hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
剪断流下の生体膜系における構造形成の数値的研究

剪断流下で非イオン性の界面活性剤がしばしば見せる多層膜が球状に折り重なるオニオン構造の形成は、20年来の未解決問題である。本課題では、この解明に向けて新しい高度に粗視化された陽溶媒の分子動力学シミュレーション模型を大規模並列計算することで、μmスケールの規模の系のシミュレーションを行った。剪断流れに垂直な面方向への不安定性をシミュレーションで実現し、定性的に実験のこれまで示唆したオニオン相の前駆構造を再現する結果を得た。また、膜の体積分率と剪断率を変えていったときの相挙動も実験と定性的に一致することが見出された。脂質膜の巨視的性質を再現するように構築した陽溶媒メッシュレス脂質膜模型を用いて、μmスケールに及ぶ多層ラメラ状態に剪断流をかける大規模並列計算を実現した。これにより、同心状に長く延びた長ネギ状の形状に系が時間発展することが分かった。これは以前の散乱実験でしばしば存在が示唆されていたが構造が明確が分かっていなかった、リーク構造という、タマネギ状の構造の発生の前駆構造に対応するものと考えられる。本研究においては、最終目標であるところの脂質膜のオニオン状態には計算が到達していなかった。しかし、膜の組成比と剪断速度を2軸とする相図を描いたとき、実験でラメラ状態が見られる領域と、我々のシミュレーションでリーク構造が見られる領域は定性的に一致している。これらの相図の構造は、剪断率の低い領域と高い領域に現れる平板マルチラメラ状態の間に不安定化状態が現れる構造になっている。従って、本シミュレーションで、実験でよく把握されていなかった中間体の再現までは成功したと考えてよい。我々は引続き、スクリュー欠陥の配置を変えながらさらなる計算を進めており、特定の配置の欠陥構造によって誘引されるラメラ構造の大変形が明らかになってきている。欠陥ダイナミクスを着眼点として、現在追加の論文の執筆を準備計画中である。3月には本テーマを主題としたワークショップを主催し、今後の課題について実験、シミュレーション、理論の視点から整理を行った。メッシュレス脂質膜模型を陽溶媒に拡張したモデル系の改良を行い、枯渇相互作用を伴わないモデルへとまずモデルを発展させることに成功した。このモデルを用いて膜密度、剪断率の関数として相図を作成し実験との対応を研究した。充填オニオン型構造の前駆構造と考えられるsub-μmスケールの不安定構造がシミュレーションで新たに見いだされ、定性的にX線(中性子)散乱実験や剪断下のNMR測定と整合している。高い膜密度領域では、剪断率が低いときと高いときにラメラ構造が現れるが、中間領域でのみ秩序パラメターの低下を伴う顕著な構造不安定化が見られるリエントラントな転移が著しい特徴である。これはオニオン相の電顕観察による実験相図の結果と定性的に整合する。以上の結果はシミュレーションでは完全に初めて見られた現象である。また、この構造不安定化について初期条件の効果を調べ、純粋なラメラ状態からも剪断流による不安定化が可能であることを示した。また本模型を開発と同時に、高効率の超並列計算スキームを確率した。Lees-Edwards境界条件により駆動された系を空間分割型のプロセス並列にするために、系内の全ての探索セル・プロセスセルが剪断と共にアフィン変形し、歪み0.5の時点で全体通信を行って系の形状を転換させる形の実装と行うことで高効率計算を実現した。本テーマの研究にあたって一番重要なポイントである膜密度と剪断率に対する依存性が相図として明らかにされたので、目標に向かっての足がかりが完成している。また、当初のモデルに存在した膜間の枯渇相互作用が効果を持つ懸念がなくなっており、当初申請において用いるとしたシミュレーションの枠組み構築やプログラム開発などは、全く当初の想定通りに進んでいる。一方で広い膜密度範囲で見ていったシミュレーションの結果から、ラメラ相の剪断勾配方向に生じる座屈不安定性を生じる条件を見いだすことが不可欠であることが新たに分かってきた。現状ではレオロジーの性質が顕著な特徴を伴っていないことが実験と異なっており、ガウス曲率や膜粘性など申請時点では想定されなかったパラメターをコントロール可能にする必要がある。研究計画として挙げたラメラの構造の研究についても、既存の文献の知見とあわせてこの観点からの再検討を要することが明らかになった。この点は早い時期にカバーできると考えている。研究については、当初計画通り、オニオン構造の形成機構の解明をめざして初期条件依存性とトポロジー変化のダイナミックパスの研究が可能な状況であるのでこれを行う。また、モデルの改良(膜粘性と溶媒粘性のマッチングなど)と合わせてオニオン相に肉薄するための更なる計算の大規模化も不可欠な状況であるのでこれを推し進める。

また、関連論文が台湾のC.-Y. David Lu氏により発表されており(Phys. Rev. Lett. 109, 128304 (2012) )膜間圧縮率に対するマルチラメラ状態の依存性などを調べることが急務な状況である。また、9月の時期にイタリア・ローマで開催予定の"International Soft Matter Conference 2013"での発表を目指して準備すると共に、ヨーロッパ各国の実験研究者への訪問などを行い、論文発表を行う。該当なし
超常磁性体酸化鉄投与下MRリンフォグラフィーによる乳癌センチネルリンパ節の同定

