hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
サブジェクトゲートウェイのための協調的メタデータ開発環境の構築方式

本研究では,メタデータの協調的作成方式とそれを支えるためのソフトウェアツールの構成方式に関する知見を得ることを目的として,インターネット情報資源に関するメタデータの協調的作成方法に関する基礎的な考察を進めた。サブジェクトゲートウェイの構築者が情報資源に関する情報を効率的に獲得し,共有,交換するための方法に関する考察とそれに基づくソフトウェアツールの開発,サブジェクトゲートウェイ間でのメタデータを共有するための方法に関する考察とそれに基づくソフトウェアツールの開発を進めた。本研究では,図書館等で行われているサブジェクトゲートウェイサービスの調査からはじめ,それらで用いられているメタデータ記述のための規則を収集し,それに基づき,メタデータを協調的に作成するための情報共有のための環境作りと,その環境で利用するソフトウェア作りを目標とした。また,メタデータに関して欧米のプロジェクトとの情報交換も進めた。また,Dublin Coreに関する情報を日本語で提供するサイト作りを進めた。現在までに,本研究を通じて,国内の公共図書館等との意見交換を進め,公共図書館を中心として地域情報を収集し提供するサービスや,レファレンス記録をデータベース化して提供するサービスなどに関する検討を進めている。こうした活動を通じて,メタデータに関する情報共有の場作りを進めることができた。本研究に関する成果は,IPL-Asiaおよびそれを目的として作成したサブジェクトゲートウェイ開発のための協調作業ツールに関しては7月に北京で行われた電子図書館に関する国際会議ほかで研究発表した。この他,韓国での図書館関係学会での発表,アジアディジタル図書館国際会議,EUで助成された研究プロジェクトSchemas Forumのワークショップなどで報告した。本研究では,メタデータの協調的作成方式とそれを支えるためのソフトウェアツールの構成方式に関する知見を得ることを目的として,インターネット情報資源に関するメタデータの協調的作成方法に関する基礎的な考察を進めている。そのため,サブジェクトゲートウェイの構築者が情報資源に関する情報を効率的に獲得し,共有,交換するための方法に関する考察とそれに基づくソフトウェアツールの開発,サブジェクトゲートウェイ間でのメタデータを共有するための方法に関する考察とそれに基づくソフトウェアツールの開発を進めている。本研究では,図書館等で行われているサブジェクトゲートウェイサービスの調査からはじめ,それらで用いられているメタデータ記述のための規則を収集し,それに基づき,メタデータを協調的に作成するための情報共有のための環境作りと,その環境で利用するソフトウェア作りを目標としている。また,欧米のプロジェクトとの情報交換も進める。また,サブジェクトゲートウェイの開発者間では,情報と知識の共有の場(メタデータフォーラム)が必要とされており,本研究の成果はメタデータフォーラムを形成するために有効であると考えている。平成13年度は主として調査を進めた。海外での調査のほかに,国立国会図書館,国立情報学研究所等のインターネット情報資源のためのメタデータ規則やガイドラインの調査を進めた。また,国内の公共図書館数館の状況について調査を進めた。この他,公共図書館から発信される情報を多言語(日中韓国語)で提供するためのメタデータ基準およびサービスの実現方式等に関して研究を進めた。現在,本研究を通じて,国内の公共図書館等との意見交換を進め,公共図書館を中心として地域情報を収集し提供するサービスや,レファレンス記録をデータベース化して提供するサービスなどに関する検討を進めた。こうした活動を通じて,メタデータに関する情報共有の場作りを進めた。

平成14年度は,13年度に開発を進めたネットワーク上で多言語による公共図書館サービス的機能を提供するInternet Public Library-Asia (IPL-Asia)の開発の継続を中心に研究を進めた。IPL-Asiaおよびそれを目的として作成したサブジェクトゲートウェイ開発のための協調作業ツールに関しては7月に北京で行われた電子図書館に関する国際会議ほかで研究発表した。
虚血条件付けの脳保護機序におけるNMDA受容体εサブユニット分子種の役割

野生型マウス(C57Black/Crj6マウス)およびNMDA受容体ε1サブユニット欠損マウスにおいて両側総頸動脈遮断による脳虚血を施行し、その後の神経細胞死(necrosisおよびapoptosis)の免疫組織化学的な解析をすすめた。両側総頸動脈の遮断時間を12分として、海馬CA1領域における神経細胞生存率に及ぼす影響を検討したが、個体間の結果のばらつきが非常に大きかった。このばらつきは野生型マウスでもε1サブユニット欠損マウスにおいても同様であった。ばらつきの原因として、脳血流量の減少率に個体差があるのかを検索するために、脳皮質血流をレーザードップラー血流計により測定した。その結果、脳血流量にはばらつきはなく一様に遮断前の1020%以下に減少していることが確認された。しかし、再灌流後の脳血流量には個体差が認められた。したがって、ばらつきの原因としては、再灌流後の脳血流量の違いが関与しているのか今後の検索が必要である。また、体温を一定にするために小動物用体温制御装置を使用し、マウスの体温が一定に保たれていることを観察した。さらに、総頸動脈遮断のための麻酔としてペントバルビタールの腹腔内投与を用いたが、その血中・脳内濃度がマウスによってばらついているのではないかという可能性が考えられ、イソフルレンあるいはセボフルレン麻酔下での両側総頸動脈遮断による影響を現在検討している。
超流動ヘリウム3B相表面状態密度の角度依存性測定

