評価を通して,「意見文を書く力の伸び」といった目に見える変化に加えて,「自己のとらえ方の狭さ」といった目に見えにくい変化も自覚されていることが示された。まず,拡散的思考を促す「根拠産出トレーニング」について,紙ベースでの効果検証と改良は進んでいるものの,PCベースでのトレーニング教材の開発に時間を要している。検討を重ねているが,開発及び予備実験のための時間が必要である。次に,本研究の最終目標の「カリキュラム開発」について,要である研究協力者(大阪府立高等学校教諭)の所属校のカリキュラム再編による多忙化があった。
同族企業の企業統治類型と経営戦略の合理的選択に関する国際比較

訪問調査では、主たるドイツ語圏とされるドイツ、オーストリア、スイス(一部地域)の同族企業を対象とした。ドイツでは、2016年度の4社に加えて本年度は革製品のPerlingerで調査を実施した。本年度は、オーストリアのガラスグラスのRiedelでも調査を実施した。研究対象の国々で関係を構築済みの研究者は、ドイツでは、ヴィッテンベルク・グローバル倫理センターのセンター長のMartin von Broock氏と同センター理事のライプツィヒ経営大学院のAndreas Suchanek教授、ベルリン経済法科大学のSikle Bustamante教授、バイロイト大学のKay Windthorst教授、同族企業財団のGeorg Blaha研究員である。オーストリアでは、ウィーン経済大学のGerhard Speckbacher教授である。スイスでは、ザンクトガレン大学ファミリービジネス研究所のThomas Markus Zellweger教授である。ドイツ語圏諸国では、ドイツはもちろんのこと、オーストリア、スイスでも共同決定的な仕組みが企業経営の中で機能してきている。それらを踏まえ文献調査とインタビューを通じて同族企業の経営実態を検証してきた。また、同族経営者の意思決定が強い影響力を持つ同族企業においては、経営陣に対する倫理的意識づけが、ドイツ語圏の諸国においても、ますます重要になってきており、そのためには繰り返しの粘り強い倫理的意識づけが重要になる点や、そのための方法論などについて考察をした。その考察の基盤となるドイツの企業倫理学説に注目し、同族企業の企業統治や企業倫理実践を考えるための理論な検討を行った。研究成果はこれまでの合計で論文9(内3つは海外出版)、国内学会報告10、国際学会報告3、図書1、共訳書2、図書内の分担執筆2(内1つは海外出版)となった。これまで日本ではあまり紹介されてこなかったドイツ語圏の企業に対し継続的な調査を進めることが出来た。随時、学会報告なども実施しており、研究成果はこれまでの合計で論文9(内3つは海外出版)、国内学会報告10、国際学会報告3、図書1、共訳書2、図書内の分担執筆2(内1つは海外出版)となった。また、本年度も先に記したドイツ語圏諸国の研究者と共同研究推進の合意も取り付けることにも成功した。最終年度に予定している本研究課題の包括的な成果を発表するための出版計画がドイツ語圏の有力研究者のコミットを得た質の高いものとなる基盤を確定させた。その基盤を活かすため、出版計画では、これまでわが国で十分に紹介されてこなかったドイツ語圏の同族企業にフォーカスを当てものとなるよう計画している。上記の点を総合的に勘案すると、研究課題の最終年度に向けておおむね順調に調査が進行していると見做してよいであろう。最終年度である本年も、1企業経営の意思決定の在り方と企業の所有者としての同族の関与の検証、2同族企業のコーポレート・ガバナンスがより良い経営に寄与するために、ステークホルダーとの適切な関係性の構築が重要な意味を持つと考えるが、どのステークホルダーとの関係性が企業経営により大きな影響を与えているのかを知る、3ドイツ語文献収集を引き続き行い、とりわけ同族企業の倫理意識とステークホルダーとの関係性についての理論的検討を深める、ことの3点を目的としたい。但し、本年は最終年度であることを踏まえ、研究成果の公表のスケジュールとその中味に合わせた、調査の精緻化と海外ネットワーク強化のための努力を行う。調査の精緻化の具体的な方策としては、これまで訪れた企業(チョコレートのAeschbach、Lindt、Maestrani、ワインのZweifel、老舗ホテルのHirschen、革製品のPerlinger、ガラスグラスのRiedel)に対して継続的な調査を行う一方、比較検証可能な企業を新たに調査対象としたい。本年は最終年度であるので、調査研究のとりまとめと成果物の発表のタイミングから、夏季休暇中の現地調査、秋口から春に成果物の公表というタイムスケジュールで準備を進めたい。本年度は、ドイツ及びオーストリアにおける現地調査を精力的に行い、特にドイツでは、4社の同族企業(大企業1社、中小企業3社)からヒアリングを行うことができた。文献資料については、とりわけドイツの経済倫理・企業倫理の文献を中心として収集を進め、ドイツや、ドイツとほぼ同じ特徴を持つオーストリアの企業倫理や企業統治の動向をチェックした。ドイツのコーポレートガバナンス・コーデックスの最新版においても、「倫理」や「責任」といった用語が登場しており、ドイツやオーストリアの企業統治や経営戦略を考える上で、企業倫理の側面は不可欠のものと考えられる。また、今回の研究協力者である、ベルリン経済法科大学のジルケ・ブスタマンテ(Sikle Bustamante)教授、ライプツィヒ経営大学院のアンドレアス・ズーハネク(Andreas Suchanek)教授、ウィーン経済大学のゲルハルト・シュペックバッヒャー(Gerhard Speckbacher)教授を訪問し、ドイツ並びにオーストリアの同族企業・中堅企業の企業統治と経営戦略の関連に関する概要、ドイツやオーストリアにおける同分野の研究状況について協議し、今後の調査企業の選定に関して意見交換を行った。とりわけ、周知の通りドイツは企業形態が複雑であり、同族企業や中堅企業は成り立ちや同族の創業理念などに基づき、様々な企業形態を採用していることから、その点に留意して作業を進めていく必要がある。またドイツ・コーポレートガバナンス・コーデックスの最新改訂についてズーハネク教授から、オーストリアの中小企業に関してシュペックバッヒャー教授から、幾つか示唆的な事例が示唆された。その結果として、目に見えるものとしては、論文2本、発表5回の成果を挙げることができた。文献調査(日本語、英語、ドイツ語)、現地企業調査(ドイツ)、ネットワークの形成(ドイツ・オーストリア)ともに順調に進展している。

