hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
局所パターン培養による細胞・組織チップデバイスの開発

昨年度までに開発した電気化学リソグラフィーによる細胞パターニング法の詳細なメカニズムについて検討した.本手法は,ウシ血清アルブミンなどでコートした基板表面を,マイクロ電極で電気化学的に生成した酸化剤で処理することで局所的に細胞の接着領域を基板上に作製するものである.従来のフォトリソグラフィーベースのパターン培養技術が,培養に先立って基板上に細胞接着領域を作製するのに対して,本手法は培養環境下での処理を前提とするため,複数の細胞種によるマイクロパターンの作製など,細胞を用いるバイオアッセイの意義を拡充できる.しかしこれまで,酸化剤で処理した基板領域に細胞が接着するメカニズムについては不明であった.一連の表面解析手法による検証を行ったところ,酸化剤に曝された領域からはほとんどのアルブミン分子が脱着していることがわかった.また,電気化学的に生成した酸化剤の拡散のデジタルシミュレーションを行うことで,数十pM程度の酸化剤濃度でアルブミン分子の脱着が起こることがわかった.アルブミンは比較的容易に酸化され得るチオール基を多く有するため,酸化反応に伴う三次構造の変化が脱着を引き起こすと考えられる.さらに,アルブミンが脱着した領域にフィブロネクチンなどの細胞接着性タンパク質が吸着することで,細胞接着が誘導されていることがわかった.電気化学リソグラフィーによる細胞のパターニング技術をマイクロ流路系に集積した.マイクロ流路の天井部に作製した電極アレイを用いて,流路床面の対応した領域への細胞の局所的な固定が可能であった.流路状デバイスのバイオチップ応用が盛んに検討されているが,デバイスを組立てた後に,流路内の適所に種類が異なるタンパク質や細胞を配置し得る技術は,現時点で本手法のみである.健康管理用のセルフメード抗体チップや,バイオプシーを評価する細胞診断チップなどの簡素化・自動化にも貢献できると考えられる.胚性幹細胞(ES細胞)研究の急速な進歩を受けて,細胞をマテリアルとして用いる概念(必要なときに必要な機能を備えた細胞を必要なだけ用いること)が具現化しつつあり,再生医療に代表されるような組織工学やDNAチップ・プロテインチップの延長線上に浮上する細胞をセンサ素子とするような次世代型のバイオデバイスの研究開発が盛んに行われるようになってきた.その中で,大別して細胞センシングと細胞マニピュレーションの2つが重要な基盤技術に列挙されるが,本研究では特に後者に注目し,細胞機能を巧みに利用するためにマイクロパターン培養技術の開発研究を行った.マイクロスタンプ法を利用した細胞のパターニング・組織化に関して検討した.自作のマイクロスタンプで細胞接着性タンパク質を転写したガラス基板上で細胞を培養し,マイクロメートルの精度で細胞をパターニングすることに成功した.続いて,心筋細胞や神経細胞などの興奮性細胞のパターン培養に取り組み,心筋細胞を一列に並べて培養することで,互いの細胞が電気的に結合し,ライン方向に配向生を有して同調して拍動することを明らかにした.さらに,心筋組織に特徴的な薬理作用をパターン状の微小心筋組織で再現・確認した.これらの結果に基づき,従来の個々の細胞活性変化を評価するアッセイを拡張し,微小組織レベルの機能活性(細胞ネットワーク活性)を指標とする新規なバイオアッセイ系を提案した.また,細胞のマイクロパターンを微小流体デバイスに組み込むことで,マルチ層流によるパターン局所への薬剤投与にも成功した.電気化学的に基板を改質して細胞パターンを形成する新しい手法を開発した.本手法は,従来法の課題である「異種細胞の段階的マルチパターニング」にとどまらず、3次元構造体である半導体デバイスや組織工学で用いられる細胞支持体への局所的な細胞配置誘導が可能であると期待される.本研究の目的は,動物細胞をパターン状に培養することで規定された細胞ネットワークを再構築し,細胞間コミュニケーションの活性を指標とするバイオアッセイシステムを構築することである.昨年度に提案した電気化学リソグラフィーによる細胞パターニング法について検討した.従来のフォトリソグラフィーベースのマイクロパターン培養技術では,培養に先立って,基板上に細胞接着性および細胞非接着性の領域をパターニングする必要があった.本手法では,基板上の細胞接着性の改質をマイルドでウェットな環境で行うため,細胞を培養しながらにして接着領域をパターニングできる.一枚の基板上に,異なる種類の細胞を段階的にパターニングすることで,マルチ細胞アレイを作製することに成功した.さらに,培養基板の細胞接着性を改質するのに用いる生成化学種の細胞毒性を検討した上で,予めパターニングした細胞群の近傍を改質することで,細胞の増殖・遊走の方向性制御が可能であることを示した.つまり,本手法を用いることで,基板への細胞接着を空間的かつ時間的に制御可能であり,複雑かつ精密な細胞ネットワーク構築への足がかりを得ることができた.開発目標のバイオアッセイシステムのマイクロ流路システムへの統合を念頭において,電気化学リソグラフィーによる細胞パターニング技術の流路システムへの集積化を検討した。半導体微細加工技術を用いることで,マイクロ流路内に電極アレイを作製し,流路基板上への細胞の局所固定を行った.マイクロ流路内などの半閉鎖的な空間において,細胞などのバイオ材料のパターニングを"

その場"で達成する技術の報告例はなく,本技術は本研究の目的にとどまらず,プロテインチップの開発などへの波及効果が期待される.以上,基盤技術の開発,基礎データの収集を行い,研究期間最終年度における研究目的達成に向けた足がかりを得た.昨年度までに開発した電気化学リソグラフィーによる細胞パターニング法の詳細なメカニズムについて検討した.本手法は,ウシ血清アルブミンなどでコートした基板表面を,マイクロ電極で電気化学的に生成した酸化剤で処理することで局所的に細胞の接着領域を基板上に作製するものである.従来のフォトリソグラフィーベースのパターン培養技術が,培養に先立って基板上に細胞接着領域を作製するのに対して,本手法は培養環境下での処理を前提とするため,複数の細胞種によるマイクロパターンの作製など,細胞を用いるバイオアッセイの意義を拡充できる.しかしこれまで,酸化剤で処理した基板領域に細胞が接着するメカニズムについては不明であった.一連の表面解析手法による検証を行ったところ,酸化剤に曝された領域からはほとんどのアルブミン分子が脱着していることがわかった.また,電気化学的に生成した酸化剤の拡散のデジタルシミュレーションを行うことで,数十pM程度の酸化剤濃度でアルブミン分子の脱着が起こることがわかった.アルブミンは比較的容易に酸化され得るチオール基を多く有するため,酸化反応に伴う三次構造の変化が脱着を引き起こすと考えられる.さらに,アルブミンが脱着した領域にフィブロネクチンなどの細胞接着性タンパク質が吸着することで,細胞接着が誘導されていることがわかった.電気化学リソグラフィーによる細胞のパターニング技術をマイクロ流路系に集積した.マイクロ流路の天井部に作製した電極アレイを用いて,流路床面の対応した領域への細胞の局所的な固定が可能であった.流路状デバイスのバイオチップ応用が盛んに検討されているが,デバイスを組立てた後に,流路内の適所に種類が異なるタンパク質や細胞を配置し得る技術は,現時点で本手法のみである.健康管理用のセルフメード抗体チップや,バイオプシーを評価する細胞診断チップなどの簡素化・自動化にも貢献できると考えられる.
血漿タンパク質の高分子ミクロスフィアへの競争吸着に関する研究