種々の濃度のフェルモキシデス溶解液とオイルの入ったファントムを様々な撮像パラメータにて撮像し,その信号強度を測定,解析した。その結果,TEは4.2msec,フリップ角は90度が最適条件であることが確かめられた。TRは信号強度に大きく影響しなかった。15名の乳癌術前患者にFerumoxides1.5mlを乳房内投与し,MRリンフォグラフィーを撮像したデータをワークステーションに転送し,信号変化を測定,解析した。フェルモキシデスが最初のリンパ節(センチネルリンパ節)に到達し信号を低下させた時間は,投与後20分像でみられ,以後はゆるやかに低下した。非センチネルリンパ節にはセンチネルリンパ節より遅れて信号低下がみられた。これより,フェルモキシデス投与後20分以内に最初の撮像を行うのがよいことが示された。投与後翌日に撮像を行った症例では,リンパ節の信号低下は残存しておりフェルモキシデス沈着は持続していることが示された。手術所見とMRI所見におけるリンパ節の数およびリンパ節の位置の一致について検討を行った。個数については,MRリンフォグラフィーでフェルモキシデスの取り込みがみられたリンパ節は平均2.7±1.5個(range 1-7個),手術中のRI法にて同定されたリンパ節の数は平均2.5±1.9個(range1-9個)であった。検討した11例中,MRIと手術所見で個数,部位ともに完全に一致していたのは4例,RIで数が多く同定されたものが4例,MRIで数が多く同定されたものが2例,残りの1例は両者で数は同じだったものの部位に不一致がみられた。MRリンフォグラフィーで同定されたセンチネルリンパ節は手術所見と高い一致を示していたといえる。1例において,MRIでも術中RI法でも流入が同定されなかったリンパ節(転移あり)が1個みられた。病理組織標本の検討ではこのリンパ節内は完全に腫瘍細胞に置き換わっておりリンパ門がふさがれた状態であったためと考えられた。この1例以外においては,転移があったリンパ節にはフェルモキシデスの流入がみられた。病理組織標本ではこれら流入がみられた転移リンパ節内は完全には腫瘍細胞に置き換わっていなかった。リンパ門がふさがれていないため流入が妨げられなかったと考えられる。フェルモキシデスMRリンフォグラフィーは乳癌のセンチネルリンパ節同定に有用であった。ただし,転移リンパ節がある場合には,画像の解釈が困難となることがあるため,その適応には注意が必要である。種々の濃度のフェルモキシデス溶解液,脂肪の入った自作ファントムを作成し,MRIでの最適撮像パラメータおよび最適濃度を求めた。その結果,グラディエントエコー法において(1)くり返し時間は長いほど溶解液の信号はわずかに高かったが大きくは影響しない,(2)エコー時間は長いほど溶解液,脂肪の信号は低下するが,その信号差はエコー時間が4.2ミリ秒付近で最も大きい,(3)フリップ角は大きいほど溶解液,脂肪の信号は高いことなどが判明した。15名の乳癌術前患者にフェルモキシデス1.5mlを乳房内投与し,MRPフォグラフィーを撮像した。撮像方法はスピンエコーT1強調,高速スピンエコーT2強調,グラディエントエコーT2強調などを用いた。ファントム実験どおりグラディエントエコーT2強調にて最も鋭敏に描出した。エコー時間は4.2ミリ秒と9ミリ秒を試したが,描出能はほぼ同じであった。15例中,腋窩リンパ節へのフェルモキシデスの取り込みが描出されなかったのは1例で,14例では取り込みが描出された。センチネルリンパ節への平均到達時間は17.2分,非センチネルリンパ節への平均到達時間は90分であった。MRリンフォグラフィーにて取り込みがみられたリンパ節の数は1例あたり平均2.7個であった。手術中にラジオアイソトープ法にて同定されたセンチネルリンパ節の数は1例あたり平均2.5個であった。MRリンフォグラフィーで取り込みがみられたリンパ節の数と,手術中にラジオアイソトープ法にて同定されたセンチネルリンパ節の数は近似していた。

個数については,MRリンフォグラフィーでフェルモキシデスの取り込みがみられたリンパ節は平均2.7±1.5個(range 1-7個),手術中のRI法にて同定されたリンパ節の数は平均2.5±1.9個(range1-9個)であった。検討した11例中,MRIと手術所見で個数,部位ともに完全に一致していたのは4例,RIで数が多く同定されたものが4例,MRIで数が多く同定されたものが2例,残りの1例は両者で数は同じだったものの部位に不一致がみられた。MRリンフォグラフィーで同定されたセンチネルリンパ節は手術所見と高い一致を示していたといえる。1例において,MRIでも術中RI法でも流入が同定されなかったリンパ節(転移あり)が1個みられた。病理組織標本の検討ではこのリンパ節内は完全に腫瘍細胞に置き換わっておりリンパ門がふさがれた状態であったためと考えられた。この1例以外においては,転移があったリンパ節にはフェルモキシデスの流入がみられた。病理組織標本ではこれら流入がみられた転移リンパ節内は完全には腫瘍細胞に置き換わっていなかった。リンパ門がふさがれていないため流入が妨げられなかったと考えられる。フェルモキシデスMRリンフォグラフィーは乳癌のセンチネルリンパ節同定に有用であった。ただし,転移リンパ節がある場合には,画像の解釈が困難となることがあるため,その適応には注意が必要である。
金属の資源消費と有害金属の溶出可能性でみた家電・電子製品の環境負荷の評価と削減

家電・電子製品中の金属類の資源消費と有害性に関わるDBを整備し、環境負荷を定量化して優先的な対策を考えるための評価手法ならびにそれらの環境負荷を削減するための技術の検討を行った。まず、環境影響評価の基本的な考え方を示した上で、その定量化に必要な電気・電子製品中金属類の環境影響評価を考慮した基本DBを構築した。資源消費関連では、可採埋蔵量や年間消費量の元素別データや出荷台数などの製品データを経年的に整備した。有害性関連では、主に水質に関わる人の健康への悪影響や、水生生物の生育や生息への悪影響を評価するための毒性データ等を整備した。次に、資源消費・水質汚染負荷を定量的に表わす指標として、金属類の可採埋蔵量と水質管理目標濃度を用いや資源消費指数および水質汚染負荷指数を定義して、各種電池、テレビ、パソコンなどに含まれる金属類について実験および調査を行って各指数を算出し、現状での環境負荷を評価した。さらに、将来的な対策による資源消費・水質汚染負荷の削減効果を時系列的に予測するためのシミュレータを作成した。重要となるパラメータは、製品の平均使用年数、製品のリサイクル率および使用量削減、代替などの新製品対策率などであった。このとき、使用済み製品の廃棄台数を予測するために、製品の平均使用年数をワイブル分布関数で解析できる方法を考案した。これにより負荷削減対策の効果が時系列的に予測でき、段階的な対策計画の立案ができるようになった。最後に、テレビを例に、現状のリサイクル技術あるいは検討段階の消費抑制やリサイクル技術の効果を推算した結果、将来的には資源消費性や有害物質の排出が大きい物質を大幅な使用抑制によって対応しなければ環境負荷低減の効果が得られにくいこと、特に、すでに出荷されてしまった製品が使用済みとなるまでの十年間程度はきちんとしたリサイクルによる負荷低減対策が不可欠であることが指摘された。
スーパー抗原のT細胞活性化における細胞表面分子を介する副次的シグナルの解析

