hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
半導体受光素子を用いることによる高感度ＰＥＴ検出器の大面積化の研究

研究の初年度である本年度は、近年レーザー加工によりシンチレータを3次元的に分割する技術が開発されたため、上記の検出器の開発のための基礎実験として、一塊のシンチレータをレーザー加工で立方体に分割した結晶ブロックを用いた検出器の性能を評価した。結果は今まで用いていた細かな立方体結晶素子を3次元配列した結晶ブロックと比較した。分割結晶のサイズを3 mmとした。レーザー加工の結晶ブロックは、結晶素子配列と同等で十分な結晶識別能を示し、エネルギー分解能はやや向上した。また、結晶ブロック内部のシンチレーション光の広がり方に違いがあり、レーザー加工では放射線を検出した分割結晶で発生した光がその近くに広がるのに対し、結晶素子配列ではその分割結晶を含むそれぞれ3方向にのびる結晶列のみに直線的に伝わる傾向があることが分かった。光の広がりが発生個所近くに分布するのは結晶識別には有利な条件であるが、光を遠くに伝える場合は光が広がらずに直線的に伝わる方が減衰が少ない可能性も考えられる。なお、多くの利点をもつレーザー加工技術は、本検出器のようにシンチレータ内部に反射材を含まないという独特の構造をもつ検出器のみ用いることができる。板状シンチレータを用いるという新しい方法を試し、有用であることを実証し、学会発表することができたため。開発する検出器の最終形態は、シンチレータにレーザー加工を施したものを積み上げるため、レーザー加工と結晶素子配列という2つの条件が混在したものとなる。初年度にそれぞれの特徴を調べまとめることができたため、おおむね順調といえる。高分解能を目指しシンチレータ部の1セグメントをさらに細かくし、感度を保つためにシンチレータの外寸を変えない場合、識別しなければならないセグメント数は格段に増える。例えば、2 mm角の立方体のセグメントを1 mm角にすると、3次元配列なので6倍となる。昨年度の実験の中で、板状シンチレータで1 mm角のセグメントに対し良い性能が出そうな傾向が見られたため、解析しまとめたものについて学会発表を行う。本年度末までに、板状シンチレータの納品を済ませ、そこにレーザー加工を施すところまで進めたので、次年度に本年度の実験結果を踏まえて実際に結晶ブロックを組み立て、検出器としての性能評価を行い、シンチレーション光の広がりについて解析する。解析結果を踏まえて、受光素子の配置やライトガイドにさらに工夫の余地があるか再考する。最終年度である次年度で、研究の成果についての学会発表を積極的に行うこととし、研究費をそのための旅費、参加費に使用する。また、特に国際学会への学会参加を通し、同様に高感度、高解像度を目指した研究の動向を探る。検出器性能向上を目的とした比較実験のため、異なる検出器パラメータでの検出器を新たに準備する。板状のシンチレータ一式、ライトガイド、受光素子などである。それら新規購入品のサイズや個数は、本年度に納品された検出器での実験結果を踏まえて最終調整する。また、板状シンチレータを用いた検出器についての学会発表を積極的に行うこととし、研究費をそのための旅費、参加費に使用する。
逆相クロマトグラフィー用多孔性シリカロッドカラムの高性能化

アルコキシシランからのシリカロッド調製において、シラン濃度、ポリマー添加剤の分子量、種類、濃度の最適化により、貫通型細孔の径と分布を制御できた。また、メソ細孔形成時のpHと温度の制御により、メソ細孔の細孔径の大きさとその分布を制御し、単分散とすることができた。直径数mmの通常以下のミクロカラムにおいても、貫通型細孔の大きさ、均一性、ならびに、メソ細孔の大きさと均一性の制御が可能であった。オクタデシルジメチルアミノシランを用いてポンプにより溶液を循環させることにより、シリカロッドを逆相型固定相とすることができた。ロッド型カラムは、同等の大きさの粒子間隙を有すると考えられる粒子充填型カラムと比較して、やや低い圧力損失と、低分子量の溶質に対しては、通常の移動相溶媒の線速度において、やや高い理論段数を与えた。高分子量のポリペプチドに対しては、トリフルオロ酢酸存在下、特に高い移動相線速度において、通常の10nm程度の細孔径のODSシリカ充填カラムよりはるかに高い性能を示し、ポリペプチドのために使用される30nm程度の細孔径のODS充填剤と比較してもより高い性能を示した。以上のように、流路となるμmサイズの巨大細孔と、シリカ骨格中にあって大きな表面積を提供する10nmサイズのメソ細孔について大きさと分布の制御が可能となり、(理論段数)/(圧力損失)における高性能の発現と、小さなシリカ骨格に基づく高分子に対する高性能化を実現したが、今後はバッチ法によるオクタデシル化法の開発と、粒子充填型カラムと比較してやや小さな表面積すなわちサンプルキャパシティーを補うための、新しい有機原子団による誘導体化法の開発が課題として挙げられる。
３次元カラビ・ヤウ圏と量子二重対数関数

