hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
日本語における使役動詞の獲得過程に関する実証的研究

本研究では、日本語の使役動詞の意味と構造に関する幼児の獲得について実験的手法による調査を行った。語彙的使役動詞は主に直接使役の意味を、生産的使役動詞は主に間接使役の意味を持つが、その区別を36歳代の幼児が獲得できているのかについて、質疑応答法、絵画選択法、真偽値判断法を用いて実験調査を行った。その結果、語彙的使役動詞の直接使役の意味の獲得は早く、4歳代で既に獲得しているが、生産的使役動詞の間接使役の意味の獲得は6歳代でも50%前後という低い正答率で、その獲得は遅れることが明らかとなった。遅れの原因は、生産的使役動詞の複文構造と使役形態素「させ」の獲得の遅れに起因するのではと考えている。本年度は語彙的使役動詞と生産的使役動詞の違いを幼児がどの程度理解しているのかに関して、まず予備実験を行った。質疑応答法を使用し、語彙的・生産的使役動詞のペア(降ろす・降りさせる、倒す・倒させる、転がす・転がらせる)の理解について、3、4、5歳児12人に対して保育園に協力を依頼し調査を行った。その結果、語彙的使役の直接使役の意味は3歳後半で100%理解できているのに対し、生産的使役動詞の間接使役の意味は3歳児で16.7%, 4歳児で20%、5歳児でも27.3%しか大人と同様の回答を得られず、生産的使役動詞の間接使役の意味とそれに関わる複文構造の理解が5歳児でもできていないことが明らかになった。この成果を国際学会Formal Approaches to Japanese Linguistics 7(国立国語研究所)において発表し、参加者から多くの有益な助言を得ることができた。また日本語を母語とする子供の自然発話がデータベース化されているCHILDESデータベースを使用し、3人の子供の2歳台以降における語彙的使役動詞と生産的使役動詞の発話に関して縦断的調査を開始し、現在も継続中である。語彙的使役(他動詞)の使用は習得の初期段階から見られ、対して「させ」が付加された生産的使役動詞の発話は初期段階ではほぼ見られないことが明らかになってきているが、今後動詞の分類等に関する詳細な分析が必要であると考えている。本年度は生産的使役構文の複文構造と他の複文構造(してもらう、してほしい、と思う)との習得時期の差について、4、5、6歳児10人に対し保育園に協力を依頼し、真偽値判断法を用いて調査を行った。生産的使役構文においては使役形態素の「させ」が含まれ、また下の節の主語が「に」格で現れるため、下の節の「自分」の先行詞を下の節の主語に解釈することが子供にとって難しいのではないかと予測し、他の複文構造の習得よりも生産的使役構文の複文構造の習得が遅れるのではないかと予測した。調査の結果は以下のようであった。まず生産的使役構文において下の節の「自分」の先行詞は、大人の場合、下の節の主語でも上の節の主語でも容認されるが、下の節の主語を容認した割合は4歳児が100%、5歳児が50%、6歳児が0%であった。もらうの複文構造については、下の節の主語を容認した割合は4歳児が75%、5歳児が50%、6歳児が0%であった。ほしいの複文構造については、下の節の主語を容認した割合は4歳児が75%、5歳児が100%、6歳児が0%であった。と思うの複文構造については、下の節の主語を容認した割合は4歳児が100%、5歳児が50%、6歳児が100%であった。これらの結果から、生産的使役の複文構造の習得が他の複文構造の習得と比較して遅れているという点は見受けられなかった。昨年度の語彙的・生産的使役の実験と本年度の生産的使役と複文構造に関する研究の実績を論文にまとめる作業を行っている。2017年度にJohn Benjamin Publishing Companyから発行される予定の論集に掲載される予定で、既に第1稿を提出済みであり、おおむね順調に進展していると考えることができる。