hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
グローバリゼーション下の開発ガバナンスと貧困・所得格差との社会経済システム分析

発展途上諸国は、グローバリゼーション下の経済成長戦略における経済ガバナンスや所得・地域格差の問題を整合的に研究し、開発戦略を練り直す必要に直面している。本研究では、一国および世界応用一般均衡分析モデル、時系列分析、パネル分析等の数量分析を駆使し、経済活動統合下の開発ガバナンス(制度構築、取引費用の軽減を含む)をコントロール要因とした貧困・所得格差の社会経済システム分析を目指した。本研究期間において、1.海外直接投資と貿易の流れの関係、およびそれらへの経済地域協力協定の影響をアジア太平洋圏において計量的に検証した。2.日本の対アジア直接投資を例に、先進国の途上諸国への投資が受入国や供与国の産業構造や厚生水準に与える影響を、投資形態と技術の流れに着目し、世界応用一般均衡モデル分析をもって検証した。3.アジアや日本の人口変動が貯蓄投資ギャップに及ぼす影響を長期的に推計し、貿易や投資の流れのインパクトを、進行する種々の地域経済協力協定の仮定の中で世界応用一般均衡分析モデルを使用して分析し、日本とアジアの共存の方策に関する提言に結びつけた。4.合理的な貧困層を認識し、種々の制度変革による取引費用変化に関するガバナンス要因を取り込み、家計と企業の経済成長における真の動学的意思決定を組み込んだ、動学的応用一般均衡モデルのプロトタイプを構築した。5.インドネシア政府統計局(BPS)と一年におよぶ交渉と技術協力を重ね、グローバリゼーションの諸要素が開発ガバナンスをコントロールファクターとして貧困・所得格差にどのようなインパクトを与えるかを上記動学的プロトタイプモデルを使用して分析するためのデータベースを構築した。上記の4,5項については本研究期間中に分析結果をまとめ公表することができなかったが、今後順次成果をまとめて公表したい。経済活動の急速なグローバリゼーション下、特にそれを要因とする危機や社会不安発生時に、当該国の社会経済体制、経済マネジメント、企業統括、金融セクター運営においての総じてプア・ガバナンスが指摘されるにいたっているが、健全なガバナンス、社会制度を含んだ国家ガバナンス、経済ガバナンスの守備範囲、これと経済パーフォーマンス、(均等成長、貧困減少などの)社会パーフォーマンスとの相関関係、因果関係に関する分析は未だその緒に就いたばかりである。初年度は、UNDP、世界銀行、IMF等において行われてきた開発ガバナンスの議論を整理し、その諸要素の定義確認、数量化研究のレビューを行った。開発マネジメントとしてのガバナンスを理論的に捉えるにあたり、構造主義経済学および新制度学派のフレームワークがどう使われるべきかを検証した。グローバリゼーション下での金融危機等の経済危機において、開発ガバナンスが危機の深刻度、長さに影響を与えるという実証研究を1990年代後半のアジアの金融危機を中心にサンプリングし、その貧困・所得格差拡大へのインパクト分析の準備をしている。「東アジアの奇跡」と言われ、外資導入、輸出振興によって高成長を遂げた後、急速な資本自由化の失敗から危機を経験したタイとインドネシアは、危機以前の貧困減少、所得格差・地域格差の縮小拡大を経験しており、社会構造の変革を含めた開発ガバナンスのあり方が問われている。そして、タイおよびインドネシア両国において現地調査を行い、グローバリゼーションの地域格差、経済成長の地域格差に関するデータ収集を行った。整合的な分析を待たねばならないが、初期のインプリケーションとしては、グローバリゼーション下のマクロマネジメントは大事であるが、危機対応を含めて、これらが随時好転しているというダイナミズムが安定的経済成長・開発に重要であると思われる。

経済活動の急速なグローバリゼーション下、特にそれを要因とする危機や社会不安発生時に、当該国の社会経済体制、経済マネジメント、企業統括、金融セクター運営においての総じてプア・ガバナンスが指摘されるにいたっているが、健全なガバナンス、社会制度を含んだ国家ガバナンス、経済ガバナンスの守備範囲、これと経済パーフォーマンス、(均等成長、貧困減少などの)社会パーフォーマンスとの相関関係、因果関係に関する分析、即ち、国際化が社会経済変数に影響を及ぼす過程で、開発ガバナンスがどの様な形でそのコントロール・ファクターとなってきたのかを分析することが本研究の主目的である。研究期間最終年度である来年度には社会経済システム分析(数理比較制度分析)の構築にも取り組む予定である。初年度は、ガバナンス議論の整理、開発ガバナンス諸要素の計量化に関する先行研究、データベース整理を行った。また、所得格差に関する国際的データベースの取得整理を行うとともに、タイ、インドネシアにおいてその国特有の所得データ、地域データとグローバリゼーションの諸側面を計る指標の収集に着手した。本年度は、1)ガバナンス、所得格差、地域間格差データにつき、タイ、インドネシアに続いてメキシコと中国について関連データ構築をスタートさせた。メキシコを事例に国際化と地域格差および中央政府の地方開発に関する政策スタンスとの因果関係の初期分析を試みた。2)グローバリゼーションの進捗の諸側面と、所得格差、地域格差との関連につき、ガバナンスの諸要素をコントロールファクターとする横断的計量分析を開始した。3)ワシントンの数理モデルグループと交流、世界銀行の関連研究とデータを収集のため、米国に調査出張を行った。4)「開発ガバナンス」の大学院講義を平成16年度に立ち上げたが、本年度は実験経済学の手法を用いて、公共政策の重要性に関する分析を行った。5)地域間格差に大きく寄与しているFDIについて、わが国のアジアにおける海外直接投資の一般均衡モデル分析を行い結果を学術誌において出版した。6)経常収支の発展段階に関して、わが国とアジア諸国との関係分析を行いその結果を学術誌において出版した。発展途上諸国は、グローバリゼーション下の経済成長戦略における経済ガバナンスや所得・地域格差の問題を整合的に研究し、開発戦略を練り直す必要に直面している。本研究では、一国および世界応用一般均衡分析モデル、時系列分析、パネル分析等の数量分析を駆使し、経済活動統合下の開発ガバナンス(制度構築、取引費用の軽減を含む)をコントロール要因とした貧困・所得格差の社会経済システム分析を目指した。本研究期間において、1.海外直接投資と貿易の流れの関係、およびそれらへの経済地域協力協定の影響をアジア太平洋圏において計量的に検証した。2.日本の対アジア直接投資を例に、先進国の途上諸国への投資が受入国や供与国の産業構造や厚生水準に与える影響を、投資形態と技術の流れに着目し、世界応用一般均衡モデル分析をもって検証した。3.アジアや日本の人口変動が貯蓄投資ギャップに及ぼす影響を長期的に推計し、貿易や投資の流れのインパクトを、進行する種々の地域経済協力協定の仮定の中で世界応用一般均衡分析モデルを使用して分析し、日本とアジアの共存の方策に関する提言に結びつけた。
高密度ハドロン・クォーク物質の安定性とK中間子凝縮

