hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
赤外モノサイクル位相制御光による光誘起相転移の研究

1単一サイクル位相制御赤外6 fsパルス(1.3サイクル)の整備;これまでに開発を行ってきた単一サイクル6 fs光源の、シュミレーションによる波形解析を行い、スペクトルおよびパルス波形の決定要因を調べた。その結果から、パルス波形整形、安定化を進め、簡便な分光利用を可能にした。2上記光源を用いた、有機伝導体、遷移金属酸化物の新規試料における光強電場効果の探索;a)擬一次元有機伝導体(TMTTF)2AsF6;電荷秩序絶縁体(TMTTF)2AsF6は、ギャップが小さく、高周波数のスペクトルはドルーデモデルのプラズマ端(ωp)に類似の反射端によって特徴づけられる。本研究では、この反射端の光電場誘起変化を、ローレンツモデルを用いて解析し、ωp=(ne^2/(ε0ε∞m))が3%減少(移動積分の減少6%に対応)することを明らかにした。このωpの変化は、電子温度の上昇よりも遥かに速い約20fsの時間スケールで立ち上がること、電荷ギャップのエネルギーを反映する周期20 fsの振動を伴なうこと、などが明らかになった。また理論解析によって、このωpの減少や時間軸振動には、電子相関の強さが本質的な効果を及ぼしていることを明らかにした(Phys. Rev. B受理済、arXiv:1603.08374)。電荷グラス状態を示すθ-(ET)2CsZn(SCN)4においても、同様に実験、解析(ただし拡張ドルーデモデルを使用)を行い、ωpの減少から移動積分の変化のダイナクスを明らかにした。(TMTTF)2AsF6では、移動積分の減少が、格子変位によって安定化したのに対し、θ-(ET)2CsZn(SCN)4においては、安定化の機構が働かず、約40 fsという短い時間で移動積分の減少は回復することが分かった。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究の目的は、モノサイクル赤外フルコヒーレント光を用いた高時間分解分光により、強相関電子系(二次元有機伝導体、遷移金属酸化物)における光誘起相転移の素過程を明らかにすることである。平成25年度は、このような研究目的に向けて、キャリアーエンベロープ位相(CEP)制御可能なモノサイクル赤外パルスの開発に取り組んだ。パラメトリック増幅による位相制御アイドラー光(1.7μm)をクリプトンガス充填した中空ファイバーを用いて、自己位相変調効果により1.1-2.3μmの広帯域スペクトルを発生させ、チャープミラーと形状可変鏡によりパルス圧縮を行った。その結果、従来の3サイクル赤外パルスの半分に相当するパルス幅7fsの1.5サイクル赤外パルスの発生に成功した。計画ではチャープミラーのみでパルス圧縮を行う予定だったが、細かい群遅延のずれを補償するために形状可変鏡を導入した。さらにf-2f干渉計によってCEPの安定化を確認した。完全な単一サイクル(以下)の極超短パルスの発生と物性研究への応用のために、スペクトルのより広帯域化、中空ファイバーのスループット向上、ビームプロファイルの改善に取り組んでいる。また、現行の7fsパルスを用いた強相関電子系物質の光誘起現象の初期過程の測定を行った。ポンププローブ分光を一次元有機伝導体((TMTTF)_2AsF_6)を対象として行った。その結果、光誘起ダイナミクスの初期過程として、励起後、電子のコヒーレント振動が約50fsを経て成長してくる様子を観測することに成功した。この電子の振動は、光電場によって生成される電子分極(周期5fs、6600cm^<-1>よりは明確に低周波(1850cm^<-1>であり、励起後に自発的にそのような電子の低エネルギーコヒーレンスが成長していることを示している。半導体などの弱相関固体では見られない特徴的なダイナミクスであり、強い電子相関によって駆動されているものと考えられる。本研究の目的は、モノサイクル赤外フルコヒーレント光を用いた高時間分解分光により、強相関電子系における光誘起相転移の素過程を明らかにすることである。平成26年度は、昨年度までに開発した瞬時電場強度が最大で60 MV/cmに達するパルス幅7 fsの赤外1.5サイクルパルスを用いて、電荷秩序絶縁体である二つの有機伝導体(α-(BEDT-TTF)2I3,(TMTTF)2AsF6)において分光測定を行い、強電場印加による電荷の局在化が起こることを明らかにした。以下に具体的内容を示す。i)α-(BEDT-TTF)2I3において、瞬時電場強度10 MV/cmを持つ赤外7 fsパルスの照射後、50 fsの間のみ電荷の局在化(絶縁化)が観測された。絶縁化が観測される時間領域では周期20 fs(0.19 eV)の振動構造が見られた。この振動構造は、電荷秩序ギャップを時間軸振動として捉えたものであり、金属相中に電荷ギャップが生成したことを反映している。また、絶縁化は、分子内振動によるコヒーレントフォノンが励起後50 fs以降に発生する以前に観測されることを考え合わせると、強い瞬時電場による電子的な応答によって金属-絶縁体転移が起きていると考えられる(Nature Commun. 5, 5528 (2014))。ii) (TMTTF)

2AsF6においても同様の瞬時強電場を印加した結果、光照射直後に動的局在により移動積分が減少することが明らかになった。(TMTTF)2AsF6の電荷秩序相は、絶縁体としてのギャップが小さく(0.04 eV)、近-中赤外領域(>0.2 eV)の光応答はドルーデモデルによって再現できる。この特徴を利用して、ドルーデモデルを用いた過渡反射スペクトルの解析により、移動積分の減少を有効質量の増大として観測することができた。1単一サイクル位相制御赤外6 fsパルス(1.3サイクル)の整備;これまでに開発を行ってきた単一サイクル6 fs光源の、シュミレーションによる波形解析を行い、スペクトルおよびパルス波形の決定要因を調べた。その結果から、パルス波形整形、安定化を進め、簡便な分光利用を可能にした。2上記光源を用いた、有機伝導体、遷移金属酸化物の新規試料における光強電場効果の探索;a)擬一次元有機伝導体(TMTTF)2AsF6;電荷秩序絶縁体(TMTTF)2AsF6は、ギャップが小さく、高周波数のスペクトルはドルーデモデルのプラズマ端(ωp)に類似の反射端によって特徴づけられる。本研究では、この反射端の光電場誘起変化を、ローレンツモデルを用いて解析し、ωp=(ne^2/(ε0ε∞m))が3%減少(移動積分の減少6%に対応)することを明らかにした。このωpの変化は、電子温度の上昇よりも遥かに速い約20fsの時間スケールで立ち上がること、電荷ギャップのエネルギーを反映する周期20 fsの振動を伴なうこと、などが明らかになった。また理論解析によって、このωpの減少や時間軸振動には、電子相関の強さが本質的な効果を及ぼしていることを明らかにした(Phys. Rev. B受理済、arXiv:1603.08374)。電荷グラス状態を示すθ-(ET)2CsZn(SCN)4においても、同様に実験、解析(ただし拡張ドルーデモデルを使用)を行い、ωpの減少から移動積分の変化のダイナクスを明らかにした。(TMTTF)2AsF6では、移動積分の減少が、格子変位によって安定化したのに対し、θ-(ET)2CsZn(SCN)4においては、安定化の機構が働かず、約40 fsという短い時間で移動積分の減少は回復することが分かった。有機伝導体において赤外7 fsパルスを用いたポンププローブ分光測定を行い、強電場印加による電荷の局在化が起こることを実験的に明らかにした。従来の光励起による電荷秩序の融解とは逆に、電子の運動の凍結、秩序化に成功した新しい光誘起現象であると言える。強相関電子系における光誘起相転移ダイナミクスの新たな知見が得られており、全体的な研究目的の達成度としては当初の計画以上に進展していると考えている。27年度が最終年度であるため、記入しない。光源開発に関しては、赤外パルスのモノサイクル化あるいはより短いパルスの発生を進めていく。より高安定、広帯域、高強度のパルス発生のために、レーザー強度の増強、ファイバー集光条件の最適化などを検討する。また、光誘起相転移の研究に関しては、強相関電子系においてCEP制御した赤外パルスを用いたポンププローブ分光測定を行い、光電場の位相情報が光励起後どの過程まで保存されているかを明らかにする。光源開発に関しては、現時点でパルス幅が7fs(1.5サイクル)まで短縮しており、さらに単一サイクルむけて順調に進んでいると言える。
ナラ枯れの被害に及ぼす環境要因とコナラ心材率の地域間と地域内変異について