吸着媒としてフィルムなどより比表面積が非常に大きい高分子ミクロスフィア(微粒子)を用いた。疎水性のポリスチレン(PS);親水性のスチレン(St)/アクリルアミド(AAm),St/アクリル酸(AA),St/2-ヒドロキシエチルメタクリレート(HEMA)共重合体の各マイクロスフィアは重合開始剤として過硫酸カリウム(KPS)を用いて,窒素雰囲気下ソープフリー乳化重合法により合成した。まず、これら各マイクロスフィアの表面特性を電導度・電位差滴定,ら(ゼータ)電位および粘度測定,電子顕微鏡観察などにより調べた。その結果,各マイクロスフィアは負に荷電し,St/AAmおよびSt/HEMA共重合体粒子表面には非荷電性の親水性高分子層(ヒドロゲル層,それぞれポリ-AAm層,ポリ-HEMA層)が存在することがわかった。また、AAm共重合体粒子表面はポリ-AAm層で均一に被覆されているのに対し、HEMA共重合体粒子はポリ-HEMAだけでなく、PS部分もその粒子表面にかなり存在する(ミクロドメイン構造を有する)ことも判明した。続いて、血漿タンパク質(アルブミン,γ-グロブリン,フィブリノーゲン)のこれらマイクロスフィアへの単独および競争吸着性を検討した。単独吸着では、各タンパク質ともその吸着性は媒質のpHやイオン強度,マイクロスフィアの表面特性に大きく依存することが明らかとなった。一方,これらタンパク質混合溶液からの疎水性PSマイクロスフィアへの競争吸着においては,分子量および疎水性の大きいフィブリノーゲン分子が優先吸着する結果となった。ヒドロゲル層を有する親水性共重合体マイクロスフィアへもフィブリノーゲンの優先吸着が認められたものの、各タンパク質ともその吸着性はPSに比べ大きく低下した。これらの結果は,生医学材料(バイオマテリアル)を改良・開発する際に重要な知見となるものである。
高齢者の筋肉量に関する疫学的研究-要介護移行に関連するカットオフ値-

本研究はわが国の地域高齢者1095人を対象とし、Bioelectrical impedance analysis(BIA法)による四肢筋肉量を身長で補正した補正四肢筋肉量が男性≦7.0(kg/m2)、女性≦5.8(kg/m2)がサルコペニアのカットオフ値となることを報告した。また、サルコペニアと生活機能とが関連することも明らかにした。本研究は高齢者の介護予防に向けた健康づくりを支援するために、わが国の地域高齢者を対象とし、サルコペニアと生活機能との関連について明らかにすることを目的とした。大都市近郊に在住する65歳以上の高齢者1095人を対象に、Bioelectrical impedance analysis(BIA法)による四肢筋肉量の測定と、老研式活動能力指標を用いた生活機能についての調査を行った。四肢筋肉量(kg)とし、それを身長2(m2)で除した値を補正四肢筋肉量(kg/m2)とし、その値が若年成人における平均値から2標準偏差以上低い場合をサルコペニア群、2標準偏差未満で1標準偏差以上低い場合をサルコペニア予備群、それより多い場合を正常群とした。本研究におけるサルコペニアの有症率は男性28.0%、女性28.8%であった。サルコペニアと生活機能との関連については、ロジスティック回帰分析より、男性ではサルコペニア群は生活機能(p<0.001)とその下位尺度である手段的自立(p<0.001)、知的能動性(p<0.01)、社会的役割(p<0.001)に関連した。また、サルコペニア予備群では生活機能(p<0.01)と手段的自立(p<0.01)に関連した。一方、女性ではサルコペニア群は社会的役割(p<0.01)に、サルコペニア予備群は手段的自立(p<0.001)と社会的役割(p<0.05)に関連した。以上より高齢期の健康づくりにおいてサルコペニアを早期より予防することの重要性が示唆された。対象者:大都市近郊高槻市に在住する65歳以上の高齢者を対象に本調査への参加を募集した。平成23年3月時点での登録者1121人のうち,認知症18人、疾患による制限のために質問紙調査の項目を行えない者8名を除いた1095人(男性314人,女性781人)を分析対象者とする。平成24年8月時点までに対象者が1500人に達するように今後も調査を継続する予定。調査方法:マルチ周波数体組成計MC-190(タニタ社)を用いた筋肉量の測定と握力および歩行速度の測定と、13項目から構成され、下位尺度にはIADLと知的能動性、社会的役割が含まれる老研式活動能力指標を用いた生活機能についての自記式質問紙調査を行った。筋肉量の評価方法:現在のところ統一された筋肉量の評価方法がないため、様々な先行研究の報告から最も生活機能を反映しやすいと考えられる四肢筋肉量(kg)に注目し、身長で補正した値:補正四肢筋肉量(kg/m^2)を評価として用いる。サルコペニアの評価:サルコペニアを評価する際、筋肉量のみならず筋力や身体機能(歩行速度等)も含めた方法が望ましいとする研究報告が2010年に発表されたことを受け、サルコペニアの評価方法には筋力や歩行速度も加味して検討することに変更した。