ストレンジネス自由度をもつハドロン多体系の存在形態の1つとして,K中間子凝縮とハイペロン,核子が共存する高密度の束縛状態(K凝縮ハイパー核とよぶ)を以下の様に理論面からモデル化し,その性質を検討した。(1)液滴描像を用い,表面効果及びクーロンポテンシャルの効果を考慮する。電荷の保存,及びストレンジネス数(S)保存条件を課すことによってK凝縮ハイパー核の基底状態を得る。1核子あたりの束縛エネルギーの質量数(A)依存性,非圧縮率,崩壊モード等の性質を調べた。・K凝縮原子核のような深く束縛された高密度状態の形成には,核内におけるハイペロンの混在が重要な役割を果たす。・AやSの値を系統的に変化させたとき,多数のストレンジネス(|S|=O(A))を与えることによって,この様な特異な構造が弱崩壊過程に対して安定であることを示した。更に,原子核実験による検証と関連して,K凝縮ハイパー核が生成される場合に現れる特徴的なシグナルの可能性を検討した。(2)相対論的平均場理論の枠組みを用いて,核子系とK中間子,及びその他の中間子に対する場の方程式を自己無撞着に解き,これら構成粒子の核内での非一様分布を考慮した取り扱いを行い,通常の原子核中にK中間子が多数束縛された状態の構造を検討した。・|S|が大きくなるとカイラル対称性に由来するK中間子間斥力の非線型効果が顕著になる。・K凝縮とハイペロンの共存を考慮した(1)の場合に比べると,核内密度や束縛エネルギーの通常原子核からの増大は顕著でないことを示した。また,K中間子多重束縛原子核と,中性子星内部のような一様な無限系におけるK中間子凝縮状態との関係を議論した。中性子星内部や高エネルギー原子核衝突で実現が期待されるバリオンの高密度状態において,ストレンジネス自由度が顕在化したK中間子凝縮と,ハイペロンが多数核物質中に混在したハイペロン物質との競合・共存関係を検討してきた。本研究では,K凝縮,核子・ハイペロンからなる自己束縛状態(K凝縮原子核)を通常の原子核実験状況下で検討し,その構造について調べた。特にハイペロンの混在がK凝縮原子核の構造に及ぼす効果について検討した。理論的枠組としてはカイラル対称性を具現する有効ラグランジアンを用い,s波型K-バリオン間相互作用を取り入れる。また,有効バリオン間相互作用を用いてバリオンのポテンシャル項を導入する。液滴模型の描像を用い,表面効果及びクーロンポテンシャルの効果を考慮する。電荷,及びストレンジネスの保存条件を課すことによって,原子核内部の高密度状態にあるK凝縮相の状態方程式を得,1核子あたりの束縛エネルギーの質量数依存性,非圧縮率,崩壊モード等の性質を明らかにした。以下に主な結果を示す。(1)K凝縮原子核のような深く束縛された高密度状態の形成には,核内におけるハイペロンの混在が重要な役割を果たす。(2)密度異性体として深い束縛状態を得るためには,バリオン数と同程度のK^-中間子を核内に束縛させる必要がある。(3)このような深い束縛状態のK凝縮原子核が生成されれば,その崩壊は弱い相互作用過程を通して行われ,非常に長寿命になる。この枠組みでは核内のK凝縮やバリオンの分布について一様性を仮定し,また,K凝縮状態としてコヒーレント状態を仮定している。これらの仮定の妥当性を検討することが今後の課題として挙げられる。国内外の物理学会,研究会等で研究成果の口頭発表を行った。また学術雑誌に論文を投稿中である。ストレンジネス自由度をもつハドロン多体系の存在

形態の1つとして,K中間子凝縮とハイペロン,核子が共存する高密度の束縛状態(K凝縮ハイパー核とよぶ)を以下の様に理論面からモデル化し,その性質を検討した。(1)液滴描像を用い,表面効果及びクーロンポテンシャルの効果を考慮する。電荷の保存,及びストレンジネス数(S)保存条件を課すことによってK凝縮ハイパー核の基底状態を得る。1核子あたりの束縛エネルギーの質量数(A)依存性,非圧縮率,崩壊モード等の性質を調べた。特にAやSの値を系統的に変化させたとき,多数のストレンジネス(|S|=O(A))を与えることによって,この様な特異な構造が弱崩壊過程に対して安定であることを示した。更に,原子核実験による検証と関連して,K凝縮ハイパー核が生成される場合に現れる特徴的なシグナルの可能性を検討した。(2)相対論的平均場理論の枠組みを用いて,核子系とK中間子,及びその他の中間子に対する場の方程式を自己無撞着に解き,これら構成粒子の核内での非一様分布を考慮した取り扱いを行い,通常の原子核申にK中間子が多数束縛された状態の構造を検討した。K凝縮とハイペロンの共存を考慮した(1)の場合に比べると,核内密度や束縛エネルギーの通常原子核からの増大は顕著でないことを示した。また,K中間子多重束縛原子核と,中性子星内部のような一様な無限系におけるK中間子凝縮状態との関係を議論した。
膵発生・分化再生機構解析を軸とした膵癌治療の基盤的研究