最終年度(平成28年度)には、日本語の語彙的使役と生産的使役の意味の違いの中心となる、直接使役と間接使役の違いの習得に関して、平成26年度、平成27年度の研究成果を基に論文にまとめる作業を主に行った。平成26年度には日本語の自動詞と語彙的使役動詞(他動詞)の習得研究成果に関して、語彙的使役と多くの場合語幹を共有する自動詞の方が語彙的使役動詞よりも習得が早いと考えられる実験結果を学会発表し、平成27年度には語彙的使役動詞と生産的使役動詞の習得研究成果に関して、生産的使役動詞が表す間接使役の意味よりも、語彙的使役動詞が表す直接使役の意味の方が習得が早く、生産的使役の場合にも大人と異なり直接使役の意味で解釈する場合が多くみられるという実験結果を学会発表した。

その2つの研究成果を子供の自然発話の発達と比較検討し、またHarley (1995, 2008)、Murasugi, Hashimoto, Fuji (2007)等の先行研究で提案されている語彙的使役と生産的使役の統語構造と照らし合わせながら、生産的使役動詞の中の使役形態素(させ)を子供が大人とは異なる統語的位置に置いているために、生産的使役を間接使役ではなく直接使役の意味で子供が誤って理解してしまうのではないかという提案を現在作成中の論文の中で行っている。作成中の論文はJohn Benjamins Publishing Companyから発行される予定の図書(共著論文集)に掲載される予定で、現在第1稿の査読が終了し、第2稿を提出したところである。本研究では、日本語の使役動詞の意味と構造に関する幼児の獲得について実験的手法による調査を行った。語彙的使役動詞は主に直接使役の意味を、生産的使役動詞は主に間接使役の意味を持つが、その区別を36歳代の幼児が獲得できているのかについて、質疑応答法、絵画選択法、真偽値判断法を用いて実験調査を行った。その結果、語彙的使役動詞の直接使役の意味の獲得は早く、4歳代で既に獲得しているが、生産的使役動詞の間接使役の意味の獲得は6歳代でも50%前後という低い正答率で、その獲得は遅れることが明らかとなった。遅れの原因は、生産的使役動詞の複文構造と使役形態素「させ」の獲得の遅れに起因するのではと考えている。幼児による語彙的・生産的使役動詞の習得に関してはこれまでの先行研究においては幼児の自然発話における報告が多かったが、実験を試みたことにより、語彙的使役動詞の直接使役の意味と単文構造の習得は3歳児でもできていることが明らかになり、それに対して生産的使役動詞の間接使役の意味と複文構造の習得は5歳児でもまだ完全ではないことを明らかにし、その成果を国際学会で発表することができた。また子供の自然発話における語彙的・生産的使役動詞の発話調査は膨大な時間が必要であるが、3人の子供の2歳台からの縦断的調査を開始することができ調査を軌道に乗せることができたため、おおむね順調に進展していると考えることができる。上に述べたように、生産的使役構文においては使役形態素の「させ」が含まれ、また下の節の主語が「に」格で現れるため、下の節の「自分」の先行詞を下の節の主語に解釈することが子供にとって難しいのではないかと予測し、他の複文構造の習得よりも生産的使役構文の複文構造の習得が遅れるのではないかと予測したが、今回の調査結果では、複文構造の習得全体がそれほど早くないという結果が出た。今回の調査ではまだ被験者数も多くないため、調査方法を検討しながらさらに調査を行っていく必要があると思われる。言語学、第1言語獲得今年度の予備実験で、幼児による語彙的使役動詞の直接使役の意味と単文構造の習得よりも、生産的使役動詞の間接使役の意味と複文構造の習得が遅れることが明らかになったが、複文構造の習得により焦点を当てて実験を行っていきたいと考えている。生産的使役の複文構造の習得に関してはOkabe (2008)で実験結果が報告されているが、5歳台ではその習得がまだ十分でないようである。