hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ピコ秒時間分解X線回折による構造相転移のダイナミクス解析

フェムト秒レーザー光を真空チャンバー内で銅円盤に集光してX線を発生させ、Be窓を通して大気中に導きだし、平板資料をゴニオに設置し、検出器として液体窒素冷却CCDを設置して、回折X線の検出を行った。一方、パルス圧縮前の300psビームを分岐して、適当な光学遅延回路を介して試料に3.3GW/cm^2で照射し、試料の光学的な励起を行った。シリコン単結晶を試料として、ピコ秒レーザー光の吸収に伴う結晶格子のひずみ変化を10psの分解能で1000psの遅延時間まで時間分解測定することができた。レーザーエネルギーが物質内へ吸収・拡散する過程にともなう格子膨張と音響フォノン伝搬過程として明らかにすることが出来た。特に14年度は発生したレーザー誘起パルスX線を有効に利用するために、ヨハンソン湾曲結晶を用いたX線集光光学系を製作した。このX線集光系を用いることにより、約100ミクロンのスポットにX線を集光することが出来、約400倍の強度増強を行うことが出来た。微小位置において約4度の回折角度を一度に計測できるX線回折系を構築できた。これを用いることで、強誘電体PZTのエピタキシャル成長膜のX線回折が可能になり印可電圧に応答した結晶格子歪みを観測することが出来た。
電子衝撃にする表面吸着分子からの短寿命負イオン生成過程の研究

低エネルギー電子と分子の衝突過程では、電子が一時的に分子に捕えられ、短寿命負イオン状態(共鳴状態)を形成する事がある。この過程は、衝突電子のエネルギーに強く依存し、分子の振動状態と深く関わり、分子の解離付着過程に大きな効果をもたらす。本研究は孤立分子系と、固体表面上に吸着した分子系とにおける、短寿命負イオン状態生成の比較を行うことを目的にした。孤立分子系については、GeH_4,Si_2H_6,C_3H_6,C_3H_4,C_2F_6,NF_3,の各気相分子と低エネルギー電子衝突で、分子の振動励起断面積に、短寿命負イオン状態が、共通に現われることを観測することに成功した。また、分子の対称性、角相関理論を適用することで、それら負イオン状態の電子状態を組織的に解析し、負イオン状態生成機構で多くの新しい知見を得ることができた。結果は、論文として発表した。吸着分子系については、既存の装置に本年度の計画に従い、装置の増設、改良を行った。代表的なエッチング分子NF_3について予備実験を現在進めており、途中経過を日本物理学会で発表する。
抗がん剤のがん病巣集積性評価法の確立とタ-ゲティング型抗がん剤開発

がん化学療法においては、がん病巣への到達性が効果を決定する主要因の一つとなっているが、従来の研究においては血流から腫瘍実質への抗がん剤の移行に関する定量的解析はほとんど行われていない。そこで、本研究では、このように抗がん剤のがん病巣移行性に関する情報が少ない原因が、移行に対する評価解析系が確立されていない点にあるという認識に立ち、がん病巣血管潅流実験法を利用して移行性の評価システムを確立した。われわれは昨年度の研究において既に、ラットWalker256がんに対する血管潅流手技を確立し、併せて臓器潅流実験系の瞬時投与あるいは定速注入時に得られる静脈雑流出曲線に対する薬動学的解析法を開発している。そこで本研究ではこれらを利用して、特に高分子物質のがん病巣移行性に関する系統的解析を行った。実験の結果、瞬時投与実験系ではいずれの高分子においても有意ながん病巣への移行は認められず、類洞構造を有している肝臓と比較すれば、腫瘍内毛細血管壁における高分子物質の透過は劣ることが示唆された。しかしながら、定量注入実験系において、組織側への蓄積を追跡すれば高分子のがん病巣移行性が定量的に把握できることが明らかとなり、この実験系を用いた検討より、正電荷を有する高分子が腫瘍組織、特にviable部位に高度に蓄積すること、また中性や負電荷を有する高分子がnecrotic部位に相対的に高濃度に移行することが明らかとなった。そこで、血管に対してviable部位とnecrotic部位が直列あるいは並列に位置するとする2種類のモデルを立て、また移行の駆動力を容積流輸送においてこれらの移行動態に対する解析を行った結果、電荷に基づく組織との相互作用や組織中細胞外液空間の広さが、移行の決定因子になっていることが示唆された。今後こうした知見に基づいて、タ-ゲティング型抗がん剤の開発を進めて行く予定である。
チベット史の「転換期」に関する研究-カダム派を中心とする宗派仏教の形成と展開

本研究は1.『カダム明灯史』を基盤とした基本データベースの構築、2.『カダム明灯史』1-2章の訳註研究、3.東チベットにおける仏教復興の解明、4.カダム派の伝搬過程の解明、5.モンゴルなどのチベット周辺地域へのカダム派の伝搬に関する研究、の五項目を中心に進めた。2013年度に実施した内容は、1.について、既に入力作業を終了している基礎資料『カダム明灯史』の固有名詞のデータベース(人名、地名、寺院名)のデータの整理と追加を行い、Tibetan Buddhist Resource Center (Cambridge, MA)との共同研究にて作業を進めた。地名についてのデータの一部は既にTBRCのデータベースの中に収録されており検索が可能となっている(www. tbrc. org)。2.について、『カダム明灯史』の訳注を整理するとともに、2010年に出版された関係する新出文献『ラディン寺史』Rma sgreng gdan rabs (1299年成立)についてハーヴァード大学のvan der Kuijp教授と研究を進めた。科文の作成と全体で3章ある1章と2章の校訂テキストの作成と英訳を終え、これまでの研究成果を2013年7月に行われた13th Seminar of International Association of Tibetan Studies (13th IATS)において発表した。3.について、チベット東北部(アムド)のダンティク(青海省ハルン県)に関する基本文献や参考文献をHarvard UniversityのWidener Library及びYenching Libraryにおいて収集した。5.について、受入研究者の武内紹人教授(神戸市外国語大学)と共同で大英図書館のスタインコレクションに所収されるカラホト出土のチベット語文書にっいて目録を出版予定のため(東洋文庫, 2015年度の予定)、出版に向けて準備を進めた。特にカタログの本文部分のデータ整理を行った。(抄録なし)本研究は1.『カダム明灯史』を基盤とした基本データベースの構築、2.『カダム明灯史』1-2章の訳註研究、3.東チベットにおける仏教復興の解明、4.カダム派の伝搬過程の解明、5.モンゴルなどのチベット周辺地域へのカダム派の伝搬に関する研究、の五項目を中心に研究を進めている。2011年度に実施した内容は、まずLについて、既に入力作業を終了している基礎資料『カダム明灯史』の固有名詞のデータベース(人名、地名、寺院名)のデータの整理と追加を行い、その公開方法に関して、The 3rd International Conference on Tibetan Language (Columbia University,2011年12月9日14日)に参加、Tibetan Buddhist Resource Center (NY)などを訪問して情報収集を行った。2.について、『カダム明灯史』の訳注を整理するとともに、新たに、2010年に出版された関係する新出文献『ラディン寺史』Rwa sgreng gdan rabs (1299年成立)についての研究を開始した。文献の講読に関しては2011年9月から研究渡航をしているHarvard Universityのvan der Kuijp教授の指導を受けながら進め、校訂テキストと英訳の準備を行った。3.について、東チベットの仏教復興の地として重要であるダンティクに関する基本文献や参考文献を、成都(2011年8月)やWidener Library、Yenching Library (Harvard)において調査して収集した。4.について、1.のデータベースを基に、初期カダム派寺院間の関係、ネットワークについて研究を進めた。チベット自治区ラサ市(2011年8月)においてフィールド調査を行い、『カダム明灯史』に現れる地名や寺院名の現在地の調査を行った。5.について、武内紹人教授(神戸市外国語大学)と共同でカラホト出土のチベット語文書について目録を出版予定であるので(2015年度)、出版に向けての準備を開始した。現在は特にイントロダクションとIndex部分について作業を進めている。