←変更点意義:2010年にサルコペニアに関する指針がヨーロッパから報告され、ようやくサルコペニアの定義付けについて一つの方向性が示された。まずはこの定義に基づき、日本人のサルコペニアについて検討することは初めてであり、今後のサルコペニアに関する研究の貴重な報告となる。重要性:世界最高レベルの長寿国である我が国において、高齢期の健康づくりは重要な課題の一つである。そのため健康づくりを推進するのに必要な筋肉量のカットオフ値、すなわちサルコペニアの定義は、早急に行わなければならない課題といえる。対象者:大都市近郊高槻市に在住する65歳以上の高齢者を対象に本調査への参加を募集した。平成23年3月時点での登録者1121人のうち,認知症18人、疾患による制限のために質問紙調査の項目を行えない者8名を除いた1095人(男性314人,女性781人)を分析対象者とし、解析を行った。調査方法:マルチ周波数体組成計MC-190(タニタ社)を用いた筋肉量の測定と握力および歩行速度の測定と、13項目から構成され、下位尺度にはRADLと知的能動性、社会的役割が含まれる老研式活動能力指標を用いた生活機能についての自記式質問紙調査を行った。筋肉量の評価方法:現在のところ統一された筋肉量の評価方法がないため、様々な先行研究の報告から最も生活機能を反映しやすいと考えられる四肢筋肉量(kg)に注目し、身長で補正した値:補正四肢筋肉量(kg/m^2)を評価として用いた。サルコペニアの評価:本研究では補正四肢筋肉量が男性≦7.0(kg/m^2)、女性≦5.8(kg/m^2)がサルコペニアのCut-off値となることを2011年に報告した。しかし、サルコペニアを評価する際、筋肉量のみならず筋力や身体機能(歩行速度等)も含めた方法が望ましいとする研究報告が2010年に発表されたことを受け、サルコペニアの評価方法には筋力や歩行速度も加味して検討することに変更した。(←変更点)この評価方法に基づいた報告は平成24年度に発表する予定である。意義:2010年にサルコペニアに関する指針がヨーロッパから報告され、ようやくサルコペニアの定義付けについて一つの方向性が示された。
身体運動による生体リズム調節法の開発平成25年5月17日現在

本研究では、健常成人を対象に、8時間位相前進させた睡眠スケジュールへの血中メラトニンリズムの再同調に対する高照度光下での身体運動の影響を13泊14日の時間隔離実験により検証した。位相前進スケジュールの最終日の血中メラトニンリズムのピーク位相は、運動群において実験開始時に比べ有意に位相前進したが、非運動群では有意な位相変化は認められなかった。本実験の結果から、高照度光下での身体運動は、8時間位相前進させた生活スケジュールへの血中メラトニンリズムの再同調を促進することが示された。(研究の目的)本研究は、ヒト生物時計に対する高照度光と身体運動の相互作用を時間隔離実験室を使用し、行動(睡眠覚醒)、ホルモン(メラトニン)、深部体温のリズムを測定し検証する。(実施計画)本研究は、健康な20代の成人男性を対象に時間隔離実験室を使用して行う。被験者は、時間隔離実験室内で12泊13日生活する。実験は、通常のリズム位相を測定するベースライン期間(3日)、通常の睡眠時間帯を8時間位相前進する強制スケジュール期間(4日)、そして、睡眠時間や食事のタイミングを制限しないフリーラン期間(6日)、3つのセッションからなる。ベースラインおよび強制スケジュール期間中は8時間睡眠、16時間覚醒とし、覚醒時の実験室内の照度は約3000ルクスの高照度光とし、睡眠中は約0ルクスである。メラトニンリズムを計測するための採血時およびフリーラン期間中は約10ルクスの低照度に設定する。(研究実績)平成24年度の研究計画に従い、4回の隔離実験を行い、H23年度実施分と合わせて対照群8名、運動群7名より以下の結果を得た。[睡眠覚醒リズム]対照群、運動群ともにフリーラン第1日目の睡眠開始位相は8時間前進した就寝時刻付近にみられ睡眠覚醒リズムは身体運動を負荷しなくとも高照度光のみで再同調が完了していた。[メラトニリズム]運動群では8時間前進したスケジュール最終日ではベースライン期間に比べ平均5.5時間の位相前進が認められた。一方、対照群では平均2.3時間の位相前進が認められ、両群間には統計学的に有意な差が認められた。しかし、対照群の位相変化量は個人差が大きく4時間以上の位相前進が認められた被験者、2時間以上の位相後退を示す被験者が混在していた。[睡眠脳波]8時間位相前進した睡眠スケジュールの1日目の睡眠効率は運動群が対照群に比較して有意に高かった。(研究実績)平成23年度の研究計画に従い、3回の隔離実験を行い、対照群4名、運動群4名より以下の結果を得た。[睡眠覚醒リズム]対照群(4名中3名)、運動群(4名)ともにフリーラン第1日目の睡眠開始位相は8時間前進した就寝時刻付近にみられ睡眠覚醒リズムは身体運動を負荷しなくとも高照度光のみで再同調が完了していた。[メラトニリズム]対照群、運動群ともに8時間前進スケジュール最終日ではベースライン期間から56時間の位相前進が認められた。メラトニンリズムの位相前進量は、対照群と運動群間では同程度であり、運動によるメラトニンリズムの再同調促進効果は認められなかった。本研究における当初の実験計画では運動により促進された睡眠覚醒リズムの再同調がメラトニンリズムを2次的に位相前進させることを予測していた。しかし、平成23年度の結果では運動を負荷しなくとも睡眠覚醒リズムは再同調を完了しており我々の仮説とは異なる結果となった。メラトニンリズムの位相変化量についても対照群と運動群間で差は認められなかった。しかし、フリーラン第1日目における睡眠覚醒リズムとメラトニンリズムの位相関係は、対照群ではベースライン期間に比べ大きくなっており両リズム間で脱同調が生じていることを示唆させる結果であった。

一方、運動群では睡眠覚醒リズムとメラトニンリズムの位相関係はベースライン期間と同定度であったことから運動は睡眠覚醒リズムとメラトニンリズムをそれぞれ制御する2つの振動体間の相互カップリングを維持する作用を持つことが予測される。以上の結果から、本研究は当初の目的および仮説とは異なる結果となったが、ヒトの概日リズムに対する運動の効果について新たな知見を見出すことができた点を評価し、おおむね順調に進展していると判断した。平成24年度は、平成23年度と同様の実験条件で時間隔離実験を行う。統計的な検定を実施するために少なくとも対照群、運動群とも7名以上の被験者数となるように被験者を募集し、実験を実施する。平成23年度と同様に、隔離実験実施にともなう実験室借用料、被験者への謝金、メラトニンリズム測定のための試薬類の購入のために研究費を使用する。また、研究成果を学術論文への投稿するため、論文投稿・英文校正に対して使用する予定である。
Naチャネルの細胞膜発現調節機構におけるMAPカイネースの役割