それに対し使役を含まない従属節を用いた複文構造の習得は3、4歳児でもできていることがOtsu(1999)等で示されているため、使役に類似する他の複文構造(例えば「してほしい」を含む複文構造)に関しても幼児に対する実験を行いたいと考えている。少額の残りを使い切らなかったため、599円余りが出た。今年度の予算として海外の国際学会における学会発表を予定していたが、偶然に東京で開催される国際学会での発表を行うことになり、今年度海外渡航のために予定していた旅費を使用しなかったためである。物品費の一部として使用したいと考えている。主に実験調査に関わる物品費と人件費に使用する予定である。
オルガノアルコキシシランの自己組織化による無機-有機ナノ組織体の構築と機能化

1)新規シロキサンオリゴマーの自己組織化によるハイブリッドナノ構造体の合成炭素数6から18のアルキルシランに3つのトリメトキシシリル基が結合した構造のシロキサンオリゴマーを合成し、酸性条件下での加水分解・縮重合反応について検討した。反応過程の溶液の^<29>Si NMR分析より、分子内反応により環状構造のオリゴマーが主として形成されたことがわかった。この溶液より得られたゲルのXRD分析、およびTEM観察の結果、炭素数が6から10の系において二次元ヘキサゴナル構造、一方、炭素数が14以上では層状構造を有することが明かとなった。このような集合構造の変化に伴って、アルキル鎖のコンフォメーションが変化していることが確認された。さらに、ヘキサゴナル構造のハイブリッドは焼成による有機成分の除去後もナノ構造を保持しており、窒素吸着測定によりマイクロボアを有することがわかった。出発分子のさらなる設計として、ブチル基の末端にフェニルを有する分子からも同様の二次元ヘキサゴナル構造の形成を確認しており、直鎖アルキル基以外の様々な有機基を有する系への展開を示した。2)アルコキシトリクロロシランからの層状シリカ-アルコールナノ複合体の合成有機基をSi-O-C結合を介して導入した系への展開を試みた。そのモデルケースとして、疎水基として長鎖アルコキシ基を有するアルコキシトリクロロシランを合成した。アニリン存在下で水を添加することによって、Si-Cl基の優先的な加水分解反応が進行し両親媒性のアルコキシシラントリオールが生成した。得られた溶液を冷却することによって板状の粒子が析出し、乾燥後の白色粉末の構造解析により、層状シリカとアルコールからなる層状物質が形成されたことが明らかとなった。また、得られた複合体を加熱することにより部分的に層間でのエステル化が進行することも確認した。本年度は、オルガノアルコキシシランの分子設計という観点から、アルキルシランに3つの-OSi(OMe)_3基が結合した構造の新規シロキサンオリゴマー[C_nH_<2n+1>Si(OSi(OMe)_3)_3,n=10or16]を合成し、加水分解・縮重合反応により得られる生成物の構造について検討した。酸性条件下で加水分解・縮重合反応を行い、得られた溶液をガラス基板上にキャスト、風乾し、板状のゲルを得た。これを粉砕し試料とした。各試料のXRDパターンには、d=2.9(n=10),3.3nm(n=16)の回折ピークといくつかの高次回折ピークが出現した。TEM観察により、n=16の場合は層状構造、また、n=10の場合、若干の歪みを有する2D-ヘキサゴナル構造が形成されていることが確認された。アルキル鎖炭素数によるナノ構造の変化は出発物質の分子形状の違いに起因するものと考えられた。さらに、得られた試料を500°Cで8時間焼成した結果、n=16の系では構造の崩壊が起こったが、n=10の場合、ナノ構造は保持された。焼成前のハイブリッドの^<29>SiMAS NMRスペクトルにはTおよびQユニットによるシグナルが観測されたが、焼成後の試料はQ^3、Q^4シグナルのみを示したことから、有機基の除去が確認された。また、窒素吸着測定により,n=10の系より得られた焼成物は高い比表面積を有するマイクロポーラスシリカであることがわかった。一方、このようなハイブリッドの生成過程に関する検討も行った。反応溶液の^<29>

