hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
類推的思考過程に影響する専門性の発達に関する研究

本研究では,特定の既有の知識領域に対する専門性の発達レベルを縦断的に調べ,その専門領域を基底領域とする類推的思考過程(知識の検索,写像)を各レベル間で比較し、専門性の発達と類推の関係を定式化していくことが目的であった。情報処理やコンピュータプログラムを学習するクラスの参加者(大学生)を被験者とし,専門的な知識や技術を学んでいく過程で,コンピュータに関する概念の表現がどのように変化するかを測定する課題を実施した。その結果,学習の初期に見られた大きさや形などの属性的な類似性に基づいて概念を表現するパターンが,授業が進行していくにつれて徐々に減少し,機能的な類似性に基づく表現に変化していくという全体的な傾向が見られた。大半の被験者が生成した表現の多くは,コンピュータの構造上の機能的な関係ではなく,被験者自身がコンピュータを利用する際に必要とする実用的な機能の関係から類似性を見出すというパターンであった。しかし一部の,コンピュータに精通していた被験者は,構造上の機能的関係に着目した表現を行っていた。この結果をより確かなものにするために,科学的概念の専門的理解の促進を目的とする教授的介入を主とする実験授業を実施した。実験授業の効果は,学習した概念の般化可能性を測定することで検証した。その結果,直面する問題の構造に合わせて,学習した概念の構造を操作するための知識を獲得することが,属性的な類似性ではなく,構造的な類似性を手がかりとした知識検索に基づく概念般化を促進することが明らかになった。つまり,ある領域における専門的理解が深まるということは,概念構造を柔軟に変換操作する知識を獲得することであると考えることができる。なお,以上の結果は,2本の論文にまとめ,現在学会に投稿し,審査中である。本研究では,特定の既有の知識領域に対する専門性の発達レベルを縦断的に調べ,その専門領域を基底領域とする類推的思考過程(知識の検索,写像)を各レベル間で比較し,専門性の発達と類推の関係を定式化していくことを目的としている。まず,情報処理やコンピュータプログラムを学習するクラスの参加者(大学生)を被験者とし,専門的な知識や技術を学んでいく過程で,コンピュータに関する概念の表現がどのように変化するかを測定する課題(類推文完成課題:例「ハードディスクとCPUの関係は()と()の関係のようなものである。なぜなら()だからだ」)を実施した。このように特定の知識領域に対する専門性の差異は,類推文完成課題にも如実に反映されることを確かめた。また,学校カウンセリング等を学ぶ心理学のクラスで,同様の実験(例「スクールカウンセラーと生徒の関係は」)を実施し,同様の結果を得た。これら2つの実験を通して,類推文完成課題の妥当性を確かめることができたため,2年目の研究において,当初の目的である専門性の発達と類推的思考過程の関係について,より詳細に検討する実験を行う予定である。
全国共同利用大型計算機センター間学術情報ネットワーク構築に関する研究

本研究の目的は7大学大型計算機センター及び学術情報センターが我が国の最も重要なインフラストラクチャである情報ネットワークを将来どのように構築すべきかを検討することにある.今後の新しい学問分野の発展に寄与するには,今後10年先の進展を見通した新しい研究教育用学術情報ネットワークの構築が不可欠である.この立場に立って,巨大な学術情報資源が一元的に運用され,広域ネットワーク及びローカルネットワークを包含する大規模ネットワークの構築について多面的に次の具体的課題をとりあげ,調査・研究を行った.(1)広域ネットワークにおける通信衛星の利用形態(2)LANと広域ネットワークとの統合(3)我が国の学術情報ネットワークと諸外国の学術ネットワークの相互接続(4)知識情報を指向した通信モデル(5)ネットワークを前提とした知識処理システムの研究開発この結果,今後に期待される学術ネットワークは,現状のものの単なる延長ではなく,世界規模の広域性,距離を意識させない高速性,並びに各種の情報を包括できる多様性を持つ新たなネットワークでならねばならず,これに関する多くの有用な知見を得た.また,この学術情報ネットワークを具体的に構成するためには,技術,利用および運用という多方面からの検討が極めて重要であり,将来展望に立った全体構想がその根底になければならないことを再認識した.更に,知識情報処理技術を今後急速に発展させるには,知識ベースとネットワークとを密接に連携させねばならないこと,特に画像情報などのマルチメディアの取扱い,大規模研究者用知識ベースの構築とそれを提供するシステムが重要であり,従来の利用形態を更に新しく発展したものとせねばならないことなどを明らかとした.本研究の目的は7大学大型計算機センター及び学術情報センターが我が国の最も重要なインフラストラクチャである情報ネットワークを将来どのように構築すべきかを検討することにある.今後の新しい学問分野の発展に寄与するには,今後10年先の進展を見通した新しい研究教育用学術情報ネットワークの構築が不可欠である.この立場に立って,巨大な学術情報資源が一元的に運用され,広域ネットワーク及びローカルネットワークを包含する大規模ネットワークの構築について多面的に次の具体的課題をとりあげ,調査・研究を行った.(1)広域ネットワークにおける通信衛星の利用形態(2)LANと広域ネットワークとの統合(3)我が国の学術情報ネットワークと諸外国の学術ネットワークの相互接続(4)知識情報を指向した通信モデル(5)ネットワークを前提とした知識処理システムの研究開発この結果,今後に期待される学術ネットワークは,現状のものの単なる延長ではなく,世界規模の広域性,距離を意識させない高速性,並びに各種の情報を包括できる多様性を持つ新たなネットワークでならねばならず,これに関する多くの有用な知見を得た.また,この学術情報ネットワークを具体的に構成するためには,技術,利用および運用という多方面からの検討が極めて重要であり,将来展望に立った全体構想がその根底になければならないことを再認識した.更に,知識情報処理技術を今後急速に発展させるには,知識ベースとネットワークとを密接に連携させねばならないこと,特に画像情報などのマルチメディアの取扱い,大規模研究者用知識ベースの構築とそれを提供するシステムが重要であり,従来の利用形態を更に新しく発展したものとせねばならないことなどを明らかとした.本研究の目的は7大学大型計算機センター及び学術情報センターが我が国の最も重要なインフラストラクチャである情報ネットワークを将来どのように構築すべきかを検討することにある。この研究課題は広域網,LAN,学術情報システムの在り方、それぞれの構成法およびそれらが一般の研究に与える波及効果などと密接に関連するものである。そこで、各分担者による分担テーマごとの研究,調査及び検討を積極的に推進すると共に、総括的立場から徹底した議論を行うため、本年度は3回の研究会を開催(東北大学2回,京都大学1回)した。この研究会で取り上げ、討議・検討を加えたテーマは次の通りである。(1)通信衛星の活用と学術情報ネットワークにおける位置付け、(2)今後の学術情報ネットワークにおけるスーパーコンピュータの利用形態、(3)学術文書作成とその流通形態、(4)研究者向き電子メールシステムの現状と今後の発展形態、(5)知識ベースの構成論とその事例、(6)画像データベースの全体構成論。これらの研究・討議から、通信衛星を利用した新たな利用形態,将来の利用を想定した学術広域網の在り方,LANの形態およびこれら通信網の相互接続関係を学術研究の見地から総括し、その総合的構成論の見通しを得た。また、知識情報処理技術を今後急速に発展させるには、知識ベースとネットワークとを密接に連携させねばならないこと、特に画像情報などのマルチメディアの取り扱い,大規模研究者用知識ベースの構築とそれを提供するシステムが重要であり、從来の利用形態を更に新しく発展したものとせねばならないことなどを明らかとした。このように、学術情報ネットワークは從来のコンピュータの単なる結合ではなく、将来の利用目的を想定し、新しい技術を取り入れ、斬新なネットワーク形態を指向すべきであり、次年度は個別研究テーマを更に深く探究すると共に総合ネットワーク構築の構想を確立する。
多元主義的存在論による新しい批判的社会理論の開拓