電位依存性Naチャネルの細胞膜発現調節機構におけるMitogen-activated protein kinase (MAPK)ファミリーの役割を解明するために、発生学的に神経堤に由来する培養ウシ副腎髄質クロマフィン細胞を用いて実験を行い、以下の結果を得た。2.血清除去、あるいはMEK阻害剤(PD98059,U0126)によるNaチャネル発現量の変動血清を除去すると、細胞膜Naチャネル量が著しく増加した(12時間で、約1.5倍)。この時、Naチャネルのa-サブユニットmRNAレベルも同様に1.5倍に増加した。ERKを活性化するMEKの特異的阻害剤であるPD98059、あるいはU0126によっても、同様のNaチャネルの発現量の増加を認めたが、p38の阻害剤であるSB203580、およびJNKの阻害剤であるSP600125によっては変動しなかった。3.血清除去、あるいはMEK阻害剤(PD98059,U0126)によるNaチャネルα-サブユニットmRNAレベルの変動血清除去、あるいはMEK阻害剤によるα-サブユニットmRNAレベルの増加は、遺伝子転写率の変動ではなく、遺伝子崩壊率の減少によるものであった。以上の結果から、血清中に含まれる何らかの因子が、ERKの活性化を介してNaチャネルのα-サブユニットmRNAの遺伝子崩壊率を変動させることにより、細胞膜のNaチャネル発現量を調節していることが示唆された。1.血清除去によるMAPKファミリー活性の変動とMEK阻害剤(PD98059,U0126)の影響2.血清除去、あるいはMEK阻害剤(PD98059,U0126)によるNaチャネル発現量の変動血清除去、あるいはMAPK阻害剤添加により、ERK1/2の活性化を抑制すると、細胞膜Naチャネル量が著しく増加した(12時間で、約1.5倍)。この時、Naチャネルのα-およびβ_1-サブユニットmRNAレベルも同様に1.5倍に増加した。以上の結果から、血清中に含まれる何らかの因子が、MAPKファミリーのERK1/2の活性化を介してNaチャネルの遺伝子レベルを変動させることにより、細胞膜のNaチャネル発現量を調節していることが示唆された。次年度は、ERK1/2によるNaチャネルの遺伝子発現調節機構をさらに詳細に検討するとともに、ERK1/2の活性化を介してNaチャネルの発現調節をもたらす血清中の細胞外因子の同定を試みる予定である。
辞典コンテンツを自動編集・個人適応する仕組み

前年度に付与された辞典コンテンツに対する言語的アノテーションに基づいて、項目間の関係性、項目語とその定義を構成する語の間の階層的な関係などを導き、ネットワーク構造を生成する仕組みを実現した。より完成度の高い辞典を目指すには、このネットワーク構造が特定の分野をバランスよくカバーしている必要がある。前年度の研究結果を踏まえて、辞典のネットワーク構造の構成要素に欠落があり、関係が正しく導かれない部分や、偏りがある部分を発見する手法を提案した。また、XML構造化された文献コーパス(主にWeb上の論文を解析して用いる)を利用して、ネットワーク構造の拡張を試みた。そのために、文献コーパスにも言語的アノテーションを施した。さらに、コーパスから得られるネットワーク構造と辞典のネットワーク構造と統合した。これは、機械が自動的に処理したものを人間が吟味して行った。また、項目の解説文をよりやさしい表現に言い換える仕組みについて研究を行った。これは、ユーザーが過去に閲覧した文書に含まれる語に基づいて知識レベルを推定し、解説文を構成する語をさらに国語辞典などの他の辞典と関連付け、より平易な語で構成されたネットワーク構造と置き換えることによって実現される。以上の仕組みをまとめて、辞典の自動編集・個人適応、および、辞典とその他のコンテンツとの統合(マッシュアップ)に関する研究を行った。本年度は、研究代表者が制作を担当した、日本認知科学会編『認知科学辞典』(共立出版,2002年)のデジタル版でXMLによって構造化された『デジタル認知科学辞典』(共立出版,2004年)の各項目に含まれる解説文に対して、言語構造や語彙情報に基づく言語的アノテーションを付与した。これは言語的アノテーションに関する研究代表者らの研究成果を用いることによって、半自動的に行った。言語的アノテーションを含む辞典コンテンツから、項目間の関係性、項目語とその定義を構成する語の間の階層的な関係などを導き、ネットワーク構造を生成した。このネットワーク構造を利用した辞典全体の可視化・検索システムを構築し、辞典の構造に偏りがないか調査した。その結果、分野によっては大きな偏りがあることが発見できた。また、項目間の意味的関係が人間の直感と合致しているかどうかを実験によって確認した。この実験内容は認知科学辞典の内容を専門分野とする被験者に思いつく単語から始めて、それに関連する専門用語を想起させ、実際に辞典のネットワーク構造からその用語が容易に導けるかどうかを調べたものである。これは、人間の持つ辞典の項目とその文脈に関する知識と辞典から生成されたネットワーク構造を比較するものであり、人間の直感と重複する部分が十分に大きければ、そのネットワーク構造は妥当なものであり、言語的アノテーションによって項目ごとに個別に意味構造化を行うことによって、辞典全体の構造がさらに明確になり、編集の手がかりになる可能性があることを示したことになる。この点では、辞典に含まれる用語の網羅性に大きな偏りがあったため、意味構造化に関する十分な成果が得られなかったが、これらの実験によって辞典編集に関する多くの知見が得られた。
鉄系超伝導体ヘテロ接合・超格子の作製とそれを用いた超伝導発現機構の研究