(1)犬山と赤津におけるカシナガ被害木・枯死木・心材率と立地環境要因との関係犬山10カ所と赤津8か所の計18カ所に調査区を設置し,各調査区のコナラから5個体ずつ,犬山50本と赤津40本について成長錐によりコアサンプルを採取し,各個体の心材率を推定した。また各区の位置をGPSで測位し,GISを用いて地図上に印し,各区の心材率と斜面形状や斜面上位置との関連を検討した。その結果,犬山と赤津で調査区を様々な斜面形状や斜面上の位置に設置したにもかかわらず,それらの環境要因の違いがコナラ心材率に大きな影響を与えているとは考えられなかった。(2)他地域のコナラ心材率との比較成長錐によるコア試料あるいは伐採根株の写真からコナラの心材率の推定を,ナラ枯れが発生している東京大学愛知演習林犬山研究林(犬山)から50本,東京大学赤津研究林(赤津)から55本,京都大学上賀茂試験地(上賀茂)から38本,京都大学芦生演習林(芦生)から26本,石川県津幡町(石川津幡)から42本を,それぞれ採取して行った。その結果,各地域とも直径が大きくなるほど心材率が大きくなっているという点で一致していた。その一方で,犬山・赤津,上賀茂・芦生,石川津幡の順で大径木になるほど心材率が大きくなる傾向を示していた。また(1)と(2)に結果から,コナラの心材率特性は,地域内よりは地域間で明確に表れていることが分かった。ナラ類萎凋病に罹病したコナラの枯死率は,日本海側各地よりも犬山で大きく,赤津でやや大きく,その原因の一つとして地域による心材率特性の違いが疑われている。今後,全国各地域のコナラ心材率特性,特に大径木になるほど心材率が大きくなる傾向と,その地域のナラ枯れによる枯死率を比較することで,両者の関係や枯死メカニズムを明らかに出来るものと期待される。
要救助者把握を念頭においた実室内被害把握に関する研究

本研究課題では,実際の室内の被災状況を把握するために,汎用ノートPC内蔵の加速度センサー及び深度センサー,音センサーの重合処理による室内の被害把握方法及び要救助者の有無の判定方法を明らかにした.そして,室内の被災情報をマルチキャストによる情報共有を行い,地震直後に即時の被災地全域の被害把握するためのシステムを構築した.最後に,消防隊員等の公助の支援を目的としたスマートフォンを用いた要救助者の人命検索ための支援ツールの開発を行った.本年度に関しては,昨年度に実施した内容について再度方法論の精査を行った.また,(3)要救助者の救助支援を効率化するための共助・公助の連携方法,(4)室内の実被災状況を含めた被災地全域の被災情報の提示方法,2点について研究を行った.そして,一昨年度に実施できていなかった(2)要救助者の救助のために必要となる情報を明らかにすることと救助側への情報提供方法の2点について,仙台市消防局のヒアリングを実施した.(2)要救助者の救助のために必要となる情報及び,(3)共助・公助の連携方法については,仙台市消防局において東日本大震災で実際に活動を行った消防隊員及び自主防災組織を所管する部署についてヒアリングを実施した.その結果,要求助者の救助になる情報として,震災直前の居住者の有無の情報が重要であることと,また,生き埋めになった場所の大まかな情報が必要であることがわかった.また,情報提供時期,情報提供内容,消防隊員が不足した際の自主防災組織の対応方法についても知見が得られた.共助・公助の連携としては,居住者が避難したことがわかることが重要であり,地域に根ざした自主防災組織の情報網が重要あることがわかった.次に,(4)被災情報の提示方法については,AR(拡張現実)を利用した被災情報の提示方法が有効であることが,消防隊員のヒアリングからわかった.また,消防隊員の装備の関係から携帯端末では,手が塞がってしまう問題があることがわかった.しかしながら,要救助者の場所をARで視覚的にわかることについては有効性があることがわかった.ARの階数の上下方向の表現方法について,本年度開発したシステムでは建物の階数で表示していたが,これでは,直感的にはわかりづらく,階数表示と共にAR表示も縦方向の表示の検討もしなくてはいけないことがわかった.本年度に関しては,一昨年度,昨年度に実施した内容について再度精査を行った.(1)汎用PC内蔵のセンサー群とライフログとの重合処理による室内の被害把握方法及び要救助者の有無の判定方法については,「助けて」などの音声認識部分が使用しているエンジンの認識率が悪いことから,様々な既存のソフトを使用して,見直しを図り,認識率が良いものに変更を行った.また,家具転倒を認識するための深度センサーについて,実験を複数回重ねて,パラメーターの調整を図り,家具転倒の閾値の見直しを図った.(2)要救助者の救助のために必要となる情報を明らかにすると伴に,救助側への情報提供方法については,東日本大震災の実際の室内の映像や室内の被害状況の写真などを東日本大震災アーカイブの中から収集し,室内被害の状況把握を行った.また,要救助者の発見をし易くするために,PC内蔵の無線LANから電波を飛ばす仕組みを設けた.(3)要救助者の救助支援を効率化するための共助・公助の連携方法については,東日本大震災アーカイブの中から証言記録などを収集し,実際に共助による救助について実態把握を行った.(4)室内の実被災状況を含めた被災地全域の被災情報の提示方法については,ARシステムによる建物内の要救助者の表示について上下方向の表現方法の検討を行ったが,現状のシステムでは表現の改善が難しいと判断し,昨年度の表示方法にすることとした.これらの成果について,最終的な論文としてまとめている最中であり,次年度に論文で発表する予定である.また,論文発表後にシステムをソースを公開する予定である.本研究課題では,実際の室内の被災状況を把握するために,汎用ノートPC内蔵の加速度センサー及び深度センサー,音センサーの重合処理による室内の被害把握方法及び要救助者の有無の判定方法を明らかにした.そして,室内の被災情報をマルチキャストによる情報共有を行い,地震直後に即時の被災地全域の被害把握するためのシステムを構築した.最後に,消防隊員等の公助の支援を目的としたスマートフォンを用いた要救助者の人命検索ための支援ツールの開発を行った.本年度は,(1)汎用PC内蔵のセンサー群とライフログとの重合処理による室内の被害把握方法及び要救助者の有無の判定方法,(2)要救助者の救助のために必要となる情報を明らかにすると伴に,救助側への情報提供方法,の2つについて研究を行った.・室内の什器類の転倒と移動,被災状況の判断:什器類の転倒や移動に関して,ノートPCに内蔵されている加速度センサーを用いて実験を行い,室内の大まかな床の応答加速度を取得することが可能であることがわかった.次に,什器類の転倒防止や移動防止策が施されている場合などは,一概に応答加速度だけでの判断はできない場合があるため,Micrsoft社のKinectの深度センサーを用いて常時観測による差分処理を試み,什器の移動を検知することが可能であることがわかった.・要救助者の有無の判断:要救助者から発した声(例えば,「助けて」)を音声センサーで検知する模擬実験を行い,ある程度環境の良いところでは音声認識が可能であることがわかった.次に.声量が小さく認識が出来ない場合や言葉を発せられないことを想定し,Twitterからのライフログを収集するシステムを開発・実験し,有用性を確認した.