本研究では、マルクス、ヴェーバー、ハルトマン、ポパー、バスカー(批判的実在論)の諸理論のなかに顕在・潜在する多元主義的存在論の構想を掘り起こし、それらを総合するなかで独自の批判的社会科学の開拓を目指している。本研究期間では、M.ヴェーバーの思想・理論に実在論的な多元主義的存在論の構想が存在することを明らかにする研究を進めた。その研究「M.ヴェーバーの科学論の構図と理念型論ー多元主義的存在論の視点からの再解釈の試みー」はかなり大部となり、分割論文の連載形式で順次発表を継続してきた。その間、類似した構想をもつR.バスカーらの批判的実在論の研究にも継続して取り組んできた。本研究は、追加採択となったものである。研究目的は、マルクス、ヴェーバー、ハルトマン、ポパーの諸理論を総合する多元主義的存在論に基づく批判的社会理論の開拓である。当初は、ヴェーバーの科学方法論の研究を優先し、その理念型論の研究をまとめる予定でいたが、不採択の結果を受け、研究の視点を広げやや周辺的な問題に移して作業を進めてきた。採択後もそれを継続することとなった。具体的には、ハルトマンの『認識の形而上学』における「認識の現象学」から存在論に進む独自の方法論について改めてその論理過程について検討する作業を進めた。同時に、主観と客観の存在次元の媒介問題として認識問題と並んで重要となる心身問題についての近年の議論状況の把握に努めた。関連してイギリスの批判的実在論や実在論者マリオ・ブンゲの研究も進めた。後期途中よりヴェーバーの方法論研究に重点を移し、現在鋭意推進中である。具体的には、理念型論成立過程とその背景的問題意識を解明し、理念型が新カント派的な認識論理学的な問題のなかで構想され、概念の実在領域との厳格な区別の主張が論理的な差異の問題とみなされているが、ヴェーバーの主観的認識を超えて、存在論的な差異としてより整合的に解釈可能となる経緯を論証するための作業に入っている。見通しは立っているが、近年再びその解釈が進展してきているシュタムラー批判論文、カテゴリー論文などについてのさらに正確な読解の作業を続けているところである。残念ながら、現時点ではまだ具体的成果を生み出していないが、できるだけ早期にこの作業を完了させ、論文作成の成果につなげ、研究計画の遂行に努める所存である。今年度は、1.Critical Realismに関する研究を進めた。これまでは、当学派の基本思想と方法を全般的に理解することを行ってきたが、この研究の中で、特にこの学派の理論の創始者であるR.Bhaskarの「批判的説明科学」という科学論的構想を支えるExplanatory Critiqueの方法、論理構造について、私の課題に照らして具体的研究課題として有望なテーマとなることを確認できた。この論理は、私が研究してきたマルクスの啓蒙主義批判と批判的社会存在論的の論理と類似しており、その異同について批判的に検討する課題が明らかになってきた。この点は、9月に京都自由大学で行った講義「啓蒙主義批判とマルクス主義」で簡単にふれたが、本格的研究はこれからである。2.懸案になっているヴェーバーの理念型を多元主義的存在論の視点で読み解く作業を進めた。後半期はこの課題に集中的に取り組んだ。この構想自体は早くからその大筋は見えていたテーマであったが、ヴェーバーの複雑に錯綜し、相互に矛盾する議論を整理し、現今の研究や議論状況にコミットする形で論証する作業はかなり難渋し、関連する文献資料についても、これまでに未見だった新たな資料について検討する必要が生まれ、きわめて困難な作業となった。ようやく、あらためて論証の展望を得て、執筆に取り組み。ようやく、年度末に、原稿段階のものであるが、論文「M.ヴェーバーの理念型論と社会科学認識の「客観性」の意味-多元主義的実在論の視点からの再解釈の試み-」を完成させることができた。この論文は、当初の予想を超えて、400字原稿用紙300枚を超えている。現在、掲載方法も含め掲載誌について交渉の途上である。本研究を年度内の公表成果に結びつけられなかったが、次年度にこの成果を確実に公表できると考えている。本年度は、多元主義的存在論を展開するために、継続的に進めてきたM.ヴェーバーの理念型論を多元主義的存在論の視点から読み解き、実在論的なヴェーバー理解の可能性をヴェーバーのテキストに内在しつつ論証し、マルクスとヴェーバーの新たな対話の基盤を再構築する作業を行った。この研究は、昨年度から引き続きおこなわれ、その論考は、当初の予想を超えて大部のものとなり、分割連載掲載の形態をとって公表することとなった。丁寧な検証をともなう新解釈の可能性を論証するために、連載過程でさらに細部を再検討