平成28-29年度の目標としている、1各国の同族企業を研究戦略に基づいて抽出し、複数回にわたる聞き取りを実施する。聞き取りでは、当日の討議内容だけで満足することなく、継続的に資料の提供を求める。2企業統治の実態、意思決定のあり方、共同決定制度の機能性、経営戦略の策定過程などを調査する。これらの2点のうち、1については、4社とのやり取りが行われており、2については、公表資料、報道資料、データ会社から購入した資料を基に検証を行っている。十二分な活動ができたため、初年度にも拘らず、論文2本、発表5回の成果を挙げることができた。国際学会で2回発表したことで、本研究課題の推進のため適切な助言を得ることができ、研究内容の質を高めると同時に、国際共同研究を進めていくのに多いに寄与した。上記から総合的に判断して順調に進展していると認識している。ヒアリング調査では主たるドイツ語圏とされるドイツ、オーストリア、スイス(一部地域)のうちスイスのドイツ語圏の同族企業を調査対象とした。チョコレートのAeschbach、Lindt、Maestrani、ワインのZweifel、老舗ホテルHirschenの5社を現地調査(インタビュー含む)等を実施、また、さらなる調査実施への準備を始めている。研究パートナーとしては、ザンクトガレン大学(University of St.Gallen)ファミリービジネス研究所のThomas Markus Zellweger教授とミーティングを行い、共同研究を推進することを合意した。また、独ヴィッテンベルクにあるヴィッテンベルク・グローバル倫理センター(Wittenberg Center for Global Ethics)を訪問、センター長のMartin von Broock氏と、センターの理事を務めるライプツィヒ経営大学院(HHL-Leipzig Graduate School of Management)教授のAndreas Suchanek教授から、同族企業やその他大企業の経営戦略、企業統治・倫理、管理者倫理、経営理念との関係などについてヒアリングを行った。同センターでは、管理者への倫理セミナーなどを通して企業利益にも資する企業倫理の教育活動を実施、ヒアリングではそうしたセミナーの詳細について聞き取りを行った。また、とりわけ同族経営者の意思決定が強い影響力を持つ同族企業にては、経営陣に対する倫理的意識づけがますます重要であり、そのためには繰り返しの粘り強い倫理的意識づけが重要になる点や、そのための方法論などについて詳細に討議を行った。今後の共同研究についても協議を行った。研究成果は論文2、国内学会報告2、国際学会報告1、共訳書2、図書内の分担執筆2(内1つは海外出版)となった。本年度も、これまで日本ではあまり紹介されてこなかった企業に対し調査を進めることができ、それだけではなく論文2、国内学会報告
マクロファージの活性化を指標とした動脈硬化診断法の確立-マクロファージ型可溶性FcγレセプターIIIa測定-

動脈硬化発症において、マクロファージ(Mφ)は重要な役割を果たしている。Mφに発現しているIgGレセプターIII(FcγRIII : CD16)の可溶型,sFcγRIIIa^<Mφ>測定法を用いて、生体内におけるMφ活性の新しい測定法として動脈硬化診断への応用を検討した。血漿sFcγRIIIa^<Mφ>は糖尿病併発例を除いた虚血性心疾患(CAD)症例では明らかな高値を示し、冠動脈の有意狭窄数が増すに従い増加した。LDL/HDLコレステロール比と正の相関を、HDLコレステロール値と負の相関を示したが、高感度CRPとの相関は認められなかった。intactあるいは血管痙攣性狭心症(VSA)ではsFcγRIIIa^<Mφ>の増加は認められなかった。特殊な動脈硬化形成過程を経る糖尿病併発例のCAD症例を比較検討したところ、健常者に比して高値を示したが、その増加は重度から軽度まで幅広く、正常血糖のCAD症例群に比して有意に低いものであった。sFcγRIIIa^<Mφ>/総sFcγRIIIの比で比較したところ、糖尿病併発の有無による差は軽滅された。しかし、sFcγRIIIa^<Mφ>低値群はその比においても低いものが多く、糖尿病併発例の動脈硬化形成過程ではMφの関与が比較的小さいこととともにsFcγRIIIsの排泄が亢進しているものと考えられた。健常者では、血漿sFcγRIIIa^<Mφ>量は加齢とともに増加し、HDLコレステロール値と逆相関し、LDL/HDLコレステロール比と相関した。成人病検診症例で検討したところ、動脈硬化のリスクファクターが増すに従い増加した。総sFcγRIII量ではこのような差は認められなかった。最も明らかな影響が認められたのは加齢と喫煙であり、高血圧,糖尿病,高脂血症症例でも有意な増加が認められた。さらに、一部の患者において施行した頸動脈エコー検査の結果と有意に相関した。これらの結果は、動脈硬化症のごく初期よりMφが活性化されていることを示唆する所見と考えられ、sFcγRIIIa^<Mφ>が動脈硬化危険因子の指標の1つとなる可能性が示唆された。

特殊な動脈硬化形成過程を経る糖尿病併発例のCAD症例を比較検討したところ、健常者に比して高値を示したが、その増加は重度から軽度まで幅広く、正常血糖群に比して有為に低いものであった。sFcγRIIIa^<Mφ>/総sFcγRIIIの比で比較したところ、糖尿病併発の有無による差は軽減された。しかし、sFcγRIIIa^<Mφ>低値群はその比においても低いものが多く、糖尿病併発例の動脈硬化形成過程ではMφの関与が比較的小さいこととともにsFcγRIIIsの排泄が亢進しているものと考えられた。健常者では、血漿sFcγRIIIa^<Mφ>は加齢とともに増加し、LDL/HDLコレステロール比と相関した。これは、動脈硬化症のごく初期よりMφが活性化されていることを示唆する所見と考えられる。そこで、成人病検診症例で検討したところ、最も明らかな影響が認められたのは喫煙であった。さらに、高脂血漿高血圧症例では正常値を示すものと異常高値を示すものが認められた。興味深い事に、例数が少ない為統計的有意差は認められなかったが、糖尿病症例よりも境界型糖尿病症例の方が高値を示した。