・要救助者の救出のための必要情報:東北地方太平洋沖地震の救出活動に従事した仙台市消防局にヒアリングを実施する予定であったが,東日本大震災の対応に仙台市消防局等が忙殺されており,ヒアリングを実施することができなかったため,消防隊員のための教本等から文献調査を行った.上記の他にシステムへの実装を同時並行で行った.また,上記の実験では,物品購入した性能の違う3台のPCを用いて実験を行った.一昨年に実施することができていなかった消防へのヒアリングを本年度実施したことにより,一昨年の遅れを挽回することができた.センサー群とライフログとの重合処理による室内の被害把握方法及び要救助者の有無の判定方法については,本年度の実験とシステム実装により,おおむね順調に進展していると言える.しかし,「要救助者の救助のために必要となる情報を明らかにすると伴に救助側への情報提供方法」の部分について,東北地方太平洋沖地震の救出活動に従事した仙台市消防局にヒアリングを実施し,当時の災害状況や情報内容について整理を行い,要救助者を検索するために必要な情報を明らかにする予定であったが,東日本大震災の対応に仙台市消防局等が忙殺されており,ヒアリングを実施することができなかった.この部分については遅れているが,次年度早々に実施することで遅れを挽回することは可能と考える.仙台市消防局のヒアリングした結果を基に,システムの一部改修を行う,また,システムの有効性を示すために実際の住宅,オフィスビルを使用した実験を行う.実験の際は,消防隊員や自主防災組織に実際に使用してもらい,有用性等の判断等を行う.その結果を基に方法の見直しやシステムの実装方法の見直しを図る.また,東北地方太平洋沖地震の文献整理については,本年度も実施したが,さらなる研究を高めるために再度文献調査や実際にヒアリングを実施し,現場での問題点等を洗い出し,それをシステムに反映させることを考えている.24年度は,本年度に実施した内容について再度精査を行い,方法の更なる発展を目指す.また,(3)要救助者の救助支援を効率化するための共助・公助の連携方法,(4)室内の実被災状況を含めた被災地全域の被災情報の提示方法,2点について研究を行うと伴に,(2)要救助者の救助のために必要となる情報を明らかにすると伴に,救助側への情報提供方法についても合わせて研究を行う.以下に問題点と解決方法を示す.・共助・公助の連携方法:仙台市の自主防災組織及び仙台市消防局に,消防隊員と自主防災組織の連携タイミングや情報提供時期,情報提供内容,消防隊員が不足した際の自主防災組織の対応方法,自主防災組織と消防隊員の役割分担等についてヒアリングを行い,これを基にした共助・公助の連携方法について明らかにする.・被災情報の提示方法:これまでの研究成果を発展させた方法を検討する.例えば,AR(拡張現実)を利用した被災情報の提示方法などである.
細胞系譜直接転換による毛髪新生誘導法の開発

本研究では、毛包の存在しない皮膚局所の上皮系細胞および間葉系細胞に転写因子を遺伝子導入することによって毛包誘導能を付与して安定した毛包の再生をはかる、新しい毛髪新生治療法を開発することを目的とする。間葉系細胞である線維芽細胞に遺伝子導入することによって「毛包誘導能を有する間葉系細胞」へのリプログラミングを誘導する転写因子群を明らかにする。皮膚間葉系細胞の「毛包誘導能を有する毛乳頭様細胞へのリプログラミングを誘導する」ことによって、毛包新生を誘導する新しい治療法の確立を目指す。
多機能ダイヤモンドライクナノコンポジット薄膜センサに関する研究