膵分化と膵癌進展におけるPDX-1の機能に焦点をあてた研究を行った.PDX-1は膵発生とβ細胞の機能維持に必要な転写因子であり,肝臓で強制発現させ膵臓特にβ細胞が分化誘導できれば有用である.一方膵癌におけるPDX-1の発現・機能は未だ不明である.今回,PDX-1をマウスの肝臓において強制発現させインスリン産生細胞誘導の検討を行った.またヒト膵癌症例と膵癌細胞株でのPDX-1の発現を検討し,膵癌細胞株でPDX-1を強制発現させ,その効果を検討した.PDX-1によるインスリン産生細胞の分化誘導についての研究では,Ad-pdx-1投与により肝臓の一部でインスリン陽性となる細胞を認めた.高血糖モデルにAd-pdx-1を投与し,血糖の上昇は回避された.さらに部分肝切除術を加えた高血糖モデルにAd-pdx-1を投与したところ,血糖の上昇は回避されインスリン陽性細胞を肝臓のより広範囲に認めた.以上の結果から,肝臓でのPDX-1の強制発現により,インスリン産生細胞が誘導され高血糖を回避することが示された.さらに肝切除によりインスリン陽性細胞の増加が認められた.PDX-1の膵癌進展における機能解析についての研究では,抗PDX-1抗体にて膵管癌切除症例35例に免疫組織化学染色を施行したところ43%でPDX-1の発現を認めた.また臨床病理学的因子のうちリンパ節転移と組織学的分化度がPDX-1との発現に有意な相関を認めた.PDX-1陽性群では陰性群より有意に生存期間の短縮を認めた.多変量解析によりPDX-1は独立した予後規定因子であった.膵癌細胞株7株でのPDX-1の発現をWestern blot法で検討したがPDX-1の発現を認めなかった.そこでPanc-1にAd-pdx-1を導入すると細胞増殖能,形態学的には変化を認めなかったが,遊走能は有意に亢進した.膵癌症例の検討および膵癌細胞株への強制発現実験からPDX-1は膵癌の進展に重要な役割を果たしている可能性が示唆された.膵分化と膵癌進展におけるPDX-1の機能に焦点をあてた研究を行った.PDX-1は膵発生とβ細胞の機能維持に必要な転写因子であり,肝臓で強制発現させ膵臓特にβ細胞が分化誘導できれば有用である.一方膵癌におけるPDX-1の発現・機能は未だ不明である.今回,PDX-1をマウスの肝臓において強制発現させインスリン産生細胞誘導の検討を行った.またヒト膵癌症例と膵癌細胞株でのPDX-1の発現を検討し,膵癌細胞株でPDX-1を強制発現させ,その効果を検討した.PDX-1によるインスリン産生細胞の分化誘導についての研究では,Ad-pdx-1投与により肝臓の一部でインスリン陽性となる細胞を認めた.高血糖モデルにAd-pdx-1を投与し,血糖の上昇は回避された.さらに部分肝切除術を加えた高血糖モデルにAd-pdx-1を投与したところ,血糖の上昇は回避されインスリン陽性細胞を肝臓のより広範囲に認めた.以上の結果から,肝臓でのPDX-1の強制発現により,インスリン産生細胞が誘導され高血糖を回避することが示された.さらに肝切除によりインスリン陽性細胞の増加が認められた.PDX-1の膵癌進展における機能解析についての研究では,抗PDX-1抗体にて膵管癌切除症例35例に免疫組織化学染色を施行したところ43%でPDX-1の発現を認めた.また臨床病理学的因子のうちリンパ節転移と組織学的分化度がPDX-1との発現に有意な相関を認めた.PDX-1陽性群では陰性群より有意に生存期間の短縮を認めた.多変量解析によりPDX-1は独立した予後規定因子であった.膵癌細胞株7株でのPDX-1の発現をWestern blot法で検討したがPDX-1の発現を認めなかった.そこでPanc-1にAd-pdx-1を導入すると細胞増殖能,形態学的には変化を認めなかったが,遊走能は有意に亢進した.膵癌症例の検討および膵癌細胞株への強制発現実験からPDX-1は膵癌の進展に重要な役割を果たしている可能性が示唆された.本研究では膵発生・分化機構に関わる分子を解明し,この分子が膵癌の発生,進展に関与しているかを検討し,膵癌の診断治療に有用な情報を得ようとした.マウス胎生期膵組織である膵原基をe9からe18の時期に分離調製し,分離した膵原基をコラーゲンIゲル,マトリゲル内で3次元培養することに成功した.この系を用い膵発生分化におけるレチノイン酸の意義を検討した.レチノイン酸の代謝関連分子であるレチノイン酸合成酵素RALDH2がe11.5,e13.5の時期に膵原基mesenchymeのみに発現していること,レチノイン酸結合蛋白であるCRABP IIもmesenchymeのみに発現していること,レチノイン酸受容体の抑制作用があるCOUP-TF IIもmesenchymeに発現していることを明らかにした.このことからレチノイン酸がmesenchymal factorであり,その合成がmesenchymeで行われ,主にparacrineとして作用していると考えられた.一方膵原基3次元培養でレチノイン酸を外因性に投与すると,導管上皮細胞と内分泌細胞の増加と腺房細胞の減少が観察された.

レチノイン酸外因性刺激で膵原基にはPdx-1の発現増強が観察された.また膵腺房の構造変化にはアポトーシスが関与していた.以上から,レチノイン酸が膵の発生・分化制御に重要であることがあきらかになった.膵分化と膵癌進展におけるPDX-1の機能に焦点をあてた研究を行った.PDX-1は膵発生とβ細胞の機能維持に必要な転写因子であり,肝臓で強制発現させ膵臓特にβ細胞が分化誘導できれば有用である.一方膵癌におけるPDX-1の発現・機能は未だ不明である.今回,PDX-1をマウスの肝臓において強制発現させインスリン産生細胞誘導の検討を行った.またヒト膵癌症例と膵癌細胞株でのPDX-1の発現を検討し,膵癌細胞株でPDX-1を強制発現させ,その効果を検討した.PDX-1によるインスリン産生細胞の分化誘導についての研究では,Ad-pdx-1投与により肝臓の一部でインスリン陽性となる細胞を認めた.高血糖モデルに、Ad-pdx-1を投与し,血糖の上昇は回避された.さらに部分肝切除術を加えた高血糖モデルにAd-pdx-1を投与したところ,血糖の上昇は回避されインスリン陽性細胞を肝臓のより広範囲に認めた.以上の結果から,肝臓でのPDX-1の強制発現により,インスリン産生細胞が誘導され高血糖を回避することが示された.さらに肝切除によりインスリン陽性細胞の増加が認められた.PDX-1の膵癌進展における機能解析についての研究では,抗PDX-1抗体にて膵管癌切除症例35例に免疫組織化学染色を施行したところ43%でPDX-1の発現を認めた.また臨床病理学的因子のうちリンパ節転移と組織学的分化度がPDX-1との発現に有意な相関を認めた.PDX-1陽性群では陰性群より有意に生存期間の短縮を認めた.多変量解析によりPDX-1は独立した予後規定因子であった.膵癌細胞株7株でのPDX-1の発現をWestern blot法で検討したがPDX-1の発現を認めなかった.そこでPanc-1にAd-pdx-1を導入すると細胞増殖能,形態学的には変化を認めなかったが,遊走能は有意に亢進した.膵癌症例の検討および膵癌細胞株への強制発現実験からPDX-1は膵癌の進展に重要な役割を果たしている可能性が示唆された.
生物時計の視点からみたヒト胎児心拍数制御の個体発生過程・病的逸脱機構に関する研究