本研究は超低温で現れるヘリウム3の超流動B相の表面状態の分散関係を明らかにすることを目的としている。具体的な手法としては表面に準粒子を打ち込み、その量子アンドレーエフ反射の確率を測定することで分散関係を推定する。測定を行うにはなによりもまずヘリウム3を超流動状態にする必要がある。その温度領域は数mKという超低温温度領域であり、それを実現するためには核断熱消磁冷凍機が必要である。核断熱消磁冷凍機は通常は十数mKの予冷状態から一回数mKの超低温状態を実現したら、それがもつエントロピーを消費しながら低温を維持する一回限りの冷却方法であり、連続して冷却することはできない。そのため、連続して冷却できるよう多段式の核断熱消磁冷凍機の開発を行った。まず必要な超伝導マグネットが作成し、その性能を確認したところ、予定通りの性能を持っていることを確認した。また、超低温では、通常の抵抗温度計などでは温度を測定することができないため、1mKまで動作するヘリウム3融解圧温度計を作成し、冷凍機に実装した。この融解圧温度計は自己校正ができることも大きな利点であり、希釈冷凍機の試運転の際に想定どおりの性能を持っていることが確認できた。準粒子ビームを作成する黒体輻射体を含む測定セルの開発も並行して行っている。黒体輻射体は液体ヘリウム3に浸されて使用されるが、その液体ヘリウムを冷却するために測定セルには十分な表面積をもった熱交換器が必要である。その熱交換器は従来から行われている銀粉を焼結することで作成した。また、セルのデザインもより精密に測定できるように改良を行っている。デザインの変更によりより直接的に表面にさまざまな角度で準粒子ビームを入射させることができるようになった。本研究に使用予定であった希釈冷凍機の試運転を行ったところ、非常にパフォーマンスが悪いことが発覚した。開発中の核断熱消磁冷凍機も希釈冷凍機が安定した性能を持っていることが前提であるため、大きな問題である。この希釈冷凍機の低パフォーマンスの原因は不明であり、既製品でもあるため、その原因の追究及び修理には多大な時間と費用のコストがかかる。そのため、現在方針を転換し、共同利用の形で既存の核断熱消磁冷凍機を利用することの検討を行っている。セルの作成の準備はすすんでおり、作成中に若干の設計変更などを加えているが、それほど大きな遅れにはなっていないため、冷凍機の問題さえクリアすれば研究は進められると考えている。希釈冷凍機のトラブルのため、本研究での核断熱消磁冷凍機の開発は一時停止し、共同で使用できる冷凍機に本研究で開発した実験セルを搭載する。具体的には東京大学理学系研究科の福山研究室にある核断熱消磁冷凍機に搭載させてもらい、研究を進める。まずはテストセルで超低温で動作するステッピングモーターの諸性能や温度計およびヒーターとして用いる音叉型水晶振動子の動作および温度計としての校正を行う。これらの試運転で得られた結果を元に最終的な実験セルの作成を行い、本測定に入る。本測定の実験対象は超流動ヘリウムの自由表面とし、準粒子の散乱条件が鏡面散乱であるものに対して行う。最初の測定は先行実験と同様の準粒子の入射角の浅いものを行い、先行実験と比較をすることで、測定の精度の校正を行う。そののちさまざまな角度で準粒子ビームを打ち出し表面による量子アンドレーエフ反射の角度依存性を観測する。また、角度依存性だけでなくエネルギー依存性の観測もおこなう。本年度は初年度に当たるため、最終目的である超流動ヘリウム3の表面状態の研究のための実験を行うための準備期間であった。本研究では超低温で黒体輻射の方法によりさまざまな角度に準粒子ビームを作成することが実験の根幹であるが、その作成に必要な温度計とヒーターに用いる音叉型水晶振動子の共鳴線の温度及び圧力依存性を確認した。主に測定では共鳴周波数と共鳴線幅を調べ、室温における圧力依存性では、両パラメーターともに圧力の低いところでは空気の粘性および密度を反映した圧力変化を取ることを確認することができた。また、真空中で77Kの低温にしても動作することを確認した。特に音叉型水晶振動子が温度計として使われる際に重要な特質である共鳴線幅の細さに関しては、悪化することが無かったため、低温での使用に耐えうることを確認した。また、準粒子ビームをさまざまな角度で打ち込む方法に関して、3次元プリンタで模型を作成し、問題点の洗い出しを行った。当初の計画では準粒子の放出孔は2重スリットであったが、ビームの形が一定にならないため、スリットの片方を多数の穴にすることにした。このことで、ビームの形を一定にすることに成功した。一方、ビームの入射角は連続的ではなく不連続にはなったが、入射角は18個程度用意できるため本研究課題の目的である量子アンドレーエフ反射率の角度依存性を検出するには充分である。冷凍機の改良は、従来までのものでは作業に著しい困難があり、最低温度以下の部分の拡張性が乏しかったが、今年度の整備により作業が容易になり、実験空間の拡大や核断熱消磁冷凍機の建設が可能となった。希釈冷凍機の立ち上げのための作業に他との調整のため遅れが生じている。しかし、現在までに必要な大掛かりな作業は終了したため、次年度の早い時期に希釈冷凍機を立ち上げ、冷凍能力のテストを行うことはできるようになった。

一方、黒体輻射実験セルの設計は3次元プリンタで模型を作ることで、問題点を割り出し、デザインの変更を行い、よりよいものになっている。また、超低温真空中で動作するステッピングモーターのメーカーおよび型番の選定も進んでいる。温度計およびヒーターで用いる予定である音叉型水晶振動子の動作確認を、真空中及び窒素温度までのテストを行うことができている。そのためセルの作成としては、検討を要する部分の各パーツの問題点はクリアになり、具体的に設計・製作を行う準備は整った。また、実験試料であるヘリウム3の準備も済んでいる。以上、総合的に判断して進捗はやや遅れているものの、次年度以降において本格的に研究が進むための下地は整っていると考えられる。本年度も引き続き実験準備を行っている。本研究では黒体輻射体から準粒子ビームをさまざまな角度で打ち込むことが実験の一番肝要なところであるが、そのためには10ミリケルビン以下の超低温で試料空間の真空容器内で構造体を動かす必要がある。本年度は購入した超低温高真空用のステッピングモーターが実際、低温で動作するのか確認した。液体ヘリウム温度中でも目視で動作していることが確認できたので、本研究で使用できるものであることが分かった。黒体輻射体の射出する準粒子ビームをコントロールする温度計とヒーターには音叉方水晶振動子を使用する。温度計とヒーターは同時に使うため、近しい共鳴周波数を持つ振動子を近接して設置すると生じるクロストークの観測を行い、実際の測定の際には共鳴周波数が大きく異なるものが必要であることを確認した。そこでサイズの異なる、つまり共鳴特性の異なる振動子を用意し、その振る舞いの違いを調べ、実験に使用するサイズの選定を行った。希釈冷凍機の立ち上げに関しては、実験室の整備を行い、各種配管、配線の確認ができ、実際に冷却テストを行う直前までの準備はできた。しかしながら、所属機関のヘリウム供給体制が不安定になったため、冷却だけのテストは見送り、測定に必要な同軸ケーブルおよび試料導入用キャピラリーの敷設を行っている。また、冷凍機の最低温度を測定するヘリウム3融解圧温度計の作成に着手した。また、実験セルおよびヘリウム3融解圧温度計へヘリウム3ガスを導入するために必要なガスハンドリングシステムの構築を行った。概要で示したように、希釈冷凍機の運転の準備が完了した時点で、所属機関の東京大学でヘリウム供給が制限されることとなり、冷却テストを行うことができていない。そのため、予定を変更して冷却テストを実施する前に試料導入ラインの敷設を前倒しで行っている。同様に音叉型水晶振動子のヘリウム温度・真空中でのテストも実行できていない。しかし、予備実験セル自体は完成しており、窒素温度までのテストは実行できている。また、試料導入用のガスハンドリングシステムも完成しており、希釈冷凍機への搭載の準備は整っている。そのため、冷凍機への試料導入ラインの敷設が終り次第すぐにテストができるようになっている。実験セルの具体的なデザインはほぼ完成している。また、希釈冷凍機及びその先の核断熱消磁冷凍機をにらみ、温度を正確に測るヘリウム3融解圧温度計の作成に着手した。総合的に見て進捗はやや遅れているが、測定の準備はすすんでおり、次年度以降に本格的に研究を始める準備が完了していると考えている。
渋滞伝播予測付き渋滞吸収運転の数理モデル：予測所要時間を考慮した渋滞除去の評価