5.について、受入研究者の武内紹人教授(神戸市外国語大学)と共同で大英図書館のスタインコレクションに所収されるカラホト出土のチベット語文書にっいて目録を出版予定のため(東洋文庫, 2015年度の予定)、出版に向けて準備を進めた。特にカタログの本文部分のデータ整理を行った。2011度は予定通り現地でのフィールド調査と研究渡航を行うことができ、また渡航先での資料収集も計画通り行えたのでおおむね計画通り順調に進んだと言える。2012度は予定通り研究渡航を行うことができ、.また渡航先での資料収集とテキストの読解も計画通り行えた。因っておおむね計画通り順調に進んだと言える。引き続き研究計画通りに研究を進める。計画の変更点としては、新出文献である『ラディン寺史』の研究が付け加えられたが、今後も関係する文献が新たに発見、出版されることは想定されるので、適宜、研究内容の中に取り入れながら研究を進める予定である。引き続き研究計画通りに研究を進めるが、最終年であるので、まとまった成果を出すことを意識してそれぞれの項目について作業を進める。(抄録なし)
高分子認識を基盤とする物質変換システムの創製

生体系における化学反応を手本として、高分子あるいは分子集合体における分子認識を活用することにより、結合形成反応であるホルモース反応や銅(I)触媒アジドーアルキン環化付加(CuAAC)を行なった。ホルムアルデヒドからの単糖合成反応であるホルモース反応の制御を目指し、逆ミセル、ボロン酸化合物、マイクロ波照射を利用した。いずれの場合も選択的に生成物が得られた。高分子認識を基盤とする選択的CuAAC重合の達成を目指し、不溶性の1-アジド-3-プロピンオリゴマーの可溶化を行なった。生命現象を支える化学反応は、温和な条件下、選択的かつ効率的に進行するため、持続可能社会の実現において手本とすべき化学反応である。生命現象を支える化学反応は、生体高分子が他の分子を認識(高分子認識)して形成された超分子複合体によって駆動されている。持続可能社会の実現のため、生体系における化学反応を手本として高分子認識を基盤とする物質変換システムの創製が強く望まれている。そこで、本研究では、触媒残基、活性化残基、安定化残基、相互作用残基などの機能性残基を高分子鎖中に適切に配置させることにより、高分子認識における高分子鎖の効果を積極的に利用して、高性能な物質変換システムを創製することを目的とする。本研究では、ホルムアルデヒドからの糖形成反応であるホルモース反応、および、ビニル化合物の重合、銅触媒アジドアルキン環化付加などの結合形成反応に焦点を絞る。今年度は、機能性残基を有する多分岐高分子・両親媒性高分子の設計と合成とその構造解明を行った。多分岐高分子としてポリグリセロールデンドリマーを合成した。ボロン酸を有するポリグリセロールデンドロンをフルクトースと反応させ、中心にフルクトースを有するデンドリマーを合成したのち、デンドリマー外部を架橋することにより、架橋デンドリマーとした。さらに、フルクトースを除去することにより、内部に問う認識残機を持つ架橋デンドリマーを合成した。得られたデンドリマーは、NMR、質量分析などの手法によって特性化した。また、両親媒性高分子として、スルホン酸を親水性残機として有する種々のポリマーを合成した。得られたポリマーの特性化を、NMR、サイズ排除クロマトグラフィーなどの手法によって行った。さらに、得られた高分子の存在下、予備的にいくつかの条件でホルモース反応を行った。本年度は、昨年度に調製し特性化を行ったスルホン酸を有するポリマーに加え、ボロン酸残基を有するポリマーを種々調製し、特性化を行った。調製および特性化したスルホン酸ポリマーとボロン酸ポリマーを用いて、ホルモース反応を行い、これらのポリマーのホルモース反応に対する効果を転化率と生成物の観点から調査した。比較のために、低分子スルホン酸およびボロン酸のホルモース反応に対する効果も調査した。また、マイクロ波照射によるホルモース反応についても調査を開始した。以上のホルモース反応系の調査に加え、銅触媒アジドアルキン環化付加の反応基質として用いる化合物の合成にも着手した。本年度はホルモース反応についての調査を本格的に開始した。スルホン酸ポリマーとボロン酸ポリマーを添加してホルモース反応を行ったところ、いずれの場合も反応は抑制される傾向を示すことが明らかとなった。ボロン酸ポリマーを添加してホルモース反応を行った場合、生成物の選択性を高速液体クロマトグラフィーによって確認した。興味深いことに低分子ボロン酸の存在下においても、ホルモース反応の選択性が観測されたが、低分子と高分子の場合では異なる選択性であった。また、マイクロ波照射がホルモース反応を急速に進行させ、選択性を与える予備的結果も得られた。さらに、次年度に予定している銅触媒アジドアルキン環化付加のための反応基質の合成も開始した。以上のことから、研究の進捗は概ね順調であると考えられる。ボロン酸残基を有する低分子と高分子を用いたホルモース反応を様々な条件下において実施し、その生成物について詳細な特性化を行なった。その結果、低分子ボロン酸を用いた場合に炭素数の少ない糖が生成するのに対し、高分子ボロン酸を用いた場合には、炭素数の多い糖アルコールが生成することが明らかとなった。これは、高分子ボロン酸を用いた場合には、複数のボロン酸残基による高分子認識が起こることが原因であると考えられる。さらに、逆ミセル内でのホルモース反応において観測されていた加速効果をより詳細に調査し、13Cでエンリッチしたホルムアルデヒドを原料として用いることにより、エチレングリコールが主成分として得られていることも明らかにした。この条件下、エチレングリコールは、ホルムアルデヒド2分子から形成されたグリコールアルデヒドを経由して形成していると考えられる。