Si NMRスペクトルからは主としてT^2およびQ^2ユニットに帰属されるシグナルが観測された。各シグナルの積分強度比、およびトリメチルシリル化した試料のMSスペクトルから、環状4量体の形成を確認した。1)新規シロキサンオリゴマーの自己組織化によるハイブリッドナノ構造体の合成炭素数6から18のアルキルシランに3つのトリメトキシシリル基が結合した構造のシロキサンオリゴマーを合成し、アルキル鎖長変化による生成物の構造変化について調査した。酸性条件下での加水分解、縮重合反応によって得られた各試料のXRD分析、およびTEM観察の結果、炭素数が6から10の系において二次元ヘキサゴナル状の構造、一方、炭素数が14以上では層状構造が形成されていることがわかった。このような集合構造の変化に伴って、アルキル鎖のコンフォメーションが変化していることが確認された。さらに、ヘキサゴナル構造のハイブリッドのついては、焼成による有機成分の除去後もナノ構造が保持され、窒素吸着測定によりマイクロポーラスシリカの形成が示された。出発分子のさらなる設計として、ブチル基の末端にフェニルを有する分子を用いた結果、上記の炭素数6から10の系と類似の二次元ヘキサゴナル構造が形成されていることがわかった。2)アルコキシトリクロロシランからの層状シリカ-アルコールナノ複合体の合成上記の系では、疎水性の有機基とSiが安定なSi-C結合でつながっていたが、有機基をSi-O-C結合を介して導入した系への展開を試みた。そのモデルケースとして、疎水基として長鎖アルコキシ基を有するアルコキシトリクロロシランを合成した。アニリン存在下で水を添加することによって、Si-Cl基の優先的な加水分解反応が進行し両親媒性のアルコキシシラントリオールが生成した。得られた溶液を冷却することによって板状の粒子が析出し、乾燥後の自色粉末の構造解析により、層状シリカとアルコールからなる層状物質が形成されたことが確認された。
電磁石を採用した超伝導関連教材「超伝導コースター」の作製とその多面的評価

YBCOを超伝導体として利用することを前提として、リニアライナーの下に敷くレールとして当初の予定ではコイルを設置し、電流を制御しながら電磁石として使用することを想定していたが、強力な磁場を生じさせる電磁石を作ることに苦労しており、本年度はキャップ式電磁石の設計および作製を試みた。キャップ式電磁石が完成した後、磁場分布を調べたところ、非常に複雑な磁場配位となっていることが分かり、今後はキャップ式電磁石の磁場について詳細に調べることにした。一方、キャップ式の電磁石でも強力な磁場を発生させることに苦労しており、別の方法も検討している。また、環境に優しいY系超伝導体の製作も行った。過去に使用して風化しているY系超伝導体を粉砕した後、90分の混錬・仮焼き、さらに90分の混錬・本焼きという過程を通して、超伝導体の再利用に成功した。主な作業は本校学生と一緒に授業「課題研究1」の中で実施し、約30名の学生が携わった。授業後も継続して研究に取り組んだ学生が2名おり、研究研究成果は日本物理学会Jr.セッションに応募した。電流と電磁石で制御できる超伝導コースターのシステム構築を目標としているが、車両本体を浮かすために強力な磁場を発生させる電磁石を作成に苦労している。一般的に強力な磁場が発生できるといわれている「キャップ式電磁石」を設計・製作したが、状況はあまり変わらなかった。キャップ式電磁石は磁場配位も複雑であるため、ブラックボックスにならないようにさらなる検討が必要である。強力な磁場を発生させるためにキャップ式電磁石について改良を施す予定である。また今後は磁場測定器を複数個購入してその3次元磁場分布を調べる予定である。