渋滞発生後に開始する通常の渋滞吸収運転よりもさらに早期に実行する渋滞吸収運転の一案として,下流の車が減速した時点で開始する渋滞吸収運転(以降,早期渋滞吸収運転と呼ぶ)を考案した.また,ある車が渋滞吸収運転を実行する際に引き起こしたじょう乱を,その車の後方に位置する別の車が取り除く補助的な渋滞吸収運転(以降,補助渋滞吸収運転と呼ぶ)を考案した.通常の渋滞吸収運転(補助渋滞吸収運転なし),早期渋滞吸収運転(補助渋滞吸収運転なし),通常の渋滞吸収運転(補助渋滞吸収運転あり),早期渋滞吸収運転(補助渋滞吸収運転あり)の4つの場合について,追従モデルを用いた数値シミュレーションを用いて性能を比較した.その結果,早期渋滞吸収運転(補助渋滞吸収運転あり)が最も高い性能を示すことを見出した.また,渋滞吸収運転に関連する研究として,渋滞吸収運転における二次渋滞を抑制する条件を研究した.流れの不安定性を備えた追従モデルに従う系では,流れの不安定性によって,渋滞吸収運転が引き起こしたじょう乱が二次渋滞に成長してしまう場合がある.この二次渋滞については,従来の研究では数値シミュレーションによる検証のみが報告されており,二次渋滞を抑制する条件までは提唱されていなかった.そこで,string stabilityを援用することで,二次渋滞を抑制する条件を提案することができた.今回見出した二次渋滞を抑制する条件については,論文にまとめており,現在,学術雑誌に投稿中(査読中)である.2年目の計画である渋滞安定前に開始する渋滞伝播予測付き渋滞吸収運転の研究の一つとして,早期渋滞吸収運転を提案することができた.また,渋滞吸収運転に関する研究成果として,補助渋滞吸収運転を提案することができたほか,二次渋滞抑制条件を提案することができた.なお,時間の都合上,道路上の感知器をセンサーとして用いる場合,ならびに,道路上の感知器と車の両方を組み合わせてセンサーとして用いる場合については実施しなかった.3年目の計画である渋滞後方流が不均一な場合における渋滞伝播予測付き渋滞吸収運転に取り組みたい.ただし,渋滞伝播予測付き渋滞吸収運転において,より重要と思われる研究課題が出てきた場合は,その課題に取り組みたい.例えば,1・2年目の研究課題である渋滞後方流が均一な場合について,渋滞伝播予測付き渋滞吸収運転のよりよい実行方法を目指したい.また,ボトルネックにおける渋滞を渋滞伝播予測付き渋滞吸収運転で除去したい.実施する順序については,上記のうちで重要と考えられる研究課題から実施したい.渋滞後方流が均質な場合において,二段階渋滞吸収運転(He et al., IEEE Trans. Intell. Transp. Syst., 2017)に渋滞伝播予測を組み込み,渋滞が完全に形成される前に渋滞吸収運転を開始しても渋滞(より正確には1個のwide moving jam)を除去できるかどうかを数値シミュレーションで検証した.ここで,二段階渋滞吸収運転とは,まだ渋滞先頭の伝播速度を取得する前に,事前に設定した渋滞先頭の伝播速度に従って渋滞吸収運転を開始し,その後,渋滞先頭の伝播速度を取得してから渋滞吸収運転の速度を変更するという渋滞吸収運転である.この二段階渋滞吸収運転には,渋滞伝播予測が組み込まれていないという問題点があったので,渋滞伝播予測を組み込んだ.渋滞伝播予測方法としては,車をセンサーとして用いて渋滞先頭の伝播速度を割り出した.交通流モデルとしては,追従モデルを用いた.また,道路としては,ボトルネックのない単車線道路を用いた.交通流の初期状態としては,一様な車間距離かつ一様な速度で走行している隊列の流れに設定した.渋滞は,先頭車のじょう乱によって発生させた.得られた結果としては,渋滞伝播予測付き二段階渋滞吸収運転で渋滞を除去可能なパラメータ領域が存在することを見出した.ただし,結果は渋滞伝播速度の事前設定値に大きく依存した.また,渋滞伝播速度を取得した後に開始する通常の渋滞伝播予測付き渋滞吸収運転と,この渋滞伝播予測付き二段階渋滞吸収運転を比較検証した.ただし,基礎的な比較検証であったため,今後のより詳細な検証が期待される.当初の計画では,1年目に渋滞安定後に開始する渋滞伝播予測付き渋滞吸収運転を,2年目に渋滞安定前に開始する渋滞伝播予測付き渋滞吸収運転を予定していたが,1年目は2年目の計画を前倒しして実施することができた.すなわち,二段階渋滞吸収運転を用いて,渋滞安定前に開始する渋滞伝播予測付き渋滞吸収運転を検証することができた.ただし,渋滞が安定するまでの渋滞伝播速度の時間変化を渋滞吸収運転に取り込むことは1年目では実施しなかった.なお,道路上の感知器をセンサーとして用いる場合については,時間の都合で実施しなかった.ならびに,道路上の感知器と車の両方を組み合わせてセンサーとして用いる場合についても,多くの時間を要すると予想されたため,実施しなかった.渋滞発生後に開始する通常の渋滞吸収運転よりもさらに早期に実行する渋滞吸収運転の一案として,下流の車が減速した時点で開始する渋滞吸収運転(以降,早期渋滞吸収運転と呼ぶ)を考案した.また,ある車が渋滞吸収運転を実行する際に引き起こしたじょう乱を,その車の後方に位置する別の車が取り除く補助的な渋滞吸収運転(以降,補助渋滞吸収運転と呼ぶ)を考案した.通常の渋滞吸収運転(補助渋滞吸収運転なし),早期渋滞吸収運転(補助渋滞吸収運転なし),通常の渋滞吸収運転(補助渋滞吸収運転あり),早期渋滞吸収運転(補助渋滞吸収運転あり)の4つの場合について,追従モデルを用いた数値シミュレーションを用いて性能を比較した.