以上の成果を2つの速報としてBeilstein J. Org. Chem.に発表した。また、昨年度に引き続き、マイクロ波照射によるホルモース反応について、より詳細に調査を行なった。反応温度、塩基触媒、基質および触媒濃度などの反応条件を様々変化させて反応を行なった結果、水酸化カルシウムを用いた場合に七炭糖が選択的に形成することを見出した。短時間の高温加熱により、分解などの副反応が抑制されたためであると考えられる。以上、ホルモース反応の調査に加え、銅(I)触媒アジドアルキン環化付加についても継続して研究を実施した。昨年度に引き続いて反応基質として用いる化合物の合成を行ない、今年度、多段階の反応によって達成した。得られた化合物を用いた銅(I)触媒アジドアルキン環化付加による二量化およびオリゴマー化反応を実施した。生体系における化学反応を手本として、高分子あるいは分子集合体における分子認識を活用することにより、結合形成反応であるホルモース反応や銅(I)触媒アジドーアルキン環化付加(CuAAC)を行なった。ホルムアルデヒドからの単糖合成反応であるホルモース反応の制御を目指し、逆ミセル、ボロン酸化合物、マイクロ波照射を利用した。いずれの場合も選択的に生成物が得られた。高分子認識を基盤とする選択的CuAAC重合の達成を目指し、不溶性の1-アジド-3-プロピンオリゴマーの可溶化を行なった。今年度は、機能性残基を有する多分岐高分子として架橋ポリグリセロールデンドリマーを、両親媒性高分子としてスルホン酸を親水性残機として有する種々のポリマーを合成することができた。また、これらの特性化を種々の手法により行うことができた。これらは、当初の予定の通りである。さらに、得られた高分子の存在下、予備的にいくつかの条件でホルモース反応を行うこともできた。ホルモース反応の生成物を高速液体クロマトグラフィーやNMR、質量分析測定などを駆使して詳細に同定し、反応の選択性と添加ポリマーとの関連を明らかにする。また、高分子認識を用いた重合および銅触媒アジドアルキン環化付加についても、これまでのホルモース反応と同様に遂行する。28年度が最終年度であるため、記入しない。化学当初の予定に従い、まずは多分岐高分子・両親媒性高分子自己組織体によるホルモース反応を行い、反応の動力学的解析、および、生成物の同定を順に行う予定である。ホルモース反応に関する研究が、ある程度進捗した後、ビニル化合物の重合や銅触媒アジドアルキン環化付加に展開する予定で、これらの反応においても、動力学的解析と生成物の同定を行う。次年度に研究打ち合わせのためカールスルーエ工科大学Baner-Kowollik先生を訪問をする予定があり、物品費及び旅費などが不足する可能性があるため。次年度にマイクロ波合成装置の購入を予定しており、物品費や旅費などが不足する可能性があるため。物品費及び旅費として使用する。物品費および旅費に使用する。
スラブ内地震の発生メカニズムの包括的検証～上部マントルから遷移層まで～

中部日本下に沈み込む太平洋スラブ内の深発地震(深さ約350 km)について,相似地震の検出および地震波形を用いた高精度震源決定を行った.その結果,波形がよく似た複数の地震グループを発見し,それぞれのグループ内の震源は同一断層面で相補的な位置を占めることが明らかになった.深発相似地震は同一断層面での繰り返し破壊であるという従来の研究を覆す重要な発見である.また,地震の地震波放射エネルギーについて,観測点補正値を考慮した新しい方法を開発し,日本列島周辺の深さ300kmまでの地震に適用した.その結果,観測点毎にばらつきが大きかった地震波放射エネルギーの観測点依存性を小さくすることができた.地震波放射効率は地震の規模と負の相関があることが明らかになった.しかしながら,一部の地震ではまだ観測点毎に地震波放射エネルギーの値が大きく異なる場合があることから,さらなる手法の改善を検討中である.また,これまでその分布が十分に精査されていない九州下に沈み込むフィリピン海スラブ内の地震について,二重走時差を用いた震源決定,メカニズム解の推定を行い,その結果を基に地震の発生位置を再検討した.そこでは海洋性モホ面の位置を決定し,地殻内地震とマントル内地震の空間変化や二重深発地震面の有無の検証を行った.さらに,九州-パラオ海嶺が沈み込んでいる領域では,スラブ地殻の地震が深さ方向に厚く分布しているという特徴も見出した.沈み込む海嶺がスラブ内地震に与えていることを示唆する結果である.深発地震の波形の類似性に着目した研究を進めることで,深発地震の発生メカニズムについて当初想定していなかった新しい知見が得られつつある.また,東北地方の地震クラスターの予備解析も始めるなど,当初の研究計画以上に順調に進展していると考えられる.深発地震の相似地震について,応力降下量などの静的破壊パラメータおよび地震波放射エネルギーなどの動的パラメータの推定を進めて行く.また,東北地方下の二重深発地震面上面で発生している地震クラスターの震源決定を行い,地震発生場の特徴の抽出を行う予定である.中部日本の太平洋スラブ内の深発地震(深さ約350 km)について,地震波形を用いた震源決定およびメカニズム解の決定を行った.その結果,メカニズム解はこれまで考えられてきたよりも多様であることが明らかになった.また,地震波形解析を行い,波形がよく似た地震が複数発生していることを初めて明らかにした.それらの地震はメカニズム解もよく似ており,同一断層面の繰り返しすべり,または同一断層面での相補的なすべりのいずれかであると考えられる.さらに,東日本の太平洋スラブ内,九州のフィリピン海スラブ内で発生している深さ200 kmまでの地震について地震波放射効率の推定を行い,その深さ・規模依存を調べた.その結果,地震波放射効率は地震の規模と負の相関があることが明らかになった.一方で,太平洋スラブとフィリピン海スラブ内の地震でその値に有意な違いは見られなかった.このことは,地震波放射効率はスラブの温度構造や年齢とは関係しないことを示唆しているのかもしれない.当初の研究計画にはなかったテーマとしては,中部日本のフィリピン海スラブで孤立して発生する地震の解析を行った.その結果,地震活動は深さ方向に約50 kmの幅を持っており,多くはスラブ内で発生していることが明らかになった.スラブ内の応力状態は大きく変化しないことから,孤立した地震活動の要因は断層強度の低下であると推測される.このスラブ内地震の浅部のマントルウエッジにも地震がある.その地震の発生にはスラブ起源流体が関与している可能性が高い.研究計画のうち,深発地震の震源決定およびメカニズム解の決定は予定通り進めることができた.さらに,地震波形の類似性に着目した研究も進めている.また,中部日本の孤立した地震活動の解析は研究計画にはなかったものであるが,その特異性を調べることでスラブ内地震の発生機構に制約を与えることができると考え,解析を行った.その研究成果はすでに論文として出版されており,3年間の研究計画と照らし合わせると,初年度の研究としては当初の計画以上に順調に進展していると考えられる.中部日本下に沈み込む太平洋スラブ内の深発地震(深さ約350 km)について,相似地震の検出および地震波形を用いた高精度震源決定を行った.その結果,波形がよく似た複数の地震グループを発見し,それぞれのグループ内の震源は同一断層面で相補的な位置を占めることが明らかになった.深発相似地震は同一断層面での繰り返し破壊であるという従来の研究を覆す重要な発見である.また,地震の地震波放射エネルギーについて,観測点補正値を考慮した新しい方法を開発し,日本列島周辺の深さ300kmまでの地震に適用した.その結果,観測点毎にばらつきが大きかった地震波放射エネルギーの観測点依存性を小さくすることができた.地震波放射効率は地震の規模と負の相関があることが明らかになった.しかしながら,一部の地震ではまだ観測点毎に地震波放射エネルギーの値が大きく異なる場合があることから,さらなる手法の改善を検討中である.また,これまでその分布が十分に精査されていない九州下に沈み込むフィリピン海スラブ内の地震について,二重走時差を用いた震源決定,メカニズム解の推定を行い,その結果を基に地震の発生位置を再検討した.