生物時計の視点からみたヒト胎児心拍数制御の個体発生過程・病的逸脱機構に関する研究と題したまとめを以下に示す。1.胎児の現在の一拍が後続する心拍に及ぼす影響は、妊娠23-25週では21拍(平均値)で、以降漸減して、妊娠28-29週では11拍となる。その後、この値は妊娠末期に至るまで不変である。このことは、ヒト胎児では妊娠29過までに心伝導系が徐々に、自律神経系を含めて成熟過程にある延髄の制御を受けるようになることを意味する。2.ヒト胎児の胃の蠕動運動には、1)二つの特性の異なる状態が存在すること、それらは遅くとも妊娠27週には出現し、妊娠29週には顕著になってくること、2)妊娠31過に至れば、最小二乗メディアン法によって分離されるoutlyingとnon-outlyingの双方が群をなして交互に出現し、各々active phaseおよびquiet phaseの相を形成すること、3)胃の蠕動運動の経時的な変化は、胃の容量の変化とは関連がないことが分かった。妊娠の進行に伴うこれら一連の変化は、胎児胃の蠕動運動に関わるウルトラディアン・リズムの発達過程の発露であるとみなすことができる。3.早老症を特徴とするWerner症候群は、有意に頚管無力症、早産、子宮内発育遅延および妊娠中毒症などの産科学的な合併症を随伴することが判明した。4.妊娠中毒症では、白血球に含まれる総顆粒量が著明に減少する。このことは、妊娠中毒症ではN-formyl-methionyl-leucyl-phenylalanineによって誘導されるスーパーオキシド産生系とは異なる白血球の脱顆粒能を司る機構が存在することを示唆する。今後、後二者などの母体環境要因が胎児心拍数制御に如何に関与しているのかについて研究をすすめる。胎児心拍数の定量的な記述法として考案した確率密度分布図を用いて,現在のひとつの心拍数が後続する何拍先の心拍数にまで関連しているかを明らかにすることを目的とした.妊娠23-41週の正常胎児181例を対象とし,2週毎に9つの妊娠期間に分割した.各症例において,90-120分間の瞬時心拍数を収集した後,1)1bpmを単位として,心拍数絶対値とそれの次の1拍への変化分を行と列に,行列の要素に確率密度を有する基準確率密度分布図を作製した.2)ついで,任意の心拍数絶対値(FHR)を行に,その後に続く2拍先,3拍先,-,,1000拍先の心拍数を順次サンプリングし,これら標本心拍数のFHRに対する変化分を列に,行列の要素に確率密度を配する標本確率密度分布図群を作製した.3)標本確率密度分布図群と基準確率密度分布図との差分から,両者の差異を「不一致率」として定量化した.4)一群の不一致率を解析のための変量とした.各妊娠期間において症例毎に,心拍数サンプリング間隔と対応する不一致率との関連を「折れ線回帰分析」を用いて解析した.その結果,1)各症例において,不一致率は心拍数サンプリング間隔の増大にともなって直線的な増加を示したが,数理的に有意な変曲点を境に,それ以上の範囲ではほぼ一定であった.2)変曲点における心拍数サンプリング間隔は,妊娠23-25週(21.0±5.1拍)から妊娠28-29週(11.4±5.0拍)まで漸減し,それ以降の妊娠期間ではほぼ一定の値を示した.以上の成績は,現在の心拍数がその後の心拍数におよぼす重みが,妊娠の進行とともに軽くなっていく現象であると解される.云い換えれば,ヒト胎児の発育と相まって,遅くとも妊娠29週に至れば,心拍数一拍一拍を微細に作動させる制御系が成熟してくることを意味する.

1.ヒト先天性十二指腸閉鎖症を合併した妊娠29週のヒト胎児をモデルとして、胃の輪郭線形状の経時的な変化を定量的に記述し、胃の蠕動運動にウルトラディアンリズムが存在するか否かを明らかにすることを目的とした。超音波電子スキャンを用いて、胃を60分間連続して観察し、その輪郭線をデジタイザーを用いてプロットした。ボロノイ図とデロ-ネ三角分割を基づく胃の輪郭線の対称軸と対称軸に対して対称なドット対を抽出し、この対称軸が直線になるように胃の形状を変形させた。これを規格化図形と定義した。この規格化図形とその包絡図形との差異を胃の全周にわたって算出し、その二乗平均根を変形度と定義し、胃の輪郭線のくびれの程度を表す指標として用いた。統計学的解析には、最小二乗メディアン法を用いた。その結果、変形度の経時的変化には、統計学的な有意差をもってoutlying点群とnon-outlying点群の数理的に異なる2群が存在し、それらは交互に出現した。outlying点群は、観察期間のなかで3回出現し、持続時間は、8分、2.5分、1.5分であった。以上の成績から、遅くとも妊娠29週には、ヒト胎児の胃の蠕動運動にもウルトラディアンリズムが存在することが分かった。2.妊娠26週から37週の正常ヒト胎児5例を対象とし、胎児胃の蠕動運動にウルトラディアンリズムが存在するか否か、そしてそのリズムは妊娠の進行にともなってどのように変化するかを明らかにすることを目的とした。妊娠週数を4群(妊娠26-28週、29-31週、32-34週、35-37週)に分割した。各症例毎に、胎児の胃を各妊娠期間に1回、計4回観察した。観察および解析は前述したのと同一の方法である。その結果、妊娠26-28週から35-37週に至る期間で、5例全例において胎児の胃の変形度にウルトラディアンリズムが存在した。また、active periodの全観察時間に占める割合は、妊娠26-28週(29.0±7.2%)から32-34週(51.1±4.8%)まで漸増し、それ以降ではほぼ一定の値を示した。以上の成績から、胎児胃の蠕動運動のウルトラディアンリズムは、遅くとも妊娠34週には機能的に成熟することが分かった。先天性十二指腸閉鎖症のヒト胎児(妊娠27-33週)3例をモデルに、胎児胃の蠕動運動に律動が存在するか否かを明らかにすることを目的とした。超音波電子スキャンを用いて、連続する60分間、胃の最大長軸断面を描写し、15秒毎に胃の輪郭線形状および断面積を求めた。胃の輪郭線のくびれの程度を定量化し、stomach complexityと定義した。stomach complexityならびに胃の断面積の経時的な変化の関連について、最小二乗メディアン法と相互相関法を用いて解析した。1.妊娠27、29、31、33週の全妊娠週数において、stomach complexityの計測値は、統計学的に2群に分離された。全観察期間のなかでoutlying点群の占める割合は、妊娠27週で13.3%、29週で30.8%、31週で32.9%、33週で36.3%であった。2.outlying点群のなかで、12回以上outlying点群が連続する期間の占める割合は、妊娠27週で0%、29週で16.2%、31週で86.1%、33週で83.9%であった。3.全妊娠週数において、stomach complexityと胃の断面積との間には、有意な相関は認められなかった(P>0.05)。
I-cell病におけるリソゾーム酵素レセプターの研究

本年度は、牛肝臓より、マンノースリン酸レセプターの精製、その性質の検討、及び定量法の確立をおこなった。酵母培養液より精製したホスホマンナンを部分加水分解して、その小分子断片をリガンドンするアフィニティーカラムをつくり、肝アセトン粉末との結合画分からレセプターを作成した。この蛋白は特異的にマンノース-6-リン酸により溶離された。我々のおこなった分折では、このレセプター蛋白は分子量240,000であり、保存条件によっては、より低分子の蛋白も出現した。これらの分子種とレセプター機能との関係は未だ不明である。次にこのレセプター蛋白に対する抗体を作成し、ラジオイムノアッセイによる高感度定量法を確立した。この方法により、5-170ngのレセプターが検出された。ヒト及び牛の組織中のレセプター量をしらべてみたところ、牛では肝に最も多く存在することが分ったが、ヒトでは脾の方により多く検出された。この方法による組織含有量は、ヒトでやや少ないように思われたが、本法の抗体作成に用いたレセプター蛋白抗原は牛由来であり、交又反応性を含め、更に検討を要するものと思われた。また、ヒトI-cell病患者は、本年度中に2例発見され、皮膚線維冠細胞、株化リンパ球の培養を開始した。来年度以降、これらの材料を用いた病態解析をおこなう予定である。
マイクロ波領域において比透磁率が1以下の構造の開発とその応用に関する研究