鉄系超伝導体の中で最も単純な構造を有するFeSeと非超伝導体であるFeTeを交互に積層したFeSe/FeTe超格子薄膜を作製した.これらの薄膜においてFeSe層とFeTe層は同じa軸長を有することがわかった.またその値はバルクFeSeとほとんど同じであることから,FeTeがFeSeに対してコヒーレントに歪んでいる(圧縮歪み)ことを意味する.これまでにFeTeに圧縮歪みを導入した報告はなく,その物性の解明は今後の課題である.FeSe/FeTe超格子はFeSeよりも高いTcを示すが,その原因を調べるために,FeSeまたはFeTe層の膜厚を系統的に変化させた超格子を作製した.その結果,Tcは各FeSe層またはFeTe層の厚みにはほとんど依存しないことがわかった.FeSeは層間に様々なイオンや分子をインターカレートすることによりTcは上昇し,Tcは層間距離に強く依存することが報告されている.今回の結果はインターカレートしたFeSeの結果と異なっている.この原因としては,(1)超伝導層の厚みの違い,(2)組成の違い,(3)キャリアドープの有無が考えられる.上部臨界磁場の異方性を評価したところ,超伝導を示すそうはFeSe層ではなく実際はFeTe層であることを示唆する結果が得られた.これはSeとTeの相互拡散によりFeTe層にSeが侵入することで,FeTe層が超伝導化したためであると考えられる.物性の超伝導層または非超伝導層の厚み依存性を調べるには,元素の相互拡散を抑制する必要がある.Fe(Se,Te)の超伝導転移温度Tcは格子歪みに非常に敏感であり,より高Tcを実現するには格子歪みの制御が不可欠である.しかしこれまでFe(Se,Te)においてエピタキシャル歪みを導入した報告はなかった.今回得られた結果は超格子技術を利用することで格子歪みの制御が可能となることを示唆している.27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は,鉄系超伝導体FeSe1-xTexを用い,その薄膜作製技術を応用しジョセフソン接合や人工超格子を作製すること,ジョセフソン接合にマイクロ波を照射した時に現れる共鳴現象を観測することで超伝導発現機構に関する知見を得ることを目的としている.CaF2が最適な基板材料であることがわかったので,本年度はまず一度原点に立ち返って,全組成領域を調べ直した.FeSe1-xTexは,x=0.1-0.4の組成領域は固溶せず,これまで合成できないと考えられてきた.パルスレーザー堆積法によりCaF2上にFeSe1-xTex薄膜を作製した.X線回折より作製した薄膜は単結晶であることがわかり,また格子定数はxの変化に従い系統的に変化していることから,固溶しないと考えられてきた組成領域を含めた全組成領域の単結晶薄膜の作製に成功したことがわかった.さらに超伝導転移温度Tcはx=0.2で最大となることがわかった.これまで考えられてきた組成x=0.5とは異なる.そのときのTcはTczero=20.5Kであり,バルク超伝導を示すFeSe1-xTexにおいて報告されている値の中で,常圧下のものとしては最も高い.次に人工超格子の作製に取り組んだ.層状成長を示唆する反射高速電子回折像強度の振動が数回程度は観測できるまで成膜条件を最適化できたので,超伝導体FeSeと非超伝導体FeTeを交互に積層させた(FeSe)m(FeTe)n超格子薄膜を作製した.X線回折では,超周期構造を示唆する明確なサテライトピークが観測された.しかし,断面の透過型電子顕微鏡像にはFeSeとFeTeのはっきりとした界面は観測されず,界面でSeとTeの拡散が起きていることが示唆される.作製した超格子薄膜は低温で超伝導転移を示すことがわかった.また上部臨界磁場の異方性はバルクの値よりも大きく,これは超格子化効果であると考えられる.鉄系超伝導体の中で最も単純な構造を有するFeSeと非超伝導体であるFeTeを交互に積層したFeSe/FeTe超格子薄膜を作製した.これらの薄膜においてFeSe層とFeTe層は同じa軸長を有することがわかった.またその値はバルクFeSeとほとんど同じであることから,FeTeがFeSeに対してコヒーレントに歪んでいる(圧縮歪み)ことを意味する.これまでにFeTeに圧縮歪みを導入した報告はなく,その物性の解明は今後の課題である.FeSe/FeTe超格子はFeSeよりも高いTcを示すが,その原因を調べるために,FeSeまたはFeTe層の膜厚を系統的に変化させた超格子を作製した.その結果,Tcは各FeSe層またはFeTe層の厚みにはほとんど依存しないことがわかった.FeSeは層間に様々なイオンや分子をインターカレートすることによりTcは上昇し,Tcは層間距離に強く依存することが報告されている.今回の結果はインターカレートしたFeSeの結果と異なっている.この原因としては,(1)超伝導層の厚みの違い,(2)組成の違い,(3)キャリアドープの有無が考えられる.上部臨界磁場の異方性を評価したところ,超伝導を示すそうはFeSe層ではなく実際はFeTe層であることを示唆する結果が得られた.

これはSeとTeの相互拡散によりFeTe層にSeが侵入することで,FeTe層が超伝導化したためであると考えられる.物性の超伝導層または非超伝導層の厚み依存性を調べるには,元素の相互拡散を抑制する必要がある.Fe(Se,Te)の超伝導転移温度Tcは格子歪みに非常に敏感であり,より高Tcを実現するには格子歪みの制御が不可欠である.しかしこれまでFe(Se,Te)においてエピタキシャル歪みを導入した報告はなかった.今回得られた結果は超格子技術を利用することで格子歪みの制御が可能となることを示唆している.本年度は,これまで合成できないと考えられてきた組成を有する単結晶試料の合成に成功し,全組成領域の試料を得ることができるようになった.また最も超伝導転移温度Tcの高い組成を明らかにして,Tcを以前よりも上昇させることに成功した.Josephson素子などへの応用を考えると,Tcが高い方が有利であり,この結果は本研究の完成のために非常に重要である.さらにこの成果は,本研究以外の研究においても重要である.Fe(Se,Te)は非常に小さなFermi準位をもち,BCS-BECクロスオーバー領域にある非常に稀な超伝導物質であるが,その研究のためには系統的な試料が必要であるが,本研究成果により,それが可能となった.本年度はさらに,成膜条件の最適化にすることで,PLD法でも層状成長に近い状況が実現でき,人工超格子の作製が可能になった.(FeSe)m(FeTe)n超格子で観測されたTcの上昇は,SeとTeの拡散によるものである可能性が高く,期待した超格子化による効果ではないと考えられる.しかし一方で超格子化により上部臨界磁場の異方性を増大させることに成功した.これは本研究の達成目標の一つである.以上から,本年度における本研究の達成度を「おおむね順調に進展している」と評価した.27年度が最終年度であるため、記入しない。本件度は,PLD法でも層状成長に近い状況が実現できるようになり,FeSeとFeTeの人工超格子の作製に成功した.今後はFeSe層及びFeTe層を系統的にまた様々に変化させた(FeSe)m(FeTe)n超格子を作製し,上部臨界磁場の異方性とTcとの関係などについて調べる予定である.またFeTeは低温で金属なので,今後はFe(Se,Te)の上に成長できる絶縁体材料の探索も行う.もちろんこの絶縁体材料は平坦な(2次元的な)成長をする物質でなければならない.最適な絶縁体材料が見つかれば,微細加工技術を用いてJosephson接合を作製する.十分な特性のJosephson接合が作製できたら,Josephson接合におけるLeggettモードとマイクロ波との共鳴現象の観測を目指す.27年度が最終年度であるため、記入しない。
中国産低質材の有効利用に関する研究