・再改訂をおこないつつ、その研究成果を、順次立命館大学産業社会学会の『立命館大学産業社会論集』に連載発表した。具体的には、「M.ヴェーバーの科学論の構図と理念型論ー多元主義的存在論の視点からの再解釈の試み」という統一の副題のもとで、昨年度の「その1」として、「M.ヴェーバーの文化科学と価値関係論」(上・下)を刊行したが、ひきつづいて、今年度は、「その2」として、「M.ヴェーバーの現実科学と因果性論」(上・中)を公表し、現在「その2」論文の(下)に取り組んでいる。この連載は、さらに、「その3」へと続くこととなる。これまで、正面から論じられてこなかったM.ヴェーバーの社会科学論の実在論的な性格を明瞭に示すことができてきていると考えている。また、多元主義的存在論にかかわって、批判的実在論研究会を組織し、その研究を進めた。M.アーチャーの論文「主観性の存在論的位置」を翻訳し、人文科学研究所紀要No.104に掲載した。なお、批判的実在論研究会を中心に、私が監訳者となり、批判的実在論による社会科学論、社会科学方法論を論じた著作Berth DanermarkらのExplaining Societyの翻訳作業を進めている。すでに第一次翻訳原稿のあらましは完了しており、2014年度中に出版の予定である。今年度は、主に二つの課題について研究を前進させた。一つは、ヴェーバーの理念型論を多元主義的存在論の観点から読み解き、新たな理論展開の可能性を解明することである。二つ目は、批判的実在論の批判的検討によって、その成果を摂取し、その問題点を克服することによって多元主義的存在論の精緻化と豊富化をはかることである。今年度は、懸案となっていたM.ヴェーバーの理念型論を実在論的に読み解く作業を成果に結びつけることができた。草稿が結果的に大部となったため、これを3分割し、順次『産業社会論集』に掲載することとした。今年度は、その最初の部分である「その1」を「M.ヴェーバーの文化科学と価値関係論」(上)、(下)として、同誌の12月号と3月号に掲載した。引き続き「その2」、「その3」を順次掲載していく予定である。この過程で新たな重要論点が明確になり、その論文化への見込みも得ている。批判的実在論に関する研究については、本年度前期に、本学の制度による学外研究の機会を得、4月から3ヶ月間イギリスのロンドン大学IOEにおいて、この学派の創設者であるバスカー氏をのもとで、そのセミナーに参加し、同氏との意見交換や同学派の最近の議論状況を調査研究してきた。また、この学派の一員でスイスのローザンヌ連合工科大学で社会存在論研究センターを立ち上げたM.アーチャー氏とも再会し面談した。研究の成果としては、論文「批判的実在論(Critical Realism)と存在論的社会科学の可能性」を執筆した。上記論文は、批判的実在論の基本的な特徴を論じたものである。また、批判的実在論に関心を持つ同僚とともに学内に批判的実在論研究会を立ち上げ集団的な研究も開始した。この間の研究で批判的実在論と多元主義的存在論との異同の諸論点ならびにその理論的意味が次第に明瞭になりつつある。引き続き研究を深め、さらに明確化にして行きたい。開始年度は、追加採択であり、年度の仕事分担の関係でエフォート配分にアンバランスがあった。
溶液反応におけるｐＨ依存特性の計算化学的解明－溶媒和構造と吸収スペクトル変化－

今年度は、環境のpH条件を考慮した分子シミュレーション手法であるpH法を改良し、複数の小分子からなる系に適した新規手法の提案および開発を行った。従来法では、プロトン化状態を遷移させるアプローチとして離散的方法と連続的方法が提案されてきた。離散的方法は、プロトン化状態から脱プロトン化状態を一度に遷移させることによって、系に大きな影響を与えることが指摘されていた。特にこの影響は溶媒分子まであらわな分子として扱う場合では顕著であり、系を平衡化するために長いシミュレーションステップが必要となることが報告されている。一方、この問題を解消する方法として連続的方法の1つであるλーダイナミクス法が提案されているが、この手法では原理的に滴定サイト数Nに対して2のN乗の計算コストが必要であるという欠点がある。そのために、非静電相互作用を無視するなどの近似的取り扱いが採用されてきた。また、どちらの方法においても状態遷移に伴う人工的なエネルギー変動は、熱浴へと吸収させることで解消している。これらの問題を解決するために、この状態変化を緩和するより良いスキームの可能性を考察した結果、局所的なエネルギー最小化計算を適宜行うことによって、系の全エネルギーへの影響を著しく小さくすることが可能となることを示すことができた。また、このスキームの導入によって離散的なプロトン化状態遷移手法を採用することが可能となり、滴定サイトをもつ分子を複数を含む系においても滴定サイト数Nに対して依存しない効率的な遷移イベントを実現することが可能となった。また、従来無視されることがあった非静電相互作用の寄与についても考慮することができた。今回開発された環境中pH条件を考慮する分子動力学シミュレーション手法は、平衡分布変化や化学反応に与える水素イオン濃度依存性を取り扱うための一般的な方法論として、有益なものであると考えられる。26年度が最終年度であるため、記入しない。QM/MM法での解析的なヘシアン行列を従来法に比べて高速に算出することを可能とするルーチンを開発した。このルーチンを水溶液中グリシン系へと適用し、あらわな溶媒効果による振動数シフトについて調査した。その結果、孤立系から凝集系への変化によって伸縮振動モードは低振動数ヘシフトするのに対して、変角振動モードでは全体的に高振動数へとシフトすることが明らかになった。さらに、詳しい解析を行ったところ、これらの変化は、伸縮振動モードは結合長の伸長、変角振動モードは溶質近傍の溶媒構造形成にそれぞれ起因していることを示唆する結果が得られた。前述の方法をさらに発展させ、アンサンブル平均されたヘシアン行列から得られる情報(振動数および振動モード)と、ヘシアン行列を逐次対角化し得られた瞬間的な振動数から構成される情報(振動スペクトル)を相補的に用いる振動数解析手法を新たに提案し開発を行った。この手法では、それぞれのスペクトルは、基準振動解析から得られた振動数および振動モードから帰属でき、スペクトル同士の分離も可能である。さらに、瞬間的な溶媒配置と振動数が1対1対応しており、溶媒構造による振動シフトへの影響を明らかにできる。グリシン中の水酸基およびカルボニル基について、水素結合を形成する水分子との距離と瞬間的な振動数との相関を検討したところ、それぞれ正反対の傾向を示した。この原因を明らかにするために、モデル系について自然結合軌道解析による電子状態の変化を調べた。溶媒水分子との分子間水素結合形成によって、水酸基は結合性軌道の電子密度の減少することで低振動側へとシフトした。一方、カルボニル基においては、電子密度自身の変化量は小さいが、軌道間相互作用が増加し、わずかに高振動側へとシフトすることを示唆する結果を得た。

26年度が最終年度であるため、記入しない。振動数解析法の開発は、当初の計画以上に進展した。また、振動スペクトルの方法論の開発に平行して行っていた定pH法の理論の整理および関連研究調査の結果、プロトン化状態の切り替えを連続的に行うλダイナミクス法の適用が、研究目的を達成するためにはより適切であると考えられるため、当初計画を変更した。現在、分子動力学シミュレーションパッケージへのλダイナミクス法の実装を行っている。これによって、複数の溶質分子でのプロトン化状態の変化を取り扱いができ、現実に即したpH依存性についての理解が深まることが期待できる。
潮間帯土砂物理／砕波水理の融合によるバリア地形学の創成に関する研究