残念ながらコホモロジー的Hall代数の具体的計算はまだほとんど行われていない.申請者は23年度以前に行っていたモチーフ的非可換Donaldson-Thomas不変量の研究における技術を応用し,コホモロジー的Hall代数の具体的計算において重要な「ポテンシャルの切断によるコホモロジー的Hall代数のリダクション」という概念を発見した.これは4次元のゲージ理論と6次元の弦理論の関係を記述するものであり,今後さまざまな発展を導くと期待している.現在はこの概念の基礎理論の構成中であり,25年度以降は応用を深めていく予定である.非可換Donaldson-Thomas理論におけるコホモロジー的Hall代数の重要性は数年前から多くの超弦理論学者及び数学者によって認識されていたが,その具体的構造についての研究のための技術は一切知られてこなかった.申請者は23年以前のモチーフ的非可換Donaldson-Thomas理論研究において築き上げた「ポテンシャルの切断によるリダクション」という技術がコホモロジー的Hall代数において活躍したことは,想定外の喜ばしい研究成果であり,24年度の非可換Donaldson-Thomas理論研究における目的達成度は非常に高かったと言える.25年度の第一の目標は「ポテンシャルの切断によるリダクション」の基礎理論を論文にまとめ,非可換Donaldson-Thomas理論研究をより発展させていくことである.その後,まずは$\mathbb{C}^3$及びコニフォールドという2つの簡単な$3$次元Calabi-Yau多様体に対してリダクションを適用する.これらは近年超弦理論の影響(AGT予想)をうけて派再発展した$4$次元ゲージ理論との関連が深く,また結び目不変量とのつながりも大いに期待されており,26年度まで通じて研究を深めていく必要がある.24年度は体調上の理由により海外出張を減らしたため当初の予定より旅費が大幅に減少した.25年度は新しい理論の構築時期であることもあり,国内外への出張は非常に重要である.体調を維持し,出張を十分に行い,理論を世界に広め,非可換Donaldson-Thomas理論の研究をより盛んなものにしていく予定である.残念ながらコホモロジー的Hall代数の具体的計算はまだほとんど行われていない.申請者は23年度以前に行っていたモチーフ的非可換Donaldson-Thomas不変量の研究における技術を応用し,コホモロジー的Hall代数の具体的計算において重要な「ポテンシャルの切断によるコホモロジー的Hall代数のリダクション」という概念を発見した.これは4次元のゲージ理論と6次元の弦理論の関係を記述するものであり,今後さまざまな発展を導くと期待している.現在はこの概念の基礎理論の構成中であり,25年度以降は応用を深めていく予定である.非可換Donaldson-Thomas理論におけるコホモロジー的Hall代数の重要性は数年前から多くの超弦理論学者及び数学者によって認識されていたが,その具体的構造についての研究のための技術は一切知られてこなかった.申請者は23年以前のモチーフ的非可換Donaldson-Thomas理論研究において築き上げた「ポテンシャルの切断によるリダクション」という技術がコホモロジー的Hall代数において活躍したことは,想定外の喜ばしい研究成果であり,24年度の非可換Donaldson-Thomas理論研究における目的達成度は非常に高かったと言える.25年度の第一の目標は「ポテンシャルの切断によるリダクション」の基礎理論を論文にまとめ,非可換Donaldson-Thomas理論研究をより発展させていくことである.その後,まずは$\mathbb{C}^3$及びコニフォールドという2つの簡単な$3$次元Calabi-Yau多様体に対してリダクションを適用する.これらは近年超弦理論の影響(AGT予想)をうけて派再発展した$4$次元ゲージ理論との関連が深く,また結び目不変量とのつながりも大いに期待されており,26年度まで通じて研究を深めていく必要がある.24年度は体調上の理由により海外出張を減らしたため当初の予定より旅費が大幅に減少した.25年度は新しい理論の構築時期であることもあり,国内外への出張は非常に重要である.体調を維持し,出張を十分に行い,理論を世界に広め,非可換Donaldson-Thomas理論の研究をより盛んなものにしていく予定である.
組合せ論の位相幾何学的側面からの研究

平面グラフの組合せ的性質として,cyclic chromatic numberに関する研究を行ない,最大次数が十分に大きければ,その最大次数プラス1色で塗り分けられることを示した.一般の閉曲面における局所二部グラフの彩色においては,その閉曲面が向き付け可能かどうかによって,彩色数に違いが出ることを発見し,とくにトーラス,クラインの壺の四角形分割については,染色数が3,4になるための位相的特徴づけを与えることに成功した.さらに,一般の向き付け不可能な閉曲面においても,染色数が5になってしまうグラフの特徴づけを行なった.閉曲面の三角形分割については多くの研究がある.とくに,頂点数が等しい2つの三角形分割は,それらの頂点数が曲面の種数に比べて十分大きければ,対角変形と呼ばれる局所的な変形で移り合うことがわかっていた.その際に必要となる対角変形の回数について,多重グラフとなる三角形分割(擬三角形分割と呼ぶ)までをこめて考えることにより,頂点数の線形関数で抑えられることを証明した.また,これまで三角形分割や四角形分割でしか考えられていなかった対角変形を,各種のサイズの面が存在するような一般的なグラフに拡張し,ある程度三角形分割に近ければ同様の事実が成り立つことを証明した.対角変形の可否との関係において,すべての辺がある特定の次数dの頂点を少なくとも一方の端点に持つような三角形分割(d-covered)を考え,5-covered,6-coveredであるような三角形分割の構成的な特徴づけを与えた.閉曲面上のrepresentativityの高い3連結グラフが含む全域部分グラフとなる平面グラフを得る一般的手法を用いて,3連結グラフがどの程度ハミルトン性に近い性質を持つか,という研究を継続した.その結果として,既存の結果を改良し,最大次数7以下の全域2連結部分グラフで,次数7以上の頂点の個数が種数だけに依存する数で抑えられるものが存在すること,最大次数4以下の全域木で,次数3以上の頂点数がグラフの頂点数のほぼ1/3で抑えられるようなものが存在することを示した.その他,空間グラフのラムゼー性に関する既存の研究成果の見直し,グラフの分割問題,三角形分割の再埋蔵と着色に関連する不変量loosenessに関する研究,被覆グラフの平面性に関する研究などを行ない,成果を上げた.平面グラフの組合せ的性質として,cyclic chromatic numberに関する研究を行ない,最大次数が十分に大きければ,その最大次数プラス1色で塗り分けられることを示した.一般の閉曲面における局所二部グラフの彩色においては,その閉曲面が向き付け可能かどうかによって,彩色数に違いが出ることを発見し,とくにトーラス,クラインの壺の四角形分割については,染色数が3,4になるための位相的特徴づけを与えることに成功した.さらに,一般の向き付け不可能な閉曲面においても,染色数が5になってしまうグラフの特徴づけを行なった.閉曲面の三角形分割については多くの研究がある.とくに,頂点数が等しい2つの三角形分割は,それらの頂点数が曲面の種数に比べて十分大きければ,対角変形と呼ばれる局所的な変形で移り合うことがわかっていた.その際に必要となる対角変形の回数について,多重グラフとなる三角形分割(擬三角形分割と呼ぶ)までをこめて考えることにより,頂点数の線形関数で抑えられることを証明した.また,これまで三角形分割や四角形分割でしか考えられていなかった対角変形を,各種のサイズの面が存在するような一般的なグラフに拡張し,ある程度三角形分割に近ければ同様の事実が成り立つことを証明した.対角変形の可否との関係において,すべての辺がある特定の次数dの頂点を少なくとも一方の端点に持つような三角形分割(d-covered)を考え,5-covered,6-coveredであるような三角形分割の構成的な特徴づけを与えた.閉曲面上のrepresentativityの高い3連結グラフが含む全域部分グラフとなる平面グラフを得る一般的手法を用いて,3連結グラフがどの程度ハミルトン性に近い性質を持つか,という研究を継続した.その結果として,既存の結果を改良し,最大次数7以下の全域2連結部分グラフで,次数7以上の頂点の個数が種数だけに依存する数で抑えられるものが存在すること,最大次数4以下の全域木で,次数3以上の頂点数がグラフの頂点数のほぼ1/3で抑えられるようなものが存在することを示した.その他,空間グラフのラムゼー性に関する既存の研究成果の見直し,グラフの分割問題,三角形分割の再埋蔵と着色に関連する不変量loosenessに関する研究,被覆グラフの平面性に関する研究などを行ない,成果を上げた.まず,平面グラフの組合せ的性質として,cyclic chromatic numberに関する研究を行なった.これは,map coloringにおいて,頂点だけを共有する面も違う色に塗らなければいけない場合に相当し,最大次数が十分に大きければ,その最大次数プラス1色で塗り分けられることを示した.一般の閉曲面でのcoloringについては,局所的には二部グラフとなっているようなグラフは,representativityが十分大きければ高々4色で塗り分けられることが知られているが,向き付け不可能な閉曲面においては,representativityがいくらでも大きく,3色では塗り分けられない四角形分割が存在することを示した.また,とくにトーラス,クラインの壼の四角形分割については,染色数が3,4になるための組合せ的特徴づけを与えることに成功した.閉曲面を最も自然に離散化して得られる構造である三角形分割については,すでに多くの研究がなされている.とくに,頂点数が等しい2つの三角形分割は,それらの頂点数が曲面の種数に比べて十分大きければ,対角変形と呼ばれる局所的な変形で移り合うことがわかっていた.