そこでは海洋性モホ面の位置を決定し,地殻内地震とマントル内地震の空間変化や二重深発地震面の有無の検証を行った.さらに,九州-パラオ海嶺が沈み込んでいる領域では,スラブ地殻の地震が深さ方向に厚く分布しているという特徴も見出した.沈み込む海嶺がスラブ内地震に与えていることを示唆する結果である.深発地震の波形の類似性に着目した研究を進めることで,深発地震の発生メカニズムについて当初想定していなかった新しい知見が得られつつある.また,東北地方の地震クラスターの予備解析も始めるなど,当初の研究計画以上に順調に進展していると考えられる.発地震の相似地震の研究はいくつか行われているが,それらは比較的低周波の波に注目しており,本研究のように10Hz程度までを対象とした研究はなされていない.波形が似ている地震の震源決定および静的破壊パラメータの推定を進め,それらの地震が同一断層面上にあるかどうかを調べ,その破壊様式の解明を進めていく.深発地震の相似地震について,応力降下量などの静的破壊パラメータおよび地震波放射エネルギーなどの動的パラメータの推定を進めて行く.また,東北地方下の二重深発地震面上面で発生している地震クラスターの震源決定を行い,地震発生場の特徴の抽出を行う予定である.購入を予定していた計算機について,当面は手元の計算機で十分に解析を行えることが明らかになり,今年度は計算機の購入を見送ったため.次年度に計算機の購入を予定している.購入予定だった計算機を別の経費で購入することができたため.その経費は,次年度の国際学会への参加費や論文投稿料として使用予定である.
生産加工における高性能クリーン潤滑システムの開発研究

本研究代表者らが発見した超高分子量ポリエチレンは、黒鉛系潤滑剤に匹敵する優れた潤滑性能を発揮し、白色無害であるため、これを主成分とする潤滑剤を用いてクリーン潤滑システムの開発することを目的とした。1.前方押出し形、および後方押出し形摩擦試験により、各種固体潤滑剤の中で、超高分子量ポリエチレンとステアリン酸Caの潤滑性能が優れていること、およびこれらを主成分とする水溶性白色潤滑剤が市販の黒鉛系潤滑剤と同等の性能を有することを確認した。ただし、耐焼付き性は潤滑剤による差異が認められた。2.実験室的潤滑性能評価試験法を確立するため、汎用のリング圧縮摩擦試験以外に、新たに前後方押出し形摩擦試験法を提案した。これは、鍛造加工における過酷な摩擦条件をシミュレート可能で、加工力や素材変形抵抗の測定なしで、摩擦係数や摩擦せん断係数等を見積もることができる汎用性の高い摩擦試験法である。3.鍛造用メカニカルプレスに、素材の高周波誘導加熱装置、潤滑剤のスプレー装置、電気抵抗加熱ダイス温度調整装置、およびパンチとストリッパー等組み込んだ前後方押出し型摩擦試験機を製作した。4.前後方押出し形摩擦試験機により、前方押出しダイス半角10°、後方押出し断面減少率25、50、70%で、摩擦係数または摩擦せん断係数、および耐焼付き性能を的確に評価できることが確認された。5.前後方押出し形摩擦試験機を用いて、ステンレス鋼およびアルミニウム合金素材の熱間鍛造における超高分子量ポリエチレン系と黒鉛系の潤滑性能を比較検討した。その結果に基づいて、耐熱鋼素材の熱間鍛造の実加工現場において、水溶性の両潤滑剤の減摩性能、離型性、発煙性、耐食性、環境清浄性等の評価を実施した結果、超高分子量ポリエチレン系の白色で高性能なクリーン潤滑システムの開発が可能となることが確認された。1.本年度に試行予定の試験装置が完成するまでの間、既設の油圧プレスを用いて、後方押出し形摩擦試験により、各種固体潤滑剤の性能および黒鉛系潤滑剤と超高分子量ポリエチレン系潤滑剤の性能を比較・評価・検討した。2.実験室的潤滑性能評価試験法として、加工条件の苛酷さの程度に応じて、リング圧縮、前方押出しおよび後方押出し形摩擦試験を実施する必要がある。実加工における温度・速度・面圧・工具材質および素材材質等の加工条件を再現して、広範囲の条件で試験できるように、生産加工用の既設のメカプレスに摩擦試験装置、素材加熱装置及び潤滑剤供給装置を組込んだ設備を設計し、試作した。3.試作した試験装置を用いて、アルミニウム素材を冷間で試験し、試験条件を検討した。さらに鋼素材を800°Cに加熱してリング圧縮摩擦試験と前方押出し摩擦試験を行い、黒鉛系潤滑剤と超高分子量ポリエチレン系潤滑剤等の潤滑性能を比較・評価した。4.超高分子量ポリエチレン粉末をベースとした水溶性あるいは油溶性の潤滑剤が、その性能を十分発揮するためには、金型面に一様で強固に付着した潤滑剤皮膜を形成することが重要である。そのためバインダーの種類を変えて、水中への分散安定性、金型への付着性、耐熱性等について、ピン-オンディスク形摩擦試験機等を用いて検討した。5.上記の結果に基づいて、超高分子量ポリエチレン系の水溶性の各種白色潤滑剤を試作し、金型面への塗布方法及び条件を確立するため、水の希釈率、スプレー噴霧圧力、金型温度等を変更して、潤滑剤の塗布膜厚さと付着性について検討した。1.実際の熱間鍛造現場における加工条件を調査し,その加工条件に適合した摩擦試験法として,リング圧縮摩擦試験のほかに前方押出し形摩擦試験法を行った。