本研究では、代表者らが世界に先駆けて見出したサクション動態効果と漂砂・地形変化のフィードバックによる潮間帯砂州の動的安定原理について、葛西造成干潟と御輿来海岸を対象とした一連の現地観測・調査、室内試験とバー地形動態解析を通じて詳しく検証した。その結果,不飽和域から実質飽和域に遷移し、サクション動態による土砂の繰返し弾塑性収縮と表面せん断強度増加が顕著に生じる地形変化過程において,砂州地形の自律安定性が見事に発現することを明らかにした.そして、このような波・流れ外力に対して動的に安定したバリア地形のデザインを提示した。本指針は、今後の干潟・浅場造成事業において広く活用されることが期待される。本年度に実施した研究内容と成果の概要は次の通りである。東京湾葛西沖に浅場造成した干潟砂州を対象とした一連の現地調査と室内試験および解析を実施し,筆者らが近年見出したサクション動態効果と漂砂・地形変化のフィードバックによる潮間帯砂州の動的安定原理について詳しく検証した.具体的には、造成前・造成直後の2010年2月および同年5月,8月,10月,11月に深浅測量による砂州地形調査および底生生物種・個体数・湿重量の動態調査を,同年3月と8月の大潮干潮時に,造成砂州の土砂環境動態,すなわちサクションs,地下水位,ベーンせん断強度τ^*の岸沖・沿岸分布,表層土砂(深さ50mm)の不攪乱サンプリングと室内試験による粒度分布,含水比w,土粒子密度G_s,間隙比e,相対密度D_r,および飽和度S_r=G_s・w/eと多チャンネル型表面波探査による地盤構造変化の一体調査を実施した.そして,造成砂州を対象とした漂砂-サクション動態効果の連成を考慮した地形動態解析を実施し,得られた各種の現地調査・室内試験結果と突合せて分析・考察した.その結果,不飽和域から実質飽和域に遷移する過程すなわちサクション動態による繰返し収縮と表面せん断強度増加が顕著に生じる過程において,砂州の自律安定性が見事に発現することを明らかにした.本研究は、代表者らが世界に先駆けて見出したサクション動態効果と漂砂・地形変動の関わりによる潮間帯砂州の安定原理を砕波水理場に展開することによって、来襲する波・流れ外力に対して自律的に安定した砂州の新体系"バリア地形学"を創成し、動的に安定したバリア地形のデザインを明らかにするとともに、当該バリア地形による津波を含む高水理エネルギーその減衰効果を検証するものである。本年度の研究で得られた成果は次のようである。東京湾葛西沖の浅場に造成した干潟砂州を対象とした一連の現地調査と室内試験および解析を実施し,代表者らが近年見出したサクション動態効果と漂砂・地形変化のフィードバックによる潮間帯砂州の動的安定原理について詳しく検証した,その結果,不飽和域から実質飽和域に遷移する過程すなわちサクション動態による繰返し収縮と表面せん断強度増加が顕著に生じる過程において,砂州の自律安定性が見事に発現することを明らかにした.そして,これに基づく浅場造成高・覆砂厚の最適設計を提示した.本知見は,来襲する波・流れ外力に対して動的に安定することが強く望まれる生物生息基盤のバリア地形デザインとして,今後広く活用されることが期待できる。さらに、サクション動態効果を砂粒子の移動限界流速に簡明に取り込んだ波・流れ・漂砂・地形動態解析コードを構築し、本解析コードを用いて、御輿来海岸の多段バー地形の安定性に関する数値実験を行った。その結果、現地観測事実と整合した安定地形が得られることを示した。本研究は、代表者らが世界に先駆けて見出したサクション動態効果と漂砂・地形変動の関わりによる潮間帯砂州の安定原理を砕波水理場に展開することによって、来襲する波・流れ外力に対して自律的に安定した砂州の新体系“バリア地形学"を創成し、動的に安定したバリア地形のデザインを明らかにするとともに、当該バリア地形による津波を含む高水理エネルギーその減衰効果を検証するものである。砂浜の種類やタイプに依らず,空気進入サクション値を基準としたサクションが砂浜潮間帯の飽和・不飽和,緩密,硬さ軟らかさ等の多様な土砂物理環境の発現を支配していることを解明した。そして、干潟および砂浜の潮間帯を通じて、サクション動態効果と漂砂・地形変化のフィードバックによる潮間帯砂州の動的安定原理が有効に機能し、特に、実質飽和域のサクション動態による繰返し収縮と表面せん断強度増加が顕著に生じる過程において,砂州地形の自律安定性が見事に発現することを明らかにした.これに基づく浅場造成高・覆砂厚の最適設計指針は,来襲する波・流れ外力に対して動的に安定し,もって同外力を効果的に減衰しうるバリア地形デザインとして有効に活用することが期待できる。

さらに、濤沸湖の湖口砂州の表面波探査および地盤構造評価・分析を通じて、台風時の波・流れと河川流および砂州の相互作用過程を明らかにし、砂州による表面流の減衰効果とこれに伴う土砂の堆積形成史を明らかにした。現在までに、漂砂-サクション動態効果の連成による砂州の自律安定メカニズムを実証するとともに、これに基づく最適デザインを提示しており、研究目的の達成に向けて順調に進展しているといえる。25年度が最終年度であるため、記入しない。今後は、漂砂-サクション動態効果の連成作用をより精確に組み込むかたちでバー地形動態解析を実施することによって、単一および多段バーの生成・移動・発達・減衰過程に果たす潮間帯土砂物理の役割を詳しく明らかにし、動的に安定したバリア地形による高水理エネルギーの減衰効果を検証していく予定である。
高温融体物性からの窒化ケイ素の液相焼結プロセスの解明