その結果,早期渋滞吸収運転(補助渋滞吸収運転あり)が最も高い性能を示すことを見出した.また,渋滞吸収運転に関連する研究として,渋滞吸収運転における二次渋滞を抑制する条件を研究した.流れの不安定性を備えた追従モデルに従う系では,流れの不安定性によって,渋滞吸収運転が引き起こしたじょう乱が二次渋滞に成長してしまう場合がある.この二次渋滞については,従来の研究では数値シミュレーションによる検証のみが報告されており,二次渋滞を抑制する条件までは提唱されていなかった.そこで,string stabilityを援用することで,二次渋滞を抑制する条件を提案することができた.今回見出した二次渋滞を抑制する条件については,論文にまとめており,現在,学術雑誌に投稿中(査読中)である.2年目の計画である渋滞安定前に開始する渋滞伝播予測付き渋滞吸収運転の研究の一つとして,早期渋滞吸収運転を提案することができた.また,渋滞吸収運転に関する研究成果として,補助渋滞吸収運転を提案することができたほか,二次渋滞抑制条件を提案することができた.なお,時間の都合上,道路上の感知器をセンサーとして用いる場合,ならびに,道路上の感知器と車の両方を組み合わせてセンサーとして用いる場合については実施しなかった.今後は,2年目の計画である初期渋滞の挙動を組み込んだ渋滞伝播予測付き渋滞吸収運転に着手したい.また,3年目の計画である渋滞後方流が不均一な場合における渋滞伝播予測付き渋滞吸収運転に取り組みたい.また,渋滞伝播予測付き渋滞吸収運転において,より重要だと思われる課題が出てきたら,その課題を実施したい.例えば,渋滞の種類として,渋滞先頭と最後尾が上流へと伝播するwide moving jamだけでなく,渋滞先頭が移動しないsynchronized flowに対しても,渋滞伝播予測付き渋滞吸収運転による除去を目指したい.実施する順序については,上記のうちで重要と考えられるものから実施していきたい.3年目の計画である渋滞後方流が不均一な場合における渋滞伝播予測付き渋滞吸収運転に取り組みたい.ただし,渋滞伝播予測付き渋滞吸収運転において,より重要と思われる研究課題が出てきた場合は,その課題に取り組みたい.例えば,1・2年目の研究課題である渋滞後方流が均一な場合について,渋滞伝播予測付き渋滞吸収運転のよりよい実行方法を目指したい.また,ボトルネックにおける渋滞を渋滞伝播予測付き渋滞吸収運転で除去したい.実施する順序については,上記のうちで重要と考えられる研究課題から実施したい.
磁気リコネクションによる電気力学的エネルギー変換機構のシュミレーション

非常に複雑な宇宙プラズマ現象を理論的に解明するために計算機シミュレーションという手段を用いて研究してきた.最近ではスーパーコンピュータの実用化にともない,多くの実用的問題の処理が可能となり,実験(観測)や理論解析による従来の手段に加えて,計算物理(computational physics)という新しい分野が問題処理のための強力な手段として確固たる地位を築きつつある.本研究では,次の二点を中心に議論が進められてきた.(1)まず電磁流体方程式を計算機で効率よく処理するための適切なアルゴリズムを開発し,その有効性を検討してきた.数値的境界条件の設計,数値誤差の評価法,等を中心に研究してきた.特に,空間的に三次元のシミュレーションに対してスーパーコンピュータ適合アルゴリズムを開発しており,ベクトル加速性能を引き出す様に工夫している.(2)次に,開発されたアルゴリズムを用いて実際のプラズマ問題に適用した.宇宙プラズマ問題で中心的問題であるフレア現象の基本的物理機構の解明を目的として二次元MHDシミュレーションを実行した.その結果,フレアを説明しうる急激な磁気エネルギ変換が,ファーストリコネクションの自発的発展によって実現されうるという独自のモデルを提唱し,定性的定量的に議論した.特に,ファーストリコネクションの結果,超音速流が磁気ループと衝突するところで強いファーストショックが生じ,効率良いプラズマ加熱が生じ,加熱されたプラズマは磁気ループの境界に沿って分布する事を示した.現在はスーパーコンピュータに適合する三次元MHDシミュレーションコードを開発しており,より現実的なモデルを用いて精密な計算を計画している非常に複雑な宇宙プラズマ現象を理論的に解明するために計算機シミュレーションという手段を用いて研究してきた.最近ではスーパーコンピュータの実用化にともない,多くの実用的問題の処理が可能となり,実験(観測)や理論解析による従来の手段に加えて,計算物理(computational physics)という新しい分野が問題処理のための強力な手段として確固たる地位を築きつつある.本研究では,次の二点を中心に議論が進められてきた.(1)まず電磁流体方程式を計算機で効率よく処理するための適切なアルゴリズムを開発し,その有効性を検討してきた.数値的境界条件の設計,数値誤差の評価法,等を中心に研究してきた.特に,空間的に三次元のシミュレーションに対してスーパーコンピュータ適合アルゴリズムを開発しており,ベクトル加速性能を引き出す様に工夫している.(2)次に,開発されたアルゴリズムを用いて実際のプラズマ問題に適用した.宇宙プラズマ問題で中心的問題であるフレア現象の基本的物理機構の解明を目的として二次元MHDシミュレーションを実行した.その結果,フレアを説明しうる急激な磁気エネルギ変換が,ファーストリコネクションの自発的発展によって実現されうるという独自のモデルを提唱し,定性的定量的に議論した.特に,ファーストリコネクションの結果,超音速流が磁気ループと衝突するところで強いファーストショックが生じ,効率良いプラズマ加熱が生じ,加熱されたプラズマは磁気ループの境界に沿って分布する事を示した.現在はスーパーコンピュータに適合する三次元MHDシミュレーションコードを開発しており,より現実的なモデルを用いて精密な計算を計画している二次元電磁流体コードを用い、ベクトル計算機の機能をフルに利用できるように工夫する事により大規模なプラズマシミュレーションを実行できた。シミュレーションでは、異常電気抵抗と結合する事により系内部より自発的に発展するリコネクションにともなう様々な現象を調べた。主な成果は次のようにまとめられる。1.初期的電流シートの厚みに比べて充分長い系においては、たとえ系が完全に閉じられていたとしても、急激なリコネクションが成長できる。速いリコネクション過程にともなってスローショックが、更に磁気ループの前面にファーストショックが形成され、系全体が一気に崩壊される。2.閉じた系におけるファーストリコネクション機構によってプラズマはスロー、およびファーストショックによってきわめて効果的に加熱される。約一桁温度上昇をうけたプラズマは磁気ループに沿って分布する。これは磁気圏サブストームにともなうオーロラ粒子やVan Allen帯粒子の生成、ならびにフレアー現象で観測されるポストフレアーループヒーティングを説明しうるに充分な加熱機構である。3.更に長い系において一方の側面が自由境界の場合、磁気リコネクションの発展にともないプラズモイドが成長し、アルベル速度のオーダーで伝搬する。これは地球磁気圏尾部において観測される大規模なプラズモイドを説明しうる。以上は二次元数値計算であるがそれでも現在のベクトル計算機の性能をほぼフルに利用する事が必要である。より現象論的に議論するためには三次元計算が重要であり、そのためにはベクトル計算機をギリギリまで利用できるような様々な工夫が必要であり、今後の研究の中心となろう。
滑膜浸潤T細胞の認識抗原同定を中心として慢性関節リウマチ病因の解明