1.島根大学教官の中国訪問大学間協力研究の相手先機関である東北林業大学の陸仁書助教授を相手チーフとして,課題テーマの「中国産低質材の有効利用に関する研究」について,書面で事前打ち合わせを行った。事前打ち合わせに基づき,8月19日より9日間,研究メンバーである田中千秋,上原徹,吉延匡弘の3名が中国ハルビン市にある東北林業大学に赴き,関係教官とテーマについて詳細に打ち合わせを行った。昨年訪問した日本の教官と今回の訪問メンバーの専門分野が大幅に異なるため,3名の日本の教官が島根大学での当該分野の研究状況を中国側参加メンバーに報告し,セミナー形式で討論を行った。また,東北林業大学構内の機械制御加工の設備および工場設備を視察し,自動化の技術指導を行うとともに,低質材の材質改良・接着性改善のためのコロナ放電装置を製作し,実験方法等の操作方法およびこれを利用した実験計画について討議を行った。さらに,東北林業大学で研究されているストランドボードの原料ストランド作成のための木材の割裂法の研究について意見を交換を行った。加えて,今後の共同研究の一環として,帯鋸の振動についての研究員交流の打ち合せを行った。中国国内における木材工業の現場視察として,ハルビン市内の木材工場(正陽河木材総合加工廠など)および木材市場を視察し,中国東北地区での木材利用の現状調査し,各経営者と意見交換を行った。その後,北京市へ移動し,国立林業試験場木質製造部門において,中国の木材工業の現状について,講義を受けた。また,同試験場において,ポプラを利用するための乾燥技術,圧縮木材,木材セメント複合板についての,設備の視察と研究成果についての討議を行った。さらに,北京林業大学森林工業学院を訪問し,大学での研究方針および動向について,同学院の教官の討議を行った。2.東北林業大学の教官の訪日12月4日より6日間,東北林業大学の陸仁書教授が訪日した。この間,陸教授は、松江市の島根大学および廿日市市の木材工業関連会社を訪れた。島根大学においては,教官との研究打ち合わせおよび講演を行なった。研究打ち合わせでは,中国産低質材の有効利用に関して,広範囲に渡るテーマについて,それぞれを専門とする島根大学教官とのディスカッションを行なった。また,当該研究成果を中心にして,中国国内における森林資源の分布から,黒龍江省を含む中国東北地方の森林資源の利用,および中国での低質材利用の現状について,島根大学学生,大学院生および教官を対象に,講演を行なった。本来,本講演は,環日本海国際交流事業の一環として11月28日に島根大学にて行われた討論会「中国東北部の森林-その利用と環境-」の一テーマとして予定されていたものである。当日は,陸教授の来日が遅れたため,東北林業大学(現在鳥取大学連合大学院博士課程3年,1996年3月学位取得予定)の董玉庫氏が代理講演を行なった。本講演は,島根大学教職員,学生および一般の市民を対象として開催されたものである。その後,陸教授および吉延助手は,日本国内の木材工業の実態調査として,広島県廿日市市所在の木材工業関連企業2社において,集成材・単板積層材の生産ライン,ドアパネル・床材・段階の研究室,机・椅子などの組み立てラインとそれらの構成部材の生産ライン,および大規模集中管理木材乾燥システムの視察を行ない,両企業の生産責任者を交えて,中国産低質材の利用における実際的な問題について検討を行なった。3.島根大学におけるその後の研究展開(1)中国産低質材の実際的利用の可能性について,総括検討を行った。(2)繊維強化合板の製造および物性評価を行い,中国産低質材の実際的利用について検討を行った。(3)画像解析法による組織構造の検討を行い,中国産低質材の材質と利用における問題点について検討を行った。(4)中国産低質材より調製した木酢液を用いた水処理について検討を行った。

さらに,北京林業大学森林工業学院を訪問し,大学での研究方針および動向について,同学院の教官の討議を行った。2.東北林業大学の教官の訪日12月4日より6日間,東北林業大学の陸仁書教授が訪日した。この間,陸教授は、松江市の島根大学および廿日市市の木材工業関連会社を訪れた。島根大学においては,教官との研究打ち合わせおよび講演を行なった。研究打ち合わせでは,中国産低質材の有効利用に関して,広範囲に渡るテーマについて,それぞれを専門とする島根大学教官とのディスカッションを行なった。また,当該研究成果を中心にして,中国国内における森林資源の分布から,黒龍江省を含む中国東北地方の森林資源の利用,および中国での低質材利用の現状について,島根大学学生,大学院生および教官を対象に,講演を行なった。本来,本講演は,環日本海国際交流事業の一環として11月28日に島根大学にて行われた討論会「中国東北部の森林-その利用と環境-」の一テーマとして予定されていたものである。当日は,陸教授の来日が遅れたため,東北林業大学(現在鳥取大学連合大学院博士課程3年,1996年3月学位取得予定)の董玉庫氏が代理講演を行なった。本講演は,島根大学教職員,学生および一般の市民を対象として開催されたものである。その後,陸教授および吉延助手は,日本国内の木材工業の実態調査として,広島県廿日市市所在の木材工業関連企業2社において,集成材・単板積層材の生産ライン,ドアパネル・床材・段階の研究室,机・椅子などの組み立てラインとそれらの構成部材の生産ライン,および大規模集中管理木材乾燥システムの視察を行ない,両企業の生産責任者を交えて,中国産低質材の利用における実際的な問題について検討を行なった。3.島根大学におけるその後の研究展開(1)中国産低質材の実際的利用の可能性について,総括検討を行った。(2)繊維強化合板の製造および物性評価を行い,中国産低質材の実際的利用について検討を行った。(3)画像解析法による組織構造の検討を行い,中国産低質材の材質と利用における問題点について検討を行った。(4)中国産低質材より調製した木酢液を用いた水処理について検討を行った。研究の事前打合せと中国哈爾濱の東北林業大学での研究討議と現場視察大学間協力研究の相手先である東北林業大学陸仁書教授を相手チーフとして課題テーマの「中国産低質材の有効利用に関すね研究」について書面で事前打合せを行ったあと、10月1日より10日間メンバーである高橋徹、古野毅、中尾哲也の3名が中国哈爾濱市にある東北林業大学に赴き、関係教官とテーマについて詳細に打ち合わせをした後、3名の日本の教官が島根大学での当該分野の研究状況を中国側参加メンバーに報告し、セミナー形式で討論をおこなった。また未利用材や低質材の産地現場である東北林業大学帽子山演習林(哈爾濱市南東200kmの小興安嶺)を視察し、有効利用の現状について意見の交換をした。帰国後の研究調査と実証研究(1)中国産低質材を生み出す中国の林業の生産、流通機構について、高橋徹らが日本国内で情報・資料収集をおこない検討・整理に入った。(2)古野毅、上原徹らは中国産低質キリ材について実情調査と材質研究をして、とりまとめた。
複合赤外レーザ対応高強度・高信頼性伝送路の研究