本研究では,代表的な窒化ケイ素セラミックスの焼結助剤であるRE-Mg-Si-O-N(RE=Y, Gd, Nd and La)系オキシナイトライド融体中における,窒化ケイ素の結晶成長の動力学に及ぼす希土類酸化物の影響を高温融体物性の観点から速度論的に解釈した.RE-Mg-Si-O-N系において,イオン半径の小さい希土類を含む系ほどα-β相転移速度が大きいことを明らかにした.また,La-Mg-Si-O-N融体中のβ-Si_3N_4結晶は長さ方向に広い分布を持つことがわかった.一方,Y-Mg-Si-O-N融体中においては長さ方向だけでなく幅方向へも広い分布を持ち,GdおよびNdを含む系は両者の中間の分布を示した.さらに,La-Mg-Si-O-N融体中のβ-Si_3N_4結晶の平均アスペクト比は保持時間にともなって徐々に増加することがわかった.また,他の希土類酸化物を含む系では平均アスペクト比は保持時間256minまで直線的に増加し,その後一様に減少した.以上の変化は,窒化ケイ素のα-β相転移および異方性オストワルド成長によるものであることを明らかにした.以上,定量的に評価した窒化ケイ素セラミックスの結晶成長挙動を結晶面の化学ポテンシャルを成長の駆動力とする異方性オストワルド成長のモデルを用いて速度論的に解析した.このとき,本研究で測定したRE_2O_3-MgO-SiO_2系融体の高温融体物性データをもとに,数値解析に必要なパラメータ(界面エネルギーおよび拡散定数)を算出し,(101^^-0)面の界面反応定数の比をY:Gd:Nd:La=100:10:5:1としてRE-Mg-Si-O-N系融体中におけるβ-Si_3N_4の平均アスペクト比を再現することができた.以上のシミュレーション結果から,β-Si_3N_4の結晶成長の律速段階は界面反応であり,β-Si_3N_4結晶のモフォロジーを決定的に変化させているのは(101^^-0)面の界面反応であることが推測できた.本研究では,代表的な窒化ケイ素セラミックスの焼結助剤であるRE-Mg-Si-O-N(RE=Y, Gd, Nd and La)系オキシナイトライド融体中における,窒化ケイ素の結晶成長の動力学に及ぼす希土類酸化物の影響を高温融体物性の観点から速度論的に解釈した.RE-Mg-Si-O-N系において,イオン半径の小さい希土類を含む系ほどα-β相転移速度が大きいことを明らかにした.また,La-Mg-Si-O-N融体中のβ-Si_3N_4結晶は長さ方向に広い分布を持つことがわかった.一方,Y-Mg-Si-O-N融体中においては長さ方向だけでなく幅方向へも広い分布を持ち,GdおよびNdを含む系は両者の中間の分布を示した.さらに,La-Mg-Si-O-N融体中のβ-Si_3N_4結晶の平均アスペクト比は保持時間にともなって徐々に増加することがわかった.また,他の希土類酸化物を含む系では平均アスペクト比は保持時間256minまで直線的に増加し,その後一様に減少した.以上の変化は,窒化ケイ素のα-β相転移および異方性オストワルド成長によるものであることを明らかにした.以上,定量的に評価した窒化ケイ素セラミックスの結晶成長挙動を結晶面の化学ポテンシャルを成長の駆動力とする異方性オストワルド成長のモデルを用いて速度論的に解析した.このとき,本研究で測定したRE_2O_3-MgO-SiO_2系融体の高温融体物性データをもとに,数値解析に必要なパラメータ(界面エネルギーおよび拡散定数)を算出し,(101^^-0)面の界面反応定数の比をY:Gd:Nd:La=100:10:5:1としてRE-Mg-Si-O-N系融体中におけるβ-Si_3N_4の平均アスペクト比を再現することができた.以上のシミュレーション結果から,β-Si_3N_4の結晶成長の律速段階は界面反応であり,β-Si_3N_4結晶のモフォロジーを決定的に変化させているのは(101^^-0)面の界面反応であることが推測できた.本研究では,代表的な窒化ケイ素セラミックスの焼結助剤であるRE_2O_3-MgO-SiO_2(RE=Y,Gd,Nd and La)系融体に対する窒素溶解度を精度よく測定し,同系融体中における窒化ケイ素の結晶成長の動力学た及ぼす希土類酸化物の影響を高温融体物性の観点から速度論的に解釈した.9RE_2O_3-41.1MgO-49.9SiS_2系融体中へのα-Si_3N_4の溶解反応は時間とともに進行し,6hで平衡に達した.また,本実験の条件下において,9RE_2O_3-41.1MgO-49.9SiO_2系融体中へのα-Si_3N_4の飽和溶解度は4.85.8at%でありイオン半径が大きいRE^<3+>を添加した系ほど溶解度が高いことを明らかにした.RE-Mg-Si-O-N系において,イオン半径の小さい希土類を含む系ほどα-β相転移速度が大きいことを明らかにした.

また,La-Mg-Si-O-N融体中のβ-Si_3N_4結晶は長さ方向に広い分布を持つことがわかった.一方,Y-Mg-Si-O-N融体中においては長さ方向だけでなく幅方向へも広い分布を持ち,GdおよびNdを含む系は両者の中間の分布を示した.さらに,La-Mg-Si-O-N融体中のβ-Si_3N_4結晶の平均アスペクト比は保持時間にともなって徐々に増加することがわかった.また,他の希土類酸化物を含む系では平均アスペクト比は保持時間256minまで直線的に増加し,その後一様に減少した.以上の変化は,窒化ケイ素のα-β相転移および異方性オストワルド成長によるものであることを明らかにした.以上より,イオン半径の小さい希土類を含む系ほど,得られるβ-Si_3N_4のアスペクト比が小さいことが明らかにした.以上のモフォロジー変化は助剤融体の粘性および窒化ケイ素の溶解度を用いて定性的に解釈できた.本研究では,代表的な窒化ケイ素セラミックスの焼結助剤であるRE-Mg-Si-O-N(RE=Y,Gd,Nd and La)系オキシナイトライド融体中における,窒化ケイ素の結晶成長の動力学に及ぼす希土類酸化物の影響を高温融体物性の観点から速度論的に解釈した.RE-Mg-Si-O-N系において,イオン半径の小さい希土類を含む系ほどα-β相転移速度が大きいことを明らかにした.また,La-Mg-Si-O-N融体中のβ-Si_3N_4結晶は長さ方向に広い分布を持つことがわかった.一方,Y-Mg-Si-O-N融体中においては長さ方向だけでなく幅方向へも広い分布を持ち,GdおよびNdを含む系は両者の中間の分布を示した.さらに,La-Mg-Si-O-N融体中のβ-Si_3N_4結晶の平均アスペクト比は保持時間にともなって徐々に増加することがわかった.また,他の希土類酸化物を含む系では平均アスペクト比は保持時間256minまで直線的に増加し,その後一様に減少した.以上の変化は,窒化ケイ素のα-β相転移および異方性オストワルド成長によるものであることを明らかにした.以上,定量的に評価した窒化ケイ素セラミックスの結晶成長挙動を結晶面の化学ポテンシャルを成長の駆動力とする異方性オストワルド成長のモデルを用いて速度論的に解析した.このとき,本研究で測定したRE_2O_3-MgO-SiO_2系融体の高温融体物性データをもとに,数値解析に必要なパラメータ(界面エネルギーおよび拡散定数)を算出し,(101^^-0)面の界面反応定数の比をY:Gd:Nd:La=100:10:5:1としてRE-Mg-Si-O-N系融体中におけるβ-Si_3N_4の平均アスペクト比を再現することができた.以上のシミュレーション結果から,β-Si_3N_4の結晶成長の律速段階は界面反応であり,β-Si_3N_4結晶のモフォロジーを決定的に変化させているのは(101^^-0)面の界面反応であることが推測できた.
核内受容体モジュレータの合成,及び遺伝子特異的な活性化能の検討