これまで我々は慢性関節リウマチにおいてT細胞が関節特異的にオリゴクローナルに集積していること、この関節特異的集積T細胞クローンが同一関節滑膜の異なる部位で同じように集積していること、さらに同一患者である関節に集積するT細胞クローンの約半数が他の関節でも集積クローンとして検出されること〈黒川、論文提出中〉を見いだしている。本実験ではこの抗原を決定するとを目的とした。方法として、1)リコンビナントT細胞受容体(TCR)の再構築による方法と、2)候補となる抗原で患者末梢血を刺激し発現の増強するTCRβ鎖遺伝子配列が実際に関節で増殖しているT細胞のそれとの同一性を検討する方法によった。1)では現在のところTCRの立体構造の正確な再現に問題があると考えられ使用に至っていない。同時に行った2)の方法では慢性関節リウマチにおける自己抗原の候補であるタイプIIコラーゲンで患者末梢血を刺激したところ、同一患者の関節内で集積しているTCRクロノタイプと同一のTCRクロノタイプの発現が増殖することが認められ、関節内集積T細胞の対応抗原のひとつはタイプIIコラーゲンであることが判明した〈関根、論文提出中〉。また、個々のT細胞クローンの消長を経時的に追うと、長期にわたり検出されるクローンが多いがその比率は一定でなく、次第に減少しいくクローンや、同時期に採取された末梢血では検出されないにもかかわらず関節内での発現が経過中劇的に増強するクローンがあることが判明し、後者のT細胞クローンは末梢血からの流入ではなく関節内抗原の刺激を受け増殖したことを示唆している〈加藤、論文提出中〉。この方法では順次既知蛋白を試していくのもひとつの手段であるが、それにはかなりの労力と時間がかかる。やはり、より包括的に抗原を同定できる1)のような方法の開発が望ましく現在さらに検討を続けている。
擬似マルチスケールFDTD法による高周波デバイスへのメタマテリアル適用の研究

等価回路計算が統合された電磁界解析手法であるLE-FDTD法を拡張し,自然界には存在しない特徴を持つメタマテリアルを解析できるようにすることで,現在期待されているメタマテリアルの高周波デバイスへの適用を容易にすること,メタマテリアルを用いた高周波デバイスを提案することを目的とした研究である.提案する手法におけるメタマテリアルの解析に成功し,有限要素法に対して時間,メモリ使用量共に約10分の1程度で同等の解析が可能であることを示した.等価回路計算が統合された電磁界解析手法であるLE-FDTD法を拡張し,自然界には存在しない特徴を持つメタマテリアルを解析できるようにすることで,現在期待されているメタマテリアルの高周波デバイスへの適用を容易にすること,メタマテリアルを用いた高周波デバイスを提案することを目的とした研究である.提案する手法におけるメタマテリアルの解析に成功し,有限要素法に対して時間,メモリ使用量共に約10分の1程度で同等の解析が可能であることを示した.本研究では,メタマテリアルの高周波デバイスへの適用を容易にするための,新たなシミュレーション手法を開発し,それによって予測されるプロトタイプを作成・実験することで,手法の即効性,新規高周波デバイスの提案を行うことを目的として着手された.ダイオード・トランジスタに代表される非線形素子,抵抗・インダクタ・キャパシタのような線形素子の高周波等価回路を,3次元電磁界解析手法であるFDTD(Finite Difference Time Domain)法に組み込んだLumped Element FDTD(LE-FDTD)法を拡張し,メタマテリアルの微細構造部を高周波等価回路として取り扱うことで,解析効率,設計効率を大幅に向上させ,メタマテリアルの創成,応用を加速させることが狙いである.本21年度は,LE-FDTD法のシミュレーションコードを作成し,さらに拡張として,周期構造を持つメタマテリアルを構成するセルの等価回路を組み込むことに成功した.学会発表において,LE-FDTD法に組み込まれた等価回路を隙間なく配置することが従来のモデリング法では不可能であることを示し,その一解決法を提案すると共に,伝送線路型メタマテリアルを対象に,実測結果,有限要素法による解析結果と比較することで,その有効性を示した.また,同形状のメタマテリアルの特性解析において,解析時間,使用メモリを有限要素法と比較した結果,約10分の1程度であることも示した.一方で,LE-FDTD法におけるモデリング上の制約から,不要なリアクタンス成分が含まれ,結果として周波数特性が低域にシフトするという潜在的な問題が含まれていることがわかった.所謂「メタマテリアル」は,電磁波に対して負の屈折率を持つなどといった,誘電磁性において特異な性質を示す人工物質を指し,スーパーレンズや透明マントなどを実現するための一原理が発表されて以来,多大な注目を集めている.本研究では,メタマテリアルの高周波デバイスへの適用を容易にするための,新たなシミュレーション手法を開発し,それによって予測されるプロトタイプを作成・実験することで,手法の即効性,新規高周波デバイスの提案を行うことを目的としている。Lumped Element Finite Difference Time Domain Method(LE-FDTD法)は,ダイオード・トランジスタに代表される非線形素子,抵抗・インダクタ・キャパシタのような線形素子の高周波等価回路を,3次元電磁界解析手法であるFDTD法に組み込んだハイブリッド解析手法であり,正確な等価回路パラメータの同定,正確なモデリングに基づき,実測結果とも良好に一致する結果が得られる.この方法は,本来はミクロに現れるディスクリートデバイス内の諸現象を,マクロな等価回路として取り扱っているため,物理的モデルに基いた擬似マルチスケールシミュレーションと考えることができる.本年度は,昨年度に開発したシミュレーションツールを3次元メタマテリアル設計に向けた拡張とその効果に関する検討を実施した.昨年度着手したシミュレーション技術をさらに進化させるとともに,新たに明らかとなった解析手法固有の問題を解決し,積層構造に対応するコード開発を行った.また,12次元構造のメタマテリアル応用については継続的に実施した.1次元メタマテリアルの一応用である伝送線路型メタマテリアルによる漏れ波アンテナでは,同一形状の1ユニットを周期的に配列した構造であることから,各ユニットにおける入力に対する放射量,透過量は同一となる.伝送線路型という構造であることから,各ユニットに対する入力は相対的に減少し,結果,ユニット相互で比較した場合の放射量に傾斜が生じ,電磁波の放射方向に制約が生じることになる.今年度はこのことをシミュレーションによって明らかにするとともに,その一改善方法を提案する段階にまで昇華することができた.また,弾性波に対するLE-FDTD法についてもコード開発に着手し,弾性波2次元メタマテリアル実現の可能性を解析的,実験的に示すことに成功した.なお,この成果の一部を含めた報告を雑誌論文に投稿中である.
楕円型・放物型方程式の解の境界正則性について