また、本研究の目標「電流を制御して超伝導コースターの速度を制御する」を達成させるために、Y系超伝導体と永久磁石を利用するシステムだけでなく、別のシステム構築も模索し、研究を継続する予定である。平成28年度は速度制御が可能な超伝導コースターを作成するための基礎研究として、ネオジム磁石をコイルによる電磁石に交換して実験する手法を試すことにした。高校の物理の教科書において円形コイルおよびソレノイドにおける磁場の強さの式が掲載されているが、実際にコイルやソレノイドを作成して磁場を測定すると、与えられた式の通りに従う場合と明らかに従わない場合があることが判明した。そこでコイルの芯にする材質や長さ、銅線の巻き数などを変えて実験を行い、それぞれの特徴を調べた。その結果、磁場の大きさは、円形コイルの巻き数やソレノイドの長さによって、円形コイルの式に従う場合とソレノイドの式に従う場合の2つのパターンがあること、すなわち、似たようなコイル形状でも芯の直径が大きくて長さが短い場合は円形コイルの式に、直径が小さくて長さが長い場合はソレノイドの式に従う傾向があることが分かった。また、教科書で与えられている磁場の式は芯の長さを無限大にした大胆な近似式であるため、本研究では専門書に掲載されているアンペールの法則から長さが有限の場合のより実践的な式を導出し、実験結果と比較した。今後はプローブの形状を工夫して地場の測定を行い、長岡係数と比較していく予定である。なお、研究は課題研究受講学生と行い、1年間の研究成果は2017年日本物理学会Jr.セッション(発表番号18JPSB-03)および国際学会Science Castle 2017 in Singapore(発表番号P-11)において公表した。本年度はネオジム磁石の代わりに円形コイルおよびソレノイドによる電磁石を導入する予定であったが、ネオジム磁石と同等の磁場の強さを示すためには、想定以上の巨大なコイルや大電流が必要になることが判明した。引き続き円形コイルおよびソレノイドによる磁場生成の研究を行いつつ、マイクロコンピューターで電流を制御して、超伝導コースターの速度を調整する機構の開発を進めていく予定である。「リニアモーターカーにおける磁場配位に関する検討」を主なテーマとして、リニアモーターカーを再現した玩具である「リニアライナー」を用いて、磁石と磁石の距離を変えて速度の変化を調べる実験を行った。また、それぞれの磁石配位に対する磁場配位の計算(シミュレーション)および実測も行い、極性が連続している場合よりも極性が適度に変化している方がリニアライナーは加速することを確認した。その際、超伝導コースターに取り付ける磁場センサーについての理解も深め、次年度以降の開発につなげた。リニアライナーの下に敷くレールとして当初の予定ではコイルを設置し、電流を制御しながら電磁石として使用することを想定していたが、強力な磁場を生じさせる電磁石を作ることに苦労しており、本年度は永久磁石を使用した。電磁石のレールは次年度の完成を目指す。また、研究成果として、竹内伯夫、居石桃夜、鮫島朋子、森田恵一、酒井健.「円形コイルおよびソレノイドを用いた電磁石に関する検討高専の特徴を生かしたアプローチ」有明工業高等専門学校紀要, No.53, p.1-6(2018)を発表した。さらに国際学会「サイエンスキャッスルシンガポール大会」に参加し、最新の超伝導体に関する情報収集を行った。進捗状況としては当初の予定よりも計画が遅れている。超伝導コースターを利用した本研究の目標は、レールとして永久磁石でなく電磁石、車両本体は電磁石でなく超伝導体を利用することである。来年度も引き続き、研究・開発を継続する。電流と電磁石で制御できる超伝導コースターのシステム構築を目標としているが、現状ではまだ練習段階としてレールとして永久磁石でなく電磁石を利用している。