1.目的センサの実用化のため、タングステンを含むDLC(以下、W-DLC)膜を用いて積層構造を作製し、電気的・機械的特性を評価する。本年度はW-DLC/DLC/Si及びDLC/W-DLC/Siの2種類の積層膜について検討する。前者は一般的な工業用材料である金属系材料上に製膜することを模擬したもので、中間DLC層の電気的な絶縁層としての機能性を評価する。一方、後者はW-DLCセンサ層を保護する目的でDLC層を作製したものであり、その機能性について摩擦磨耗試験結果より検討する。2.研究実績膜の面内方向の電気抵抗が数100Ωであるのに対し、膜厚方向の抵抗が数MΩであったことから、中間DLC層は絶縁層として機能する事がわかった。透過型電子顕微鏡により導電性シリコン基板上に積層構造が作製されていることを確認し、W-DLCとDLCとの間には明瞭な境界面が存在しないことがわかった。この領域をX線光電子分光法により評価したところ、透過型電子顕微鏡の結果と同様に明瞭な境界を示す化学的な結合状態は存在しないことがわかった。よって、W-DLC/DLC/Si積層膜においては上部W-DLCの炭素母相と中間DLCの構造は同等であり、相が連続的に存在していることから、良好な密着性を示す。本知見により、導電性基板上にW-DLCセンサ作製の可能性が示された。透過型電子顕微鏡により積層構造を確認した。また、W-DLC/DLC/Si積層構造と同様に、層間に明瞭な境界が存在せず、連続的な構造である事がわかった。ボールオンディスク型の摩擦磨耗試験器により、摩擦の相手材をステンレススティール球との間で摩擦・磨耗の耐久性試験を行ったところ、W-DLC膜が試験の初期段階においてはく離もしくは膜への損傷が著しかった。一方、DLC/W-DLC/Siにおいては試験回転数が1万回転を超えても、中間に存在するW-DLCセンサ層への損傷がなかった。本知見により上部DLC層の保護膜としての機能性が示された。以上2種類の試験により機械的機能性とセンサとしての機能性を有する多機能センサ作製の可能性が示された。本年度はこれまでに得られている結果をさらに詳細に解析した。また、磁気センサとなる新たな材料を作製しその第一段階評価を行った。1.温度センサとしての機能性評価これまでの研究では、作製した薄膜の基礎的な物性および、その構造解析を行った。具体的には作成した試験片の抵抗の温度依存性を測定することで、物性を評価した。抵抗の温度依存性は典型的な導体-絶縁体複合物であり、温度依存性は温度の階乗則に従うことが分かった。構造解析においては、炭素系材料によく用いられるラマン分光分析の結果から金属含有量の増大とともに内部における炭素間の結合状態が変化することが分かった。以上の点から、電気伝導は薄膜構造に大きく起因していることがわかり、薄膜構造は含有する金属量に依存していることが分かった。さらに、温度センサとしての機能性を評価するため、測定抵抗値と温度から成る無次元数である無次元感度という概念を導入した。その評価結果から、作成した薄膜が温度センサとして十分に機能することが分かった。2.磁場センサとなる材料の作成と第一次評価上記項目に加え、新たなセンサとしての機能性を発現すべく含有する金属の種類を変えた。磁場センサは試験片の磁気抵抗効果もしくはホール効果を利用することで達成できると考えられる。これまで用いていた金属は非磁性金属であったのに対し、磁場センサ作成のために磁性金属であるコバルトを含有した。成膜条件を変化させることで含有量を変化させ、その度ごとに透過型電子顕微鏡による観察を行った。結果、コバルト原子がクラスタを形成し薄膜内部にある程度一様に分散していることが分かった。また、そのクラスタは成膜条件に大きく依存し、1-2nm程のものから、ある成膜条件では数十nmにまで変化した。物性の評価として温度依存性、磁場依存性、さらには試験片作成後の熱処理による影響を考慮した。本年度は前年度に引き続き磁気センサとなる材料の基礎物性を評価した。また、材料の構造解析に重点を置き、物性評価結果と合わせて機能性発現機構について検討した。1.磁場センサとなる材料の作製と物性・構造評価磁場に応答する薄膜の作製のために、含有する磁性金属種の選択が必要不可欠である。第一歩目として、強磁性体金属であるコバルトを含有させ、その抵抗の温度依存性及び磁場特性、薄膜構造解析を行った。薄膜構造はコバルト金属クラスタが母材中に分散しているというグラニュラー構造を有していることが透過型電子顕微鏡の結果より明らかとなった。ラマン分光分析から、コバルトが分散している母材は非晶質炭素構造であることが分かった。抵抗の温度依存性は低温領域(2K)から室温付近(300K)の温度領域で測定し薄膜構造の結果と合わせて詳細な検討をした結果、電気伝導機構がホッピング伝導によるものであることが分かった。また、同じく低温領域において1テスラの磁場を印加した際に得られる磁気抵抗は1%に満たないことが分かった。電気伝導機構を考えると、弱い磁気抵抗率は金属粒子同士の弱い相関関係によるものであると考えられる。2.詳細な電気伝導機構の評価前年度までの結果において、電気伝導機構をより詳細に検討するために温度センサとなる薄膜(含有金属としてタングステンを選択)の抵抗の温度依存性を低温領域(2K)まで測定した。

タングステンの含有量を変化させた結果、最も多いタングステン量である41.4at.%Wの薄膜で超伝導を観測した。さらに、この超伝導機構は薄膜中におけるタングステンカーバイドの存在に起因するものであることを明らかにした。このことは、同様の製膜手法により作られた薄膜が、金属含有量によってセンサのみではなく超伝導薄膜デバイスにも成りうる可能性があることを示している。1.目的センサの実用化のため、タングステンを含むDLC(以下、W-DLC)膜を用いて積層構造を作製し、電気的・機械的特性を評価する。本年度はW-DLC/DLC/Si及びDLC/W-DLC/Siの2種類の積層膜について検討する。前者は一般的な工業用材料である金属系材料上に製膜することを模擬したもので、中間DLC層の電気的な絶縁層としての機能性を評価する。一方、後者はW-DLCセンサ層を保護する目的でDLC層を作製したものであり、その機能性について摩擦磨耗試験結果より検討する。2.研究実績膜の面内方向の電気抵抗が数100Ωであるのに対し、膜厚方向の抵抗が数MΩであったことから、中間DLC層は絶縁層として機能する事がわかった。透過型電子顕微鏡により導電性シリコン基板上に積層構造が作製されていることを確認し、W-DLCとDLCとの間には明瞭な境界面が存在しないことがわかった。この領域をX線光電子分光法により評価したところ、透過型電子顕微鏡の結果と同様に明瞭な境界を示す化学的な結合状態は存在しないことがわかった。よって、W-DLC/DLC/Si積層膜においては上部W-DLCの炭素母相と中間DLCの構造は同等であり、相が連続的に存在していることから、良好な密着性を示す。本知見により、導電性基板上にW-DLCセンサ作製の可能性が示された。透過型電子顕微鏡により積層構造を確認した。また、W-DLC/DLC/Si積層構造と同様に、層間に明瞭な境界が存在せず、連続的な構造である事がわかった。ボールオンディスク型の摩擦磨耗試験器により、摩擦の相手材をステンレススティール球との間で摩擦・磨耗の耐久性試験を行ったところ、W-DLC膜が試験の初期段階においてはく離もしくは膜への損傷が著しかった。一方、DLC/W-DLC/Siにおいては試験回転数が1万回転を超えても、中間に存在するW-DLCセンサ層への損傷がなかった。本知見により上部DLC層の保護膜としての機能性が示された。以上2種類の試験により機械的機能性とセンサとしての機能性を有する多機能センサ作製の可能性が示された。
アルビノという経験―曖昧なディスアビリティをめぐる障害学研究の射程