動脈硬化発症において、マクロファージ(Mφ)は重要な役割を果たしている。Mφに発現しているIgGレセプターIII(FcγRIII:CD16)の可溶型,sFcγRIIIa^<Mφ>測定法を用いて、生体内におけるMφ活性の新しい測定法として動脈硬化診断への応用を検討した。血漿sFcγRIIIa^<Mφ>は糖尿病併発例を除いた虚血性心疾患(CAD)症例では明らかな高値を示し、冠動脈の有意狭窄数が増すに従い増加した。LDL/HDLコレステロール比と正の相関を、HDLコレステロール値と負の相関を示したが、高感度CRPとの相関は認められなかった。intactあるいは血管痙攣性狭心症(VSA)ではsFcγRIIIa^<Mφ>の増加は認められなかった。特殊な動脈硬化形成過程を経る糖尿病併発例のCAD症例を比較検討したところ、健常者に比して高値を示したが、その増加は重度から軽度まで幅広く、正常血糖のCAD症例群に比しで有意に低いものであった。健常者では、血漿sFcγRIIIa^<Mφ>量は加齢とともに増加し、HDLコレステロール値と逆相関し、LDL/HDLコレステロール比と相関した。成人病検診症例で検討したところ、動脈硬化のリスクファクターが増すに従い増加した。総sFCγRIII量ではこのような差は認められなかった。最も明らかな影響が認められたのは加齢と喫煙であり、高血圧,糖尿病,高脂血症症例でも有意な増加が認められた。さらに、一部の患者において施行した頸動脈エコー検査の結果と有意に相関した。これらの結果は、動脈硬化症のごく初期よりMφが活生化されていることを示唆する所見と考えられ、SFcγRIIIa^<Mφ>が動脈硬化危険因子の指標の1つとなる可能性が示唆された。
複数センサと基準教示に基づくタスク成否判断スキル実装による組立ロボットの知能化

本研究では組立作業におけるタスクの成否をロボット自らが判断しながら作業を実行していく組立ロボットシステムを構築することを目的としている.本年度は作業ロボットのエンドエフェクタの制御に焦点を当て,ワイヤ駆動システムのためのコントローラの開発を行った.ワイヤ駆動システムには1.エンドエフェクタを軽量に設計することが可能である,2.バクラッシや摩擦を少なくすることが可能である,3.動力伝達系のイナーシャが少ない,といった特徴がある.一方で,ワイヤのテンションを自在に制御するためにはモータの数を関節の数よりも増やす必要があり,制御システムが複雑化するという問題がある.このプロジェクトではモータの機械特性を積極的に利用することによってシステム全体をより安定にし,制御性を向上させる手法を提案している.具体的にはシステムを駆動するモータを電流制御ではなく電圧制御によって駆動させることによって,モータの慣性と粘性をシステムの動特性として利用する.一般的にモータはバネ項を持たないため,システムはより安定性が増すことが期待できる.提案手法の有効性をシミュレーションと実機によって確認した.研究実施計画に示したPCの組立作業は実現していないが,作業システムを構築するための基本技術の開発を行うことができた.また,開発したコントローラはロボットのエンドエフェクタに限らず,ワイヤ駆動システムであれば利用可能であるため,ハプティックデバイスなどへの応用も期待できる.本研究では組立作業におけるタスクの成否をロボット自らが判断しながら作業を実行していく組立ロボットシステムを構築することを目的とする.本年度は力センサと音センサを備えた部品把持用グリッパの製作と作業対象物の状態推定アルゴリズムの開発を行った.グリッパは制御用PCで制御され,センサ情報はADボードを介して同じPCで処理される.グリッパの根元部分に力センサを,先端部分にマイクロフォンを搭載する.複数センサからの入力に対応することを考慮しながら,本年度はグリッパを用いてコップ内にある水量推定を行い,音情報による作業対象物の状態推定アルゴリズムの開発を行った.グリツパとコップの接触音とコップ内の水量の関係をモデル化し,モデルに基づいて水量を推定する.一般に用いられている力センサやカメラだけでは対象物の状態推定が難しい作業に対して,音センサを用いることによって対象物の状態が判断できることを示した.また,提案システムに用いるための多指ロボットハンドの開発を行った.開発したロボットハンドは日本人成人男性の平均的な手のサイズと同程度のサイズでありながら10[N]の指先力を発生することが可能である.各指に3自由度,手首に1自由度を有しており,各関節は制御PCによって位置制御される.ロボットハンドは手首部でハンド部とアクチュエータ部を容易に分離することが可能であり,小型化しながらもメンテナンス性が向上している.人と同じサイズとすることで人と同様の組立作業に応用することが可能である.さらに上記アルゴリズムをロボットハンドに実装し,ロボットハンドによる作業対象物の状態判断が可能であることを示した.本研究では組立作業におけるタスクの成否をロボット自らが判断しながら作業を実行していく組立ロボットシステムを構築することを目的としている.本年度は作業ロボットのエンドエフェクタの制御に焦点を当て,ワイヤ駆動システムのためのコントローラの開発を行った.ワイヤ駆動システムには1.エンドエフェクタを軽量に設計することが可能である,2.バクラッシや摩擦を少なくすることが可能である,3.動力伝達系のイナーシャが少ない,といった特徴がある.一方で,ワイヤのテンションを自在に制御するためにはモータの数を関節の数よりも増やす必要があり,制御システムが複雑化するという問題がある.このプロジェクトではモータの機械特性を積極的に利用することによってシステム全体をより安定にし,制御性を向上させる手法を提案している.具体的にはシステムを駆動するモータを電流制御ではなく電圧制御によって駆動させることによって,モータの慣性と粘性をシステムの動特性として利用する.一般的にモータはバネ項を持たないため,システムはより安定性が増すことが期待できる.提案手法の有効性をシミュレーションと実機によって確認した.研究実施計画に示したPCの組立作業は実現していないが,作業システムを構築するための基本技術の開発を行うことができた.また,開発したコントローラはロボットのエンドエフェクタに限らず,ワイヤ駆動システムであれば利用可能であるため,ハプティックデバイスなどへの応用も期待できる.