その際に必要となる対角変形の回数については,頂点数の線形関数で抑えられるであろう,と予想されていたが,この事実は,多重グラフとなる三角形分割(擬三角形分割と呼ぶ)までをこめて考えることにより解決に至った.特徴的な三角形分割として,すべての辺がある特定の次数dの頂点を少なくとも一方の端点に持つようなもの(d-covered)を考え,5-covered,6-coveredであるような三角形分割の構成的な特徴づけを与えた.その他,空間グラフのラムゼー性に関する既存の研究成果の見直し,グラフの分割問題,位相幾何学的性質がグラフのハミルトン性とどの程度関連するか,などについて調査を行なった.平面グラフの組合せ的性質として,cyclic chromatic numberに関する研究を行ない,最大次数が十分に大きければ,その最大次数プラス1色で塗り分けられることを示した.一般の閉曲面における局所二部グラフの彩色においては,その閉曲面が向き付け可能かどうかによって,彩色数に違いが出ることを発見し,とくにトーラス,クラインの壼の四角形分割については,染色数が3,4になるための位相的特徴づけを与えることに成功した.閉曲面の三角形分割については多くの研究があるが,とくに,頂点数が等しい2つの三角形分割は,それらの頂点数が曲面の種数に比べて十分大きければ,対角変形と呼ばれる局所的な変形で移り合うことがわかっていた.その際に必要となる対角変形の回数について,多重グラフとなる三角形分割(擬三角形分割と呼ぶ)までをこめて考えることにより,頂点数の線形関数で抑えられることを証明した.対角変形の可否との関係において,すべての辺がある特定の次数dの頂点を少なくとも一方の端点に持つような三角形分割(d-covered)を考え,5-covered,6-coveredであるような三角形分割の構成的な特徴づけを与えた.閉曲面上の局所平面3連結グラフが含む全域部分グラフとなる平面グラフを得る一般的手法を用いて,3連結グラフがどの程度ハミルトン性に近い性質を持つか,という研究を継続した.その結果として,既存の結果を改良し,最大次数7以下の全域2連結部分グラフで,次数7以上の頂点の個数が種数だけに依存する数で抑えられるものが存在すること,最大次数4以下の全域木で,次数3以上の頂点数がグラフの頂点数のほぼ1/3で抑えられるようなものが存在することを示した.その他,空間グラフのラムゼー性に関する既存の研究成果の見直し,グラフの分割問題,三角形分割以外のグラフについても対角変形で移り合うかどうか,などについて調査を行ない,成果を上げた.
光量子干渉計を用いたCS重力理論の検証実験に向けて

一般相対性理論に補正を加える、Chern-Simons(CS)重力理論は、渦巻き銀河の回転速度問題を解決する方法の一つとして注目されている。最近、連携研究者の浅田らは、中性子干渉計を用いたCS重力理論の検証を提案したが、大型で高精度の中性子干渉計を必要とした。本研究では、サニャック型ファイバ光干渉計を用いた検証実験に向けた検討を行った。その結果、帯域370nmにおよぶ広帯域低コヒーレンス光源の実現や、液晶リターダを用いた高精度位相制御などに成功した。また信号雑音比の観点からは、サニャック型ファイバ光干渉計と比較し、リングレーザージャイロが有利との検討結果を得た。本研究は、CS重力理論の検証実験を実現する手段として、光ファイバ干渉計を用いる方法についての検討および初期検証を行うことを目的としている。我々の計算によると、長さ50kmの光ファイバを、10m四方にループ状に1250回巻いたサニャック型干渉計を利用した場合、10のマイナス10乗程度の位相測定精度を実現できれば、従来の上限値の向上が可能であることが分かっている。現在、光ファイバの通信波長帯での損失は最小0.15dB/km程度が達成されており、50kmでも7.5dBと、十分な強度で干渉信号は観測可能である。また、10のマイナス10乗の位相測定精度は、10J程度の光量で得られる標準量子限界に相当するが、本検証実験では10の3乗秒程度の積算が可能であることから、現在市販されている数十mW程度の光源を用いることで、原理的には達成可能と考えられる。本研究では、小型光ファイバ干渉計を構築、そのプロトタイプを用い、予想される様々な雑音についてその原因の究明と対策などを課題としている。今年度は、主に小型光ファイバ干渉計ならびに光源の検討を実施した。Chern-Simons (CS)重力理論とは、Einsteinによる一般相対性理論に、曲率テンソルの高次項を導入するものであり、超弦理論などの量子重力理論の低エネルギー有効理論として導くことが可能で有り、またダークマターの存在を仮定せずに、銀河渦回転速度に関する矛盾を説明することができる可能性がり、注目されている。本研究では、CS重力理論の検証実験を実現する手段として、光ファイバ干渉計を用いる方法についての検討を行うことを目的とした。当初、Phys. Rev. Lett. 109, 231101(2012)で提案されている、中性子干渉計における干渉状態の日周および年周変化の観測を、光ファイバを長さ50kmの光ファイバを、10m四方にループ状に1250回巻いたサニャック型干渉計を用いておこなうことを念頭とした。本挑戦的萌芽研究において検討する中で、同様に干渉縞に影響を与える効果としてLense-Thirring (LT)効果が存在するが、CS重力理論によって予測される変化とは原理的には区別可能であるが、観測される位相変化の観測高度依存性や緯度依存性が重要と考えられることが、連携研究者らによって明らかにされた(Phys. Rev. D. 90, 064036 (2014))。また、検討を進める中で、当初モデルとした光ファイバジャイロにおいては各種散乱の影響によりリミットされ、必要な信号雑音比を得ることが困難であることがわかった。今後、固体リングレーザージャイロなどを用いた検証実験の可能性について、引き続き検討を進めたい。本年度は、小型光サニャック干渉計の設計等を主に実施した。まず、従来の光ファイバ干渉計の研究状況の調査を実施した。光ファイバ干渉計に必要な光源として、広帯域のスーパールミネッセントダイオード光源が適していることを確認した。この調査を元にして、長さ50mの光ファイバを用いた干渉計の設計を行うと共に、調整用の微動光学ステージ、計測用のオシロスコープ、および、干渉計構築時に調整用として使用するレーザー光源用バンドパスフィルタの購入などを行った。また、航空機用のファイバジャイロにおいては、リング共振器に入射する光に適当な位相変調(binary phase shift keying)をかけることで、非常に高い信号雑音比を達成している。もしも、この方式を、CS重力理論の検証実験に適用できれば、非常に魅力的である。この点は新たな研究課題として、次年度以降も、連携研究者と協力して、継続して検討することとした。また、干渉計の性能を向上するには、用いる光源の広帯域化が非常に重要である。しかし、スーパールミネッセントダイオードの帯域は、せいぜい100nm程度に限られている。我々は、パラメトリック下方変換を用い、中心波長約800nmで、300nm以上の帯域を持つ、超広帯域低コヒーレンス光源の開発にも成功した。