2011年度の研究実績として、まず20世紀遺伝学21世紀ゲノム学へといたる学説史のなかでのアルビノの位置づけを検討し、論文として発表した。アルビノは、20世紀初頭の遺伝学の黎明期においては表現型のわかりやすさからこぞって研究され、多数の症例報告や家系調査が蓄積された。また、基礎理論としての遺伝学を応用した優生学的実践においては、人びとを「悲嘆」させる「不幸」な遺伝性疾患の代表格として前面に押し出された。しかし、ゲノム時代に突入した21世紀には、表現型と遺伝子型の対応関係がはっきりしているアルビノが改めて注目されることはない。近代以降に医療化されることがなかったアルビノは、露骨な優生学的言説が鳴りを潜めた現在は、治療や出生予防といった身体・生殖に介入するような研究・実践から相対的に自由であることが明らかになったのである。以上のような背景があるため、優生学的言説が影響力をもっていた戦前戦後に生きた当事者の語りには独自の語り難さある。研究実績の2つめは、結婚を機に自らの判断によって優生手術を行ったアルビノ当事者(70代・男性)のライフストーリーを分析し、口頭報告したことである。彼が優生手術をした1970年代初頭は「不幸」な遺伝性疾患の子どもは生まれないほうがよいという考えはある種の「常識」として受け入れられていただろうが、現在から振り返って語るにあたっては、それが優生思想として批判の対象になることも彼は十分に自覚していた。そのため彼は「恵まれて育った」とくり返し、一貫して政治的なストーリーから距離をとり続けたのである。(1)アルビノに対する意味づけの歴史については、戦後日本のサブカルチャー・シーンにおけるアルビノのキャラクターをめぐる言説を批判的に検討した。オタクと呼ばれる人びとは、キャラクターとしてのアルビノに萌えるために当事者の存在を不可視化し、病者・障害者に性的欲望を抱く際の「後ろめたさ」を隠蔽しながら自己正当化を図っていると指摘した(『手招くフリーク』所収論文)。アルビノの特徴である白い肌・白い髪が肯定的に評価される言説空間は、西洋中心主義的な身体美意識が浸透した近現代日本に特有のことである。(2)アルビノ当事者へのライフストーリー・インタビューから、彼/彼女たちが直面する問題経験を整理した。日常生活において困難に直面した当事者たちに許されているのは、自分で直接問題を解決するか、問題の解決を求めて社会に働きかけるかの二者択一であり、何もしなくても解決している状態は用意されていない。このような、当事者たちを自助努力・互助活動に駆り立て、それを怠る者にサンクションを与える新自由主義的な現代社会の抑圧性を明らかにするとともに、そうしたサンクションを回避する方途も提示した(『日本オーラル・ヒストリー研究』投稿論文、『応用社会学研究』投稿論文、日本社会学会口頭報告)。これら研究成果の発表とも平行して、2010年度はより幅広い世代の当事者を対象にインタビュー調査を実施した。上記(2)は主に若い世代の経験に基づいてまとめたものだが、戦前・戦後を生きてきた当事者にとっては、アルビノとは個人の問題ではなく「家」あるいは「血」の問題として浮上してくることが調査から示唆された。2010年度の成果の発表と調査の蓄積によって、今後、歴史をさかのぼって研究を進めていくための準備が整ったと言える。
内皮由来過分極因子の分子機構の解明

本研究の目的は内皮由来弛緩因子の一つである内皮由来過分極因子(EDHF)に関与する分子群をクローニングして、EDHF反応の作用機構を解明することであった。まず、EDHF反応に関与すると考えられる、Ca^<2+>-activated K^+ channel(SK1,SK2,SK3,IK, BK)をcloningした。RT-PCRや各チャネルの阻害薬などによる検討の結果から、EDHF反応にはSK3,IKが関与する可能性があると考えられた。動脈に過剰発現させるため、SK3,IKをアデノウイルスに組み込みSK3,IK発現ウイルスを作成した。腸間膜動脈を単離し、DMEM中で器官培養を行うとEDHF反応は、培養とともに減弱した。SK3を組み込んだアデノウイルスを投与するとSK3は投与2-7日後に、主に内皮細胞に発現した。SK3の過剰発現により、EDHF反応が増加する傾向が認められた。EDHF反応は、ギャップジャンクションの阻害薬で抑制された。EDHF反応に関与するコネキシン(CX)を検討したところ、CX37,CX40,CX43,CX45が候補遺伝子として同定された。CX40は内皮細胞に、また、CX43は内皮と平滑筋に発現していた。各遺伝子をアデノウイルスに入れて、過剰発現させて、EDHF反応の変化を検討したところ、EDHF反応がやや増強する傾向が認められた。全体的に、器官培養とともにEDHF反応が減弱するため、様々な条件を試みたが、EDHF反応を保つ条件を見いだすのは困難であった。In vivoでの検討が課題として残った。また、EDHFと病態についても検討した。ラット卵巣を摘出によりエストロゲンを減少させると、血管におけるCX43,CX40の発現が低下し、EDHF反応が低下することが判明した。以上の結果より、EDHF反応にSK3,IK, CX40,43が関与することが推定された。内皮由来過分極因子(EDHF)は生理学的・病態生理学的に非常に重要な因子であることが認識されているが、その分子実体に関する研究は進んでいない。本研究は、従来からの電気生理学的な解析によるEDHFの研究に加えて、分子生物学的な視点から、EDHF反応の機構を検討し、関与する分子を特定し、EDHF機構の全容を解明することを目的としている。RT-PCRにてEDHF反応に関与するコネキシン(CX)を検討したところ、CX37,CX40,CX43,CX45が候補遺伝子として同定された。各遺伝子をアデノウイルスに入れて、過剰発現させて、EDHF反応がどのように変化するのかを検討中である。また、SK3,CX40,CX43を抑制する、ドミナントネガティブ遺伝子を作成し、これを発現させてEDHF反応が、どのように変化するのを検討中である。また、EDHFと病態についても検討し、卵巣を摘出しエストロゲンを低下すると、CX40,CX37の発現が低下し、EDHF反応が低下することが判明した。内皮由来弛緩因子の中で内皮由来過分極因子(EDHF)は近年注目され、重要な因子であることが認識されているが、その作用機構は不明である。本研究は、従来からの電気生理学的な解析によるEDHFの研究に加えて、分子生物学的な視点から、EDHFの反応機構を検討し、その全容を解明することを目的とした。EDHF

反応は、ギヤップジャンクションの阻害薬で抑制された。EDHF反応に関与するコネキシン(CX)を検討したところ、CX37,CX40,CX43,CX45が候補遺伝子として同定された。CX40は内皮細胞に、また、CX43は内皮と平滑筋に発現していた。各遺伝子をアデノウイルスに入れて、過剰発現させて、EDHF反応の変化を検討したところ、EDHF反応がやや増強する傾向が認められた。全体的に、器官培養とともにEDHF反応が減弱するため、様々な条件を試みたが、EDHF反応を保つ条件を見いだすのは困難であった。In vivoでの検討が課題として残った。また、EDHFと病態についても検討した。ラット卵巣を摘出によりエストロゲンを減少させると、血管におけるCX43,CX40の発現が低下し、EDHF反応が低下することが判明した。以上の結果より、EDHF反応にSK3,IK,コネキシンが関与することが推定された。
歯周炎重症化に対するフィブリノゲンとIL-6の関連 -in vivo解析-