β3インテグリン組み換え型培養表皮の開発-生着率向上に向けて-

β3インテグリン・サブユニットcDNA導入培養ヒトケラチノサイトの諸細胞機能のin vitroでの解析レトロウイルスベクター法によりβ3インテグリン・サブユニットcDNAを導入したヒトケラチノサイトは,細胞表面にβ3ならびにαvβ3を発現した.αvβ3発現陽性率は,培養中の細胞密度に依存した.すなわち,20-30%,50-60%,70-80%,100%confluentでそれぞれ69%,68%,65%,33%陽性であった.コントロール細胞ではαvβ3発現は陰性であった.さらに,同ケラチノサイトのαvβ5,αvβ6発現率は,コントロール細胞と同様であり,β3インテグリン・サブユニットcDNA導入は他のαvインテグリン発現に影響を与えないことが判明した.β3インテグリン・サブユニットcDNAを導入したヒトケラチノサイトは,フィブリノーゲン(FG),フィブリン(FB),変性コラーゲン{gelatin(GEL)},ビトロネクチン(VN),フィブロネクチン(FN)に対してコントロール細胞(β-galactosidase cDNA導入ヒトケラチノサイト)に比べて,有意に細胞接着が増加し,細胞伸展が増加した.I型コラーゲンに対しては,両者間でその差がなかった.β3インテグリン・サブユニットcDNA導入ヒトケラチノサイトのFB,GELに対する細胞接着は,LM609あるいはRGDペプチドによるpre-incubationにより濃度依存性に抑制され,αvβ3ならびにRGD依存性であることが証明された.正常マウスIgG1あるいはRGEペプチド(コントロール)によるpre-incubationでは同細胞接着は変化しなかった.また,5日間のcell growth assayにおいて,β3インテグリン・サブユニットcDNA導入ヒトケラチノサイトはFG,FB,VN,GEL上でコントロール細胞に比べて有意に細胞増殖が増加した.同ケラチノサイトの細胞増殖率(培養5日目の細胞数/培養1日目の細胞数)は,FG上でコントロール細胞に比べて著明に増加し,次いでGEL,VN,FB上の順に増加した.LN,IV型コラーゲン,FN,I型コラーゲン上では両者間において細胞数ならびに細胞増殖率の有意差はなかった.さらに,14時間のhaptotaxis migration assayにより,β3インテグリン・サブユニットcDNA導入ケラチノサイトはFG,FB,GEL,VN,FNに対してコントロール細胞に比べて有意に細胞移動が増加した.以上の結果は,β3インテグリン・サブユニットcDNA導入ヒトケラチノサイトを用いて作製した培養表皮が難治性の深い熱傷創,慢性創傷部(FG,FB,変性コラーゲンが多く局在する)への培養表皮移植片の生着率の向上ならびに再上皮化過程の促進に有用であることを強く示唆した.β3インテグリン・サブユニットcDNA導入培養ヒトケラチノサイトの諸細胞機能のin vitroでの解析レトロウイルスベクター法によりβ3インテグリン・サブユニットcDNAを導入したヒトケラチノサイトは,細胞表面にβ3ならびにαvβ3を発現した.αvβ3発現陽性率は,培養中の細胞密度に依存した.すなわち,20-30%,50-60%,70-80%,100%confluentでそれぞれ69%,68%,65%,33%陽性であった.コントロール細胞ではαvβ3発現は陰性であった.さらに,同ケラチノサイトのαvβ5,αvβ6発現率は,コントロール細胞と同様であり,β3インテグリン・サブユニットcDNA導入は他のαvインテグリン発現に影響を与えないことが判明した.β3インテグリン・サブユニットcDNAを導入したヒトケラチノサイトは,フィブリノーゲン(FG),フィブリン(FB),変性コラーゲン{gelatin(GEL)},ビトロネクチン(VN),フィブロネクチン(FN)に対してコントロール細胞(β-galactosidase cDNA導入ヒトケラチノサイト)に比べて,有意に細胞接着が増加し,細胞伸展が増加した.I型コラーゲンに対しては,両者間でその差がなかった.β3インテグリン・サブユニットcDNA導入ヒトケラチノサイトのFB,GELに対する細胞接着は,LM609あるいはRGDペプチドによるpre-incubationにより濃度依存性に抑制され,αvβ3ならびにRGD依存性であることが証明された.正常マウスIgG1あるいはRGEペプチド(コントロール)によるpre-incubationでは同細胞接着は変化しなかった.また,5日間のcell growth assayにおいて,β3インテグリン・サブユニットcDNA導入ヒトケラチノサイトはFG,FB,VN,GEL上でコントロール細胞に比べて有意に細胞増殖が増加した.同ケラチノサイトの細胞増殖率(培養5日目の細胞数/培養1日目の細胞数)は,FG上でコントロール細胞に比べて著明に増加し,次いでGEL,VN,FB上の順に増加した.LN,IV型コラーゲン,FN,I型コラーゲン上では両者間において細胞数ならびに細胞増殖率の有意差はなかった.さらに,14時間のhaptotaxis migration assayにより,β3インテグリン・サブユニットcDNA導入ケラチノサイトはFG,FB,GEL,VN,FNに対してコントロール細胞に比べて有意に細胞移動が増加した.以上の結果は,β3インテグリン・サブユニットcDNA導入ヒトケラチノサイトを用いて作製した培養表皮が難治性の深い熱傷創,慢性創傷部(FG,FB,変性コラーゲンが多く局在する)への培養表皮移植片の生着率の向上ならびに再上皮化過程の促進に有用であることを強く示唆した.1.β3インテグリン・サブユニットcDNA導入ヒトケラチノサイトのin vitroでの諸細胞機能の解析β