本研究では,マイクロ波領域において広帯域に比透磁率が1以下になる構造の開発に関する一連の研究を行った.まず,シミュレーション手法の開発を行った.開発した手法は等価回路を用いたもので,一般的に用いられる電磁界解析手法に比べ高速に解析できる,これにより高速にシミュレーションが可能となった.この手法を用いて広帯域に比透磁率が1以下になる構造の開発を行った.この構造は従来の構造に比べ数倍の帯域で比透磁率が1以下になることを確認した.この構造は,アンテナの小型化などに応用できる.本年度は,課題遂行のポイントとなる負の透磁率を実現する構造の開発と実験的検討に関する検討を主に行った.負の透磁率を実現する構造の開発に関しては,FDTD法および等価回路モデルを用いたシミュレーションによる開発を主に行った.まず,透磁率が負になる構造の原理を確立するために,FDTD法によるシミュレーションを行った.その結果広範囲で負の透磁率を示す構造の開発に成功した.さらにこの成果をもとに,等価回路を用いた解析手法を検討しその有効性を確認した.そしてFDTD法との比較を,様々な解析対象および様々な入射角度において行った.その結果,FDTD法および等価回路モデルそれぞれの手法の有効な範囲を明らかにすることができた.さらに,様々な入射角度において特性が安定している構造を開発することができた.実験的検討に関しては,まず実験装置の開発を行った.開発した実験装置は平行平板伝送線路の間に材料を挟み,透過波と反射波をネットワークアナライザに直接つないで計測するものであった.さらに開発した装置は,キャリブレーションのために線路の長さを変更できる構造であった.これにより高精度なキャリブレーションが可能となった.この装置を用いていくつかの実験を行った.その結果,透過系数とその位相についてシミュレーションと比較したが,よく一致する結果を得ることができた.よって装置の有効性を確認することができ,また開発している構造の有効性についても確認することができた.さらにこの分野は日進月歩であるために,国際会議等に積極的に参加し課題遂行に対して情報収集および国内外の研究者と議論を行った.本研究は平成26年から28年までの3年の計画である.本年度は計画2年度目に当たりおもにシミュレーション,実験,調査の3点の研究をおこなった.まず,昨年度から引き続きシミュレーションによりマイクロ波領域で負の透磁率を実現できる構造の開発を行った.シミュレーション手法は昨年度に引き続き高精度に計算できるFDTD法と高速に計算可能な等価回路モデルによる解析を組み合わせ効率的に解析を行った.開発している構造は昨年度から引き続きループに切り目の入ったスプリットリング構造に金属ワイヤを組み合わせるものであった.構造を工夫することにより,昨年度開発していたものに比べてより広帯域に安定して負の透磁率を実現できることを示した.これら成果により本研究課題遂行の目処がついたと考える.また,本研究課題では実用化を強く意識しているために,実験的にその有効性を確かめることを大きな目標としている.そこで引き続き実験装置の開発を行った.実験装置は昨年度から開発しているもので,平行平板型でその間に開発している構造をはさみその反射と透過より電気特性を測定するものである.今年度はより安定して測定できるようにやや小型化したものを作製した.その結果,より安定して測定できるようになった.一部実験を実施したがその結果はシミュレーションによる結果とよく一致していることが示された.この成果をもとに実用化に弾みがついたと考える.さらに以上得られた成果をアピールするために国内外の学会において積極的に発表を行った.また,この分野は日進月歩であるので国際会議で調査を行うとともに国内外の研究者と積極的に議論を行った.本研究の目的はマイクロは領域で負の透磁率を示す構造の開発に関するものであるが,本年度はシミュレーション及び実験でその基礎特性を示すことができたので,課題遂行に目処が立ったと言える.研究計画最終年度である平成28年度は,これまで開発してきた構造が実用化に耐えうるかを焦点に実験及びシミュレーションを行なった.特に提案している構造は構造単体では実用的なアプリケーションが開発できない.そこで本年度は実用化を視野に入れて構造の近くに物があることを想定し,構造にさまざまな角度で入射波が当たった際の特性を明らかにするにする手法ついて検討した.また,同時に実用化に関してはその周波数帯域が問題となる.一般的に構造の近くにものがあるとその周波数特性は意図するところからずれてしまう.すると,対象とする周波数で動作しなくなってしまい実用に耐えられなくなってしまう.本年度はこの上記二つの観点で研究を進めた.それぞれの成果を下記に示す.まず,一つ目の構造にさまざまな角度で入射波が当たった際の特性を明らかにする手法については,研究代表者はシミュレーション的に明らかにした.特にシミュレーションは非常に困難であることが知られているが,代表者はシミュレーションに信号処理的手法を組み込むことにより角度特性を明らかにした.そして二つ目の視点である,広帯域化については開発している構造の近くにやや形の異なる構造を配置することでこれまでよりも大幅に帯域が広くなることを示した.これら成果により開発している構造の実用化に目処がついたものと考えられる.また,上記成果を国内外に積極的にアピールするためにいくつかの国内の研究会や海外で開催される国際会議で報告しその成果を示した.本研究では,マイクロ波領域において広帯域に比透磁率が1以下になる構造の開発に関する一連の研究を行った.まず,シミュレーション手法の開発を行った.

開発した手法は等価回路を用いたもので,一般的に用いられる電磁界解析手法に比べ高速に解析できる,これにより高速にシミュレーションが可能となった.この手法を用いて広帯域に比透磁率が1以下になる構造の開発を行った.この構造は従来の構造に比べ数倍の帯域で比透磁率が1以下になることを確認した.この構造は,アンテナの小型化などに応用できる.平成26年度の研究計画は,負の透磁率を実現する構造の原理確立および実験による基礎検討であった.研究実績に示したようにほぼ計画通り研究を遂行できた.このため,本研究はおおむね順調に進展していると言える.平成28年度は本研究の計画最終年度である.この2年間で得られた成果をもとに課題を遂行する.具体的には実験を主として行い負の透磁率を実現する構造の開発を行うが同時にシミュレーションによる構造の最適化も行う予定である.また,得られた成果について積極的に国内外の学会を通じてPRする予定である.電磁波工学平成27年度は基礎検討であったが,平成27年はこの基礎検討を元に,開発した構造の応用研究に移行する.この段階においても,開発してきたFDTD法および等価回路モデルによるシミュレーションを積極的に行い効率的に研究を遂行する.また,開発した実験装置をさらに改良しより精度の良い実験が可能にする予定である.さらに,本研究分野は進歩が著しく早いために,国際会議等に積極的に参加し,情報収集および国内外の研究者との議論を行う予定である.構造作製用部材について予定より安価なものを調達できた.実験回数を増やす予定であるのでその際の消耗品として使用する.
分子内に複数の架橋構造を有する難合成ペプチド関連物質の大量合成法の確立