核内受容体を介する生埋作用を,低分子リガンドと受容体タンパク高分子の反応という観点から捉えるとき,反応のインターフェイスを提供するのは核内受容体である.これまでのリガンドデザインは,受容体親和性向上を目指したアプローチが大半であった.低分子リガンドによって,核内受容体のDNA結合能が変化する可能性を調べるため,核内受容体スーパーファミリーのうちからサブタイプの存在しないビタミンD受容体(VDR)に着目した.VDRリガンド結合領域に存在する唯一のアルギニン残基(Arg-274)をターゲットとし,まずは効率の良い誘導体合成法の確立を試みた.A環部2位にカルボキシル基を有する新規化合物の合成は,鎖状のA環部エンイン前駆体と側鎖部を含むCD環部を連結する収束的方法にて行った.VD3天然体にてアルギニン残基(Arg-274)認識に関わるのは,ステロイドA環の1位水酸基である.A環にカルボキシル基を有する新規誘導体のうち,1イ立水酸基を欠く化合物の合成は完了した.1位水酸基と2位カルボキシル基の共存効果を調べるため,現在,4種の立体異性体の合成を進めている.さらに,オリゴDNAを用いた評価系確立を目指し,ステムループ構造を有する2種のオリゴDNAの分離精製,及び同定方法を試みた.互いに相補的な4つの塩基からなるループ構造の場合,2種のオリゴDNAは質量分析により同定できることを見いだした.調整した新規オリゴDNAを細胞質内に導入できれば,内在性核内受容体と拮抗するdecoy DNAとして作用する可能性がある.rat osteosarcoma (ROS) 17/2.8cell lineにて導入試験を行ったところ,オリゴDNAの導入後24時間後にVD3を加えた場合,VD3効果を顕著に減弱させる効果は認められなかった.オリゴDNAを加えるタイミング,その量について,現在検討を加えている.核内受容体を介する生理作用を,低分子リガンドと受容体タンパク高分子の反応という観点から捉えるとき,反応のインターフェイスを提供するのは核内受容体である.これまでのリガンドデザインは,受容体親和性向上を目指したアプローチが大半であった.低分子リガンドによって,核内受容体のDNA結合能が変化する可能性を調べるため,核内受容体スーパーファミリーのうちからサブタイプの存在しないビタミンD受容体(VDR)に着目した.まず,新規VDRリガンドをデザインし,その効率の良い合成法の確立を試みた.誘導体合成は,鎖状のA環部エンイン前駆体と側鎖部を含むCD環部前駆体を,別々に合成して後に連結する収束的方法にて行った.A環部エンイン前駆体の合成は2種の方法にて行った.3-ブテン-1-オールを出発原料とし,3位に相当する水酸基の立体化学をシャープレスAD反応により誘導する方法と,グルコース誘導体を出発原料に選び,キラルソースとして用いる方法である.前者を用いて,VDRのリガンド結合領域に存在する唯一のアルギニン残基をターゲットとした新規誘導体の合成に成功した.さらに,後者の方法を用いて,フルオロメチル基を有する新規誘導体の合成を行った,また,オリゴDNAを用いた評価系確立のため,ステムループ構造を有する2種のオリゴDNAの分離精製,及び同定方法を試みた.互いに相補的な4つの塩基からなるループ構造の場合,2種のオリゴDNAは質量分析により同定できることを見いだした.核内受容体を介する生埋作用を,低分子リガンドと受容体タンパク高分子の反応という観点から捉えるとき,反応のインターフェイスを提供するのは核内受容体である.これまでのリガンドデザインは,受容体親和性向上を目指したアプローチが大半であった.低分子リガンドによって,核内受容体のDNA結合能が変化する可能性を調べるため,核内受容体スーパーファミリーのうちからサブタイプの存在しないビタミンD受容体(VDR)に着目した.VDRリガンド結合領域に存在する唯一のアルギニン残基(Arg-274)をターゲットとし,まずは効率の良い誘導体合成法の確立を試みた.A環部2位にカルボキシル基を有する新規化合物の合成は,鎖状のA環部エンイン前駆体と側鎖部を含むCD環部を連結する収束的方法にて行った.VD3天然体にてアルギニン残基(Arg-274)認識に関わるのは,ステロイドA環の1位水酸基である.A環にカルボキシル基を有する新規誘導体のうち,1イ立水酸基を欠く化合物の合成は完了した.1位水酸基と2位カルボキシル基の共存効果を調べるため,現在,4種の立体異性体の合成を進めている.さらに,オリゴDNAを用いた評価系確立を目指し,ステムループ構造を有する2種のオリゴDNAの分離精製,及び同定方法を試みた.互いに相補的な4つの塩基からなるループ構造の場合,2種のオリゴDNAは質量分析により同定できることを見いだした.調整した新規オリゴDNAを細胞質内に導入できれば,内在性核内受容体と拮抗するdecoy DNAとして作用する可能性がある.rat osteosarcoma (ROS) 17/2.8cell lineにて導入試験を行ったところ,オリゴDNAの導入後24時間後にVD3を加えた場合,VD3効果を顕著に減弱させる効果は認められなかった.オリゴDNAを加えるタイミング,その量について,現在検討を加えている.
新生面生成機構に着目したコールドスプレー成膜メカニズム解明

コールドスプレー法は圧縮気体により,数十μmオーダーの金属微粒子を加速し固相状態のまま基材に衝突させることにより皮膜を形成させる新しい技術である従来の研究により粒子が変形し付着する際の自然酸化皮膜の破壊,すなわち新生面の生成が重要な現象であると考え,新生面生成の重要な因子である基材表面酸化皮膜が付着挙動に及ぼす影響を調査した結果,表面酸化皮膜の存在は付着臨界速度を高くすることを明らかにした.コールドスプレー法は圧縮気体により,数十μmオーダーの金属微粒子を加速し固相状態のまま基材に衝突させることにより皮膜を形成させる新しい技術である従来の研究により粒子が変形し付着する際の自然酸化皮膜の破壊,すなわち新生面の生成が重要な現象であると考え,新生面生成の重要な因子である基材表面酸化皮膜が付着挙動に及ぼす影響を調査した結果,表面酸化皮膜の存在は付着臨界速度を高くすることを明らかにした.近年コールドスプレー(以下CS)法と呼ばれる新しい成膜方法が脚光を集めている.これは圧縮気体により,数十μmオーダーの金属微粒子を亜音速から超音速レベルにまで加速し,固相状態のまま基材に衝突させることにより皮膜を形成させる技術である.CS法には,従来の溶射法よりも緻密で熱影響の少ない皮膜を高い成膜速度で作製できるという利点があり,溶射法に替わる技術として期待されている.しかしながら,成膜メカニズムは完全には解明されていない.従来の研究により粒子が変形し付着する際の自然酸化皮膜の破壊,すなわち新生面の生成が重要な現象であることが明らかとなった.また,付着粒子の形状の分析およびFEA解析結果との比較により,付着粒子が一定量以上の塑性変形量が生じたときに付着が生じることを見出した.本研究では新生面の生成に着目しこれらの2つの実験事実を結びつけCS成膜メカニズムの解明することを目的とする.本年度の研究では粒子付着挙動への表面酸化皮膜が及ぼす影響を調査した.アルマイト処理および大気中時効熱処理により表面酸化物厚さの異なる基材を準備し,これらの基材に粒子をまばらに衝突させた試験片を作製した.同一条件で粒子を衝突させた場合,厚い酸化皮膜を持つ基材では,酸化皮膜破壊が難しくなるため,付着の臨界速度条件が高速側にシフトするはずである.付着粒子数を測定し付着効率を検討した結果,酸化皮膜が厚い基材ほど付着効率が低下することが明らかとなった.また,これらの基材表面の硬さ試験を行い,機械的特性を評価した結果,酸化皮膜の有無以外に機械的な特性には大きな差異はない事が確認された.これらの結果より,同一の機械的特性を持つ基材でもその表面酸化皮膜の有無が付着特性に大きな影響を与えることを明らかにした.近年コールドスプレー(以下CS)法と呼ばれる新しい成膜方法が脚光を集めている.これは圧縮気体により,数十μmオーダーの金属微粒子を亜音速から超音速レベルにまで加速し,固相状態のまま基材に衝突させることにより皮膜を形成させる技術である.しかしながら,成膜メカニズムは完全には解明されていない.従来の研究により粒子が変形し付着する際の自然酸化皮膜の破壊,すなわち新生面の生成が重要な現象であることが明らかとなった.また,付着粒子の形状の分析およびFEA解析結果との比較により,付着粒子が一定量以上の塑性変形量が生じたときに付着が生じることを見出した,本研究では新生面の生成に着目しこれらの2つの実験事実を結びつけCS成膜メカニズムの解明することを目的とする.昨年度までの研究成果により,基材表面に厚い酸化皮膜が存在すると,粒子の付着効率が低下することが明らかとなった.粒子の衝突速度はその衝突位置によって異なることが知られている.そこで本年度は付着粒子数と衝突位置(=衝突速度)の関係を詳しく調査した結果,酸化皮膜が厚くなると付着臨界速度が高くなることが明らかとなった.また,付着粒子断面を観察した結果,同一の衝突速度で衝突した粒子は酸化皮膜の有無によらず,その変形挙動は同じであることが確認されたため,臨界速度が変わった理由は付着に必要な新生面を生成するのに必要な塑性変形量が変化したためであると考えられる.これらの結果から,本質的に付着に必要な条件すなわち新生面の生成量は一定でありそれを実現するための条件が基材の状態などに依存することが明らかとなった.本研究の結果から,統一的なCS成膜メカニズムの解明につながる有意義な知見が得られた.
キラルらせん構造を持つ電子導電性無機結晶による不斉認識電極界面の構築