量子光学、量子情報、ナノフォトニクス今年度は、引き続き、長さ50mの光ファイバを用いた、高感度光サニャック干渉計の構築とそれを用いた検討を進める。偏波保持ファイバと広帯域スーパールミネッセントダイオード光源と光ファイバーカプラを組み合わせた、光サニャック干渉計を構築する。広帯域スーパールミネッセントダイオード光源については、本来は通信波長帯域の光源の新規購入が望ましいが、予算が厳しく限られていることから、研究室で保有している、可視近赤外域の広帯域スーパールミネッセントダイオード光源の利活用を検討している。もし可能であれば、昨年度実現した、超広帯域低コヒーレンス光源の適用可能性も検討する。構築したファイバ干渉系を利用して、信号雑音比を検証するとともに、その原因と対策について、検討を進める。また、昨年度に引き続き、位相変調信号を利用したリング共振器を用いたCS重力理論の検証実験の可能性についても、連携研究者の浅田教授と共に、引き続き検討を進める。浅田教授らによる元々の検証実験の提案は、中性子干渉計を用いたもの[Physical ReviewLetters, 109, 231101 (2012).]であったが、昨年度までに、光サニャック干渉計を用いた場合への理論へと拡張できている。その研究を元に、位相変調(binary phase shift keying)を施した入力光を用いた場合の検討を行う。さらに、スクィーズド光源を利用した場合に得られる位相測定精度の向上や、量子もつれ光源と多光子量子干渉の利用可能性などについて検討を進める。光ファイバ干渉計の実験装置の部品(光源、ファイバ)の購入について、所有物品との利活用について検討を進めたため、一部使用を保留した。部品を選定し次第、購入し、実験装置をくみ上げる予定である。
機能的脳神経疾患の放射線治療：マイクロビームX線による選択的神経細胞死の応用

マイクロミリメータ単位のすだれ状のX線照射を中枢神経系に照射することにより、解剖学的な神経構造を保ちつつ、選択的に神経回路を損傷できることが実験的に示された。従来の定位放射線治療による組織壊死とは異なり、神経機能の損傷を少なく保ちつつ、目的とする特定の興奮性回路を遮断することが可能である。また、繰り返し照射も可能である。難治性癲癇、進行期パーキンソン病などの治療法として新たな臨床応用が将来期待される。兵庫県播磨の高輝度光科学研究センター(SPring-8)のBL28B2第2光学ハッチを用いた。線量計測用イオンチェンバー、マイクロスリットとこれの位置合わせ機構、ハッチ据付のメインゴニオメータの上に載せた実験動物、照射位置確認用の画像検出器の順で配置し、ハッチ据付のX線シャッタで照射時間を制御して、すだれ状マイクロビームを実験動物に照射した。実験動物として、正常ラットマイクロビーム(「すだれ状」および「格子状」)照射による正常組織変化、特に、大脳皮質各層の神経細胞について、マイクロビームのピーク線量を110Gyに固定して実験を行った。ビーム幅(10-100um)・ビーム間隔(200-1000um)の条件を設定し、免疫染色を行なった。単位面積当りの神経細胞脱落が指標となり、同時にグリア系細胞とストレス蛋白発現について、評価した。結果として、正常組織でのvalley部分、すなわち非照射領域の反応は、その構築は基本的には破壊されずに保たれていることがわかった。脳組織では神経線維のネットワークが分断されて多少の神経細胞の退行変性が生じているかもしれず、マクロで見て若干の脳萎縮は生じていることは観察された。しかしながら、照射後急性期には目立った変化はなく、1週間程度かかって、peak領域の細胞脱落がはっきりとしてきて、これは数ヵ月後でも変化なく存在していた。正常脳では反応性アストロサイトがvalley部に広範囲に出現しており、valley部では損傷脳周囲の再生反応がミクロレベルで生じていることが予想される結果となった。放射線治療では、まずX線CTで癌組織を画像化し治療計画を立てる。続いて、患者は治療装置へ移動し、治療用放射線で照射野確認画像を撮影し照射範囲を確定する。照射野確認の後に、標的組織への放射線照射が実施される。しかし、治療用放射線で撮影する透過像はコントラストや解像度が低く、照射野照合を正確に実施することが難しい。また、高精度の照射を遂行する上で、簡便で高解像度の画像診断は必須である。本研究の最終年度では、放射光を使った放射線治療のために、新たな照射野確認画像の撮影法の開発を目的とした実験をおこなった。このために、放射光での照射野確認画像撮影において、着目部位の辺縁部分で放射光が屈折により直進軌道を曲げられる現象によって、着目部位の辺縁部分が輪郭強調される屈折コントラスト法での鮮明な画像の撮影を方法としている。本研究では、ラット頭蓋骨標本を使い、コントラスト向上の評価実験を実施した。スプリング8のMBL28Bにておいて、マウスおよびラットのドライスカルを従来のデジタルカメラにて画像描出し、特に円蓋部において明瞭な骨境界部の描出が確認された。実際の治療に用いるには、単純撮影だけでなく、断面の撮像が必要であり、本研究を発展させて、現在、スプリング8では36M画素のデジタルカメラを使い、大視野・高解像度を目的としたX線検出器の開発した。デジタルカメラは横7360×縦4912画素から成り、1画素サイズが4.9μmであり、撮像素子の受光部は横36mm×縦24mmの大きさである。蛍光板でX線を可視光に変換し、光学レンズで可視光像を撮像素子に結像することにより、解像度は、約7μmが得られている。本研究で示されたマイクロビームによる機能的脳外科治療は、マイクロイメージングの技術開発を併せて発展させることが重要と考えられらた。脳神経外科スプリング8にて、実際に照射実験を行い、解析に必要な充分量のサンプルを作成することが出来たから。25年度の実験で得られたサンプルの解析を進めるとともに、新たな動物実験モデル(神経機能疾患)を対象とした照射実験を開始する。2013年度に予定されたスプリング8ビームライン割り当ての時間が、計画立案当初よりも少なく、結果として事件動物(消耗費)の経費が少なくなったため。2014年度上半期における実験にて、前年度にできなかった、照射実験を行う。
PN接合GaN低リーク高耐圧ダイオードの研究