1、細胞表面分子(CD28)を介した副次的シグナルを誘導したT細胞の増殖におけるカルシウム依存性プロテインキナーゼ(PKC)の役割(1)我々は、T細胞がスーパー抗原による主シグナルとホルボールエステルによる副次的シグナルにより増殖を開始すること、増殖に必要な副次的シグナルは、CD28の特異抗体によるクロスリンキングにより代用可能であることを既に報告している。今回は、特異的PKC阻害剤、カルフォスチンCがこれらの増殖を抑制することを示した(IC50は150nM)。抗原提示細胞により副次的シグナルが誘導されたT細胞の増殖も同様に抑制された。(2)主および副次的シグナル誘導後3時間以内に添加されたカルフォスチンCによりこれらの増殖は抑制されたが、それ以降のカルフォスチンCの添加では増殖に影響を与えなかった。従って、PKCはT細胞の増殖にとって、その活性化の初期にのみ必要である。(3)スーパー抗原により主、および、CD28クロスリンクにより副次的シグナルが誘導されたT細胞を、細胞膜と細胞質とに分画し、各々の画分のPKC活性を測定した。総PKC活性は変化しなかったが、細胞膜画分におけるPKC活性は刺激15分後より増加し、30分後には刺激前の3.1倍になり45分後まで持続した。2、CD28クロスリンクによる副次的シグナルと、抗原提示細胞により誘導される副次的シグナルの効果の普遍性を検討した。T細胞よりmRNAを抽出し、各TCRVβに特異的なプライマーを用いてRT-PCRを行ない、TCRVβのレパトアを既知のパターンと比較した。両者間でTCRVβのレパトアに差異が認められなかったことより、双方の副次的シグナルの効果は同じであり、従って普遍的であると考えられる。1、細胞表面分子(CD28)を介した副次的シグナルを誘導したT細胞の増殖におけるカルシウム依存性プロテインキナーゼC(PKC)の役割(1)我々は、T細胞がスーパー抗原による主シグナルとホルボールエステルによる副次的シグナルにより増殖を開始すること、増殖に必要な副次的シグナルは、CD28の特異抗体によるクロスリンキングにより代用可能であることを既に報告している。両者間でTCRVβのレパトア差異が認められなかったことより、双方の副次的シグナルの効果は同じであり、従って普遍的であると考えられる。
詳細観測・多重モデルによる北極層雲の生成・維持機構の解明とその気候へのインパクト

当該研究期間、2002年と2004年の2回、北極海上に発生する雲と降水システムの総合的な観測を実施した。まず、北極海に出現する大きな気象擾乱には、背の低いタイプと背の高いタイプがあり、前者は北極海起源、後者は北太平洋起源の低気圧であるとを示した。次に、北極層雲の水平構造を調べ、対流性と層状性の構造の2つの水平パターンが存在することを見出した。この結果は、詳細な数値モデルによるシミュレーションの結果と整合的であった。また、雲レーダーを用いた観測で、雲の鉛直構造を明らかにし、雲頂高度がほぼ-45°Cに存在すること、2km以下と5km付近の2高度で雲の出現頻度が高いこと、更に、北極海では雲は多層構造を示していることなどを明らかにすることができた。さらに、雲レーダーとライダーと組み合わせるアルゴリズムによって、雲粒の粒径分布も求めることができた。海洋と大気との乱流フラックスも実測し、放射収支と合わせて、北極海での熱収支を見積もることができた。また、客観解析データとレーダーデータを基に、北極域での水収支とその季節変動も見積もることができた。更に、エアロゾル-海洋-大気-雲の相互作用を新たに見出した。これは、海水温の変化と、海起源の雲核の数濃度や大気境界層内の雲の発達とが良く対応していることを観測事実として示したもので、北極海上における下層雲の形成過程が、温暖化に伴う海水温変化に影響を受けることを示した画期的な成果である。以上の成果は、国内外での学会で発表し、他国の研究者から高い評価を受けた。更に、熱帯・中緯度との観測結果との比較も行い、2012年にESA(Europe Space Agency)とJAXAとで共同で打ち上げ予定の雲観測衛星(EarthCARE)の科学的基礎データとしての重要性を強調した。海洋科学技術センターの研究観測船「みらい」の北極航海MR02-K05に参加し、北極海の水・エネルギー収支に重要な役割を果たしている様々な雲システムとエアロゾルの、水平および鉛直分布の観測を行った。実質的に北極海にいたのは約1ヶ月である。「みらい」に標準装備されている機器以外に観測に用いた装置は、ミリ波雲レーダー、偏波ライダー、音波レーダー、マイクロ波放射計、スカイラジオメーター、パーティクルカウンター、エアロゾルサンプリング、ネフェロメーター、吸収率計、マイクロレインレーダー、光学式降水粒子計、そして乱流フラックス観測装置である。また、6時間毎に合計120個の気象ゾンデを放球し、これに加えて係留気球観測を5回行った。係留気球には、気象ゾンデ、短波・長波放射計、エアロゾルカウンター、雲粒子計を吊り下げて、最高高度で1000mまで観測を行った。期間中、肉眼ではほとんど下層雲しか見ることができなかったが、「ミリ波雲レーダー」のデータを見ると、2層から3層構造を示していた。上空に巻層雲が薄く広がりハローが出現した時、地上で採取した雪結晶は砲弾集合であった。雲レーダーの画像でみると、エコートップは6.57km(気温は約-40°C)であり、確かに砲弾集合が成長する温度であった。すなわち、上空の巻雲からの降雪粒子はかなり下層にまで落下することが可能で、それにより下層の雲への種蒔きを行っていることが分かる。更に我々は、係留気球を用いて海面から下層雲内までの観測を行った。雲内には530μmの直径を持つ雲粒が存在していたが、これらの雲粒が過冷却状態で存在していたことは、係留用の紐の表面が凍結した雲粒によって白く覆われていたことで分る。