p-優調和関数を含む一般の楕円型方程式の非負解に対するCarleson評価を与えた.同様の議論により内部一様領域上のHarnack型の不等式と局所最大値原理型の不等式をみたす非負関数への評価が得られることがわかった.証明の副産物としてそのようなHarnack型不等式をみたす非負関数への大域的積分評価が得られた.ダブリング測度を備えた距離速度空間でも同じ議論ができると考えて研究中である.共同研究者のSeesanea氏とSobolev型の埋め込み定理の一種であるL^{p}-L^{q}トレース不等式と,それに対応するEuler-Lagrange方程式の研究を行った.これはp-調和関数のWiener判定にあらわれるWolffポテンシャルの評価と関連するものである.また,埋め込み先の空間の測度として集合の境界の上の集中する測度を選ぶとトレース型不等式が得られるため,解の境界挙動とも関連する.この不等式の,過去に二進立方体分割を利用して証明が与えられていた部分に, p-優調和関数のWolffポテンシャルによる両側からの評価とPicone型不等式を利用した抽象的かつ単純な別証明を与えた.また,これを一般化相互エネルギー積分に対する評価に拡張した.これらの評価により,対応するEuler-Lagrange方程式に非斉次をつけた方程式に対しても解の構成が可能になった.証明方法の抽象化により,重み付き多様体などを含むダブリング測度とPoincar'{e}の不等式を備えた距離速度空間での同様の評価と対応する方程式の解の構成への道筋がついた.L^{p}-L^{q}型トレース型不等式にとそれに関する方程式,不等式に対して予想外の成果があった一方で,放物型方程式の境界正則性の研究については十分な進展を得ることができなかった.Carleson評価の利用しやすい形の定式化,および過去の結果との比較に手間取ってしまい,年度中に論文としてまとめることができなかったことは残念である.L^{p}-L^{q}トレース不等式とそれに対応するEuler-Lagrange方程式の研究を発展させる.本年度は,ダブリング測度とPoincar\'{e}の不等式を備えた距離速度空間上で同様の結果を出すことを狙う.また,このエネルギーの評価を移流拡散方程式を含む放物型方程式のエネルギーに応用することに取り組む.具体的には,解の正則性のための係数関数の条件づけに放物型エネルギーについてL^{p}-L^{p}型トレース不等式があらわれると考えている.さらにこれらの評価と流体の方程式との関連を探る.距離速度空間上のポテンシャル論と関連して,メッシュ上の楕円型方程式とその収束の研究を行う.特に,近年登場したunfolding作用素を使った均質化法とその有限要素法との関係を,距離速度空間でのポテンシャル論の観点から再構成することを考える.p-優調和関数を含む一般の楕円型方程式の非負解に対するCarleson評価を与えた.同様の議論により内部一様領域上のHarnack型の不等式と局所最大値原理型の不等式をみたす非負関数への評価が得られることがわかった.証明の副産物としてそのようなHarnack型不等式をみたす非負関数への大域的積分評価が得られた.ダブリング測度を備えた距離速度空間でも同じ議論ができると考えて研究中である.共同研究者のSeesanea氏とSobolev型の埋め込み定理の一種であるL^{p}-L^{q}トレース不等式と,それに対応するEuler-Lagrange方程式の研究を行った.これはp-調和関数のWiener判定にあらわれるWolffポテンシャルの評価と関連するものである.また,埋め込み先の空間の測度として集合の境界の上の集中する測度を選ぶとトレース型不等式が得られるため,解の境界挙動とも関連する.この不等式の,過去に二進立方体分割を利用して証明が与えられていた部分に, p-優調和関数のWolffポテンシャルによる両側からの評価とPicone型不等式を利用した抽象的かつ単純な別証明を与えた.また,これを一般化相互エネルギー積分に対する評価に拡張した.これらの評価により,対応するEuler-Lagrange方程式に非斉次をつけた方程式に対しても解の構成が可能になった.証明方法の抽象化により,重み付き多様体などを含むダブリング測度とPoincar'{e}の不等式を備えた距離速度空間での同様の評価と対応する方程式の解の構成への道筋がついた.L^{p}-L^{q}型トレース型不等式にとそれに関する方程式,不等式に対して予想外の成果があった一方で,放物型方程式の境界正則性の研究については十分な進展を得ることができなかった.Carleson評価の利用しやすい形の定式化,および過去の結果との比較に手間取ってしまい,年度中に論文としてまとめることができなかったことは残念である.L^{p}-L^{q}トレース不等式とそれに対応するEuler-Lagrange方程式の研究を発展させる.本年度は,ダブリング測度とPoincar\'{e}の不等式を備えた距離速度空間上で同様の結果を出すことを狙う.また,このエネルギーの評価を移流拡散方程式を含む放物型方程式のエネルギーに応用することに取り組む.具体的には,解の正則性のための係数関数の条件づけに放物型エネルギーについてL^{p}-L^{p}型トレース不等式があらわれると考えている.

さらにこれらの評価と流体の方程式との関連を探る.距離速度空間上のポテンシャル論と関連して,メッシュ上の楕円型方程式とその収束の研究を行う.特に,近年登場したunfolding作用素を使った均質化法とその有限要素法との関係を,距離速度空間でのポテンシャル論の観点から再構成することを考える.
遺伝子改変動物に由来する細胞株を用いた、プリオンタンパク質の機能に関する研究