3インテグリン・サブユニットcDNA導入ヒトケラチノサイトのフィブリノーゲン(FG),フィブリン(FB),フィブロネクチン(FN),ビトロネクチン(VN),変性コラーゲン[gelatin(GEL)],I型コラーゲン(COL-I)に対する細胞移動能についてhaptotaxis migration assayにより検索した.Costar Transwell^R(24well)を用い,各upper chamberのpolycarbonate membrane(8μm poreを有する)下面をFG(100μg/ml濃度),FB(100μg/ml濃度),FN(20μg/ml濃度),VN(10μg/ml濃度),GEL(10μg/ml濃度),COL-I(10μg/ml濃度)でcoatした.コントロール蛋白としてBSAを使用した.その後,upper chamber内に1x10^5個の細胞(β3インテグリン・サブユニットcDNA導入ヒトケラチノサイト,β-gal cDNA導入ヒトケラチノサイト)をそれぞれ播種した.培養14時間目にmembrane上面の細胞を綿棒で除去した後,membraneを固定・染色し,membrane下面に移動した細胞数を計測して,両細胞間で比較した.その結果,β3インテグリン・サブユニットcDNA導入ヒトケラチノサイトはFG, FB, FN, VN, GELに対してβ-gal cDNA導入ヒトケラチノサイト(コントロール)に比べて有意に細胞移動が増加した.コントロール細胞はFG, FB, VN, GELに対して細胞移動がごく僅かに陽性か陰性であった.COL-1に対しては両者ともに細胞移動が陽性であり,両者間でその差はなかった.コントロール蛋白のBSAに対しては両者ともに細胞移動は陰性であった.αvβ3に対するモノクローナル抗体(LM609)によるinhibition assayにおいて,β3インテグリン・サブユニットcDNA導入ヒトケラチノサイトのVNに対する細胞移動はLM609とのpreincubationにより有意に抑制された.これらのデータは,β3インテグリン・サブユニットcDNAを導入したヒトケラチノサイトはFG, FB, VN, GELに対して細胞移動能を獲得したことを示した.2.生体吸収性マイクロピーズ/カプセルの作製生体由来物質(ゼラチン)をガンマ線照射により架橋し,ゼラチンマイクロビーズを作製することに成功した.β3インテグリン・サブユニツトcDNA導入培養ヒトケラチノサイトの諸細胞機能のin vitroでの解析レトロウイルスベクター法によりβ3インテグリン・サブユニットcDNAを導入したヒトケラチノサイトは,細胞表面にαvβ3を発現した.αvβ3発現陽性率は培養中の細胞密度に依存した.すなわち,50%confluentで約60%陽性,100%confluentで約25%陽性であった.コントロール細胞ではαvβ3発現は陰性であった.β
長波長帯面発光量子細線レーザの作製

量子細線を面発光レーザの活性層に用いると、電流を増加すると出力された光の偏光方向が90度変わる偏光スイッチの問題が解決できると期待される。細線方向に偏光した光に対して優先的な光学利得をもつからである。長波長帯では、この問題を解決した報告はない。本研究では、高指数面基板上のMBE成長を用いて(i)高密度(3×10^5cm^<-1>以上)、(ii)高均一(PL半値幅10meV以下at 20K)、(iii)高い横方向閉じ込めエネルギー(30meV以上)、(iv)高品質(レーザ・クオリティ)の4条件を同時に満たす良質な半導体量子細線を開発し、これらを用い室温発振する面発光レーザなどの量子細線半導体レーザを開発することを目的に研究を行った。当初の重点目標はすべて達成することができた。(221)A InP基板上の1.3μm帯In_<0.53>Ga_<0.47>As/In_<0.52>Al_<0.48>As 3層積層量子細線において、(i)密度(4.5×10^5cm^<-1>)、(ii)PL半値幅9.7meVat 15K, 55meV at 300K、(iii)横方向閉じ込めエネルギー(91meV計算値)、(iv)ポストアニールによる大幅な光学的特性の改善の結果、高品質(レーザ・クオリティ)と研究目的に掲げた4条件を同時に満たす量子細線を開発した。この量子細線を用いたストライプ電極型のレーザは、閾値電流密度J_<th>=5.3kA/cm^3で室温パルス発振することを確認した。一方(775)B InP基板上の1.55μm帯In_<0.67>Ga_<0.33>As量子細線では、量子細線では、(i)密度(2.4×10^5cm^<-1>)、(ii)PL半値幅44meV at 300K、(iii)3倍以上の膜厚の変調による十分高い横方向閉じ込めエネルギー、(iv)レーザ・クオリティの高い品質が得られ、数値目標の(1)だけが若干満たされていないだけである。この量子細線を用いたストライプ電極型のレーザの9素子の閾値電流密度J_<th>は平均値4.0kA/cm^3、最低値2.8kA/cm^3で室温パルス発振することを確認した。本量子細線は、面発光レーザ作製に必要な合計40μmのブラッグ反射膜を作製するため2μm/hと従来の倍の成長速度で成長する成長条件に適合した量子細線である。作製した面発光レーザは、1517nmで、室温光励起発振し、細線方向に安定に偏光していることを確認した。さらに、(775)B GaAs/(AlAs)_1(GaAs)_6歪量子細線層を活性層に有する面発光レーザおよび(775)B In_<0.1>Ga_<0.9>As/(AlAs)_1(GaAs)_6歪量子細線層を活性層に有する面発光レーザを作製し、電流励起室温発振に成功した。発光波長769nm、細線に沿った偏光を持つレーザ光の出力と細線に垂直な偏光を持つレーザ光の出力が20dBで、高い消光比を示した。広い電流範囲で20dB以上の消光比を持つGaAs層を活性層に持つ面発光レーザの報告はなく、本レーザで、初めて高い偏光安定性が実現された。