本研究では、まず、MOVPE成長したMg添加GaN層におけるMg添加量と熱処理条件の関係について検討した。熱処理プロセスには熱処理時間を秒単位で正確に制御できる短時間熱処理法を用いた。その結果、Mg不純物濃度の高低に対応して、最適な熱処理条件が異なることが明らかとなった。Mg添加量1.255x10^<19>cm^<-3>のサンプルに対して、熱処理後に室温で得られた正孔濃度の最高値はMg添加量に関わらず約8x10^<17>cm^<-3>となることが明らかとなった。また、各熱処理条件で得られる正孔濃度、移動度、アクセプタ活性化エネルギー、キャリア補償比などの詳細を明らかにした。200°Cで電気的特性を評価した結果、Mg添加量1.25x10^<19>cm^<-3>のサンプルのアクセプタ活性化率は80%を超える高い値であることが判明した。これら熱処理条件の最適化を行った後に、MOVPE法を用いてpn階段接合ダイオードを作製した。作製したpn接合ダイオードは100V以上の逆方向耐圧を示し、その温度特性から耐圧はアバランシェ機構に支配されることが明らかとなった。また、C-V測定から求めたアクセプタ濃度を用いて予測した絶縁破壊電界は2.9MV/cmとなり、理想値の3.3MV/cmに非常に近い値が得られた。ただし、順方向電流電圧特性の理想化係数は4と大きく、拡散電位も1.9eVと理論から予想される値に比べて小さな値となった。また、逆方向漏洩電流も熱電子放出理論に比べると35桁も高く、pn接合においても漏洩電流の低減が課題として残される結果となった。本研究を通して、熱処理したMg添加GaN層の電気的特性の詳細が明らかとなった。本研究は、p形GaNを用いる各種デバイスの構造設計データとして貴重な情報を提供するものである。低損失且つ高耐圧な電気的特性をもつ次世代の大電力スイッチングダイオードや電界効果トランジスタの実現を目指して、GaN系pn接合の実験的基礎検討およびエンハンスメントモードの電界効果トランジスタの理論検討を行った。平成17年度は、低抵抗p形GaNの実験的検討に関して、Mg不純物を用いたp形GaNのエピタキシャル結晶成長と成長層の電気的特性の温度依存性評価を行った。また、エンハンスメントモードの電界効果トランジスタについては、モンテカルロシミュレーションを用いた2次元デバイスシミュレータを構築し、III族窒化物半導体ヘテロ接合の組合せと層厚などの構造パラメータがしきい値電圧に与える影響などを理論的に調べた。主な結果を以下に示す。1)サファイア基板上にMg添加のp-GaNサンプルをMOCVD法を用いて成長した。膜厚は300nmとした。Niをオーミック電極に用いてvan der Pauw法によるホール素子を作製した。ホール測定から求めた室温の正孔濃度と正孔移動度はそれぞれ2x10^<16>cm^<-3>,14cm^2/Vsであった。2)今回準備したp形GaN層は室温で強い光応答を示し、端子開放電圧は約0.3V程度シフトした。表面および基板バッファ側の界面準位やオーミック特性の不完全性などが原因として考えられる。3)抵抗率の温度依存性を測定した結果、200K以下ではオーミック特性が非線形となり抵抗率が正しく定義できないことが判明した。

200400Kの温度範囲では、抵抗率と温度の逆数(1/T)との間にほぼ直線関係が得られ、傾きから求めた活性化エネルギは130-160meVであった。4)Mg不純物の電気的活性化促進のため、成長後の高温短時間アニールを検討した。今回は装置供給電力不足のため最高アニール温度が700°Cまでに限られ、有意な活性化の促進効果を確認できなかった。装置の電源系統を改良し、1000°C以上の活性化熱処理効果を検討できるよう準備した。5)GaNをチャネル層にもつ電界効果トランジスタ(FET)の2次元モンテカルロシミュレータを構築し、スイッチング素子に要求されるエンハンスメント動作について検討した。AIGaN/GaN系ヘテロ接合FETにおいて、AIGaN層厚が24nmのときエンハンスメント動作が実現できることを予測した。本研究では、窒化物半導体を用いた大電力スイッチング素子や電界効果トランジスタへの応用を目指し、高濃度のp形GaNの作製に関する研究を行った。また、実際にpn接合ダイオードを試作し電気的特性の評価を行った。高濃度p形GaNを形成する方法として、MOVPE法による不純物ドーピング後の熱処理を検討した。実験には、サファイア基板上に濃度の異なるMgを添加したGaN(厚さ850nm)を用いた。このサンプルを赤外線加熱の熱処理装置を用いて熱処理時間と熱処理温度をパラメータとして短時間熱処理し、得られたp形GaNの電気的特性を評価した。室温におけるHall測定の結果、Mg添加量が1.255x10^<17>cm^<-3>のいずれのサンプルにおいても短時間熱処理により最高正孔濃度として約8x10^<17>cm^<-3>が得られることが判った。また、Mg濃度の高いサンプルほど、低温の熱処理で上記の最高正孔濃度が得られ、熱処理温度が高すぎると却って正孔濃度が低下する現象が見られた。Mg不純物の活性化エネルギーは120-140meVと深いため、室温で約8x10^<17>cm^<-3>の正孔濃度を示すサンプルは、200°C程度の高温では、1x10^<19>cm^<-3>以上の正孔濃度を示した。このことは、最適熱処理されたサンプルでは、導入されたMg不純物が皿族サイトに置換していることを示すものである。一方、最適温度以上の高温で熱処理したサンプルについて正孔濃度の温度依存性を解析したところ、高温熱処理によりドナー濃度の増加が示唆された。すなわち、Mg不純物濃度の高いサンプルを高温で熱処理すると、Mgに関与したドナー準位が生成され、逆に正孔濃度が減少したものと説明できることが判った。上記結果に基きpn接合ダイオードを試作した。Mg添加量1x10^<19>cm^<-3>のp形GaNとSi添加のn形GaN(n=5x10^<17>cm^<-3>)から成るpn接合を試作したところ、室温で逆方向耐圧116V、250°Cでは耐圧120Vの良好な特性が得られた。
地域保健のビッグデータ解析による長野県の長寿の要因と心血管疾患リスクの解析