光学異性体の電極・電解質界面での配向性を制御することは、高選択的化学センサ、選択的有機電解合成の開発に必要不可欠である。キラルらせん構造を有する電子導電性無機結晶を電極として用いることができれば、複雑な光学活性中心を持つ有機分子を用いることなしに光学活性な反応場を容易に構築することが可能となると考えられる。さらに、無機結晶は熱的・化学的安定性、長期安定性にも優れる特長を有している。光学活性SiO_2単結晶[空間群;P3_12(左水晶)、P3_22(右水晶)]を用いて、キラルらせん構造を有する無機結晶を用いた不斉認識場の構築を試みた。不斉認識場として適用するためには不斉認識対象分子との不斉認識対象分子との親和性を向上させなければならない。そのために、非平衡プラズマを用いて結晶表面のケイ素上に水酸基を導入した。プラズマ処理した光学活性Quartz単結晶を中庄液体クロマトグラフィーカラムの充填材として用い、DL-アラニンを不斉認識対象として使用した場合の結果、(S)-体の保持時間が、(R)-体の保持時間よりも長くなり、不斉認識が可能であることを見出した。
グリーンナノ結晶複合体

本研究では,高度に複合化した機能性ナノ結晶/ナノカーボンからなるグリーンナノ結晶複合体を作製し,次世代エネルギーデバイス応用をめざした。はじめに,フラックス育成した一次元CoO結晶表面を部分的に還元して金属サイトを形成したテンプレートを用いて,CVD法によりCNTを選択的成長させたマルチブランチ型1D-CoO/CNT複合体を作製することに成功した。引き続き,この技術を活用した二段階フラックスプロセスにて,花びら状の表面構造をもつVGCF表面にPtナノ結晶を直接成長させた高次複合体を合成した。また,PdやFe2O3ナノ結晶にも展開し,幅広いエネルギーデバイス応用の可能性を拓いた。本研究では,ユニークなグリーンナノ結晶複合体を低環境負荷プロセスにて作製する技術を提案する。特に,フラックス概念を導入した方法で,超ハイブリッドナノ結晶/ナノカーボン複合体を作製することをめざした。具体的には,金属酸化物系(あるいは省白金)ナノ結晶をナノカーボン表面に直接形成するとともに,その結晶成長を制御し,高機能化をはかり,グリーンエネルギーデバイス応用を試みた。前年度のマルチブランチ型複合体作製技術を展開し,ナノ結晶原料とともに酸化剤と分散剤を混合し,カーボンナノチューブ(ファイバー)を処理することで,カーボン表面が鱗片状に剥離したナノ結晶/ナノカーボン複合体を作製できた。特に,白金代替をめざしたパラジウム系と酸化鉄系結晶育成において,ナノ結晶複合体が得られた。酸化剤によるカーボン表面の剥離の際に,ナノ結晶原料が杭のように働き,カーボンナノシート(グラフェン様態)が完全に分離することなく,フラワー形状を作りだすことがわかった。これは,酸化剤として用いたフラックスの特異的な働きによる。さらに,このようにして作製したPtナノ結晶/ナノカーボン複合体を用いて,燃料電池用触媒としての電気化学的評価を実施したところ,ナノフラワーの効果も相まって良好な酸化還元反応(4電子反応)を示すことが確認できた。前年度のマルチブランチ型1DCoO/CNT複合体とともに,フラワー状ナノ結晶複合体は,CNT電界放出素子の高効率化に寄与するとともに,燃料電池や触媒担体としての応用も期待できる。白金や希少金属などの元素戦略は,現在不可避な研究課題のひとつである。本研究では,きわめてユニークで,高度に複合化した機能性ナノ結晶/ナノカーボンからなるグリーンナノ結晶複合体を作製し,次世代グリーンマテリアル応用をめざす。特に,グリーンナノ複合体の製法として,自然界での結晶成長をモデルにした環境調和型フラックスプロセスを採用する。この方法では,通常の方法では複合化できない高品質なナノ結晶をさまざまなナノカーボン表面に直接ビルドアップできることを特長とする。具体的には,1フラックスプロセスにより,非・省白金触媒を低温・常圧下でナノカーボン表面(あるいはナノカーボンマテリアルを被白金触媒表面)に高次複合化し,さらに,2各種エネルギーデバイスに適するナノマテリアルデザインを実践する。具体的には,フラックス育成した高アスペクト比をもつ一次元金属酸化物ナノウィスカー表面を部分的に還元することで金属サイトを作製した後,その表面でCNTを直接成長させ,空間デザインしたユニークな複合体(グリーンナノ結晶複合体)の創成をめざした。特に初年度は,一次元酸化コバルト(1D-CoO)ナノウィスカーをターゲットに選択した。この1D-CoOナノウィスカーを還元雰囲気で焼成し,その表面を部分的に還元し,金属Co表面を導入した。その後,この部分還元1D-CoOナノウィスカーをテンプレートに用い,化学気相蒸着(CVD)法によりカーボンナノチューブ(CNT)を成長させたところ,マルチブランチ型1D-CoO/CNT複合体の作製に成功した。この方法では,従来法と比較し,CNT成長用の触媒金属パターンを必要としないことを特長とする。また,本研究で作製したマルチブランチ型1D-CoO/CNT複合体は,CNT電界放出素子の高効率化に寄与するとともに,燃料電池や触媒担体としての応用も期待できる。本研究では,ユニークなグリーンナノ複合体を低環境負荷プロセスにて作製する技術を提案する。特に,マテリアルデザインにフラックス概念を導入することで,超高品質なナノ結晶をカーボン表面(あるいはナノカーボンマテリアルをナノ結晶表面)に形成できる。また,ナノマテリアル(結晶やカーボン)成長を自在にデザインすることで,レアメタル代替(省資源)材料となる高度グリーンナノ複合体を創成できる。初年度は,金属酸化物系(or省白金)ナノ結晶をナノカーボン表面(あるいはナノカーボンマテリアルをナノ結晶表面)に直接形成する技術の確立を目標とした。具体的には,1複合体の作製,2成長過程の観察と成長制御,3複合体の高機能化・新機能獲得(特性評価)に注力した。下述のとおり,課題全体(13)では,おおむね順調に進展していると判断する。1については,部分還元1D-CoOナノウィスカーをテンプレートとし,CNTを直接成長させることで,マルチブランチ型複合体を作製できた。そのため,課題1については順調に進展していると判断する。