一方(775)B InP基板上の1.55μm帯In_<0.67>Ga_<0.33>As量子細線では、量子細線では、(i)密度(2.4×10^5cm^<-1>)、(ii)PL半値幅44meV at 300K、(iii)3倍以上の膜厚の変調による十分高い横方向閉じ込めエネルギー、(iv)レーザ・クオリティの高い品質が得られ、数値目標の(1)だけが若干満たされていないだけである。この量子細線を用いたストライプ電極型のレーザの9素子の閾値電流密度J_<th>は平均値4.0kA/cm^3、最低値2.8kA/cm^3で室温パルス発振することを確認した。本量子細線は、面発光レーザ作製に必要な合計40μmのブラッグ反射膜を作製するため2μm/hと従来の倍の成長速度で成長する成長条件に適合した量子細線である。作製した面発光レーザは、1517nmで、室温光励起発振し、細線方向に安定に偏光していることを確認した。さらに、(775)B GaAs/(AlAs)_1(GaAs)_6歪量子細線層を活性層に有する面発光レーザおよび(775)B In_<0.1>Ga_<0.9>As/(AlAs)_1(GaAs)_6歪量子細線層を活性層に有する面発光レーザを作製し、電流励起室温発振に成功した。発光波長769nm、細線に沿った偏光を持つレーザ光の出力と細線に垂直な偏光を持つレーザ光の出力が20dBで、高い消光比を示した。広い電流範囲で20dB以上の消光比を持つGaAs層を活性層に持つ面発光レーザの報告はなく、本レーザで、初めて高い偏光安定性が実現された。高指数面基板上に分子線結晶成長で作製した自己形成型量子細線は、量子細線方向に偏光した光に対して優先的な光学利得をもつ。この量子細線の効果を利用して偏光安定を図る0,85μm帯の量子細線面発光レーザを作製し、光励起により偏光安定な室温発振を得た。さらに、分布型ブラッグ反射(DBR)層の低抵抗化を図るため、正弦波状に組成を変調させたDBR層を作製し、98%以上の高い反射率が(100)GaAs基板上と同様(775)B GaAs基板上でも形成できることを確認した。(775)B GaAs基板上に(GaAs)_6(AlAs)_1超格子を障壁層にして厚さ3nmのIn_<0.1>Ga_<0.9>As量子井戸層を分子線エピタキシャル成長すると、In_<0.1>Ga_<0.9>As層界面に形成される周期38nm振幅3nmのコラゲーションにより量子井戸の厚さが大きく周期的に変調横方向にnmスケールの幅でキャリアを閉じ込める量子細線が2.8x10^5本/cmの高い密度で形成される。この量子細線層では、横方向に生じた細線の閉じ込めポテンシャルにより混じるため、重い正孔状態に軽い正孔状態が混じり、基板表面からホトルミネッセンススペクトルを測定すると偏光度P=(I_<//>・I_⊥)/(I_<//>+I_⊥)=0.19と細線方向に強く偏光する。この量子細線を活性層に有する量子細線面発光レーザを作製した。波長760nm、2.5kW/cm^2のTi-Sapphireパルスレーザ励起で室温発振し、発振波長831nmを得た。4.3kW/cm^2まで全ての励起強度で量子細線に沿った方向に偏光した安定な発振を得た。本量子細線面発光レーザでは、電流注入による室温発振は得られなかった。原因のひとつはDBR層が高抵抗であったためと考えられる。電子および正孔に対するポテンシャル変化を緩やかにしてDBR層を流れるキャリアの低抵抗化を図るため、AlGaAs/AlAsを用いたこれまでの矩形の組成プロファイルをもつDBRに替えて、(775)B GaAs基板上にAl組成が0.15から0.9まで正弦波状に組成変化するDBRを36周期分子線結晶成長法により作製した。
力学系および組織形成シミュレーションに不可欠なＬＰＳＯ相単相の単結晶弾性率の解明

14H型LPSO相の弾性率を求めるため、まず、LPSO相の体積分率が25%程度であるMg97Zn1Y2(at.%)合金の押出材(75%程度のα-Mg相と18R型LPSO相の2相材料)に対して熱処理を施した。その結果、α-Mg相と14H型LPSO相から成る2相組織を得た。得られた、2相材料に対してX線極点図による結晶配向性の解析、光学顕微鏡および走査型電子顕微鏡を用いた微細組織の観察を行った。また、超音波共鳴法と電磁超音波共鳴法を組み合わせた手法を用いて、2相組織の巨視的な弾性率を求めた。結晶配向性の情報をInverseVoigt-Reuss-Hill近似に取り入れることにより、α-Mg相と14H型LPSO相から成る2相組織の単結晶弾性率を得た。次に、α-Mg相ほぼ単相のMg99.2Zn0.2Y0.6(at.%)合金の押出材に対して、弾性率の測定およびX線極点図を用いた結晶配向性の解析を行った。結晶配向性の情報を取り込んだInverse Voigt-Reuss-Hill近似により押出材の多結晶弾性率から、α-Mg相の単結晶弾性率を算出した。Eshelbyの等価介在物法とMori-Tanakaの平均場近似により、2相組織の巨視的な弾性率からα-Mg相の弾性率を差し引くことにより、14H型LPSO相の単結晶弾性率を算出することができた。昨年度、明らかとなったMg85Zn6Y9(at.%)合金における18R型LPSO相およびMg97Zn1Y2(at.%)合金の2相組織中の18R型LPSO相の弾性率と比較することにより、LPSO相の弾性特性には積層周期よりもLPSO相中の溶質元素濃度(ZnおよびY濃度)の影響の方が大きいことが明らかとなった。本年度に得られた知見は、LPSO相の力学特性の解析およびLPSO相の弾性特性を制御する上で非常に重要である。26年度が最終年度であるため、記入しない。Mg-Zn-Y合金の18R構造のLPSO相の弾性特性の解明を対象として、研究を実施した。合金組成としては、LPSO相ほぼ単相の組成が得られるMg85Zn6Y9 (at%)を選定した。また、多結晶材の弾性率測定から単結晶の弾性率を算出するためには、多結晶材と単結晶の弾性対称性が一致する必要がある。そのため、弾性率測定に使用する試料として、ブリッジマン法にて作製された一方向凝固材を用いた。一方向凝固材に対して、光学顕微鏡による組織観察、X線回折解析による相同定、X線極点図による集合組織の解析を行った。また、超音波共鳴法による弾性率の測定を行った。光学顕微鏡による組織観察の結果、一方向凝固材はLPSO相ほぼ単相であることが明らかとなった。また、X線極点図により、板状形状を有するLPSO相結晶粒において、六方晶で指数付けした際の結晶の11-20が凝固方向に平行に配向したような集合組織が形成されていることが明らかとなった。