体内に挿入して使用する赤外レーザ複合光伝送システムには、半径40 mm以下の曲げに耐える中空ファイバが必要とされる。しかし従来の中空ファイバの製法では、充分な強度を有する中空ファイバの製造は難しい。本研究では、この強度劣化を防ぐための新しい手法を提案する。先ず最初に、石英ガラスキャピラリーに保護膜として無機薄膜を成膜し、ついで従来採用されていた手法により、無機薄膜内装中空ファイバを製作する。腎臓結石を破砕する等、体内に挿入して使用する赤外レーザ複合光伝送システムには、半径40mm以下の曲げに耐える大きな機械的強度をもつ中空ファイバが必要とされる。しかし従来の中空ファイバの製法では、石英ガラスキャピラリー内面に銀薄膜を形成する際に使用する溶液中の水分が、石英ガラス表面の微小欠陥成長を助長することがあり、充分な強度を有する中空ファイバを製造することが難しい。そこで、本研究では、この強度劣化を防ぐための新しい手法を提案し、その効果を実証する。1.保護膜に無機膜を用いた高強度中空ファイバの製作ガラスキャピラリー(内径0.7mm、長さ1m)内部に、全液相法を用い、保護用無機膜、銀膜、低損失化用無機膜を0.10.9μmの厚さにコートする。保護膜と銀膜を成膜し、中空ファイバの強度について調べた。中空ファイバを目標の曲げ半径15mmで360度回転させても破断することはなく、曲げに対して高強度な中空ファイバの製作に成功した。2.赤外レーザ複合光伝送用中空ファイバの設計と製作Er:YAGレーザ光とHo:YAGレーザ光を低損失に同時伝送を行うために、無機膜の厚さを数十nmオーダーで精密に制御する必要がある。ファイバの長手方向に均一な厚さを有する無機薄膜の成膜を行った。3.任意赤外波長帯伝送用無機薄膜形成材料の調査保護膜用無機膜として、室温硬化型特殊無機塗料のOCクリヤーNo.300が有効であることが分った。1.高強度無機薄膜内装銀中空ファイバ伝送装置の構築と評価焦点距離71mmのCaF_2レンズで集光し、結合ファイバ(内径0.7mm、長さ15cm)を通して、高強度無機薄膜内装銀中空ファイバ(内径0.7mm、長さ1m)に入射し、中空ファイバの出射端を一定の曲げで曲げEr:YAGレーザ光(パルス幅300μs、繰り返し周波数5Hz、エネルギー129mJ)に対する伝送特性の評価を行った。曲げ半径15mmでも折れず、270°に曲げた際にも曲げ付加損失は1.5dB程度であった。直線状態における伝送損失は約2dB程度であった。2.2波長破砕用無機薄膜内装銀中空ファイバの結石破砕への応用Er:YAGレーザ光とHo:YAGレーザ光を同時に伝送可能な無機薄膜内装銀中空ファイバを用い、曲げ角270°、曲げ半径15mmの状態でモデル結石(アルミナボール)に照射した後の破砕量を測定した。照射時間は、30分とした。Er:YAGレーザ光による破砕量は0.07gであった。Er:YAGレーザ光の照射エネルギーは約50mJ、繰り返し周波数10Hzである。曲げ状態で破砕することに成功した。
木材腐朽菌の生産する抗菌, 抗免疫活性物質の探索と医薬品開発への基礎的研究

シイタケ栽培のホダ木に寄生し,その栽培に被害を与える木材腐朽菌トリコデルマ属,ヒポクレア属の菌類に焦点を当て,それらから,抗菌,免疫抑制活性を示す成分を単離し,それらの化学構造を決定し,さらに構造と生物活性との相関性ならびに菌相互作用に関係する化学物質について研究した.まず,抗シイタケ菌発育阻害作用を指標にして,活性成分を検索し,トリコデルマ属菌の培養液から,分子量約1000のトリコポリン類と分子量約2000のトリコスポリン類が単離され,いずれもペプチドであった.トリコポリン類は, N-末端が炭素11個の分岐脂肪酸残基で, C-末端が新ジアミノアルコール,トリコジアミノールで保護され,その間は9個のアミノ酸残基からなっている.トリコスポリン類は, N-末端がアセチル基で, C-末端がフェニルアラニノールで保護され,その間は19個のアミノ酸残基を有している.なお,オキシ脂肪酸を含む新デプシペプチドも得られた.ヒポクレア属のオオボタンタケからは,トリコスポリンと類似のヒペルシンB類が得られ, C-末端のアミノアルコールはバリノール,イソバリノールであった.これら3種のペプチド類の化学的な特徴は,脂溶性であり,異常アミノ酸, α-アミノイソ酪酸を高比率で含むことである.免疫抑制作用は,トリコデルマ属菌6種について検索, 4種の菌株に活性が認められ,いずれもトリコポリン含有画分であった.合成トリコポリン類縁体も強い活性を示した.脂肪酸残基の欠如した遊離のアミノ基を有する誘導体には全然活性がみとめられなかった.この現象は,抗菌活性やラット肝臓ミトコンドリアにおける脱共役作用においても同様に観察された.菌相互作用によりシイタケ菌は新不飽和脂肪属アルコール,レンチアレキシンを生産する.これを指標にして害菌抵抗性のシイタケ菌株の選抜に用いることが可能となった.シイタケ栽培のホダ木に寄生し,その栽培に被害を与える木材腐朽菌トリコデルマ属,ヒポクレア属の菌類に焦点を当て,それらから,抗菌,免疫抑制活性を示す成分を単離し,それらの化学構造を決定し,さらに構造と生物活性との相関性ならびに菌相互作用に関係する化学物質について研究した.まず,抗シイタケ菌発育阻害作用を指標にして,活性成分を検索し,トリコデルマ属菌の培養液から,分子量約1000のトリコポリン類と分子量約2000のトリコスポリン類が単離され,いずれもペプチドであった.トリコポリン類は, N-末端が炭素11個の分岐脂肪酸残基で, C-末端が新ジアミノアルコール,トリコジアミノールで保護され,その間は9個のアミノ酸残基からなっている.トリコスポリン類は, N-末端がアセチル基で, C-末端がフェニルアラニノールで保護され,その間は19個のアミノ酸残基を有している.なお,オキシ脂肪酸を含む新デプシペプチドも得られた.ヒポクレア属のオオボタンタケからは,トリコスポリンと類似のヒペルシンB類が得られ, C-末端のアミノアルコールはバリノール,イソバリノールであった.これら3種のペプチド類の化学的な特徴は,脂溶性であり,異常アミノ酸, α-アミノイソ酪酸を高比率で含むことである.免疫抑制作用は,トリコデルマ属菌6種について検索, 4種の菌株に活性が認められ,いずれもトリコポリン含有画分であった.合成トリコポリン類縁体も強い活性を示した.脂肪酸残基の欠如した遊離のアミノ基を有する誘導体には全然活性がみとめられなかった.この現象は,抗菌活性やラット肝臓ミトコンドリアにおける脱共役作用においても同様に観察された.菌相互作用によりシイタケ菌は新不飽和脂肪属アルコール,レンチアレキシンを生産する.これを指標にして害菌抵抗性のシイタケ菌株の選抜に用いることが可能となった.木材腐朽菌類は食用キノコ,サルノコシカケ等多種の有用な菌類を包含している。そのなかでもシイタケ,カワラタケ,スエヒロタケからは免疫賦活多糖類が、トリポクラジウム属菌からは免疫抑制作用物質が発見され、木材腐朽菌類は医薬質源探索に興味ある対象と考えられる。我々はシイタケ栽培のホダ木に寄生し、その栽培に被害を与えるトリコデルマ,ヒポクレア属菌に焦点をあて、それらから生物活性成分を単離し、それらの構造と生物活性に関する研究を開始した。その結果下記の成果を得た。1.抗免疫物質の探索と木材腐朽菌の分離と培養:Trichoderma polysporum菌6種を分離し、グルコース・ペプトン・酵母エキス培地で培養した。培養液はアンバー-ライトXAD-2に吸着,メタノール,酢酸メチルで溶出,菌体はメタノールで抽出した。免疫抑制反応はマウス同種リンパ球混合反応(MLR)を用いて検定した。アンバーライトXAD-2のメタノール溶出部に強い活性が認められるもの4種,菌体抽出液に活性の認められるもの4種であった。2.トリコポリン類縁体のラット肝ミトコンドリアに対する作用:トリコポリンの脂肪酸部をデカン酸,新規アミン酸をイソロイシンに置換された合成トリコポリン類縁体は天然と同程度の活性を示し、ペプチド鎖が減少するにつれて活性は減少,脂肪酸欠除の類縁体は活性を示さなかった。3.ヒペルシン類の抗免疫活性:現在マウス同種リンパ球混合反応により試験中である。