2については,還元サイトを適宜導入することで,マルチブランチ構造を形成でき,その成長過程を一部観察できた。ただし,還元サイトを自在にデザインするには至っていないため,おおむね順調に進展していると判断する。3については,複合体の電界放出特性を評価する方法を模索している最中である。ただし,1D-CoOナノウィスカーをLiCoO2ウィスカーに変換した後,そのリチウムイオン二次電池正極材料特性評価を実施し,理論値同様の特性を得られることを見出した。これらの結果を総合し,やや遅れていると判断する。本研究の当初課題は,3つの研究項目に大別できる。具体的には,1グリーンナノ結晶複合体の作製,2その成長過程の観察と成長配向制御(成長モデルの確立)および3グリーンマテリアルとしての産業応用の可能性検討(高機能化・新機能獲得)を目的とした。課題1については,マルチブランチ型1D-CoO/CNT複合体を作製できたため,次年度は還元サイトのデザイン,CNT成長制御,他の1Dマテリアルの応用,CNT表面での金属酸化物ナノ結晶の成長を試みる。ただし,現在の複合体にユニークな特性を見出せた場合,他の1Dマテリアル応用や金属酸化物ナノ結晶成長をペンディングし,性能評価・向上に主眼を置く。課題2については,還元サイト導入やCNT直接成長を実現できることを見い出したにとどまっている。そこで次年度は,その導入過程や成長過程の詳細な観察に注力し,成長モデル解明の端緒を見い出すことに努める。課題3については,マルチブランチ型複合体の性能評価に至っておらず,新しい複合体の評価方法の確立に注力する。最終的に,脱レアメタルに向けた複合体作製の情報を集め,ナノマテリアルデザインマップの構想を探る。次年度使用額については,年度末に予定していた学会に急きょ参加できなくなったため発生した。また,次年度の研究費の使用については,前年度提出済の交付申請書から変更はない。試薬をはじめとする消耗品が研究費の半分を占め,残り半分を成果発表・情報収集に係る旅費と実験補助者の謝金などに使用する。
爆発レートの数値的比較手法の開発

微分方程式の解が有限の時刻で発散してしまうことがある.このような解は爆発解と呼ばれる.爆発解に対して,爆発時刻や爆発レートが研究されている.本研究では,2つの爆発解に対してその爆発レートを比較する数値的方法を考案した.また,この方法の有用性を示すいくつかの数値例を示した.微分方程式の解が有限の時刻で発散してしまうことがある.このような解は爆発解と呼ばれる.爆発解に対して,爆発時刻や爆発レートが研究されている.本研究では,2つの爆発解に対してその爆発レートを比較する数値的方法を考案した.また,この方法の有用性を示すいくつかの数値例を示した.微分方程式の解が有限の時刻で発散してしまう現象は解の爆発現象と呼ばれ,数学的にも数値解析的にも解析が難しいことから,現在も盛んに研究されている.爆発現象を特徴付ける量はいろいろあるが,発散の速さ(爆発レートと呼ばれる)について研究を行った.爆発解を持つもっとも有名な微分方程式として藤田タイプと呼ばれる反応拡散方程式がある.この方程式は,特殊な場合として空間について一様な解を考えれば,拡散項が不要となり簡単な常微分方程式に帰着される.この常微分方程式がもつ爆発レートをタイプIといい,それより速いレートをタイプIIという.タイプIIの爆発は方程式の形からは想像できない爆発レートが発生するので大変興味深い.藤田タイプでは空間の次元数や反応項の種類によりタイプIIの爆発を起こすことが知られている.こういった背景から,解析したい問題の解の爆発レートが,ある爆発レートより速いか遅いかを判定する手法の開発は,タイプIIの爆発を探す上で強力な道具となるので,大変重要な研究テーマである.爆発レートの比較を行うには2つの解の比を計算するのが自然である.しかし,同じ時刻で爆発する解の比を計算する必要があるので,通常,解析対象となる問題の爆発時刻がわからないために不可能である.そこで,解曲線の長さを独立変数とし時刻も従属変数とする変数変換を用いて, 2つの問題の時刻が爆発時刻に収束する速さの比を計算することで爆発レートを比較する方法を考案した.今年度はスカラの常微分方程式に対してこの方法が有効であることが数値実験により確認できた.微分方程式の解のノルムが有限時刻で無限大に発散してしまう現象は解の爆発現象として知られている.この時,発散する解を爆発解,発散する時刻を爆発時刻,発散の速さを爆発レートという.爆発解をもつ偏微分方程式として最も有名な方程式は藤田タイプと呼ばれる反応拡散方程式である.この方程式は古くから研究されており,いろいろな結果が報告されている.それらの中で本研究で注目するのは,爆発レートに関する結果である.空間に関して一様な解を考えると拡散項は消滅し,簡単な常微分方程式に帰着され,この常微分方程式の解の爆発レートを1型と呼ぶことにする.これに対して,藤田タイプは拡散項があるので拡散の効果から1型の爆発レートより発散が遅くなることが予測されるが,空間の次元数や反応項により1型より速い発散をする解が知られている.この爆発を2型と呼び,現在2型がどのような場合に発生するのかが研究の対象となっている.したがって,研究対象となっている爆発解が1型の爆発レートより速いかどうかを判定する数値的手法があれば2型の爆発に対する研究に非常に有益である.昨年度はスカラの常微分方程式に対して,爆発レートを比較する数値的手法を考案した.この手法は方程式を変数変換により,解曲線の長さを独立変数とし時刻を求める問題に変換し,爆発レートを比較する2つの問題の時刻が爆発時刻に収束する速度を比較する方法である.今年度はこの手法を多次元問題へ適用することを考えた.この手法を単純に多次元問題に適用するのは難しいが,多次元問題の解のノルムがみたす微分方程式を考えることにより,多次元問題に適用することを可能にした.また多次元問題に対する数値例を示すことができた.