イヌがプリオン病感染に抵抗性を持つか否かを調べるため、マウススクレイピー感染神経細胞株におけるin vitroのイヌ型プリオンタンパク質(canis prion protein, CaPrP)発現系の樹立を目指して実験を行なった。ビーグル白血球よりCaPrP cDNAのクローニングを行なった結果、他の犬種にも共通して保存され、かつCaPrP配列に特徴的なGly104が存在すること、さらに犬種間で多型の認められる101番、107番、163番のアミノ酸はそれぞれGly, Asn, Gluであり、これらの位置においても、他の犬種にも共通して認められる残基が存在することが明らかとなった。次にこのcDNAを用いて、発現ベクターであるレトロウイルスベクターpSFFにサブクローニングを行った。続いて、エレクトロポレーション法によりエコトロピック性のパッケージング細胞であるGP+E-86纖維芽細胞株にトランスフェクションを行ないその陽性クローンを選抜した後、このGP+E-86クローンとアンフォトロピックなパッケージング細胞であるPA317繊維芽細胞株との共培養法によりウイルスストックを得た。この後、このウイルスストック溶液を用いでマウス視床下部由来神経細胞株GT1-trkおよびそのマウススクレイピー感染細胞株であるScGT1-trkに対して感染を試みたが、ウェスタンブロット法によるCaPrPの検出に成功することが出来なかった。また、GP+E-86クローンにおけるCaPrPの検出も成功しなかった。GP+E-86はNIH3T3株に由来するパッケージング細胞であり、これは、他の研究グループでプリオンタンパク質を発現させる際に用いられているpsi2と由来を同一にしているが、今回、パッケージング細胞としてpsi2を用いなかったことがCaPrPの発現に困難を極めた主な原因と考えられた。また、CaPrPも他の動物種のプリオンタンパク質と同様、その配列の相同性が高いため、「CaPrPに反応せず、マウスプリオンタンパク質に反応する」抗体の選出は難しく、そのエピトープ分析から唯一このような親和選択性を満たすと思われた抗体HuM-R01をマウスプリオンタンパク質の検出に使用したが、この抗体の力価は低く、ウェスタンブロットには利用できないと考えられた。一方、同じくマウススクレイピー感染細胞株であるScN2aも我々は所持しているため、このコントロール株N2aにおいて他の抗体を使用してウェスタンブロットの検討を行なったところ、微量でも多くの種類で検出に成功した。ウシ海綿状脳症(BSE)やクロイツフェルト・ヤコブ病などのプリオン病の原因物質として知られるプリオンタンパク質の機能を解析するため、以下の実験を行なった。1)スクレイピー感染神経細胞株におけるイヌ型プリオンタンパク質の発現導入(イヌプリオンタンパク質遺伝子の単離と発現ベクターの構築)イヌ白血球から採取したtotal RNAを用いて、RT-PCRを行なったところ、CaPrP cDNAと思われる推定802bpsのバンドを得た。次に、このCaPrP cDNAをクローニングするため、pBluescriptベクターにこのバンド由来のDNAをランダムに組み込んだ後、大腸菌DH5a株へのトランスフェクトならびにカラーセレクションによって目的の断片を得た。さらにレトロウイルス由来ベクターpSFF(Friend spleen focus-forming virus由来)にサブクローニングし、psi-2繊維芽細胞をパッケージ細胞として、トランスフェクトに用いるプラスミドを増幅している。今後、マウススクレイピー持続感染細胞である視床下部由来神経細胞株ScGT1-trkならびに神経芽腫細胞ScN2a。にこのプラスミドを導入し、CaPrPの構造変化をウエスタンブロット法により検討する。2)イヌプリオンタンパク質遺伝子トランスジェニック(Tg)マウスの作製(Tgマウス作製のための胚操作ならびに移植系の構築)CaPrP-Tgマウスの作製に先立ち、胚操作ならびに胚移植系をTCRマウスを用いて確立した。4-6週令のマウスに性腺刺激ホルモンを注射して過排卵を誘導した後交配させ、交配後2.5日の子宮と卵管から8細胞期胚と桑実胚を採取した後、偽妊娠マウスの子宮に移植した。移植胚は、そのまま培養した群以外に、他の胚と凝集させた融合胚群、電気刺激によって四倍体化させた胚と凝集させた融合胚群などを用いたが、いずれにおいても産仔を得ることに成功した。イヌがプリオン病感染に抵抗性を持つか否かを調べるため、ビーグル由来イヌ型プリオンタンパク質(canis prion protein, CaPrP)のクローニングを行なったところ、他の犬種にも共通して保存されておりかつCaPrP配列に特徴的なGly104を有していたほか、犬種間で多型の認められる101番、107番、163番のアミノ酸はそれぞれGly,Asn,Gluであり、これらは他の犬種にも共通して認められる残基であった。続いて、エレクトロポレーション法によりエコトロピック性のパッケージング細胞であるpsi-2繊維芽細胞株にトランスフェクションを行ないその陽性クローンを選抜した後、このpsi-2クローンとアンフォトロピックなパッケージング細胞であるPA317繊維芽細胞株との共培養法によりウイルスストックを得た。この後、このウイルスストック溶液を用いてマウス視床下部由来神経細胞株GT1-trkおよびそのマウススクレイピー感染細胞株であるScGT1-trkに対して感染を行ない、ポリクローナルなCaPrP発現細胞株をGT1-trkおよびScGT1-trkそれぞれにおいて4系統樹立した。

現在、ウエスタンブロッティングの系を調節することにより、マウスのプリオンタンパク質およびCaPrPの発現を検出している段階である。ウエスタンブロッティング系の調節後、CaPrPの構造変換の有無が判別し次第、論文投稿を行なう予定である。イヌがプリオン病感染に抵抗性を持つか否かを調べるため、マウススクレイピー感染神経細胞株におけるin vitroのイヌ型プリオンタンパク質(canis prion protein, CaPrP)発現系の樹立を目指して実験を行なった。ビーグル白血球よりCaPrP cDNAのクローニングを行なった結果、他の犬種にも共通して保存され、かつCaPrP配列に特徴的なGly104が存在すること、さらに犬種間で多型の認められる101番、107番、163番のアミノ酸はそれぞれGly, Asn, Gluであり、これらの位置においても、他の犬種にも共通して認められる残基が存在することが明らかとなった。次にこのcDNAを用いて、発現ベクターであるレトロウイルスベクターpSFFにサブクローニングを行った。続いて、エレクトロポレーション法によりエコトロピック性のパッケージング細胞であるGP+E-86纖維芽細胞株にトランスフェクションを行ないその陽性クローンを選抜した後、このGP+E-86クローンとアンフォトロピックなパッケージング細胞であるPA317繊維芽細胞株との共培養法によりウイルスストックを得た。この後、このウイルスストック溶液を用いでマウス視床下部由来神経細胞株GT1-trkおよびそのマウススクレイピー感染細胞株であるScGT1-trkに対して感染を試みたが、ウェスタンブロット法によるCaPrPの検出に成功することが出来なかった。また、GP+E-86クローンにおけるCaPrPの検出も成功しなかった。GP+E-86はNIH3T3株に由来するパッケージング細胞であり、これは、他の研究グループでプリオンタンパク質を発現させる際に用いられているpsi2と由来を同一にしているが、今回、パッケージング細胞としてpsi2を用いなかったことがCaPrPの発現に困難を極めた主な原因と考えられた。また、CaPrPも他の動物種のプリオンタンパク質と同様、その配列の相同性が高いため、「CaPrPに反応せず、マウスプリオンタンパク質に反応する」抗体の選出は難しく、そのエピトープ分析から唯一このような親和選択性を満たすと思われた抗体HuM-R01をマウスプリオンタンパク質の検出に使用したが、この抗体の力価は低く、ウェスタンブロットには利用できないと考えられた。一方、同じくマウススクレイピー感染細胞株であるScN2aも我々は所持しているため、このコントロール株N2aにおいて他の抗体を使用してウェスタンブロットの検討を行なったところ、微量でも多くの種類で検出に成功した。
強固な骨格を持つ分子三脚の自己組織化単分子膜上における反応と分子物性制御