松本市の歯周疾患検診の結果と,国民健康保険の診療報酬明細(レセプト)上の病類コードを突合し,歯周疾患検診異常と全身疾患の関連を解析した。20082015年度に歯周疾患検診を受診した6068例のうち,国民健康保険による診療を受けた2574例を調査した結果,残存歯数の減少,健全歯数の減少,喪失歯数の増加は,脳心血管病,高血圧性疾患,糖尿病等の代謝性疾患の病名を有するリスクが高いことが示された。また,骨の密度および構造の障害など骨格系疾患とも関連した。歯周疾患検診で評価される残存歯数の減少,健全歯数の減少,喪失歯数の増加は,全身疾患(脳心血管病,代謝性疾患,骨格系疾患)の存在と有意に関連した。【目的】地域保健医療のビッグデータを活用し,長寿の要因と心血管疾患リスク因子を明らかにして地域保健の推進に貢献することを目的とする。【方法】信州大学医学部は長野県松川村と地域保健・健康増進のため連携協定を締結している。本研究の初年度の研究計画として,平成27年5月に実施された特定健診のデータを活用し,生活習慣や背景を一般的な疫学データと比較検討することにより長寿の要因を解析することとした。【結果】メタボリック症候群と診断された例は松川村で11.4%(全国データは15.2%),予備群は9.6%(同15.4%)であり,いずれも松川村では低い傾向を示した。さらに血圧,脂質,血糖について管理良好と判定する基準を,診察室血圧:< 140/90 mmHg (若年・中年・前期高齢者),< 150/90 mmHg(後期高齢者);脂質:中性脂肪< 150 mg/dL,LDLコレステロール< 140 mg/dLおよびHDLコレステロール> 40 mg/dL;血糖:ヘモグロビンA1c値< 7.0%と定めて解析した。その結果,松川村ではこれらの基準を満たす管理良好な例が,それぞれ70.3%, 73.6%, 66.0%であった。全国データでは60歳以上の高血圧管理率:男29.9%,女40.9%,脂質の管理目標達成率67.8%,また血糖の管理良好は52.5%,57.3%と報告されていることから,いずれも松川村の管理良好な割合が上回っていた。【結語】松川村の健康長寿の要因として,心血管疾患の危険因子が良好にコントロールされていることの重要性が示唆された。平成27年度は,研究計画「(1)長寿者の生活習慣や背景を解析して長寿の要因を解析する」について,長野県松川村の特定検診データおよび生活習慣病の調査等を活用し,以下の進捗が得られた。松川村の特定健診データ(平成27年5月実施)を集計し,全国データ(平成25年国民健康・栄養調査等)と比較検討した。メタボリック症候群と診断された割合は松川村で11.4%(全国データは15.2%),予備群は9.6%(同15.4%),そして体格指数(BMI)25以上の肥満者は松川村で18.4%(同23.5%)であった。さらに血圧,脂質,血糖について管理良好とする基準を,診察室血圧:< 140/90 mmHg (若年・中年・前期高齢者),< 150/90 mmHg(後期高齢者);脂質:中性脂肪< 150 mg/dL,LDLコレステロール< 140 mg/dLおよびHDLコレステロール> 40 mg/dL;血糖:ヘモグロビンA1c値< 7.0%と定めた。これらの基準を満たす例は,松川村ではそれぞれ70.3%, 73.6%, 66.0%であった。全国データでは60歳以上の高血圧管理率:男29.9%,女40.9%(厚生労働省平成24年度報告書),脂質の管理目標達成率67.8%,また血糖の管理良好は52.5%(2014年度QIプロジェクト結果報告:日本病院会),57.3%(2013年度基礎集計資料:糖尿病データマネジメント研究会)とされている。以上より,松川村の健康長寿の要因の1つとして,肥満やメタボリック症候群が少なく,複数の生活習慣病のコントロールが良好であることが重要であると考えられた。【目的】地域保健医療のビッグデータを活用し,心血管疾患リスク因子を明らかにして先駆的な予防医療の構築に貢献する。【方法】平成28年度は松本市における歯周疾患健診データと全身疾患の関連を探索することとし,本研究を推進するため,新たに松本市歯科医師会,松本市医師会,松本市および信州大学が連携して「医科歯科連携による先進予防医療研究会・松本(D-CAMP松本)」が組織された。2008年4月から2016年3月の間に松本市の歯周疾患健診を受診した6068例のうち,国民健康保険診療報酬レセプトを有する2574例を対象とし,地域歯周病指数(Community Periodontal Index: CPI, 0-4),残存歯数,健全歯数と,医科レセプト病名との関連についてロジスティック回帰分析により検討することとした。【結果】期間中の国民健康保険レセプト数は19367件あり,記載病名総数は193670であった。