また、エアロゾルの数も、雲底下よりも雲頂上の方が多かった。これらのデータと様々なスケールの雲モデルとを組み合わせることで、北極域に発生する様々な雲システムの成因と構造を明らかにし、かつ北極域の気候に果たす雲の役割を明らかにする予定である。8月に低温研で研究集会を開催して情報交換を行うとともに、気象学会、気水圏シンポジウム、「みらい」シンポジウムで研究発表を行った。北極海の9月の上旬から中旬にかけては、熱収支に対して放射フラックスが支配的であったが、9月下旬以降は乱流フラックスの方が支配的であった。CO_2フラックスが寒気吹き出しと同時に急激に増大(大気から海へ)し、海洋による二酸化炭素の吸収が現場観測で確認することができた。雲頂高度2km以下の下層雲のみ出現していた期間は約45%であった。下層雲の厚さが300mを超えると日射は雲の厚さにほとんどよらず約4560%が散乱吸収されたが、300mより薄いと光学的厚さのばらつきが大きくなった。風速10m/s未満の弱風で不安定の場合には乱流フラックスも小さく、形成された層雲ないしは層積雲の対流構造は明確ではなく、かつ雲底が降下し接地してできる霧も観測された。レーダエコーの鉛直分布の時間変化から、周期的に低気圧がこの海域を通過していることが明らかとなった。雲頂高度の出現頻度は(a)1kmで最も高く、ついで(b)5kmと(c)78km付近で大きかった。重要なことは、(a)の北極層雲はほとんど降水をもたらさず、北極海内の降水は主に(b)(c)によってもたらされていることである。南の低気圧である(c)は、全体に気温が高く降水粒子は雨であり対流構造も顕著である。一方、北極海内で発生するポーラーロー(b)は気温が低く降水粒子は雪であり、対流雲の発達も明瞭ではない。ただし、何れの低気圧であっても、雲頂高度の気温はほぼマイナス3040度の範囲にある。上層の巻雲の発達は南の低気圧である(c)の方が顕著で、北極域の上層への水輸送はほとんど(c)によって行われていた。ただし、(c)によって氷晶の形で輸送された上層の水は、落下途中でほとんど全て蒸発し、中・下層には輸送されない。海洋地球研究船「みらい」の北極航海(2004年9月1目10月11日)に参加して、以下の観測を行った:気象ゾンデ観測装置を用いて、1日2回の連続観測。地上からの雲の分布は、ビデオカメラで自動記録。雲の3次元構造と分布についてはC-バンドドップラーレーダで、雲底高度はシーロメーターで連続観測。気象要素、海洋要素、海面からの乱流フラックスの連続観測。雲の鉛直微細構造と各種雲物理量については、千葉大のFM-CWミリ波レーダーと環境研の偏光ライダーとで同期観測。今回も係留気球観測を行ったが、エアロゾルの数濃度は海面から雲底(今回は1km)までほぼ値が一定であり、下層大気が良く混合されていることを示していた。今回の特筆事項は、凝結核の数濃度が海面水温および塩分濃度の水平勾配が大きい領域で高いことを見出した点である。また、粒径の大きなエアロゾルと小さなエアロゾルとは明らかに濃度が高い領域が異なっていることも重要な発見であった。従来の研究から、大きなエアロゾルは海塩粒子であることが分かっている。事実、大きなエアロゾルの数濃度と風速との間には良い相関が見られた。一方、凝結核は硫酸粒子である可能性が極めて高く、数濃度と風速との間には相関が見られない。
組織の境界を超えた技術の可視化・公開・評価と技術進化型コミュニティの形成

技術の商業化のためには適切な用途を見出すことが不可欠である。技術は多様な解釈が可能であるがその多様性を増やし適切な用途を見つけるために、技術を可視化し多様な人々に開示することが一助となる。それはいかに行われるべきであろうか。本研究では企業研究所の研究者に対するアンケート調査を行い、総じて開示活動は事業化・用途探索に正の影響をもたらすこと、また用途追加のためには未知の人に対する開示が正の結果をもたらすこと等を明らかにした。企業で生み出された技術は、その用途があらかじめ確定しているとは限らず、開発の途中で、予想外の技術的進展がみられたり、技術的に一応完成してもどのような用途で利用できるのかに不確実性であったり、技術の応用可能性の開拓の必要性が残されていることが決して少なくない。用途の定まらない技術の可能性を見出すために、技術を開発した担当者は、組織内外の多様な主体の観点から技術をとらえなおすことが必要である。その際に、組織外の人間でもわかるようにいかに技術を可視化したらよいのであろうか。今年度は業種や企業規模などを分けずに、企業に勤務する研究開発者2820人に対してパイロットスタディを行い、技術の適用分野や利用法の開拓について聞いた。結果、以下のようなことがわかった。1技術の応用可能性開拓のために技術を可視化する相手は、既知の社内の人が多いが、応用可能性開拓のニーズが高いほど活動が組織と既知空間の境界を越えて広がっていく。2社外の未知の相手に対する可視化の効果は消して低くない。むしろ、共通の専門性をもつ相手がいる場合は、可視化はスムーズに行われると考えられる。3応用可能性開拓を目的とする場合、技術そのものの理解と、技術をビジネスとしてとらえる目の両方が必要であり、説明をされる人の中に企画・マーケティングに従事し、ビジネスよりの発想ができる担当者が加わることが可視化を効果的にする。4可視化の機会として、ミーティングよりは、展示会での可視化のほうが効果がある。今年度はこれに加え、以上の結果をサポートすべく、いくつかの事例研究も行われた。具体的には、どのタイミングで、誰に対し、どのような形で技術を開示するか、さらに提示した結果得られたフィードバック情報をいかに入手し、その後の開発に役立てていくのか。以上のような問題意識をもとに研究を進めている。今年度は以上の問題意識を実証するべく、昨年度のパイロット調査(Takeda, Senoo, 2006, 2007)の結果を踏まえ、仮説を練り直しながら、アンケート調査項目の開発を行った。これと並行してアンケートへの協力企業を探索し、1社より協力をとりつけ、1月にはアンケートを配布、106名からの回答を得ることができた。回収したデータはデータベース化され、現在本格的な分析に取り掛かる前段階まで来ている。現在、105名からそれぞれ2テーマずつ回答、うち白紙21で、トータルのサンプル数189を対象として、単純相関分析を行った結果、「技術成果を社内・社外により積極的・広範に開示し、かつそこからのフィードバック情報をより体系的に整理・分析していたテーマほど、実際に製品開発及び市場導入が行われている。」という暫定的な結論が得られている(Yoneyama, 2008)。またこのような作業と並行して、他の企業への協力依頼も行われ、アンケート調査に協力する意思を示す企業を2社ほど探し出し、また前出の一社から個別事例調査についての協力を取り付けていた。本研究は、用途の定まっていない技術がいかに応用先を見つけるかという問題を、技術の開示という観点から明らかにするものであった。2008年度は、2007年度に行ったA社研究所へのアンケート調査を回収、データ入力、分析を行い、また比較対象のためにもう一社(B社)へ新たにアンケートを投げ、分析および比較を行った。さらにA社に関しては事例研究も行った。アンケートの結果、用途の定まっていない技術の事業化を社内・社外に積極的に開示することが、事業化成功につながること、また技術の用途が定まっていない技術については、メンバーや開示の多様性が正の結果をもたらすことが明らかになった。総じて開示活動は事業化・用途探索に正の影響をもたらすことが明らかになった。これは事例研究からも明らかであるように思われた。

しかしその後、研究会での議論の中で、委託研究と自発的研究かが開示に対して影響を与える可能性が指摘され、これらを分けて分析する必要性に気づいた。結果、全体のデータと自発的研究に限ったデータでの分析とでは齟齬が生じることが明らかになってきた。つまり自発研究においては、必ずしも早期の技術開示は必ずしもプラスであるとは限らず、ある程度成果がでてからの開示が望ましいこと、また開示先も他社の製品・企画・マーケティング部門や社内の研究開発部門といったところに開示することが事業化成功につながるという結果が出た。これら結果を整合的に解釈するには、もう少し時間がかかると思われる。また2社だけではなく、もう少し多くのサンプルが必要になると思われる。これらは今後の課題としたい。
ユダヤ教における食事規定についての宗教社会学的研究