強固な骨格を持つホモアダマンテンが縮環したシクロブタジエン鉄錯体の合成に成功し、その構造・性質について調べた。4,4'-ビアダマンテニルの光閉環反応によりホモアダマンテンの縮環したシクロブテンを合成した。これとNBSとの反応から得られるジブロモジクロブテンを鉄ノナカルボニルと反応させ、ホモアダマンテンが縮環したシクロブタジエン鉄カルボニルが得られた。その構造をX線結晶構造解析により調べたところホモアダマンテンの立体的な効果により、置換基がシクロブタジエン環平面に対して20-24度傾いていることが分かった。さらにX線と赤外分光法の結果からカルボニル基の結合次数の低下が見られ、ホモアダマンテンが縮環することでシクロブタジエン配位子の供与性が上昇していることが分かった。理論計算からホモアダマンタンの縮環によりHOMOが上昇していることが示された。シクロブタジエン鉄カルボニルの酸化によるシクロブタジエンの遊離は合成上非常に重要な方法であるが、シクロブタジエン鉄カルボニル錯体のカチオンは容易に分解してしまうためあまり研究例がなかった。今回ホモアダマンテンが縮環することで、低温ではあるが初めてシクロブタジエン鉄カルボニル錯体の可逆な酸化過程がサイクリックボルタンメトリーで観測された。これはホモアダマンタンの電子的な効果と立体的な効果によるものであると考えられる。
ナノセル状組織の回転制御による異方性Sm-Fe-Mn-N磁粉の開発

Sm-Fe-N磁粉は、一般的には粉末粒径を微細化する事で高保磁力を得る。一方で、Sm-Fe-N粉末を過窒化する事で粒子内部に微細なナノセル状組織が形成し保磁力が高まる事も知られているが、過窒化中に結晶セルが回転し粉末が等方的になるという問題がある。本研究ではこの過窒化によるナノセル状組織の生成機構をマルチスケール組織解析を駆使して解明し、結晶セルが回転している領域はごく限られた領域で起きる現象で、多くの部分では結晶セルは配向したまま回転しない事を明らかにした。この研究により、結晶セルの回転制御よりも粉末粒子内部の組織の均一化に注力した組織制御が高特性化に有効である事を明らかにした。ハード磁性材料(=永久磁石)の特性は粉末粒径に強く依存する事が知られているが、Sm-Fe-Mn-N磁石は世界最強の永久磁石材料であるが、興味深い事に化学量論組成(Sm2(FeMn)17あたりN原子の数x=3)を超えて過窒化を施すと単結晶だった粉末中に結晶相が非晶質相に区切られたナノセル組織を示し、この非晶質相が磁壁のピンニングサイトとなって粗粉末でも良好な保磁力を示す事も知られている。文献によれば、高保磁力が得られる試料では、x>5.5において非晶質相で区切られた等軸結晶相からなるナノセル状組織が、そして4<x<5においてワイヤー状の非晶質相や高密度の転位からなる組織などが報告されている。この様にして作られたSm-Fe-Mn-N磁石は高保磁力の割には角型性が乏しいため普及するには至らなかった。その原因は過窒化でナノセル組織が形成する時に何らかの駆動力により回転してしまい、等方的になるためであると考えられる。この駆動力については下記二つの仮説が考えられる。仮説A:窒化によって一軸異方性になると内部の磁気エネルギーが高くなり、それを緩和するために結晶が回転する。仮説B:窒化によって格子内に窒素が侵入し、c軸が伸びると内部ひずみが発生して、それを緩和するために結晶が回転する。昨年度は窒化条件の最適化と組織観察に重点を置きつつ仮説Aの実証に努めてきた。その結果、Sm-Fe-N合金が窒化されナノセル組織が形成される様子を観察する事に成功した。また、キュリー点(磁気相転移温度=この温度以上で材料は磁性を失う)を挟んだ2種類の温度で過窒化を行った、配向性に変化はない事をつきとめた。これは仮説Aが正しくない事を示唆している。仮説Aが正しくないという証拠をつかんだので、次年度の計画通り仮説Bの実証に向け熱間強加工を駆使してナノセル組織の配向化を目指す。昨年度は窒化条件の最適化と組織観察に重点を置き、Sm-Fe-Mn合金の窒化と磁性粉末の組織観察を行うノウハウを構築する事ができた。また、キュリー点(磁気相転移温度=この温度以上で材料は磁性を失う)を挟んだ2種類の温度で過窒化を行い、窒化温度は配向性に強く影響しない事をつきとめた。これは仮説Aを否定するものである。研究計画に書かれてある「結晶回転の証拠」「窒化温度と配向性の関係」についても調査が完了しており、次年度の計画に移行する上で障害もない事から、「おおむね順調に進展している」との自己評価をくだした。永久磁石の特性は粉末粒径に強く影響される事が知られている。そのため有力な永久磁石材料の1つであるSm-Fe-N磁石において粉末粒径を下げるための努力がなされてきた。これに対し、化学量論組成(Sm2Fe17あたりN原子の数x=3)を超えて過窒化を施すと、特にMn添加した合金系において、元々単結晶だったSm-Fe-Mn粉末中にナノ結晶相が非晶質相に区切られたナノセル状組織を示し、この非晶質相が磁壁のピンニングサイトとなって粗粉末でも良好な保磁力を示す事が知られている。しかし、この方法で作られたSm-Fe-Mn-N磁石は高保磁力の割には角型性が乏しく普及するには至らなかった。これは、過窒化の最中に転位セルが生成し、結晶が回転して結晶方位がランダム化する事に起因すると言われてきた。初年度研究で、窒化温度をキュリー点上下に設定する事で、強磁性と常磁性のいずれの状態で過窒化しても磁気特性が等方性化する事を見出し、磁性の有無と等方性化の間に特に関係はない事を明らかにした。2年目は、電子顕微鏡を駆使し、過窒化による粉末内組織の変化を詳細に調べてナノセル状組織生成のメカニズム解明に取り組んだ。その結果、非晶質相に区切られたナノ結晶セル組織は確認されたものの、転位セルは全く見られず、結晶セル部分の方位はほぼ配向している事が明らかになった。これは転位セルの生成が結晶セルの回転に寄与しているとする従来の解釈を覆す結果であり、本研究を実施した事で得られた新知見である。転位セルが生成しない事が分かった以上、応力印加して過窒化すれば転位生成を抑えて配向粉末を作れるという当初の目論見は崩れた言わざるを得ない。