本研究は,従来技術では合成が非常に困難であった,分子内に複数の架橋構造を有するペプチド化合物の合成法の確立をめざした.液相逆ミセル反応場を用いた新たな原理に基づく合成法を導入することにより,数十段階に及ぶ縮合反応ならびに選択的架橋形成反応を実現し,有用ペプチドを高純度,高収率,簡易操作で得ることができる新しい化学合成法を確立した.本研究は,従来技術では合成が非常に困難であった,分子内に複数の架橋構造を有するペプチド化合物の合成法の確立をめざした.液相逆ミセル反応場を用いた新たな原理に基づく合成法を導入することにより,数十段階に及ぶ縮合反応ならびに選択的架橋形成反応を実現し,有用ペプチドを高純度,高収率,簡易操作で得ることができる新しい化学合成法を確立した.本研究は、従来技術では合成が非常に困難であった、分子内に複数の架橋構造を有するペプチド化合物について、液相逆ミセル反応場を用いた新たな原理に基づく合成法を導入することにより、数十段階に及ぶ縮合反応ならびに選択的架橋形成反応を実現し、有用ペプチドを高純度、高収率、簡易操作で得ることができる、新しい化学合成法を確立することを目的とする。異種ペプチドフラグメント間のジスルフィド結合形成のための保護基導入反応申請者がこれまでに見いだした疎水性タグ結ペプチド合成法を応用し、Cys残基チオール基を保護したペプチドを合成した。また、チオール基の活性化法を詳細に検討し、分子内環化を高い収率で進める条件を明らかにした。架橋形成点を有する各ペプチドフラグメントの合成逆ミセル界面にタグに結合したフラグメントが配列し、伸長反応を完結させる。すなわち、予め疎水性タグを結合させたペプチドの伸長反応を逆ミセル中で実施した。必要に応じて、別途同様に合成したフラグメント同士を、さらに逆ミセル構造を形成させることにより縮合させ、目的とするペプチドフラグメントをそれぞれ合成した。疎水性担体の作用で、シクロヘキサン中で逆ミセル構造を形成する。逆ミセル構造は、流動性があるため、クロスカップリングの相手分子と確実に反応すると考えられる。本研究は、従来技術では合成が非常に困難であった、分子内に複数の架橋構造を有するペプチド化合物について、液相逆ミセル反応場を用いた新たな原理に基づく合成法を導入することにより、数十段階に及ぶ縮合反応ならびに選択的架橋形成反応を実現し、有用ペプチドを高純度、高収率、簡易操作で得ることができる、新しい化学合成法を確立することを目的とする。申請者がこれまでに見出した、ピロリジン誘導体によるチオール基の選択的保護法により、システイン残基チオール基を保護したペプチドを合成した。この方法は、予めチオール基に特性の異なる保護基を導入し、逐次ペプチド鎖を合成した後、チオール基の脱保護と同時に分子内ジスルフィド結合を形成するものである。また、チオールの保護基の一つとして導入したピロリジン誘導体は、過塩素酸リチウム/ニトロメタン中で穏やかに脱保護されるため、既存のピリジル基を有するジスルフィド型保護基との組合せで、異種分子間の選択的なジスルフィド結合形成を形成できる可能性が高いことを明らかにした。さらに、逆ミセル界面にタグに結合したフラグメントが配列し、伸長反応を完結させるための研究を行った。予め疎水性タグを結合させたペプチドの伸長反応を逆ミセル中で実施した。その結果、別途同様に合成したフラグメント同士を、さらに逆ミセル構造を形成させることにより縮合させ、目的とするペプチドフラグメントをそれぞれ合成するための実験を行い、高い効率で進行することを明らかにした。今後、本方法を最適化することによって実用せいの高い方法になるものと期待される。ペプチドホルモン等の生理活性物質は、分子内に複数のジスルフィド架橋結合を有するものも多く、これらの正確な結合形成が分子の立体構造ならびに活性発現に必須となっている。また、最近では立体構造や動的作用を制御した非天然型ペプチド分子を得ることが、蛋白質やペプチドホルモンの機能解明に直接的に繋がると共に、ペプチド医薬品開発においても必須となり、大きな注目を集めている。しかしこれまでに機能が明らかになっている多くのタンパク質の活性フラグメント部分(ペプチド)について、本来の立体構造を再現した形でつくることは極めて難しく、たとえ高い有効性が期待されるペプチドフラグメントでも、それらの物質の殆どは多段階に及ぶ合成技術上の問題に直面し、活性測定に必要な物質を得ることすら困難なものが多い。特に多数の分子内ジスルフィド架橋形成による立体制御は技術的に困難である。本研究では、このような合成困難なジスルフィド架橋ペプチドについて高純度、高収率、迅速に合成できる、新しい原理に基づく液相多段階連続合成法に関する研究を推進した。この方法は、逆ミセルを形成する疎水性タグにアミノ酸を結合させ、順次伸長させるものであり、基本的には一容器内で数十段階の液相合成反応を連続的に実施することができる。平成23年度は、分子内にジスルフィド結合を有する12組有するSomatostatin, α-Conotoxin MIIなど、各々数十段階以上のステップを必要とする化合物について、各々純度95%以上、反応毎収率99%以上で達成し、本法の優位性を実証した。これらはいずれも100ミリグラム以上のスケールでの最終物の合成を達成しており、最終的な脱保護段階まで、クロマトグラフィー操作を必要としない、優れた合成方法として確立することができた。
新規な機能性ノンストイキオメトリックナイトライドの創製