このことから、一方向凝固材は巨視的には六方晶の弾性対称性(独立な弾性スティフネスc11, c33, c13, c44, c66)を有することが明らかとなった。共鳴法を用いた弾性率の測定により、一方向凝固材の凝固方向に平行な方向のヤング率は、純Mgの等方体多結晶のヤング率よりも高いことが明らかとなった。一方向凝固材の弾性スティフネスから本研究において考案したVoigt-Reuss-Hill近似を用いて、バリアントの存在を考慮した六方晶系の単結晶の弾性スティフネスを算出した。単結晶の弾性スティフネスからc軸に平行および垂直な方位のヤング率を算出した結果、c軸に平行な方向のヤング率は垂直な方向のヤング率よりも高く、18R構造における弾性率の異方性が本研究により初めて明らかとなった。当初予定していた集合組織材の弾性率から単結晶の弾性率を算出する方法であるinverse Voigt-Reuss-Hill近似法を構築することができた。これにより18R構造のLPSO相単相・単結晶の弾性率を本研究により初めて明らかにすることができた。したがって、当初の計画は順調に達成できている。26年度が最終年度であるため、記入しない。昨年度に研究を実施したMg95Zn6Y9 at%合金では、18R構造が安定なため、熱処理により完全に14H構造に変態させることが不可能である。そのため、今年度は、LPSO相の結晶構造が弾性率に及ぼす影響を明らかにするため、熱処理により18Rから14Hに変態させることが可能なMg98Zn5Y7 at%合金の一方向凝固材を弾性率測定用の試料として用いる。18R構造のMg98Zn5Y7 at%合金の一方向凝固材に対して、X線回折解析による相同定、X線極点図を用いた集合組織の解析、光学顕微鏡観察を用いた微細組織の観察、EPMAを用いた組成分析、共鳴超音波スペクトロスコピーを用いた低温高温域での弾性率測定を行う。次に、一方向凝固材の弾性率から、昨年度考案したInverse Voigt-Reuss-Hill近似を用いて、18R構造の単結晶の弾性率を算出する。また、一方向凝固材に対して真空中での熱処理を施すことにより18R構造から14H構造に相変態させる。変態後の14H構造を有する一方向凝固材に対して、低温高温域での弾性率測定を行う。これにより、結晶構造(相の安定性)と弾性率との相関関係を明らかにする。また、LPSO相の体積分率が25%程度であるMg97Zn1Y2押出材(75%程度のα-Mgとの2相材料)およびLPSO相の体積分率が85%程度であるMg89Zn4Y7押出材に対しても、熱処理の有無によりLPSO相を18Rおよび14H構造とした試料を作製し、作製した試料に対して弾性率測定を実施する。また、α-Mg単相材料の弾性率の測定も実施する。これにより、2相状態での弾性率からLPSO相の周辺に残存するα-Mg相の弾性率を差し引くことによって、LPSO相単相の弾性率を求め、合金組成とLPSO相の弾性率との相関関係を明らかにする。
スピン・電荷・格子複合系における幾何学的フラストレーションと機能

幾何学的フラストレーションが内在し、かつ自由度の複雑な絡み合いが生じている新奇物質の開拓、および、それらの物質が持つ新機能を発掘することを目指した。その結果、ハイパーカゴメ構造を形成するNa_4Ir_3O_8、層状ハニカム化合物Bi_3Mn_4O_12(NO_3)、層状ペロブスカイト化合物Sr_2IrO_4などの新物質を見出し、それらの物性の詳細を実験的・理論的に明らかにした。また、既存材料の3倍近い大きさの負の熱膨張を示す新奇ペロブスカイト化合物Bi_<1-x>La_x NiO_3を見出した。本研究は幾何学的フラストレーションを内在する物質において自由度の複雑な絡み合いの結果生じる新機能・物性、特にスピン・軌道複合液体状態やスピン・電荷複合液体状態、それに付随する機能を発掘することを目指している。フラストレーションを内在する物質では巨視的な縮重度が低温まで残るが、2つ以上の自由度が結合することで系は縮重を解き、秩序化に至る。しかし、自由度の結合によるフラストレーション抑制は微妙なバランスの上に成り立っているため、通常の秩序系に比べて電場・磁場などの外場に対する応答が非常に顕著である。このような自由度の絡み合いと「やわらかさ」の協奏現象が本研究のターゲットである。多自由度フラストレート系から巨大応答機能を発信することが最終目的である。本研究では、申請者らがこれまで手がけてきたスピン-格子結合系の研究を推進すると同時に、スピン-軌道結合系、スピン-電荷結合系を重点課題として、多自由度フラストレート系の機能開拓をさらに展開させたい。スピン-格子結合系では巨大磁歪や負の熱膨張を示す物質の設計、スピン-軌道結合系では、LiNiO_2を含む関連層状化合物中にエキゾチックな軌道自由度の液体状態(スピン・軌道複合液体状態)を探索する。一方、スピン-電荷結合系では、重い電子系酸化物LiV2O_4を含む関連物質中にエキゾチックな電荷・スピン複合液体状態を探索し、巨大熱起電力特性を見出したい。