2.前方押出しにおける加工力と素材変形抵抗の測定により,ダイスラーパ面上の摩擦係数および摩擦せん断係数を見積る方法について検討した。3.前方押出し形摩擦試験により,超高分子量ポリエチレン系潤滑剤,ステアリン酸Ca,BN,絹雲母等の白色系潤滑剤の潤滑性能評価を行い,ポリエチレン及びステアリン酸Caの潤滑性能が優れていることを明らかにした。4.市販の黒鉛系潤滑剤及び白色系及び透明系潤滑剤と超高分子量ポリエチレン系潤滑剤の前方押出し形摩擦試験を行い,いずれも同等の潤滑性能を有することを明らかにした。ただし,焼付き程度は潤滑剤によって異なることが示された。5.後方押出し形摩擦試験により,各種固体潤滑剤の性能評価を行い,とくに銅の温・熱間加工に対して,超高分子量ポリエチレン系潤滑剤の潤滑性能は市販の黒鉛系潤滑剤の性能に匹敵することが明らかになった。6.前後方押出し形摩擦試験法を新たに提案し,加工力と素材変形抗の測定をすることなく,摩擦係数あるいは摩擦せん断係数を見積ることが可能になった。7.アルミニウム合金を用いて前後方押出し形摩擦試験を行った結果,摩擦係数及び摩擦せん断係数を適切に見積ることが可能であることが明らかになった。1.新たに前後方押出し形摩擦試験法を提案した。この摩擦試験法は、鍛造加工における過酷な摩擦条件をシミュレート可能で、加工力や素材変形抵抗を測定することなく、摩擦係数や摩擦せん断係数等を見積もることができる汎用性の高い摩擦試験法である。2.素材の高周波誘導加熱装置、潤滑剤のスプレー装置を組み込んだ鍛造プレスに、前後方押出し形摩擦試験用ダイスとパンチをセットし、前後方押出し形摩擦試験機を試作した。3.試作した前後方押出し形摩擦試験機を用いて、アルミニウム合金素材の熱間鍛造における2、3の固体潤滑剤の潤滑性能評価を試みた。その結果、ダイス半角10°,後方押出し断面減少率25、50および70%で、素材試験片長さ20mm以上の条件で、摩擦係数、または摩擦せん断係数、および耐焼付き性能を的確に評価できることが確認された。4.前後方押出し形摩擦試験機を用いて、ステンレス鋼素材の熱間鍛造における超高分子量ポリエチレン系と黒鉛系の水溶性固体潤滑剤の潤滑性能を比較検討した。両潤滑剤ともに、摩擦係数または摩擦せん断係数はほとんど変わらないが、パンチ側の耐焼付き性能は黒鉛系潤滑剤の方がやや優れていることが確認された。5.前後方押出し形摩擦試験機を用いて、Si含有アルミニウム合金素材の熱間鍛造における黒鉛系潤滑剤の性能評価を行った結果、Si含有量により摩擦係数に差異が生じることが確認された。6.超高分子量ポリエチレン系の水溶性潤滑剤を試作し、耐熱鋼素材の熱間鍛造の実加工現場において、潤滑性能評価をおこなった。その結果、黒鉛系潤滑剤とほぼ同等の潤滑性能が得られることが確認された。
放射光X線を用いたマイクロビームによる微小領域回折装置の開発

初年度における研究実施計画は以下の1-3項目であり次年度である最終年度は4-8項目である。1.回折装置の設計・製作特に留意した点は、(1)放射光X線の光軸に対して回折装置を精密に設定すること、(2)真空槽中を10^<-2>Torr.程度に減圧しても定盤が歪まないこと、(3)真空槽の開閉時に定盤が動かないことである。これらを考慮した設計を行い、微動機構付きの架台、定盤、光学ベンチ及び真空槽を製作した。2.解析ソフトウエア2次元検出器として使用するイメージングプレート上に記録される回折図形から、回折斑点の位置及び積分強度を求めるソフトウエアの開発を開始し、次年度に完成した。3.装置の立ち上げマイクロメータを用いて各部の動作試験を行い良好な結果が得られた。4.マイクロビームの光学系設定器具の製作マイクロスリットを載せた単結晶試料保持用のゴニオメータヘッドを回転ステージ上に載せたものを光学ベンチ上に設置した。光学系の調整のため下流にイオンチェンバーを置く事とした。5.微小スリットの製作5及び10ミクロン径のスリットを自作した。6.試料中の微小領域の特定とその記録光学顕微鏡にビデオ出力装置を取付け、ビームサイズ及びX線照射位置(領域)を確認し、これらをビデオテープに記録する。7.解析ソフトウエアの充実透過及び背面ラウエ像を同時に記録してより多くの回折強度を得ることとし、イメージングプレートを装填する円筒形カセットを製作した。これに伴い、平面座標系を円筒座標系に変換した。8.立ち上げ及び性能評価10ミクロンのスリットを用いて、同一隕石中に含まれる起源の異なる各カンラン石(Mg_2SIO_4)及びシリコン基板上に積んだ非晶質SIO_2上の数ミクロン径A1粒子からの回析強度を収集し、微小領域毎に異なる結晶組織を反映した複合回析図形並びに異なる回析X線プロファイルを確認することができた。今後は製作済みの5ミクロン径のスリットを使用した実験を行ない、更に数ミクロンのスリットを作製したい。1、回折装置本体装置の設計を完了し、基本的な部分を作成した。既に開発を完了している極微小単結晶回折装置製作の経験に基づき、(1)放射光X線の光軸に対して、回折装置を精密に設定することができること。(2)真空槽中を10^<-2>Torr.程度に減圧しても定盤が歪まないこと。(3)真空槽の開閉時に定盤が動かないこと。を考慮して設計を行い、微動機構付きの架台、定盤、及び真空槽、光学ベンチを製作した。2、解析ソフトウエア検出器として利用するイメ-ジングプレ-ト上に記録される回折像について、位置及び強度の情報を引き出すソフトウエアをワ-クステ-ション上で開発している。このソフトにはバックグランドを決定し、積分反射強度を求めるサブル-チンが含まれており、完成すれば自動的に指数の付いた積分強度並びに回折プロファイル(半値幅)を得ることができる。初年度における完成度は80%である。3、装置の立ち上げ装置に付属する光学系の製作は第2年度(平成4年度)であるので、総合的なチェック及び立ち上げは次年度になるが、放射光を用いずにできる装置自身の調整を行った。

特に微動機構についてのバックラッシュ等の評価を行い、問題は無いことを確認した。最終年度である平成4年度においては、昨年度に製作した「微動機構付き真空槽」の中に設けた光学ベンチ上に1.マイクロビームの光学系設定法を確立すること及び回折強度を収集しようとする2.試料中の微小領域を特定し、その位置の記録を残すことが主たる課題である。先ず1.に関しては、5及び10ミクロン径のスリットを自作した。これらを単結晶試料保持用のゴニオメータヘッド上に搭載して光学ベンチ上に置き、ビデオ装置付き顕微鏡でスリットの両端の孔の位置を確認しながら白色X線光路中にスリットを設置する。さらにその後、スリット下流にイオンチャンバーを置いて入射X線強度を測定しながらスリット位置を微調整することにより、光学系を設定する。次に2.に関しては、スリット調整用顕微鏡にビデオ記録装置を搭載し、あらかじめ記録したX線照射位置(領域)に試料中の被検領域を合致させることにより行う。この時に被検領域をビデオに収録することとした。他に、透過及び背面ラウエ像を同時に記録してより多くの回折強度を得ることとし、円筒形カセットを製作した。これにイメージングプレートを装填して微小領域からの回折像を得る。これに伴うソフトウエアの変更は、データ処理の段階における平面座標系を円筒座標系に変換したことである。試行実験として、直径10ミクロンのスリットを用いて、同一隕石中に含まれる起源の異なると推定される各カンラン石(Mg_2SiO_4)及びシリコン基板上に積んだ非晶質SiO_2上の数ミクロン径のAl粒子からの回折強度を収集し、微小領域毎に異なる結晶組織を反映した複合回折図形並びに異なる回折X線プロファイルを各々の試料について確認することができた。今後は製作済みの5ミクロン径のスリットを使用して更に微小な領域からの回折X線を得て微細組織を解明する。更に細いスリットを作製することも重要でありミクロン径程度のスリットを実用としたい。
トキソプラズマ原虫を使った細胞内「膜」識別に関する免疫新原理の探索