フィブリノゲンはIL-6の誘導により肝細胞において産生される急性期蛋白質である。申請者はこれまでにBβフィブリノゲン・プロモーター領域において、-1420G/A、-854G/A、-148C/TはIL-6刺激による活性が有意に高く、機能的多型である可能性を報告している。一方で、同領域の4つの多型(-1420G/A、-953C/T、-455G/A、-148C/T)には連鎖不均衡が人種により存在することが知られている。そこで本研究において、日本人におけるBβフィブリノゲン・プロモーター領域遺伝子多型の分布・出現頻度を解析した。その結果、日本人においても4多型間に連鎖不均衡が存在することが示唆された。フィブリノゲン(血液凝固I因子)はIL-6の誘導により肝細胞において産生される急性期蛋白質であり、血液凝固・止血反応の最終段階において重要な機能を果たしている。フィブリノゲンは炎症状態では平常時の210倍にも増加し、高/低濃度のフィブリノゲン分泌は過度の血栓形成や出血傾向をもたす。特に高濃度フィブリノゲンは炎症性サイトカインを増加させ、炎症部位に多くの白血球を引き寄せるため、冠状動脈性心疾患や脳梗塞に対する有意な独立した危険因子として知られている。また、近年、歯周病の発症・進行との関連も指摘されている。それら疾患の易罹病性や病型、発症の機序にはフィブリノゲンの遺伝子多型、とりわけBβ鎖における遺伝子多型が大きく関わっていると言われている。しかしながら、Bβフィブリノゲン・プロモーター領域における6種類の遺伝子多型の内4つには人種により連鎖不均衡が存在することがあり、その関係は複雑化している。申請者はこれまでに、in vitro研究において6種類の遺伝子多型の内、1420G/Aと-148C/Tがサプレッサーとして、-854G/Aがエンハンサーとしての機能を有することを報告している(Immunol Invest 2009)。そこで本研究において申請者は、日本人健常者におけるBβフィブリノゲン・プロモーター領域遺伝子多型の分布・発現頻度を解析し、連鎖不均衡の有無を明らかにすることを試みた。さらには、歯周炎患者においても同様の多型解析を行い、相関性を比較・検討した。本年度は各群100名のサンプリングを行った。その結果、日本人においても4つの遺伝子多型間に連鎖不均衡が存在する可能性が示唆された。申請者はこれまでに、in vitro研究において6種類の遺伝子多型の内、1420G/Aと-148C/Tがサプレッサーとして、-854G/Aがエンハンサーとしての機能を有することを報告している(Immunol Invest2009)。本年度は歯周炎群35名、健常群30名のサンプリングを行った。前年度の結果と合わせて統計解析を行ったところ、日本人においても4つの遺伝子多型間に連鎖不均衡が存在する可能性が示唆された。
カキ属のゲノム倍化に伴う重要形質多様化機構の解明

本研究では主に、二倍体カキ属野生種と六倍体の栽培ガキの性表現の変化に着目し研究を行った。二倍体種は基本的に明確な雌雄異株性を示すのに対し、六倍体栽培ガキは雌雄の両者が同一の個体に着花する個体が現れ、より柔軟な性表現を示す。調査の結果、カキ属の性決定遺伝子であるsmall-RNAをコードする「OGI」の発現が、六倍体種ではSINE様配列によって抑制されており、その代わりに、OGIの標的となるMeGIのプロモーター領域におけるDNAメチル化が花単位の性決定の鍵因子であることを明らかにした。さらに栽培ガキの倍数化においてOGIに挿入されたSINE様配列への強い選抜が生じていることが明らかになった。本研究ではカキ属植物の倍数化に伴う特性変化として、果実サイズ・形状の多様性獲得と性決定メカニズムに焦点を置いている。平成27年度においては特に後者についての結果が得られており、ここではその概要について記述する。六倍体の栽培ガキ(D. kaki)と近縁二倍体野生種マメガキ(D. lotus)間において見られる性表現の変化は、Y染色体因子でありsmall-RNAをコードする性決定因子OGIが、栽培ガキにおいて半不活性化されており、その後にOGIのターゲットであるMeGIのエピジェネティック発現制御機構が成立したことに由来するものであることが示唆された。栽培ガキの種全体において、OGIのプロモーターにSINE様レトロトランスポゾンが保存されており、これが半不活性化の原因であると同時に、このアレルに非常に強い選抜あるいはボトルネックが生じたと考えられた。すなわち、倍数化において安定化したOGIの発現は性比の歪みを生じ、特にカキ属のXY型性決定システムでは雄性個体の比が非常に高くなるため、OGIへの半不活性化因子が選抜された可能性が考えられた。この結果として、OGIが作用した後に引き起こされるMeGIのプロモーターにおけるDNAメチル化の維持・解除が性決定の律速段階となり、栽培ガキにおいては、Y染色体を有する個体特異的に雌雄異花同株性を発現することが示唆された。しかし、栽培ガキの個体内中における雌雄花への方向性を決定づける内的環境因子については未同定であり、今後はこの内的因子の探索を行っていく。倍数化による性決定メカニズムの変化については大きな進展が見られ、野生二倍体種と栽培化された倍数体種間における性表現変化の明確な原因を同定できた。今後も、これまでは同定できていない、性表現の可塑性に影響を与えうる内的環境条件や性染色体因子以外の遺伝的要因を探索していく予定である。一方、果実サイズや形状の多様化に関しては、その特性化方法について、検討が進んでおらず、ようやくSHAPEによる安定した評価方法を確立した段階である。平成28年度ではトランスクリプトームを駆使して、二倍体と六倍体栽培ガキの比較を行い、倍数化とその後のゲノム再編成や栽培化による適応進化・人為的選抜による遺伝子ネットワークの変化について吟味を行っていく予定である。本研究では,六倍体である栽培カキと広い倍数性の幅を持つ近縁種を用いて,カキ属(Diospyros属)植物におけるゲノム倍化が栽培上の重要形質「果実形・サイズ」および「性表現型」の多様化に関わる機構を検討した.果実形を量的パラメータとして扱うため, SHAPEプログラムによって栽培ガキ157品種および野生近縁二倍体種であるマメガキ・アプラガキと野生近縁六倍体種であるD. rhombifoliaについて生育段階の果実形変化パターンを特性化し,主成分分析によって形の変化を量的値に変換した.栽培ガキの果実形変化パターンの多様性に最も影響を持つ生育ステージにおいてトランスクリプトーム解析を行い,果実形変化量に対して有意な相関を示す遺伝子群を網羅的に単離した.六倍体栽培ガキ種内(品種間)における形の多様性度は近縁二倍体種との間における多様性度よりもはるかに大きく,この栽培ガキ品種間の形状多様性に特異的に発現相関を持つ因子として, BEL/KNOXホメオドメイン因子やオーキシンシグナル因子・果肉細胞壁の可塑性に関わるexpansin因子などが同定された.六倍体栽培ガキにおける性表現は二倍体近縁種における雌雄個体が明確に分離する雌雄異株性とは異なり,雄個体が雌花をも着花する雌雄異花同株性を示す.この原因因子として,栽培ガキでは性決定因子OGIにおいてSINE様レトロトランスポゾンが挿入されており,これによってOGIの発現が不活化されていると考えられた.また,このSINE様配列は栽培ガキ種全体で保存されており,倍数化または栽培化段階での強い選抜またはボトルネックがかかったことが示唆された.さらに, OGIの不安定化に代わり,栽培ガキではOGIの標的遺伝子であるMeGIのエピジェネティック状態が花単位の性決定を統御していることが示唆された.本研究では主に、二倍体カキ属野生種と六倍体の栽培ガキの性表現の変化に着目し研究を行った。調査の結果、カキ属の性決定遺伝子であるsmall-RNAをコードする「OGI」の発現が、六倍体種ではSINE様