歯周疾患健診を受診した6068例とデータを突合した結果,2574例が解析対象となった。年齢の中央値は61,男性は1032例(40.1%)。病名の内訳は歯肉炎・歯周疾患55.4%,高血圧性疾患38.1%,脂質異常症35.2%,胃炎および十二指腸炎30.4%,糖尿病22.3%等であった。歯周病の指標とされるCPI 3は1086例,CPI 4は360例(合計で56.2%)に認めた。また,残存歯数,健全歯数,喪失歯数の中央値はそれぞれ27,11,2本だった。これらの歯周疾患指標と全身疾患病名との関連について解析が進捗している。松本市と締結した本研究に関する秘密保持契約に従い,研究結果の詳細は平成29年度の学会発表と同時に共同記者会見により発表予定である。【結語】歯周病と全身疾患の関連について,歯周疾患健診データと医科セレプト病名との解析が進捗しており,研究成果を平成29年度に発表予定である。研究成果をまとめ,第65回日本心臓病学会学術集会(大阪)に演題を提出し,会長特別企画「心臓病診療に必要なGeneralityを学ぶ」に採択された。また,第49回日本動脈硬化学会総会・学術集会(広島)においてもポスター発表として採択された。本研究を推進する「医科歯科連携による先進予防医療研究会・松本(D-CAMP松本)」が組織され,松本市歯科医師会,松本市医師会,松本市による効果的な研究連携が構築されている。地域のコホートデータ解析と結果の活用は,信州大学の地域貢献として進捗している。また本研究成果は,日本循環器学会が目指す生活習慣病予防による心血管疾患の発症予防にも貢献できる可能性があり,地域の医師会,松本市とともに市民啓発活動の準備中である。以上の進捗からおおむね順調と考える。概要:地域保健のビッグデータを解析するため,本研究者は松本市歯科医師会,松本市医師会と協力して「医科歯科連携による先進予防医療研究会・松本(Dental and Medical Collaboration for the Advanced Medical Prevention: D-CAMP・松本)」を組織し,歯周疾患検診異常と全身疾患との関連を調査した結果,歯の本数が多様な全身疾患の存在と関連することが明らかとなった。目的:松本市で実施している歯周疾患検診の結果と,国民健康保険の診療報酬明細(レセプト)上の病類コードを突合し,歯周疾患検診異常と全身疾患の関連を明らかとする。方法:(対象)2008年4月1日2016年3月31日の期間に松本市で歯周疾患検診を受診した6068例のうち,医療機関で国民健康保険による診療を受けた2574例。(調査項目)年齢,性別,残存歯数,健全歯数,喪失歯数,地域歯周疾患指数(community periodontal index: CPI)。各年度5月分のレセプト合計19367件より病類コードを抽出後,重複を削除しロジスティック回帰分析によりオッズ比を解析した。結果:歯周疾患検診で認める異常(残存歯数の減少,健全歯数の減少,喪失歯数の増加)は,脳心血管病(狭心症,心筋梗塞,動脈瘤,動脈硬化),および高血圧性疾患,糖尿病等の代謝性疾患の病名を有するリスクが高いことが示された。脳心血管病に対するオッズ比は,既存の危険因子で調整後も有意であった。さらに,残存歯数や健全歯数の減少,喪失歯数の増加は,骨の密度および構造の障害など骨格系の疾患名との関連が示された。結論:歯周疾患検診で認める異常(残存歯数の減少,健全歯数の減少,喪失歯数の増加)は,国民健康保険レセプト上の脳心血管病,代謝性疾患,骨の密度および構造の障害など骨格系疾患と有意な関連を認めた。松本市の歯周疾患検診の結果と,国民健康保険の診療報酬明細(レセプト)上の病類コードを突合し,歯周疾患検診異常と全身疾患の関連を解析した。
パラグアイの初等教育課程におけるバイリンガル教育と国民アイデンティティの基盤形成

ラテンアメリカは典型的な複言語社会であるが、異なるふたつの言語を公用語に定め、国民全体がその両方を自在に使えることを目標とした教育改革に取り組んでいるのは、パラグアイのみである。同国は、先住民児童に対するスペイン語単一教育への移行のための過渡的措置としてではなく、初等教育課程の全児童を対象としてスペイン語とグァラニー語の授業を行う「バイリンガル教育計画」(計画達成目標年=2020年)を推進してきた。本研究では、国全体のバイリンガル化を目指す点で極めて特異なパラグアイの取組について、国民アイデンティティの基盤としての言語文化の共有がどれほど実現できているのかに焦点を当て、分析と評価を試みる。
含窒素医薬品合成を目指した電極上電子移動反応の解明と応用

酸化還元剤を用いることなく酸化還元を達成できること、特異な活性種を創生できることなどの長所を有する電極酸化を、医薬品を最終目標とする構造の複雑な含窒素化合物に効率的に適用するため、電極上電子移動反応の選択性、効率性に及ぼすカルバメート類に窒素原子のα位ならびにβ位置換基を系統的に研究した。さらに、その酸化生成物を利用して精密有機合成反応へと展開した。その成果は以下の通りである。1) α位に電子吸引性基を有するプロリンエステルの電極酸化と不斉合成---α位に電子吸引性基を有するプロリンエステルのN-メトキシカルボニル誘導体の電極酸化を行い、α位とα′位酸化の選択性を精査、次いで、この酸化生成物を利用してプロリンの不斉α-アルキル化法を開拓した。2)電極上電子移動に及ぼすβ位置換基効果---β位ハロゲン原子、カルボン酸エステル等の電子吸引性基の置換基を有するカルバメートの電極酸化反応を行い、これら電子吸引性置換基が存在する基質でも電子移動型酸化反応は電流効率良く進むことを見いだした。また、その酸化生成物を利用してα位置換アジリジン類を合成できた。3)ピペリジン環のγ位への置換基導入反応---ピペリジン誘導体の電極酸化生成物を利用して、そのγ位に不斉にアルキル基を導入する方法も開拓した。4)精密有機合成反応への展開として、i)電極酸化生成物であるα-メトキシ体を利用したジアステレオ選択的な3-アミノ-2-ヒドロキシアルカンカルボン酸誘導体の合成、ii)1級アミンからの各種官能基を有するエミナン類の合成、iii)1級アミンからの光学活性β-ヒドロキシアミン類の合成、を行った。カルバメート類を電極酸化位置選択性に及ぼす基質の構造の影響に関して系統的な研究がなされていないために構造の複雑な含窒素化合物には効率的に適用できなかった。そこで,電子移動反応の選択性,効率性に及ぼすα位ならびにβ位置換基を系統的に研究するとともに,酸化生成物を利用して含窒素医薬品をターゲットに含めた精密有機合成反応を展開した。平成7年度は以下の成果を得た。1)α位に電子吸引性基を有するカルバメートの電極酸化と不斉合成α位に電子吸引性基を有するプロリンエステルのN-メトキシカルボニル誘導体の電極酸化を行い,α位とα′位酸化生成物を精査した。メタノール溶媒中では酸化反応は選択的にα′位で起こった。α′位に導入したメトキシ基に関する立体化学は約50/50であった。次いで,この酸化生成物を利用してプロリンの不斉α-アルキル化法を開拓した。2)電極上電子移動に及ぼすβ位置換基効果β位にハロゲン原子,カルボン酸エステルの置換基を有するカルバメートの電極酸化反応を行った。これら電子吸引性置換基が存在する基質でも電子移動型酸化反応は比較的電流効率良く進むことがわかった。また,臭素原子をβ位にアミン誘導体の酸化生成物に求核剤を導入し次いで塩基で処理することによりα位置換アジリジン類が合成できることがわかった。3)ピペリジン環のγ位への置換基導入反応ピペリジン誘導体の電極酸化生成物を利用してそのγ位にマロン酸エステル基を選択的に導入する方法を開拓した。カルバメート類の電極酸化反応の選択性、効率性に及ぼすα位置換基を系統的に研究するとともに、酸化生成物を利用して含窒素医薬品をターゲットに含めた精密有機合成反応へと展開した。その結果、以下の成果を得た。1)α位に電子吸引性基を有するプロリンエステルのN-メトキシカルボニル誘導体の電極酸化を行い、α位とα′位酸化生成物を精査した。