今年度は、フィールド調査・インタビューを重点的におこなった。以下はその具体的内容である。(1)OrthodoxUnion Israel代表者への複数回にわたるインタビュー(2)イスラエルにおける屠場での屠業をデジタルビデオカメラで記録・観察(3)屠畜人ショヘットへのインタビュー(4)サキン製造工場においてサキンの製造過程を観察記録(5)過ぎ越し祭ペサハに参加、記録(6)コシェル監査専門のラバイへのインタビュー(7)コシェルマークの収集、整理、分析(8)テルアビブにおいて無信仰のユダヤ人へのインタビュー(9)ロシア系ユダヤ人へのインタビュー(10)テルアビブ・エルサレムにおいてレストラン経営者へインタビュー(11)文献の収集。これらの研究の意義としては、1.非ユダヤ人でこの研究に従事している研究者は世界においてきわめて少ないこと、2.ユダヤ教の文脈だけではない比較宗教学的研究、もしくは複数のディシプリンを跨いだ領域横断的研究へと開かれていること、3.日本の被差別部落研究へ接続できる可能性をもっていること、4.研究対象が、グローバルなマーケット規模として莫大であるにも関わらず、日本でそれを知る人間がほとんどいないこと、などである。準備していた研究計画とは若干の誤差がありはしたものの、ほぼ得たい情報を得ることができたと考えている。研究の最大の関心は、「ルール」、「規範」である。食べるというおこないが、しばしば殺害のような反倫理的な行為を含み持つこと。それを文化はどのように語り、意味づけ、そして人々を規制してきたのか。それらの問いに対する満足な解答を得るには、まだ道は長い。メインの研究においては、文献の読み込み作業が中心となった。その過程で、宗教社会学や文化人類学があつかう食物タブーと自然科学者が定義する「フードファディズム」とを接続させて研究する必要性を認識した。次年度の課題としたい。他の学問活動としては、第13回京都大学国際シンポジウム2009「学術研究における映像実践の最前線」を主催・運営し、プレイヤーとしてではないものの、大きな業績を上げることができた。あわせて、学術映像コンペティション実行委員会として、京都大学総合博物館学術映像博2009・学術映像コンペティションを開催した。本コンペティションにおいては、銀河や太陽の動き、さまざまな動物や自然、民族誌・人類学映画、喫緊なる社会・文化的課題を扱ったドキュメンタリー、医学・医療用の先端映像、など膨大な応募作品のなかから、おのおのの専門家(京大教員)との活発な討議をとおして「学術映像」として優れたものの審査をおこなった。これにより、はじめて本格的に「映像の学問とはなにか」を世に問うたことになる。今年度は、自然科学との協働作業に重点を置いた。その具体的な取り組みのひとつに、9月7、8日に東京でおこなわれたINUS Workshop on Capacity and Leadership Development in Nutritional Scienceへの参加がある。新しく〈食の学問〉を創出していくうえで、今後、自然科学と人文・社会科学との協働が必要不可欠であるとの認識のもと、経験を積んだ専門家が若手研究者を訓練する場としての同ワークショップを絶好の機会と捉えた。同ワークショップには、韓国、台湾、インドネシア、マレーシア、タイ、フィリピン、アメリカなどから多くの若手栄養学研究者が集い、また、国内を代表する栄養学の専門家がオブザーバー参加しており、当初の見込みどおり、親身にまた厳しいアドバイスをもらうことで今後の研究の展開の見通しを得た。また、アジア各国の若手研究者との食育に関する共同研究発表により、日本国内のみで見ていたときとは異なる視座からの食育に対する認識をもつことができた。その過程で、長時間にわたる英語での討議、発表は苦労が多かったものの代え難い財産となっている。ちなみに食育にかんしては、アジアでは韓国がもっとも先進的な取り組みをしており、研究においてもまた社会科学者との協働もすでになされていることを知ったときは小さくない衝撃があった。各国の課題としては、栄養士ないし栄養教諭の職業的基盤が整備されていないことが共通の大きなものして取り上げられた。上記のものの他に言及すべき研究実施状況は、『映像と宗教』せりか書房の執筆である。筆者は、特別研究員1年目に第13回京都大学国際シンポジウム「学術研究における映像実践の最前線」を主催しており、映像の学問としての可能性を模索する取り組みを続けている。映像は、その技術がおどろくほどの勢いで進歩し、すでにさまざまな学問領域で使用されているものの、知識が分散しており、学問としては映画評論や映画学といったものに偏っている。そのために、さまざまな専門家の知見を集めた上で、批判的検討をくわえ、「映像学」として打ち立てる必要があり、上記シンポジウムはそのための基盤ネットワークづくり、また、上記執筆はその具体的な研究成果である。

これらの研究の意義としては、1.非ユダヤ人でこの研究に従事している研究者は世界においてきわめて少ないこと、2.ユダヤ教の文脈だけではない比較宗教学的研究、もしくは複数のディシプリンを跨いだ領域横断的研究へと開かれていること、3.日本の被差別部落研究へ接続できる可能性をもっていること、4.研究対象が、グローバルなマーケット規模として莫大であるにも関わらず、日本でそれを知る人間がほとんどいないこと、などである。準備していた研究計画とは若干の誤差がありはしたものの、ほぼ得たい情報を得ることができたと考えている。研究の最大の関心は、「ルール」、「規範」である。食べるというおこないが、しばしば殺害のような反倫理的な行為を含み持つこと。それを文化はどのように語り、意味づけ、そして人々を規制してきたのか。それらの問いに対する満足な解答を得るには、まだ道は長い。
分離性接着剤を用いた超微細部品固定用治具に関する研究