配列によって抑制されており、その代わりに、OGIの標的となるMeGIのプロモーター領域におけるDNAメチル化が花単位の性決定の鍵因子であることを明らかにした。さらに栽培ガキの倍数化においてOGIに挿入されたSINE様配列への強い選抜が生じていることが明らかになった。倍数化による性表現の変化機構については、概ね当初の目的を果たしているが、六倍体栽培ガキの分離集団を用いた実験を追加し、雌雄異花同株個体間の性比(雄花・雌花の個体内比)決定に寄与する因子の同定を目指す。具体的には、Captureシステムによって分離集団のエクソーム解析を行い、存在する多型と性比についての相関性から寄与する遺伝子座の同定を行う予定である。倍数化における果実形質への影響は平成28年度に中心的に行う予定である。現在、果実発現全遺伝子の全長を網羅するためのIsoSeqライブラリを構築しており、これを参照情報としたトランスクリプトームを行う予定である。形状解析プログラムSHAPEを用いた形状数値化主成分とトランスクリプトーム間の相関解析によって、倍数化によって影響を与えうる主因子の同定を行う予定にしている。得られた主要要因に対して、栽培ガキ品種間におけるトランスクリプトーム・Genotyping by Sequence(GBS)解析から制御ネットワークや実際に寄与する遺伝因子の同定を目指す。果樹園芸学大規模シークエンス解析を予定していたが、平成27年度では解析用ライブラリの作出とその検討をするにとどまった。これは、並行して進めているマメガキドラフトゲノム情報構築とリンクさせる計画をしていた研究部分であったが、ドラフトゲノム解読に遅れが生じていたため、来年度に解析を延長する。平成27年度に計画していた次世代シークエンサーであるIllumina HiSeqシリーズによる5解析を全て平成28年度に行う予定である。これによって生じる額がおよそ1,400,000円であり、おおよそ平成27年度と一部を平成28年度分から負担することによって実施可能である。平成28年度分の予算については、別途、本来の計画通りに使用する予定である。
ヒトH±ATP合成酵素のsubunitb遺伝子の発現制御機作

本研究では,ヒト癌細胞であるHela細胞を用いてCATassayを行い,ヒトのH^+-ATP合成酵素のsubunit b遺伝子の第1イントロン内に約16倍もの転写活性を促進するエンハンサーが存在することが明らかとなった.なお,第1イントロンを解析する場合は,subunit b遺伝子の開始コドンとCAT遺伝子の開始コドンの2つが存在することから,フレームシフト等の問題が生じる可能性が考えられたのでmRNAの発現量を直接比較することが出来るRibonuclease protectionassay(RPA)法を用いた.ついで,この高い転写活性を持つエンハンサーは,本遺伝子の+160+186までの27bpに存在することが明らかとなった.そのエンハンサーは,Sp1タンパク質が結合する配列と100%のホモロジーを示したので,次に部位特異変異体を導入した遺伝子を用いてRPA法を行ったところ,いずれの遺伝子においても転写活性が減少した.特に,Sp1タンパク質が結合すると予測した変異体においては,転写の活性が低下した.さらに,その部位への蛋白質の結合をゲルシフト法によって確認したところ,34種の核抽出蛋白質が第1イントロン内のエンハンサーに結合することが確かめられた.次にsubunit b遺伝子の5'上流領域について解析したところ,-1.3kbp-466bpの間に強力なサイレンサーエレメントが存在すること,そしてGCboxが転写に関係していることが明らかとなった.現在,当研究室では,ヒトのH^+-ATP合成酵素のFoサブユニットの1つであるsubunit c遺伝子(2種)の解析も行っており,subuni b遺伝子の上流領域のついての解析との比較検討とin vitro転写系の開発により,ミトコンドリアの形態形成に関わる核遺伝子の制御システムが解明されるものと期待される.本研究では,ヒト癌細胞であるHela細胞を用いてCATassayを行い,ヒトのH^+-ATP合成酵素のsubunit b遺伝子の第1イントロン内に約16倍もの転写活性を促進するエンハンサーが存在することが明らかとなった.なお,第1イントロンを解析する場合は,subunit b遺伝子の開始コドンとCAT遺伝子の開始コドンの2つが存在することから,フレームシフト等の問題が生じる可能性が考えられたのでmRNAの発現量を直接比較することが出来るRibonuclease protectionassay(RPA)法を用いた.ついで,この高い転写活性を持つエンハンサーは,本遺伝子の+160+186までの27bpに存在することが明らかとなった.そのエンハンサーは,Sp1タンパク質が結合する配列と100%のホモロジーを示したので,次に部位特異変異体を導入した遺伝子を用いてRPA法を行ったところ,いずれの遺伝子においても転写活性が減少した.特に,Sp1タンパク質が結合すると予測した変異体においては,転写の活性が低下した.さらに,その部位への蛋白質の結合をゲルシフト法によって確認したところ,34種の核抽出蛋白質が第1イントロン内のエンハンサーに結合することが確かめられた.次にsubunit b遺伝子の5'上流領域について解析したところ,-1.3kbp-466bpの間に強力なサイレンサーエレメントが存在すること,そしてGCboxが転写に関係していることが明らかとなった.現在,当研究室では,ヒトのH^+-ATP合成酵素のFoサブユニットの1つであるsubunit c遺伝子(2種)の解析も行っており,subuni b遺伝子の上流領域のついての解析との比較検討とin vitro転写系の開発により,ミトコンドリアの形態形成に関わる核遺伝子の制御システムが解明されるものと期待される.
メカノ・ナノ分散と超臨界を利用した新規複合負極材料の創製