メタノール溶媒中で酸化反応では酸化は選択的にα′位で起り、α′位に導入したメトキシ基に関する立体化学は約50/50であることが解った。次いで,この酸化生成物を利用してプロリンの不斉α-アルキル化法を開拓した。それは、α′-メトキシ基をチオフェニル基に変換し、立体異性体を分離後、このα′-チオフェニル基を利用して不斉α-アルキル化を行う方法である。2)ピペコリン酸エステルについても、1)と同様の電極酸化を行った。この反応では、プロリン誘導体と異なり、立体選択的にα′位にメトキシ基を導入できたので、このα′-メトキシ基を利用して不斉α-アルキル化を達成できた。3)ピペリジン誘導体の電極酸化生成物を利用して、そのγ位にマロン酸エステル基を選択的に導入する方法を開拓した。さらにγ位に不斉にアルキル基を導入する方法も開拓した。4)1級アミンから誘導したカルバメート類の電極酸化によりα-メトキシ体を得、これを利用して、種々の官能基を有するエナミンを合成できた。5)4)の応用として、1級アミンからの光学活性β-ヒドロキシアミン類の新合成法を開拓した。
戦間期フランス北部炭鉱業と外国人労働者の経営史的研究

本研究は産業発展と労働力の再生産の関係をとらえるため、両大戦間期フランス北部炭鉱業を事例に、炭鉱業の発展と外国人労働力の導入と労働環境を解明することを目的とする。これまでの研究では、当時労働者の3割を占めた外国人の影響が看過されてきた。本研究は産業史と労働史、特に移民史の接合により、機械化と労働条件の変化について考察し、さらに外国人労働者の雇用が産業の発展に与えた影響を明らかにする。
プラズモニックメタマテリアルのナノ分光研究

本年度は,(1)プラズモンの動的挙動を明らかにすること,(2)プラズモニック物質がメタマテリアルの機能にどのように影響を及ぼすか,(3)他の量子系との相互作用により新たにどうような効果をもたらすかを検討することを目標とした。研究開始から二ヶ月で研究を終了することになったため,研究廃止までに得られた成果について以下に述べる。(1)プラズモニック物質の動的挙動は,時間分解近接場光学顕微を用いて評価した。評価には,金からの二光子発光を用いフリンジ分解時間相関波形の相関幅からプラズモンの位相緩和時間を決定した。精度良く相関幅を決定するよう装置を改良し,凹凸金薄膜において励起されるプラズモンの位相緩和時間を測定した。薄膜の突起部と平坦部で位相緩和現象を評価した結果,それぞれで位相関係が逆転することが明らかとなった。(2)プラズモン間の相互作用が顕著に観測される試料として,井型構造を基礎とするメッシュ状のナノ構造体を作製し,その光学特性およびプラズモンの空間特性の評価を行った。構造により,金属部だけでなくナノ構造体のヴォイド部分においても光電場の増強効果が誘起されることを明らかにした。また,メタマテリアルの構造の設計指針となるバビネの原理について,可視域での検証を行った。検証には,金薄膜上の長方形開口とその相補構造である金ナノロッドを用いた。近接場光学顕微鏡による透過測定および電磁気学シミュレーションを用いて検証した結果,可視域ではバビネの原理が成立しないことが明らかとなった。(3)量子系とプラズモンの相互作用を調べるために試料調製を進めた。これまでに金ナノ粒子と色素分子が混在した試料やロッドと量子ドットが結合した試料を調製し,それらの吸収特性と蛍光特性を分光装置(設備備品)を用いて評価した。粒子近傍の環境を制御することで,蛍光強度が増大することを見いだした。26年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では,メタマテリアルの構成要素であるプラズモンのモード間相互作用を実空間実時間で可視化し,相互作用がメタマテリアルの機能に及ぼす効果とその機構を解明することを目的としている。本年度は,ガラス基板上に周期ナノ構造およびランダムナノ構造体を作製し,その特性を近接場光学顕微鏡により可視化しプラズモン間のカップリング機構の詳細を解明することを目標とした。これを実現するために,金薄膜に励起される伝播型プラズモンと局在型プラズモンの相互作用を近接場光学顕微鏡の(I)イルミネーション,(C)コレクション,散乱(S)の3つのモードで測定した。透過およびに非線形光学測定の結果は,可視化される像が測定モードに依存して変化することが明らかとなった。例えば,Iモードで得られる像は,Cモードの像に比べてシャープな特徴が多く可視化されること,伝播型プラズモンと局在型プラズモンの相互作用を考慮しないと説明できない特性が存在することが明らかとなった。上記以外に,ナノ空間領域でのバビネの原理の検証を行うため,金薄膜に微小開口をもつ構造体(長方形ボイド)とそれと相補的な形状を持つ構造体(ナノワイヤ)を作製し,その近接場分光特性を研究した。バビネの原理は,メタマテリアルの設計において基礎となる原理の一つである。これがマイクロ波の領域で成立することは明らかとなっているが,可視域での有効性については不明である。可視領域でのメタマテリアルを実現するためには,ナノ空間領域での有効性をまず明らかにする必要がある。ボイドとワイヤに対して行った透過スペクトル測定の結果は,概ねババビネの原理から予想される結果と一致する。しかし,短波長側での振る舞いや励起されるモードの空間構造については,バビネの原理で説明できないことが明らかとなっている。この不一致の原因を究明するため,より精密に作製した試料を用いた測定を進めている。

近接場光学顕微鏡による透過測定および電磁気学シミュレーションを用いて検証した結果,可視域ではバビネの原理が成立しないことが明らかとなった。(3)量子系とプラズモンの相互作用を調べるために試料調製を進めた。これまでに金ナノ粒子と色素分子が混在した試料やロッドと量子ドットが結合した試料を調製し,それらの吸収特性と蛍光特性を分光装置(設備備品)を用いて評価した。粒子近傍の環境を制御することで,蛍光強度が増大することを見いだした。26年度が最終年度であるため、記入しない。複数のモードで試料の同一領域を測定するためには,装置に高い安定性が必要であり,幾つかの改善点が存在することが事前に明らかとなっていた。これらの対策を講じることで,問題点を克服し概ね所期の目標を達成することができた。測定試料は,目的に応じて,自作また外部研究機関に依頼し作製した。これにより研究を効率的に進めることができた。これまで概ね計画通りに研究が進んでいる。本年度は,領域内での新たな共同研究に着手するため,研究協力者を追加し効率的に研究を推進する計画である。