昨年度に引き続き、吸水性樹脂分散型分離接着剤(WAPDA)の特性評価を行なった。その結果、以下のことが分かった。1.WAPDAの接着強度および被着体との親和性はきわめて高く、微細部品固定用の仮止接着剤として使用可能である。2.接着剤の耐熱性も一般的なエポキシ接着剤と遜色ない。したがって、軽切削で生じる温度上昇に十分耐えうると考えられる。3.WAPDA中の吸水性樹脂粒子径が不均一であるため、接着剤膜厚の管理が困難である。この傾向は固定対象が小さいほど顕著であり、微細部品の固定の際に問題となりうる。4.固定分剤の分離にかかる時間、すなわち水分が接着剤層の側面から浸透し、吸水性樹脂を膨張させ接着剤層の破壊に至る時間は接着面積に大きく依存する。固定部材が大きい場合は解体に必要な時間も長くなる。しかし、微細な部材ではこの時間は短く、数分程度で十分と考えられる。以上の結果を鑑み、実際に微細部品の固定を本接着剤で行ない、その仮止手段としての適性や解体性について実験的に調べた。結果は概して良好であり、本接着剤は微細部品固定法として有望だと結論できる。今後の課題として、1.吸水性樹脂粒子径の微細化および均一化2.接着剤層内での水分移動速度の増大などを挙げられる。本研究は既に萌芽的段階を過ぎつつあり、今後は実用化を目指した改良が必要となろう。本年度は研究の初年であり,このため分離接着技術の基本的特性について実験的に調べた.具体的には,吸水性樹脂混入形分離接着剤について,接着部の分離を引き起こす水分の浸透速度,これにより引き起こされる吸水性樹脂の湿潤膨張と変形および発生する応力を,アルミ合金を用いた重ね合わせ接着梁試験片を用いて測定した.さらに,接着接合部分離の模様,特に接着剤層を伝播する亀裂の進展挙動を,来年度予算で購入した長焦点顕微鏡システムにより測定し,接合部の破壊速度と接着剤層の湿潤膨張の関係を定量的に評価した.以上の実験より,以下の知見が得られた.1.吸水性樹脂混入形分離接着剤を用いて被着体の再分離(接着部の分解)が可能であることを実証した.2.典型的な寸法の試験片(1cm×1cm)の分離にかかる水浸漬時間はおよそ10時間であった.3.吸水性樹脂の混入比率が高いほど再分離も容易になるが,静的強度も低下した.4.水分の浸透速度は吸水性樹脂の混入比率に非常に敏感で,ある閾値を越えると急激に増加した.したがって大面積接着部の再分離にはこの閾値を越えた吸水性樹脂の混入が好ましい.5.接着梁試験片を用いた実験では,接着部の再分離には,分離接着の特性のみならず,被着体の変形量が大きな影響を及ぼしていると考えられる.すなわち,被着体が大きく撓んでいる試験片の分離は,そうでないものよりも早かった.6.亀裂進展速度は,接着剤層のどの個所を亀裂が進展するかに大きく依存した.特に5000番台のアルミ合金を用いた場合には,亀裂は接着剤-アルミ合金界面を進展し,このため再分離も急速かつスムースに生じた.この事実より,接着接合部の再分離には,接着剤の特性のみならず,被着体の材質にも大きく影響を受けていることが分かった.なお,界面エネルギー制御分離法については,幾つかの実験を実施したが,いまのところ十分な再分離性は得られていない.この点については引き続き来年度に集中的な検討を実施する予定である.昨年度に引き続き、吸水性樹脂分散型分離接着剤(WAPDA)の特性評価を行なった。
下水中の残留医薬品類を指標とした生活排水による水環境の汚染診断手法の開発

本研究の目的は、河川流域に残留する医薬品類を指標とし、河川のある地点における下水もしくは下水処理水の混入割合を推定する事、ある地点の水塊の処理レベルを推定する事、ある地点の上流の人口を、モデルを使わずに推定することである。このような情報は、本課題で対象としたような60種の医薬品類の存在実態を明らかにするだけでなく、下水起源の他の化学物質や微生物の環境中での拡散や存在を推定する上で有益な情報となりうる。本研究の目的は、下水処理場等による汚水の処理率およびその上昇率の異なる国々において、下水処理施設、河川流域における医薬品類の存在実態を把握し、各国において生活排水による汚染水塊の起源推定・区分、処理レベルの指標となりうる物質を抽出し、それらを指標とした河川流域の汚水処理に対する整備状況、整備の効果・進捗の把握等の診断手法を開発することである。平成25年度は、海外調査に向け、各調査実施国の海外研究協力者との実施内容の調整、海外調査に向けた準備を行うとともに、以下の調査を行った。英国では、海外研究協力者であるAndrew Johnson博士(Centre for Ecology & Hydrology:CEH)の協力のもと、2014年8月に、テムズ川中流域のオックスフォードシャー州周辺部を調査対処地域とし、河川水および下水処理場流入下水と処理水を採水した。採水は、CEH所有のコンポジット採水器を使用し、残留医薬品類の日変動、日平均値を把握した。得られた試料は、CEHにてろ過し、日本より輸出した濃縮装置により吸着材を充填した固相カートリッジへ濃縮・保冷し、日本に持ち帰った。帰国後、研究代表者の所属する京都大学流域圏総合環境質研究センターにて固相カートリッジから医薬品類を抽出し、液体クロマトグラフ-タンデム質量分析計で約70種類の医薬品類の分析を行った。韓国では、海外研究協力者であるハン教授(ソウル市立大学:UOS)と、過年度までに実施したソウル市を流れるハン川の上流河川であるキョガン川流域の本川および流域の下水処理場での医薬品類の存在実態調査結果をもとに、本研究課題の視点より考察を行い、とりまとめを行った。ベトナムでは、予備調査として、海外研究協力者より提供された河川水および下水試料を濃縮した固相カートリッジの分析により、ハノイ市中心部周辺の医薬品類の汚染実態を把握した。本研究の目的は、下水処理場等による汚水の処理率およびその上昇率の異なる国々において、生活排水による汚染水塊の起源推定・区分、処理レベルの指標となりうる残留医薬品成分を選出し、それらを指標とした河川流域の汚水処理に対する整備状況、整備の効果・進捗の把握等の診断手法を開発することである。平成26年度は、バングラデシュ(乾季)とイギリス(夏季と冬季)にて調査を行った。バングラデシュでは、海外研究協力者であるゴッシュ博士(ジョソール科学技術大学)の協力のもと、6月にダッカへの流入および流出河川、ダッカ唯一の下水処理場にて医薬品類の存在実態調査結果を行った。得られた試料は、ダッカ大学にてろ過し、吸着材を充填した固相カートリッジへ濃縮・保冷し、日本に持ち帰った。帰国後、研究代表者の所属する京都大学流域圏総合環境質研究センター(RCEQM)にて固相カートリッジから医薬品類を抽出し、液体クロマトグラフ-タンデム質量分析計(LC-MS/MS)で約70種類の医薬品類の分析を行った。イギリスでは、海外研究協力者であるジョンソン博士(Centre for Ecology & Hydrology:CEH)の協力のもと、テムズ川中流から上流域の支川と本川にて表層水を採取するとともに、オックスフォードシャー州周辺部の下水処理場流入下水と処理水を2014年8月と2015年1月に採水した。いずれの調査地においても、流域人口や下水処理普及率などの情報収集も行った。過年度までの調査結果と本年度の調査結果をもとに、各国の河川および下水処理場での検出率、下水処理場での除去率をもとに、生活排水による汚染水塊の起源推定・区分、処理レベルの指標となりうる物質をそれぞれの調査地に対して選出(1次)した。H26年度に実施予定であったイギリスでの調査(冬季)が、記録的豪雨により延期となったが、H27年度に実施できた。また、H27年度に当初より予定していたイギリスでの調査(夏季)ともに、海外研究協力者であるジョンソン博士(Centre for Ecology & Hydrology:CEH)の協力により、CEHが定期的に行っているテムズ川の上中流域全域での採水試料を分譲してもらう事が可能となり、当初予定よりも広範囲および高密度の調査が可能となった。さらに、CEHが管理する河川流量を活用できる事になり、流域情報との比較が可能となった。H26年度に実施予定であったバングラデシュでの調査(乾季)が、大統領選挙に伴うデモにより延期となったが、H27年度に実施できた。本研究の目的は、河川流域の汚水処理に対する整備状況、整備の効果・進捗の把握等の指標となりうる化学物質を各国ごとに選出し、流域の汚水整備の評価手法を開発することである。平成27年度は、イギリス(夏季)、バングラデシュ(雨季)、韓国(秋季)に調査を行った。イギリスでは、海外研究協力者であるジョンソン博士(Centre for Ecology & Hydrology:CEH)の協力のもと、8月にテムズ川中流から上流域の支川と本川にて表層水を採取するとともに、オックスフォードシャー州周辺部の下水処理場流入下水と処理水を採水した。