平成16年度までに、形成のモデルケースとして、電気化学インプランテーションによるアルミニウム窒化、亜鉛窒化物、スズ窒化物の形成を行い、形成条件と得られる窒化物の構造的特性・電子状態との相関を明らかにし、新規な窒化物半導体薄膜の創製手法を確立した。このような結果を踏まえ、平成17年度は、溶融LiCl-KCl中(450°C)におけるマグネシウム窒化物の形成とその物性評価を行った。まず、熱力学的考察により、LiCl-KCl中(450°C)におけるMg-N系の電位-pN3-図を作成し、Mg3N2化合物の熱力学的な安定電位領域を明らかにした。次に、窒化リチウム(Li3N)を添加したLiCl-KCl中(450°C)において、マグネシウム電極を用いてサイクリックボルタンメトリーを行い、電極挙動を明らかにするとともに、実際の窒化物形成電位に関する知見を得た。さらに、マグネシウム電極を用いて、種々の電位で定電位電解を行い、得られたサンプルをX線回折法により分析した。その結果、0.3V vs.Li+/Liより卑な電位領域では、Mg-Li合金が形成することを明らかにした。また、0.4-0.8V vs.Li+/Liにおいては、黄色のMg3N2化合物薄膜が形成することを確認した。また、この化合物薄膜の紫外可視領域の反射率測定を行った結果、バンドギャップが、直接遷移型を仮定した場合3.15eV、間接遷移型を仮定した場合2.85eVとなることを明らかにした。平成15年度は、「電気化学インプランテーションによるノンストイキオメトリック窒化の形成」のモデルケースとして、窒化アルミニウムに関して、形成条件と得られる窒化物の構造的特性・電子状態との相関を明らかにすることを第一の目的とした研究を行った。まず、窒化物形成を行うための予備的検討として、窒化物形成反応の探査のための基礎的な電気化学測定を、サイクリックボルタンメトリー、クロノポテンシヨメトリーを用いて行い、得られた結果から形成電位を予測した。次に、得られた予測を基に決定した種々の電位・電流密度でインプランテーションを行い、実際に窒化アルミニウムを形成させた。ここで得られた試料をX線回折、SEM、などを用いて多角的に分析したところ、1.2Vで電解した試料は、AlNで覆われていることが分かった。また、2.0Vで電解を行った場合には、粉末のAlNが形成することが分かった。次に、紫外領域波長のレーザーで、フォトルミメスセンス測定を行ったところ、得られた窒化物の粒界に欠陥が存在することが分かった。これらの検討を通して、窒化アルミニウムの形成条件と窒化物組成と発現する機能の相関を明らかにすることが出来た。更に窒化アルミニウム形成の際に得られた結果を元に、種々の窒化物を電気化学プロセスにより形成させ、その物性評価を行った。本年度は特にステンレス窒化物を本手法により形成させた。その結果、得られる窒化物相中の窒素濃度は、電解電位が貴になるほど、大きくなることが分かった。この際、その硬度について、マイクロビッカース硬度計を用いた計測を行ったところ、電解電位を貴にするほど硬度の増加が見られた。平成16年度は、「溶融塩を電解質に用いたノンストイキオメトリック窒化物薄膜の電解形成」のモデルケースとして、従来薄膜形成が困難であるため物性値にばらつきが大きい、窒化スズおよび窒化亜鉛に関して、形成条件と得られる窒化物の構造的特性・バンドギャップとの相関を明らかにすることを第一の目的とした研究を行った。まず、溶融塩電解を用いることで、ニッケル基板上に平滑な液体金属スズを電析させることに成功した。これを作用極として、窒化物イオンを含む溶融塩中で、陽分極することで窒化物薄膜生成を行った。得られた表面は、深輝黄色を呈し、X線光電子分光測定による測定から、SnNに帰属できるN1s、およびSn3dスペクトルが観測された。さらに、紫外領域波長を持つレーザーで、フォトルミネスセンス測定を行ったところ、得られた試料は、直接遷移型でバンド幅は、約2.8eVであることが分かった。さらに、得られるスズ窒化物薄膜のバンド幅は、電解温度が高いほど、大きくなることが分かった。また、金属亜鉛を作用極として、窒化亜鉛薄膜についても同様の検討を行ったところ、電解により、Zn_3N_2およびLiZnNを電解電位により作り分けることが可能であることが、XRD分析から分かった。さらに、紫外-可視-近赤外分光によるZn_3N_2の反射スペクトルから、Zn_3N_2は、直接遷移型でバンド幅は、約1.01eVであることが分かった。これらの検討を通して、従来、作成が困難であった窒化物薄膜を電解プロセスにより容易に形成させることが可能であることを見出した。さらに、窒化物薄膜の形成条件と窒化物組成と発現する機能の相関を種々の分光学的手法手により明らかすることが出来た。

まず、熱力学的考察により、LiCl-KCl中(450°C)におけるMg-N系の電位-pN3-図を作成し、Mg3N2化合物の熱力学的な安定電位領域を明らかにした。次に、窒化リチウム(Li3N)を添加したLiCl-KCl中(450°C)において、マグネシウム電極を用いてサイクリックボルタンメトリーを行い、電極挙動を明らかにするとともに、実際の窒化物形成電位に関する知見を得た。さらに、マグネシウム電極を用いて、種々の電位で定電位電解を行い、得られたサンプルをX線回折法により分析した。その結果、0.3V vs.Li+/Liより卑な電位領域では、Mg-Li合金が形成することを明らかにした。また、0.4-0.8V vs.Li+/Liにおいては、黄色のMg3N2化合物薄膜が形成することを確認した。また、この化合物薄膜の紫外可視領域の反射率測定を行った結果、バンドギャップが、直接遷移型を仮定した場合3.15eV、間接遷移型を仮定した場合2.85eVとなることを明らかにした。
筋骨格シミュレーションによるボタン掛け外し動作の解析

本研究は大別して、1筋骨格シミュレーションを用いた既存のボタン・ボタンホールにおける掛け外し動作時の筋活動の推定・評価、2パラメータスタディによる筋活動を最小にするボタンホール方向の特定、3特定された条件を基に試作した試料による検証の3部構成となっている。各部に関しては研究協力者2名と連携して進めて行くことを計画している。
超短時間多層磁性薄膜内エネルギー散逸過程と全光型磁化反転機構の解明