4.菌相互作用により生産されたシイタケ菌の新代謝産物:シイタケ菌とトリコデルマ菌を拮抗培養させると、シイタケ菌が抗菌性の5種の直鎖三重結合,二重結合を有するアルコールを生産した。そのうちの一つレンチアレキシンは新物質であった。
自然超格子熱電材料における電気と熱伝導特性の独立制御

部分還元されたTiO2-x(x0.1:マグネリ相)はTiO2層とTi2O3層が規則的に配列した自然超格子である.電気特性を変化させずに熱伝導率を低下させるため4価のZrとSnの添加を試みた.Zrは期待通り固溶したが,Snは固溶しなかった.しかしながらZrを固溶させることで熱伝導率はそれほど低下せず,電気的な特性が劣化する結果となり熱電特性を改善することはできなかった.1.四価元素添加(Ti,M)O2-xマグネリ相の作製チタン酸化物マグネリ相においてTi2O3層におけるTiの価数は3価であり,TiO2層では4価であるとされている.したがって4価のイオンが安定で3価のイオンが不安定であるような遷移金属酸化物を添加すると,そのほとんどがTiO2層に固溶し点欠陥を形成することが期待される.そのような酸化物の中でTiO2と固溶体を形成することが知られているZrO2(U. Troitzsch et al. J. Mater. Sci. 40(2005) 4571)を0-10mol%添加した(Ti,Zr)O2および(Ti,Zr)O1.97を作製した.(Ti,Zr)O2では報告通りの固溶限を得ることができた.酸素欠損型マグネリ相についてもX線回折測定の結果,ZrO2がほぼ同様の固溶限まで固溶することが明らかになった.また,熱処理に伴う欠損酸素量の変化についても測定を行った結果,通常の10^-4Pa程度の真空度の場合,焼結中に特に目立った変化は起こらないことが明らかとなった.これにより,特に注意を払った焼結熱処理を行う必要がないこととなり,本マグネリ相の作製が容易であることが明らかとなった.酸素欠損に伴う焼結性の低下はそれほど大きくないものの無視できないものであることが明らかとなった.これについてはグラファイトダイスを用いたHIP処理を行うことで十分な緻密質の試料を作製できることが明らかとなった.また,この場合もHIP処理に伴う酸素欠損量の変化は十分小さいものであることも明らかとなった.2.酸素欠損量の決定酸素欠損量は超格子周期を決定する重要なパラメータである.酸素欠損量は直接面欠陥量に対応するため面欠陥の平均周期を測定することで決定することができる.図5に示すように面欠陥の平均周期をX線回折装置を用いて超格子構造に由来する回折ピークの回折角を測定することで決定した.ZrO2が固溶した場合についても,単相試料が得られた場合は同様にX線回折によって酸素欠損量が決定できることを確認することができた.【四価元素複合添加(Ti,M1,M2)O2-xマグネリ相の作製】昨年度の研究で添加が可能であることが明らかになったZrO2に加えて,さらに重い元素で強いフォノン散乱が期待できる四価元素としてSnO2を選択し,その添加が可能であるかどうか実験的な研究を行った.その結果,TiO2-SnO2は高温で均一固溶体を形成するが,部分還元を行うと,SnO2のみが還元され,試料中に金属スズが析出することが明らかになった.また,金属スズを除くと(Ti,Sn)O2-xの還元量はSnO2が完全に還元されたとしたときの値と一致し,ほぼ100%に近い添加SnO2が金属スズに還元されることが明らかとなった.これはZrO2と複合添加したときも同様であり,ZrO2はマグネリ相中に固溶するがSnO2は還元され,マグネリ相中に固溶しないことが明らかとなった.【添加元素の占有位置の特定】ZrO2を添加したマグネリ相を透過電子顕微鏡を用いて分析した.その結果,固溶したZrはマグネリ相中のTi2O3層にはあまり固溶せず,TiO2相中に優先的に固溶しているらしいことが示された.ただ,試料作製方法に問題があり,分析中の試料のドリフトが抑えきれなかったため,確定的な分析結果を得ることはできなかった.今後機械的に安定な検鏡試料を作製することで詳細な分析を行う.【四価元素添加材の熱電特性の測定】ZrO2を添加したマグネリ相の熱電特性の測定を行った.期待通りZrO2を添加した時に熱伝導率の大幅な低下が見られたが,同時に電気的な特性が劣化する結果となった.この原因については今後明らかにする必要があると考えられる.本年度までに計画していた研究はおおむね終了した.一方で,四価不純物が固溶した際に変化しないと期待していた電気的な特性が大きく変化することが明らかになった.これについては最終年度に追加で調査を行う必要がある.これを明らかにすることが本研究課題である電気的特性と熱的特性の独立制御を達成するために必要な研究となる本研究で明らかにしたい点は,チタン酸化物マグネリ相の電気伝導に寄与しているTi2O3層の密度制御による電気的特性の制御と,熱伝導に大きく寄与しているTiO2層への選択的な格子欠陥の導入による熱伝導特性の制御を独立に行うことが可能であるかを明らかにすることである.