得られた試料は、CEHにてろ過し、吸着材へ濃縮・保冷し、日本に持ち帰った。帰国後、研究代表者の所属する京都大学流域圏総合環境質研究センターにて吸着剤から医薬品類を抽出し、液体クロマトグラフ-タンデム質量分析計で約70種類の医薬品類の分析を行った。バングラデシュでは、海外研究協力者であるゴッシュ博士(ジョソール科学技術大学)の協力のもと、9月にダッカへの流入および流出河川、ダッカ唯一の下水処理場にて医薬品類の存在実態調査結果を行った。韓国では、海外研究協力者であるハン教授(ソウル市立大学:UOS)の協力のもと、10月にソウル市を流れるハン川の上流河川であるキョガン川流域の本川および流域の下水処理場での医薬品類の存在実態調査結果を行った。いずれの調査地においても、流域人口や下水処理普及率などの情報収集も現地で行った。過年度までの調査結果と本年度の調査結果をもとに、各国の河川および下水処理場での検出率、下水処理場での除去率をもとに、生活排水による汚染水塊の起源推定・区分、処理レベルの指標となりうる物質をそれぞれの調査地について選出した。さらに、流域人口や河川流量が得られたイギリスや韓国においては、指標により推定した流域人口と比較し、その精度の評価を行った。本研究の目的は、河川流域に残留する医薬品類を指標とし、河川のある地点における下水もしくは下水処理水の混入割合を推定する事、ある地点の水塊の処理レベルを推定する事、ある地点の上流の人口を、モデルを使わずに推定することである。このような情報は、本課題で対象としたような60種の医薬品類の存在実態を明らかにするだけでなく、下水起源の他の化学物質や微生物の環境中での拡散や存在を推定する上で有益な情報となりうる。当初予定していた各国での調査が予定通りに実施できなかった。最大の要因は、本課題が繰上採択課題であったため、研究の開始が初年度の11月であったためである。しかし、それより海外研究協力者との具体的な調整を開始し、英国(平成26年2月に実施可能となったが、結果的には記録的豪雨により翌年度へ研究費を繰り越し、実施)、ベトナムでの調査を実現した。また、他の要因として、調査実施予定であった中国深圳市においては、当該地政府の方針により、河川での水質調査が困難になったこともあげられる。しかしこれについては、予備調査を行ったベトナムにて今後研究を発展させられる目処がたった。平成27年度は、イギリス(夏季)、バングラデシュ(雨季)、韓国(秋季)にて調査を行う。イギリスでは、海外研究協力者であるジョンソン博士(Centre for Ecology & Hydrology:CEH)の協力のもと、8月に過年度までの調査同様の調査を行う。バングラデシュでは、海外研究協力者であるゴッシュ博士(ジョソール科学技術大学)の協力のもと、9月に過年度同様の調査を行う。韓国では、海外研究協力者であるハン教授(ソウル市立大学:UOS)の協力のもと、10月に過年度同様、ソウル市を流れるハン川の上流河川であるキョガン川流域の本川および流域の下水処理場にて調査を行う。いずれの調査地においても、流域人口や下水処理普及率などの情報収集を行う。
三次元量子ナノディスクアレイによるゼーベック係数制御・熱電変換素子