本課題の主題は、フェムト秒パルスレーザーの照射のみで誘起される磁場に依存しない特異な磁化反転現象「全光型磁化反転現象(AOS)」の反転機構を解明・応用指針を示すことである。対象とする時間領域(ps程度)では金属においても従来の熱力学的描像では扱えない。本研究ではこの時間領域における、対象試料(希土類遷移金属アモルファス合金フェリ磁性薄膜)内の電子系・スピン系・格子系の系内、系間で複雑な構造・相互作用の超短パルス光照射後の非平衡な超短時間領域のエネルギー散逸過程を、特に試料構造・材料の検討と光・磁気計測の組み合わせによって明らかにするという特徴的な手法により遂行した研究である。2年目となる本年度は、昨年度の検討で得た電子比熱という着想につき更に検討を進めた。特に、超短時間非平衡領域での電子温度勾配に基づくエネルギー散逸特性制御という新規観点から、熱温度変換機能層として電子比熱の異なる隣接材料を付加し、実際に対象磁性層内のAOS発現効率上昇を確認した。これは多層膜化によるエネルギー散逸モデルという観点からも、応用観点からも意義のある知見を得、論文や研究会誌として発表した。さらに上記検討にもとづき、本エネルギー散逸特性に加えて、「強磁性材料と隣接したGdFeCo薄膜試料群」、「電子構造、軌道の異なるRE-Fe, RE-FeCo (RE =Gd, Tb, Dy)の試料群」に対する研究を共同研究も併せた本研究過程で進め、GdFeCoをはじめとするRE-TM(TM =Fe, Co)の特異な磁気的構造を見出し、論文として発表した。この磁気的構造は伝導電子の能動的状態変化を目的にした電流印加・微細加工においても重要なものであり、今後の超短時間領域の磁気ダイナミクス研究の発展に大きく寄与するものである。29年度が最終年度であるため、記入しない。本課題の主題は、フェムト秒パルスレーザーの照射のみで誘起される磁場に依存しない特異な全光型磁化反転現象(AOS)の反転機構を解明・応用することである。サブピコ秒領域では、非平衡な過渡過程が明瞭になる。特にAOSを誘起可能なGdFeCoにおいては電子系・スピン系・格子系の系内・系間で複雑な構造・相互作用を有しており、この非平衡な過渡過程に強く依存すると予見される。この時間領域のエネルギー散逸過程を、特に試料構造・材料の比較検討「(a)膜厚の異なるGdFeCo単層膜、(b)誘電体層を介したGdFeCo二層膜、(c)非磁性金属材料と隣接したGdFeCo薄膜試料群、(d)強磁性材料と隣接したGdFeCo薄膜試料群、そして(e)電子構造、軌道の異なるRE-Fe, RE-FeCo (RE = Gd, Tb, Dy)の試料群」と光・磁気計測の組み合わせによって明らかにしていくことが本課題解決での重要な特徴的手法となる。本年度は特に(a),(b)の試料群につき(1)試料作製および静的な磁気・光学的特性を検討し、(2)時分解磁気・光学応答計測を検討し、(3)さらに各試料群において伝導電子の能動的状態変化を目的にした電流印加に向けて微細加工や電流印加方法の手法検討を行う予定であった。これに対し、(a),(b),(c)の試料群において(1),(2)の検討を実施し、数ピコ秒程度の電子系による数十nmの膜厚方向へのエネルギー散逸とAOS誘起の強い相関がある事を明らかにした。更にピコ秒領域での電子温度勾配に基づくエネルギー散逸特性という新しい観点から、電子比熱の大きな隣接材料をGdFeCo層に付加することにより、AOS発現効率上昇を確認した。これは、本課題解決においても、応用観点からも意義のある知見である。更に(3)に向けた加工および磁場・電流計測においても一部計測を実現した。予定していた研究計画に対し、試料群(a)(e)のうち、予定の通り(a)膜厚の異なるGdFeCo単層膜、(b)誘電体層を介したGdFeCo二層膜に対し、(1)各試料群の対象試料群の基礎的な平衡下での光・磁気物性評価、(2)本計画の特徴である超短時間応答特性の異なる膜構造を利用した非平衡な空間的エネルギー散逸とAOSに関する検討を進めた。さらに翌年度に予定していた(c)非磁性金属材料と隣接したGdFeCo薄膜試料群による検討の一部も進めたため、おおむね順調に進展していると評価している。試料群(a), (b)の検討から、数ピコ秒程度の電子系による数十nmの膜厚方向へのエネルギー散逸とAOS誘起の強い相関を示した。さらにピコ秒領域での電子温度勾配に基づくエネルギー散逸・一時的高温状態という新しい観点から、電子比熱の大きな隣接材料をGdFeCo層に付加すること(試料群(c))により、AOS発現効率上昇を確認した。本結果は、AOSにおける超短時間の空間的エネルギー散逸モデルという観点からも、応用観点からも意義のある知見である。そして、各系の空間的エネルギー散逸時定数を実計測し、AOSの反転機構解明に向けた取り組みを行っているが、本計測・検討は中途である。

本課題の主題は、フェムト秒パルスレーザーの照射のみで誘起される磁場に依存しない特異な磁化反転現象「全光型磁化反転現象(AOS)」の反転機構を解明・応用指針を示すことである。対象とする時間領域(ps程度)では金属においても従来の熱力学的描像では扱えない。本研究ではこの時間領域における、対象試料(希土類遷移金属アモルファス合金フェリ磁性薄膜)内の電子系・スピン系・格子系の系内、系間で複雑な構造・相互作用の超短パルス光照射後の非平衡な超短時間領域のエネルギー散逸過程を、特に試料構造・材料の検討と光・磁気計測の組み合わせによって明らかにするという特徴的な手法により遂行した研究である。2年目となる本年度は、昨年度の検討で得た電子比熱という着想につき更に検討を進めた。特に、超短時間非平衡領域での電子温度勾配に基づくエネルギー散逸特性制御という新規観点から、熱温度変換機能層として電子比熱の異なる隣接材料を付加し、実際に対象磁性層内のAOS発現効率上昇を確認した。これは多層膜化によるエネルギー散逸モデルという観点からも、応用観点からも意義のある知見を得、論文や研究会誌として発表した。さらに上記検討にもとづき、本エネルギー散逸特性に加えて、「強磁性材料と隣接したGdFeCo薄膜試料群」、「電子構造、軌道の異なるRE-Fe, RE-FeCo (RE =Gd, Tb, Dy)の試料群」に対する研究を共同研究も併せた本研究過程で進め、GdFeCoをはじめとするRE-TM(TM =Fe, Co)の特異な磁気的構造を見出し、論文として発表した。この磁気的構造は伝導電子の能動的状態変化を目的にした電流印加・微細加工においても重要なものであり、今後の超短時間領域の磁気ダイナミクス研究の発展に大きく寄与するものである。本年度、超短時間領域のエネルギー散逸過程を、試料構造・材料の比較検討「(a)膜厚の異なるGdFeCo単層膜、(b)誘電体層を介したGdFeCo二層膜、(c)非磁性金属材料と隣接したGdFeCo薄膜試料群」と光・磁気計測の組み合わせによって明らかにした。これにより電子比熱を指標としたピコ秒領域での電子温度勾配に基づくエネルギー散逸・一時的高温状態という新しい観点を得た。そこで、試料群(c)と(d):強磁性材料と隣接したGdFeCo薄膜試料群を用い、電子系・スピン系の超短時間エネルギー散逸とAOSの励起を時分解計測も交えて検討する。また、この試料群(c),(d)における(b)二層構造および(f)微細加工による数十マイクロメートル四方のタイルパターンを用い、電子系・スピン系・格子系の各系・系間の超短時間領域での数十ナノメートルからマイクロメートルオーダーの空間的エネルギー散逸過程を時分解磁気・光学応答計測から得られる時定数とAOSの形成磁区観察をもとに、より詳細な電子温度勾配が重要となる超短時間空間的エネルギー散逸過程のモデルを組上げ、AOSとの相関を検討する。そして各試料の磁場・電流計測と(e)電子構造、軌道の異なるRE-Fe, RE-FeCo (RE =Gd, Tb,Dy)の試料群を用いた検討から、より微視的なエネルギー散逸過程とAOSの相関についても検討を行い、超短時間多層磁性薄膜内エネルギー散逸過程と全光型磁化反転機構の解明および応用と制御を目指す。29年度が最終年度であるため、記入しない。