前年度までに同定した遺伝子の欠損MEFに、グラム陰性細菌であるサルモネラ菌及びシトロバクター菌を感染させ、それらが形成する病原体含有膜のユビキチン化及びGBP/IRGの動員率についても検討し、ユビキチン及びGBP/IRG標的タンパク質が病原体含有膜に一般的に存在するのかを検討した。また生体レベルでの細胞内自己・非自己決定因子の宿主免疫応答での重要性を検討する目的で、遺伝子欠損マウスにトキソプラズマ原虫、サルモネラ菌またはシトロバクター菌を感染させ、生存率の測定、ルシフェラーゼ発現病原体の使用による時空間的な感染の拡散について生体イメージング装置を用いて測定、血清中のTNF-α, IL-6, IL-12やIL-1をELISA法で測定、各臓器における病原体数の測定などを行って判定した。遺伝子欠損マウスは、サルモネラ菌感染またはデキストラン硫酸(DSS)を経口投与し腸炎を起こし、野生型マウスとの間で臨床的スコア(組織学的検査・所見的検査)や体重減少率、生存率の比較を行った。またサルモネラ菌やシトロバクター菌などは、細胞内においてリポ多糖(LPS)誘導性のインフラマソームの活性化を引き起こしIL-1の産生を誘導する。サルモネラ菌感染またはDSS誘導性腸炎において腸管破砕液または腸管自然免疫担当細胞でのIL-1の産生を測定し、炎症性腸疾患と細胞内膜自己・非自己決定因子が関連するかを検討した結果、同定された遺伝子がトキソプラズマの寄生胞膜を認識しうることが示唆された。応募者はこれまでにトキソプラズマ原虫と宿主自然免疫系の相互作用研究を一貫して行ってきた。宿主側の研究について、インターフェロン(IFN)によりトキソプラズマ原虫の病原体含有膜を破壊する宿主因子としてGBPを同定した(Yamamoto M, et al. Immunity, 2012年)。さらにGBPやIRGが機能するために必要な宿主制御因子を検索した結果、正の制御機構としてオートファジー関連分子であるAtg7とAtg16L1が関与することを報告し(Ohshima J, et al. J Immunol. 2014年)。以上のようにこれまでの宿主免疫学の研究から、応募者はトキソプラズマ原虫の寄生胞膜は細胞膜(自己)に由来するにもかかわらず、非自己として宿主免疫系に認識されうることから、寄生胞膜に着目してトキソプラズマ原虫と宿主細胞の相互作用を解析すれば、未だ不明な点が多い細胞内の「膜」の自己・非自己識別機構が明らかに出来るのではないかという研究構想に至った。本研究で、正常細胞内では、インターフェロン誘導性の抗病原体因子GBPが細胞内に均一に配置すること、ゲノム編集法で作製したGate-16欠損細胞ではGBPが細胞内で凝集し不均一な配置となることで、トキソプラズマやサルモネラの病原体含有小胞上への蓄積率が低下し、病原体の効率的な排除が出来ないこと、Gate-16欠損マウスはトキソプラズマ感染に劇的に弱くなることを示した。本研究成果は、近年我が国においても症例報告が増加しているトキソプラズマ症やサルモネラ菌を原因とする食中毒に対して、Gate-16を標的とした新規治療戦略を提供できるものとして期待できる。本研究成果を元にして、応募者はトキソプラズマ原虫の寄生胞膜は細胞膜(自己)に由来するにもかかわらず、非自己として宿主免疫系に認識されうることから、寄生胞膜に着目してトキソプラズマ原虫と宿主細胞の相互作用を解析すれば、未だ不明な点が多い細胞内の「膜」の自己・非自己識別機構が明らかに出来ると考え、来年度以降も研究を進めていく。他の経費で購入したプラスチック器具類及び細胞培養試薬を共有できたため、見込み額よりも少なくできたため、差額が生じた。次年度は、本年度の残り分と合わせて全て使用する見込みである。
科学技術教育のための教育用マシニングセンタとCAD/CAMの研究

始めに教育用マシニングセンタ本体部分はミニフライス盤を購入して,これを既存のボール盤、旋盤やフライス盤等を使用して改造した。改造にあたっては被削材が木材やプラスチックはもちろん,金属でも十分に切削加工が行えるような高剛性を持たせる構造とした。また,その際に高出力に耐えうるように5相ステッピングモータを送り軸に採用して改造した。さらに,作業性や安全性の向上のために,X軸・Y軸テーブルの送りおよび工具送り用Z軸はパソコンによるステッピングモータ制御の自動送りとハンドルによる手動送りの両方で行えるように改造した。構成部品は本体,5相ステッピングモータを除いて,全て既設のボール盤、旋盤やフライス盤等を使用して製作した。これによって,同様な設備を作製する場合に特殊な工作機械を使用せずに,どこの大学等の研究室や職業高校等でも製作することが可能である。次に評価用のソフトウエアの開発を行った。改造した本体を動作させる制御ソフトウエアは低価格でどこまでも実機に近い機能を含むことができるもの,また教育的実践が行えるものを開発することを目的にしているので,実際のマシニングセンタが動作する加工データを生成しなければならない。そこで,今回開発した評価用の制御ソフトウエアから得られた加工データによって,既設のマシニングセンタで実際に加工したところ,生産用マシニングセンタを制御できる加工データを得ることが確認された。今後はこの改造方法をより広く普及するように製作過程をマニュアル化していきたいと考えている。本年度は教育用マシニングセンタ本体の製作とその評価用の制御ソフトウエアの開発を行った。始めに教育用マシニングセンタ本体部分はベビーフライス盤を購入して,これを改造した。さらに,作業性や安全性の向上のために,送りはパソコンによるステッピングモータ制御とハンドルによるマニュアルの両方で行えるように改造した。構成部品は本体,5相ステッピングモータを除いて,全て既設の旋盤やフライス盤を使用して製作した。これによって,同様な設備を作製する場合に特殊な工作機械を使用せずに,どこの研究室でも製作することが可能となった。また,この制御ソフトウエアについては日本産業技術教育学会第15回九州支部大会において発表した。本年度は前年度、行った教育用マシニングセンタ本体の製作とその評価用制御ソフトウエアの開発したものに改良を試みた。始めに教育用マシニングセンタ本体部分の改良点はハンドル部分と軸の間にステッピングモータが入るので各軸方向に長くなる。そこでできるだけ軸中心の編心量を少なくなるように試みた。被削材料としてプラスチックは十分に切削できる。さらに,作業性や安全性の向上のために,カバーを取り付けた。このことによって、教育用工作機械として安全性が保たれると考えられる。構成部品の改良として本体とステッピングモータの取り付けジグの加工精度を上げ、調整をできるだけ簡単にできるようにした。次に評価用に開発を行ったソフトウエアの改良を行った。