平成30年度では、現在まで作製してきたSiNWs-SiGe複合膜に対して、熱伝導率の異方性を拡張3ω法を用いて測定した。その結果、挿入されたシリコンナノピラー構造により複合膜中に深さ方向に対して面内方向の熱伝導率が1/10となり、熱伝導率異方性を確認した。さらに、平成29年度までに確立した作製法のSiNWs-SiGe複合膜を用いて室温付近で僅かな温度差でも発電することが可能な熱電変換素子及び、それを構成するp(n)-SiNWs-SiGeの作製技術を確立し、その発電特性を評価した。作製したp(n)-SiNWs-SiGeをVan der pauw法でキャリア密度、ホール移動度、電気伝導率を評価し、さらにゼーベック係数評価した。また得られた物性値を用いて熱電変換素子を設計し、実際に熱電変換素子を作製し評価した結果、室温(320 K)付近で僅かな温度差(2 K)でも発電することを確認した。その一方、Al電極と半導体材料間の界面電気抵抗が高く、その出力密度は21 pW/cm2(2 K)とp(n)-SiNWs-SiGe単体の物性値を用いて計算した設計値よりも小さかった。また2端子法、4端子法を用いて界面電気抵抗を評価したところ、n-SiNWs-SoGeとAl界面の電気抵抗が高いことが確認され、更にSIMS分析からn-SiNWs-SiGeの表面不純物濃度が低いことが確認された。その結果、直径10nmのナノワイヤーにおいて不純物や軸方向の界面の影響で熱伝導率が低減し、また高密度に配列した直径10nmのSiNWsに対してSiGeなどの結晶材料を埋め込むことで電気特性(ゼーベック係数、電気伝導率)を維持したまま、熱伝導率を選択的に低減できることを明らかにした。以上のことより、SiNWs-SiGe複合膜が実際に熱電変換素子として利用できることを実証した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では研究代表者・寒川が開発した究極のトップダウン技術である中性粒子ビームを用いた無損傷極限微細エッチングと、球殻状蛋白質(フェリチン)の自己組織化能によるボトムアップ技術を用いた高密度ナノエッチングマスクを組み合わせることで、10nm以下で周期性が高いシリコン系材料(シリコンあるいはシリコンゲルマニウム等)量子ナノディスクアレイ構造を、高密度(5×1011cm-2以上)に間隔を制御して作製し、面内でのフォノン輸送、バンド構造制御による大面積・高効率熱電変換素子を実現する。また、量子ナノディスクアレイ構造間での熱輸送現象および電子輸送現象の実験的および理論的解析から、それらに対する量子サイズ効果、バンド構造(中間バンド)制御効果を明らかにして、本ナノ構造による熱伝導率とパワーファクターの独立制御法構築に挑戦する。平成28年度はバイオテンプレート極限加工を用いて、二次元シリコンナノディスクアレイ構造(SiNWs)を作製し、作製したナノディスクアレイに対してスピンオングラス(SoG)を埋込んだ複合膜(SiNWs-SoG複合膜)を作製した。更に上記SiNWs-SoG複合膜の熱伝導率を測定したところ、1.5 W/mKと有効媒質近似モデルで推算した熱伝導率と比較して1/10程度に低減しており、ナノ構造化による熱伝導率低減効果を確認した。更に上記のSiNWsに対してシリコンゲルマニウム(SiGe0.3)を埋込んだSiNWs-SiGe0.3複合膜を作製し、熱伝導率・電気特性を評価したところ電気特性を維持したまま熱伝導率のみを選択的に低減できることを確認した。バイオテンプレート極限加工を用いて、二次元シリコンナノディスクアレイ構造作製手法および中間層堆積手法を確立した。更に熱伝導率および電気伝導率の測定方向も確定できた。平成29年度は前年度作製したSiNWs-SiGe複合薄膜に不純物(ホウ素やリン)を注入し、複合薄膜のキャリア濃度の制御により室温領域で発電できる熱電薄膜材料の構造においてSiとSiGe薄膜の積層構造を持ったナノピラーに中間層であるSiGeを埋め込む構造が熱伝導率をバルクの1/300まで低下できる最適な構造であることを明らかにした。この時、電気伝導率はバルクと同様の値を示し、ナノピラー構造を介したキャリア移動度はバルクとほぼ同程度が維持できることが分かった。その結果、私どもが作成したナノピラー構造は無欠陥であるため、キャリアの移動度を損ねることなく熱伝導率のみを抑制でき、熱電素子としてはZT>1の性能を実現できる可能性があることを示した。この特性は熱電素子のみならず、トランジスタ構造においても熱の影響を抑制しながら高移動度デバイスを実現できる可能性を示している。更に上記の複合薄膜を用いてシリコン半導体デバイス製造プロセスによる熱電変換素子製造プロセスを検討し、熱電素子特性を評価するために最適なパターンの設計を行うとともに、熱電素子の試作に挑戦した。その素子を用いて発電特性を評価することで、起電力は不十分であったが、室温領域で発電できるナノ構造熱電変換素子が実現できる可能性を実証した。また、熱伝導率の評価においても熱伝導の異方性を測定できる3ω法やヘテロダイン法を確立し、ナノ構造による熱伝導率の異方性測定技術も確立できた。バイオテンプレート極限加工を用いて、二次元シリコンナノディスクアレイ構造作製手法および中間層堆積手法を確立して、最適な複合膜構造を明らかにした。

また、熱伝導率の異方性評価や電気伝導率の測定方法も確定でき、熱電素子作製プロセスを試すことができ、最適化の課題を抽出することができた。平成30年度では、現在まで作製してきたSiNWs-SiGe複合膜に対して、熱伝導率の異方性を拡張3ω法を用いて測定した。その結果、挿入されたシリコンナノピラー構造により複合膜中に深さ方向に対して面内方向の熱伝導率が1/10となり、熱伝導率異方性を確認した。さらに、平成29年度までに確立した作製法のSiNWs-SiGe複合膜を用いて室温付近で僅かな温度差でも発電することが可能な熱電変換素子及び、それを構成するp(n)-SiNWs-SiGeの作製技術を確立し、その発電特性を評価した。作製したp(n)-SiNWs-SiGeをVan der pauw法でキャリア密度、ホール移動度、電気伝導率を評価し、さらにゼーベック係数評価した。また得られた物性値を用いて熱電変換素子を設計し、実際に熱電変換素子を作製し評価した結果、室温(320 K)付近で僅かな温度差(2 K)でも発電することを確認した。その一方、Al電極と半導体材料間の界面電気抵抗が高く、その出力密度は21 pW/cm2(2 K)とp(n)-SiNWs-SiGe単体の物性値を用いて計算した設計値よりも小さかった。また2端子法、4端子法を用いて界面電気抵抗を評価したところ、n-SiNWs-SoGeとAl界面の電気抵抗が高いことが確認され、更にSIMS分析からn-SiNWs-SiGeの表面不純物濃度が低いことが確認された。その結果、直径10nmのナノワイヤーにおいて不純物や軸方向の界面の影響で熱伝導率が低減し、また高密度に配列した直径10nmのSiNWsに対してSiGeなどの結晶材料を埋め込むことで電気特性(ゼーベック係数、電気伝導率)を維持したまま、熱伝導率を選択的に低減できることを明らかにした。以上のことより、SiNWs-SiGe複合膜が実際に熱電変換素子として利用できることを実証した。平成29年度は前年度までに作製技術を構築したSiNWs-SiGe複合薄膜に不純物(ホウ素やリン)を注入することで、室温領域で効率よく発電できる熱電材料の開発を目指す。更にSiNWs-SiGe複合薄膜を用いて室温域で動作する熱電変換素子を試作すると共に、発電特性(熱起電力、電気伝導率、キャリア移動度)を評価することで、ナノ構造熱電変換素子のデバイス化における問題点の抽出及び、改善を実施する。また素子材料の最適化はバイオテンプレート極限加工を用いてGeNWsやSiGeNWsを作製する技術を構築する共に、材料の違いによる熱伝導率への影響を評価することでナノ構造化によるフォノン散乱への寄与、及びそのメカニズムを実験的に明らかにすることで実施する。平成30年度は現在まで最適化した複合薄膜への不純物注入の最適化を行い、室温領域で効率よく発電できるZT>1以上で動作する熱電素子を試作する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。