本研究は、リチウム二次電池の負極としてSiをグラファイト中にメカニカルミリング(MM)法でナノ分散させ、新規負極材料を創製することを目的とする。その方法は、まずグラファイト中にSiをMM法でナノ分散させ、CO2の超臨界を用いて、グラファイトのナノポーラス状態を形成させる。MM法によるSiのナノ分散の状態を中性子小角散乱で観察している。イオン安定サイトとイオン伝導経路の解明のためのリバースモンテカルロ(RMC)法とボンドバレンスサム(BVS)解析法の開発は順調に行われ、超イオン伝導体を使ったイオン安定サイトとイオン伝導経路の視覚化に世界で初めて成功している。本研究は、リチウム二次電池の負極として実用化されている炭素よりも高いエネルギー密度を有するSiをグラファイト中にメカニカルミリング(MM)法でナノ分散させ、新規負極材料を創製することを目的とする。その方法は、まずグラファイト中にSiOをMM法でナノ分散させ、その後、加熱処理を行い、グラファイト中に生成した非架橋炭素でSiOの酸素を還元し、SiO表面にSiを析出させる。さらに、充電速度すなわちリチウムイオンの移動を高めるためにCO2の超臨界を用いてグラファイトのナノポーラス状態を形成させる。現在、メカニカルミリングでSiOをナノ分散させる実験を推し進めている。そのナノ分散度を評価しているところである。さらに全固体電池を形成させ、負極の状態(ナノ分散度)によってどの様に特性が変わるかの実験システムの構築を行っている。同時に、Liイオン伝導経路の視覚化の解析法を開発しており、現在BVS法を用いて、原子構造が歪んだ状態や、ナノ結晶状態、そしてガラス状態でもイオン伝導経路の可視化に成功している。本研究は、リチウム二次電池の負極として実用化されている炭素よりもエネルギー密度を有するSiをグラファイト中にメカニカルミリング(MM)法でナノ分散させ、新規負極材料を創製することを目的とする。さらに、充電速度をすなわちリチウムイオンの移動を高めるためにCO2の超臨界を用いて、グラファイトのナノポーラス状態を形成させる。MM法によるSiOのナノ分散そして酸素還元をさせようとしている。SiOのナノ分散はある程度分散しているが、酸素還元が十分に行われていない。ナノ分散のレベル、そして酸素還元のレベルを調べながら特性評価ならびにX線回折、中性子回折実験を行って構造の状態を観察している。イオン安定サイトの解明とイオン伝導経路の観察のためのボンドバレンスサム(BVS)解析法の開発は順調に行われており、超イオン伝導体を使ったイオン安定サイトとイオン伝導経路の視覚化に世界で初めて成功している。材料物性メカニカルミリング法によるグラファイト中へのSiOの分散させる実験が順調でない。すなわち、あるレベルのナノ分散は生じるのであるが、本研究で目的とする原子レベル、分子レベルの分散が不十分である。現在、条件を変えつつ、原子レベル、分子レベルのナノ分散に近づけるべく、工夫を行っている。現在、材料創製とともに、全固体電池を組んで電池特性を測定する準備を進めている。メカニカルミリングによるナノ分散が特性に対してどのくらいの効果があるかを、すなわち、あるレベルのナノ分散で効果があるのか、それとも原子、分子レベルのナノ分散でなければならないのかを今後確かめながら、研究を推し進めて行く予定である。さらに、Liイオン伝導経路の視覚化の新規解析法の開発を推し進める。J-PARC/MLFでの中性子ビームが停止していた関係で、東海での実験のための旅費が少なくてすんだ。また、試料作製のための原料の購入において、過去に購入して残っていた原料を使う事ができた。J-PARC/MLFでの中性子ビームが再稼働したので、東海への実験のための旅費、ならびに今後、電池特性の測定のための試料合成のための原料購入などに使用する計画である。
レーザ熱源を用いた複合ワイヤーからのTiAl金属間化合物の創成

10年度の研究では、C0_2レーザ焦点部にTi/Al複合ワイヤーを連続的に送給し、TiとAlをレーザ熱にて溶融反応させることによって連続的にTiAl金属間化合物粉体の創製可能となり、アルミニウム基材へ溶射粒子を積層させることによって、耐食性およびアルミニウムに比べ10倍以上の耐摩耗性を有する皮膜形成が可能となった。しかし、皮膜生成時の雰囲気が大気であるため、積層粒子間で酸化が生じ、摩耗時粒子間での脱落摩耗によって、耐摩耗性がバルク材より低下した。粒子間の酸化を防止するため、雰囲気制御が可能なチャンバー内で皮膜を作製した。その結果、気孔率および耐摩耗性ともに向上したが、溶融複合ワイヤーからのレーザ反射により、集光レンズの損傷が激しく、集光部の改良が必要となった。11年度については、レーザ損傷が軽微であった、Ti/NiおよにNi/Al複合ワイヤーについて、反応性溶射を試みた。Ti/NlおよにNi/Al複合ワイヤーともTi/Al複合ワイヤーと同様に燃焼合成反応し、TiNiおよにNiAl金属間化合物の粉体作製と溶射皮膜の作製が可能であった。また、同一出力のレーザを使用しても、最適溶射条件が異なることも明らかになった。これは、燃焼合成反応熱の相違によるものであった。雰囲気制御したチャンバー内で作製したTiNi金属間化合物皮膜の粒子間結合力を荒田式摩耗試験に評価すると大気溶射皮膜に比べ50%向上した。このような向上は、粒子間の酸化防止によるものであり、その結果耐すべり摩耗性もアルミニウムに比べて40倍以上向上し、200μmの皮膜によって完全に皮膜を貫通する気孔および割れを防止することができた。溶射熱源には、出力1.3kWのCO_2レーザ発振器を用いた。発振されたレーザ光をZnSeレンズでビーム径0.2mmに集光した。溶射皮膜は、集光位置に直径0.3mmのチタンとアルミニウムをより線にした0.9mmの複合ワイヤーを連続的に供給し、複合ワイヤーを溶融・反応させると同時にアルゴンガスを吹き付け、スプレー化した溶融粒子を基材アルミニウム上に400μm積層させることによって作製した。基材アルミニウムを400°C程度の予熱するこよによって皮膜は、外観上割れおよび基材界面での剥離もなく健全な皮膜にすることが可能であった。皮膜のX線回折結果より、皮膜はTiAl金属間化合物主体に、微量のTi_3Al金属間化合物から構成されていることが明らかとなった。しかし、皮膜断面の顕微鏡観察の結果、気孔および溶射粒子内に存在する割れなどの欠陥率は、溶射距離、ガス圧力およびワイヤー送給速度など溶射条件によって8%から20%まで大きく変化することが明らかとなった。このよに欠陥率が異なることについて、この因子を複合ワイヤーの溶融、反応過程および粒子の飛行過程に分けて、組織、組成分析、構造解析を現在を行っている。また、新規購入した減圧チャンバー内で溶射を実施すると、気孔率が40%程度低下した。これは、高温の溶射粒子が基材に衝突し冷却するまで大気との接触がなく、皮膜表面が活性のまま、次の溶射粒子が積層されるためであり、減圧チャンバーの有効性が確認できた。皮膜の耐摩耗性については大越式面摩耗試験で評価すると、基材に用いたアルミニウムに比べ10倍程度向上し、軟鋼程度の摩耗量になることも明らかとなった。しかし、摩耗面の観察より、摩耗形態が、相手材S45Cの研削摩耗形以外に溶射粒子間の脱落も見られたことから脱落摩耗形も存在していた。