そこで,今回開発した評価用の制御ソフトウエアから得られた加工データによって,既設のマシニングセンタで実際に加工したところ,生産用マシニングセンタを制御できる加工データを得ることが確認された。今回はさらにグラフィカルに各種設定が行えるように改良を加えた。また,この制御ソフトウエアについては日本産業技術教育学会九州支部論文集ISSN1348-6489において発表した。本年度は前年度に続き,教育用マシニングセンタの基本的な機能の追加,改良及び工作物材質を変えて基本的な加工実験を行い,その結果に基づき,制御プログラムを修正した。以下の3点に要約できる。1.送りテーブルの移動方向が反転するときに生じるバックラッシュは,加工誤差に大きく影響するので,送りテーブルの有効移動長さ上で数箇所,軸方向を変えて送りねじのバックラッシュを測定した。そしてその結果より軸の回転方向を反転させるときにステッピングモータへの出力パルスを加算して補正することとした。2.ステッピングモータの電源を入れた時点で,機械座標と相対座標を設定できるようにした。相対座標は操作者が座標を設定できるようにした。機械座標は設定が固定されている。機械原点をテーブルに設置し,原点復帰モードを追加した。これらの送りテーブル位置決めのソフトウエアの開発については,日本産業技術教育学会第17回九州支部大会において発表した。3.本体構造についてはZ軸方向の移動用ステッピングモータの取り付け部分を改善した。Z軸方向の送りはラックとピニオンから構成されており,このピニオン微動用ハンドルがあり,このハンドル軸にステッピングモータを取り付けている。モータ取り付け板は鋳物本体にもともとあったねじ穴だけを利用して,取り付けているので,Z軸動作時にモータ取り付け板が動かないようにしっかり固定できるように改善した。加工物材質についてはプラスチック及びアルミ合金を被削材として選び,加工を行い,良好な結果が得られた。
日本におけるアニマルウェルフェア概念導入に関する実証的および理論的検証

本研究は飼育動物の心理的幸福に関する実証研究として、環境変化が野生オランウータンに与える影響を行動学・生理学的側面から検討する事を目的とし、果実・非果実期にマレーシア・サバ州・ダナンバレー森林保護区に滞在し、行動および糞中コルチゾル濃度分析のための試料収集を行った。現地は生理学的分析のための設備がなく,2010年度は日本にて野外調査を指向した試料の保管・抽出法の開発をおこなった。その結果、代謝活性を止める加熱乾燥および常温輸送を仮定した常温保管による抽出法においても、冷凍保管・乾燥法を併用した抽出法とほぼ同程度の精度および感度で測定可能である事が明らかとなった。より短時間で抽出可能であり安全管理面でも利点がある本法は本領域の研究に大きく寄与すると思われる。来年度は実際に試料の分析を行う予定である。また、国内において飼育下チシパンジーを対象として採食・物理環境エンリッチメントを段階的に導入し行動と糞中コルチゾル濃度の動態を分析した。日本におけるアニマルウェルフェア概念導入に関する理論的検討としては、日本の伝統的自然観に関し基本的内容を整理した。日本人は自然動物に対し親和的態度を受け継いでいるとされるが、それは特定の種に対し“伝統的動物観に基づいて想定した「主体」を投影させる"という象徴的動物観である。同時に、偶発的自然観に由来し自然の流れを阻害してはならないという意識を保持し、日本社会は飼育動物に対し客観的手法を用いて倫理的配慮をなす為の具体的方法論を持たなかった。しかし、動物に「個」を認める日本の動物観は、ひいては動物心理学で捉えられるような主体における環境との関係性に関し非常に近接的な視座を含んでおり、西欧の動物観に基づき展開したアニマルウェルフェア概念に新たな示唆をもたらすだろう。今後はこれら論理の異なる多様な動物観を融合し多層的な同概念の形態を見出していく作業が重要である。近年日本国内において導入が進むアニマルウェルフェア概念と、その具体的手法である環境エンリッチメントであるが、国内の動物園飼育の現場では、その導入初期段階において西欧的動物観を基盤とするこれらの概念や導入に対する懐疑的態度が見受けられ、同概念に対する評価は決して一様ではなかった。このことは、西欧社会を起点とし、その文化的・社会的文脈の中で変容する動物観とともに変化し普及してきたアニマルウェルフェア概念を、文化的背景の異なる日本へ直接導入することの違和感や限界を示唆しており、加えて、より客観的で実践的な飼育動物のwell-beingに関する評価方法の確立が求められている。そこで、本研究は、アニマルウェルフェア概念の日本への導入に関する理論的検討を継続すると同時に、環境変容が動物に与えるストレスの定量化に関する実証的方法の基礎研究として、野生下オランウータンを対象とした行動観察データおよび糞中コルチゾル濃度の分析により、環境変化が糞中コルチゾル濃度とどのような相関を示すかを調査し、飼育下における理論および実践に架橋することを目的とする。研究初年度である2009年度は、マレーシア国サバ州ダナンバレー森林保護区に生息するボルネオオランウータンを対象として、雨季及び乾季に行動観察データの収集、糞サンプルの採取、果実センサス、さらに現地から日本国内へのサンプル輸送に関し予備的実験を実施した。また、日本国内におけるアニマルウェルフェアの現状を把握するための手がかりとして、特に日本固有の自然観および動物観について重点的に検討しながら理論的考察をおこなった。
光検出時間分解磁気イメージングで探るナノ構造物理