多自由度複合系フラストレート物質の探索及び物性測定を主に研究を行い、以下のことを明らかにした。1.ハイパーカゴメ構造を形成するS=1/2 3次元磁性体Na_4Ir_3O_8においてスピン液体状態が実現することを発見した。低温比熱の温度に対するT^2依存性は、この系の液体状態のスピン励起が極めて異常なものであることを示唆している。2.逐次磁気相転移(転移点T_<N1>>T_<N2>)を示す磁気フラストレート物質GeNi_2O_4について、T_<N1>以下ではカゴメ格子上に位置するスピンのみが反強磁性秩序化し、T_<N2>以下で三角格子上のスピンも反強磁性秩序化することを明らかにした。この磁気秩序形成は、第四近接交換相互作用が最も大きいことに由来し、e_g軌道のスピンの特異性が起源であると考えられる。3.磁気フラストレート物質GeCo_2O_4では反強磁性転移と同時に構造相転移が起こるが、その際に生じる結晶ドメインを一軸圧力で制御することにより、基底状態での磁気構造を明らかにした。4.電荷・磁気フラストレーションが共存するInFe_2O_4において、230Kで電荷秩序とフェリ磁性秩序が同時に生じることを見いだした。電気磁気効果の発現が期待される。5.ペロブスカイトPbVO_3がd_<xy>の軌道秩序のため、フラストレートしたS=1/2 2次元J_1-J_2反強磁性体と見なせることを見いだした。また、この軌道秩序が巨大な強誘電歪みの起源であることを明らかにした。6.カゴメ格子ハバード模型をクラスター動的平均場法を用いて調べ、フェルミ面から離れた電子状態の特異性が特徴的な磁気揺らぎをもたらすこと(隠れた磁気相関の発現)を明らかにした。この結果は、フラストレーション解放の新しい機構が普遍的に存在する可能性を示唆している。また、分子性導体における電荷フラストレーションの問題を調べ、ごく最近の実験結果に見出された複雑な電荷・格子秩序パターンの発現機構を解明した。多自由度複合系フラストレート物質の探索および物性測定を行い、以下のことを明らかにした。1、スピネル化合物GeFe_2O_4はゼロ磁場下では長距離秩序を形成しない。しかし、磁場中比熱の測定で磁気秩序形成を示唆する異常が観測されたことから、磁場により磁気フラストレーションが解消されると予想される。

2、中性子散乱実験において、スピネル化合物LiMnCrO_4のスピングラス相で、正六角形スピンクラスターの反強磁性相関(I相)と第二近接スピン間の反強磁性相関(II相)に相当するシグナルを観測した。この物質では磁化プラトー的な振舞いを示す磁化曲線が報告されているが、磁場中中性子散乱実験の結果、II相のスピンのみが磁場増加とともに磁場方向に向けられることが明らかになった。3、新しいS=3/2層状ハニカム格子化合物Bi_3Mn_4O_12(N0_3)において、0.4Kまで長距離秩序がないこどを確認したが、これは、次近接スピン間に磁気フラメトレーションが生じているためと考えられる。さらに磁化、磁場中中性子散乱実験から、磁場誘起秩序相が生じることが分かった。反転対称性のない結晶構造であるため、磁場中ではスピンキャントによる弱強磁性相が基底状態になっていると考えられる。層状ハニカム格子化合物Na_2IrO_3においても、次近接スピン間に強い磁気フラストレーションが働いていることが示唆される振舞いが観測された。4、ハイパーカゴメ格子上のハバード模型に対してクラスタ動的平均場法による計算を行い、ハイパーカゴメ物質Na_4Ir_3O_8に見られる磁気緩和率や比熱の奇妙な振舞いが、金属-絶縁体転移近傍における電子構造の繰り込み効果から理解出来る可能性を指摘した。また、フラストレートした重い電子系における部分無秩序状態の発現機構を調べるために、近藤ネックレスモデルに対する数値計算を行い、部分近藤シングレット形成の兆候を捉えた。多自由度複合系フラストレート物質の探索および物性実験・数値実験を行い、以下のことを明らかにした。1、CrスピネルACr_2O_4(A:非磁性元素)において、磁場の印加によつて出現する磁化プラトー相の磁気構造を中性子散乱実験によつて決定し、その構造が物質に依らず共通であることを明らかにした。これは、ゼロ磁場でのスピン-格子相互作用は物質依存性が強いにも関わらず、磁場誘起相では普遍的なスピン-格子相互作用が働くことを意味している。2、S=3/2ハニカム化合物Bi_3Mn_40_<12>(NO_3)は次近接相互作用によるフラストレーションのため少なくとも0.4Kまで長距離秩序を形成しない。水熱合成条件の改良によって得た純良試料を用いて磁化率とμSRの測定を行い、7K以下でFC磁化率とZFC磁化率とが分かれること、μSRの緩和率は極大を持つが振動成分は現れないという結果を得た。このことから、7K以下でスピングラス状態が実現していると結論した。また、低温で中性子散乱実験を行った結果、ゼロ磁場下では短距離反強磁性相関が発達し、磁場中でこの短距離磁気秩序が長距離秩序化する、という興味深い結果を得た。3、伝導電子系におけるフラストレーションの効果を主に数値的に調べた。主な成果は、(1)カゴメ格子ババード模型におけるカイラリティ自由度による重い電子状態形成機構の発見(2)パイロクロア格子上の二重交換模型における相競合と非フェルミ液体状態の発現機構の解明(3)フラストレートした近藤格子系における部分近藤スクリーニング状態の研究(4)電荷フラストレーション系におけるice ruleの効果の研究である。本研究は幾何学的フラストレーションを内在する物質において自由度の複雑な絡み合いの結果生じる新機能・物性、特にスピン・軌道複合液体状態やスピン・電荷複合液体状態、それに付随する機能を発掘することを目指している。本年度は以下の点を明らかにした。1.強いスピン軌道相互作用を持つイリジウム酸化物において新規フラストレーション物質の開発を推進した。