本研究の目的は、光検出核磁気共鳴を基礎としてイメージング測定に拡張した光検出磁気イメージング(MRI)を、時間分解測定と組み合わせることで、物理現象の「動き」を可視化できる光検出時間分解MRIを確立し、従来の限られた材料系(GaAs系半導体)だけでなく、紫外赤外に光応答を持つさまざまな物質に適用することで、より汎用性の高い測定技術へと進化させることである。30年度は初年度に引き続き測定系の開発に多くの時間を費やした。また前年度から問題であった既存の希釈冷凍機の不具合の修理や改良に多くの修理費や時間が費やされた。まず初年度に開発した時間分解測定系を用いてGaN系の材料において不純物に起因する発光の寿命測定を行うことに成功し学会等で発表した。現在論文投稿準備中である。初年度に完成しなかった極低温強磁場中で動作するカー回転イメージング測定系については、引き続き装置の立ち上げを進め、まだ実際のデータを取得できる段階にはないもののほぼ完成に近づいた。GaAs系材料に関しては4Kでのポンププローブ系を用いてスピンヘリックスダイナミクスについて研究を進めた。また、核磁気共鳴イメージングを用いてスカーミオンが集団状態を形成し、空間的に非常に大きな秩序相を形成していく様子を直接観察することに成功した。これらの成果については複数の論文を発表することができた。ダイカルコゲナイド材料のInSeについては、インジウムセレン/グラフェンハイブリッドデバイスを作成し、巨大な量子ホールプラトーを観測することができた。平成30年度は初年度に引き続き、装置の修理、装置開発や改良、測定試料作りに多くの時間を割いた。GaN系に関して時間分解を含む論文発表に値する価値のあるデータも多く得られた。インジウムセレンやGaAs系にはついては多くの研究結果をもとに複数の論文発表を行い、予定以上の成果が得られたといえる。一方、希釈冷凍機の修理には当初予想していなかった多くの時間と予算が費やされた。前年度から問題だったHe4とHe3の混合ガスラインのコールドリークにより、極低温に到達しない問題は解決したものの、テストのための液体ヘリウム購入や低温でのリークテストなど、多くのリソースが費やされた。また、既存のポンプが壊れて予定になかった二台のポンプを急遽購入しなければならないなどの問題も発生した。研究活動については昨年からのイギリスドイツ、アメリカ、ロシアに加え、中国、ウクライナの研究機関とも国際共同研究を進めることができた。以上のように、装置の不具合にもかかわらずできうる限りの研究は進めたので、総合的にみると申請時に予定していた計画がおおむね順調に進んでいると考えられる。次年度は従来のPL法によるGaAs系とGaN系の磁気イメージングの測定を進めるとともに、カー効果による磁気イメージングの測定を進める。時間分解測定についてはノウハウが蓄積されてきているので、実際の動きの可視化に注力する予定である。インジウムセレン系材料に関しても、マンガンドープした磁性半導体の磁気イメージング法を確立し、磁気相転移の可視化、ドメイン構造の時間変化などの可視化を目指す。昨年度進める予定だった量子ホール系のでの荷電励起子のバルクエッジ依存性は、装置の不具合により進めることができかなったため、エッジプラズモンの伝導特性の探索などとともに研究を進める予定である。研究成果については秋と春の物理学会および応用物理学会、夏の国際学会で積極的に報告するととも論文発表を行う。本年度は国際共同研究先の研究者を招くなど、人的交流も積極的に進める計画である。初年度としては多くのリソースを測定装置の開発立ち上げに費やした。まず本研究予算で既存のチタンサファイアレーザーの修理を行い、フェムト秒ピコ秒レーザーの光源を確保した。さらに第二高調波発生器を作製し、紫外から近赤外の広い波長帯にわたって、フェムト秒のレーザー励起を行うことが可能となった。時間分解測定に関しては、ストリークカメラを購入し、時間分解PL測定を行うことが可能となった。一方、カー効果をプローブにしたカー回転イメージング法は、一部部品などの購入を済ませているが、まだ完成には至っていない。これらの新規装置や従来からある測定装置を用いて、いくつかの基礎的実験を進めた。GaAs系の試料ではナノ秒スケールの電気パルスを使ってエッジチャネルの透過反射特性を詳細に測定し、論文や学会などで発表した。また、量子ホール系で発現するトポロジカル励起の一種であるスカーミオンが相転移を起こすことが示唆される結果が得られ、学会等で発表すると共に論文執筆を行った。GaAs系以外の試料としては、遷移金属カルコゲナイド(InMnSe)の磁気抵抗測定や顕微分光測定から、InMnSeが二次元半導体としての特性を有することが示唆される結果が得られ、学会等で発表を行った。一方、極低温を実現する既存の希釈冷凍機に不具合が生じ、その不具合箇所の特定に非常に多くの時間が取られた。現在修理のめどが立っておらず、極低温測定に関しては想定外の遅れが生じた。平成29年度は初年度ということで、装置開発や改良、測定試料作りに多くの時間を割いた。

試料や装置の最適化に関する基礎的なデータが得られただけでなく、一部の測定結果は論文発表に値する価値のあるデータも含まれており、その点では研究開始当初に期待した以上の成果が得られたといえる。特にGaAs系でのスピン輸送、スピンヘリックスダイナミクスに関しては、予想以上の成果が得られた。一方、極低温下で測定するための希釈冷凍機のシールドロータリーポンプが故障し、その交換を要したり、He4とHe3の混合ガスラインのリークにより、極低温に到達しない問題が発生したりした。装置の不具合箇所の探索が必要になるなどの作業に時間がとられただけでなく、当初予定していたミリケルビン温度での測定が一定期間不可能になるなど、予期しない装置の不具合に多く見舞われた。次年度以降、希釈冷凍機の修理に多くの時間が費やされることが予想されるが、時間分解測定系の構築自体は予想以上に進んでいるので、総合的にみると申請時に予定していた計画がおおむね順調に進んでいると考えられる。本研究の目的は、光検出核磁気共鳴を基礎としてイメージング測定に拡張した光検出磁気イメージング(MRI)を、時間分解測定と組み合わせることで、物理現象の「動き」を可視化できる光検出時間分解MRIを確立し、従来の限られた材料系(GaAs系半導体)だけでなく、紫外赤外に光応答を持つさまざまな物質に適用することで、より汎用性の高い測定技術へと進化させることである。30年度は初年度に引き続き測定系の開発に多くの時間を費やした。また前年度から問題であった既存の希釈冷凍機の不具合の修理や改良に多くの修理費や時間が費やされた。まず初年度に開発した時間分解測定系を用いてGaN系の材料において不純物に起因する発光の寿命測定を行うことに成功し学会等で発表した。現在論文投稿準備中である。初年度に完成しなかった極低温強磁場中で動作するカー回転イメージング測定系については、引き続き装置の立ち上げを進め、まだ実際のデータを取得できる段階にはないもののほぼ完成に近づいた。GaAs系材料に関しては4Kでのポンププローブ系を用いてスピンヘリックスダイナミクスについて研究を進めた。また、核磁気共鳴イメージングを用いてスカーミオンが集団状態を形成し、空間的に非常に大きな秩序相を形成していく様子を直接観察することに成功した。これらの成果については複数の論文を発表することができた。ダイカルコゲナイド材料のInSeについては、インジウムセレン/グラフェンハイブリッドデバイスを作成し、巨大な量子ホールプラトーを観測することができた。平成30年度は初年度に引き続き、装置の修理、装置開発や改良、測定試料作りに多くの時間を割いた。GaN系に関して時間分解を含む論文発表に値する価値のあるデータも多く得られた。インジウムセレンやGaAs系にはついては多くの研究結果をもとに複数の論文発表を行い、予定以上の成果が得られたといえる。一方、希釈冷凍機の修理には当初予想していなかった多くの時間と予算が費やされた。前年度から問題だったHe4とHe3の混合ガスラインのコールドリークにより、極低温に到達しない問題は解決したものの、テストのための液体ヘリウム購入や低温でのリークテストなど、多くのリソースが費やされた。