車両本体を浮かすために強力な磁場を発生させる電磁石を作成する必要があるが、単純にコイルを巻くだけでは強力な電磁石は作成できない。磁場を漏らさない特殊な形状のキャップの開発が必要であり、形状などの条件を変えながらその製作に取り組んでいる。YBCOを超伝導体として利用することを前提として、リニアライナーの下に敷くレールとして当初の予定ではコイルを設置し、電流を制御しながら電磁石として使用することを想定していたが、強力な磁場を生じさせる電磁石を作ることに苦労しており、本年度はキャップ式電磁石の設計および作製を試みた。キャップ式電磁石が完成した後、磁場分布を調べたところ、非常に複雑な磁場配位となっていることが分かり、今後はキャップ式電磁石の磁場について詳細に調べることにした。一方、キャップ式の電磁石でも強力な磁場を発生させることに苦労しており、別の方法も検討している。また、環境に優しいY系超伝導体の製作も行った。過去に使用して風化しているY系超伝導体を粉砕した後、90分の混錬・仮焼き、さらに90分の混錬・本焼きという過程を通して、超伝導体の再利用に成功した。主な作業は本校学生と一緒に授業「課題研究1」の中で実施し、約30名の学生が携わった。授業後も継続して研究に取り組んだ学生が2名おり、研究研究成果は日本物理学会Jr.セッションに応募した。電流と電磁石で制御できる超伝導コースターのシステム構築を目標としているが、車両本体を浮かすために強力な磁場を発生させる電磁石を作成に苦労している。一般的に強力な磁場が発生できるといわれている「キャップ式電磁石」を設計・製作したが、状況はあまり変わらなかった。キャップ式電磁石は磁場配位も複雑であるため、ブラックボックスにならないようにさらなる検討が必要である。平成29年度は円形コイルやソレノイドの磁場の分布の測定、円形コイルやソレノイドの特性を利用して、より強力な電磁石を作成することやマイクロコンピュータ「Aruduino」を用いて電流を制御しながら同時に磁場の大きさの制御を行うことを予定している。特に簡単な制御を理解するために、超伝導でなく、通常の電磁誘導によるリニアモーターカーを製作し、「Aruduino」を用いて電流制御する方法を確立する。超伝導に絡めた研究は平成30年度以降に実施する。まずは強力な磁場を発生させる電磁石の開発と製作にあたる。前期中にキャップ式の電磁石を作成し、その磁場特性を把握する。その後、電流制御できるようにマイクロコンピュータ「Arduino」を用いた制御システムを構築し、後期中に実際に超伝導体実験・検証を行う予定である。また科研費採択期間の最終年度として、今までの取り組みをまとめ、学会で発表した後、論文にまとめる予定である。強力な磁場を発生させるためにキャップ式電磁石について改良を施す予定である。また今後は磁場測定器を複数個購入してその3次元磁場分布を調べる予定である。また、本研究の目標「電流を制御して超伝導コースターの速度を制御する」を達成させるために、Y系超伝導体と永久磁石を利用するシステムだけでなく、別のシステム構築も模索し、研究を継続する予定である。
非環状人工核酸ａＴＮＡとＳＮＡを用いた高機能性超分子の創製

近年、合成が容易で高い酵素耐性を持つという特長から、非環状型の人工核酸が盛んに研究されている。当研究室では新規非環状型人工核酸としてD-aTNAとSNAを合成しており、D-aTNAが天然核酸と二重鎖形成しないのに対しSNAはDNA, RNAと二重鎖を形成することを見い出した。前年度までにSNAのみを用いた蛍光核酸検出プローブ(SNA-MB)を開発しており、高い検出感度・酵素耐性を持つことを報告した。また、SNA-MBで外部から導入したmRNAを検出することにも成功した。そこで本年度は、SNA-MBを用いた細胞内在性のmRNAの可視化と、新たな人工核酸の開発を行った。まず、細胞内に豊富に存在するbeta-actinをコードするmRNAをターゲットとするSNA-MBを設計し、細胞内に導入した結果、SNA-MBが細胞内在性RNAを正しく検出できることが示された。以上の結果から、SNA-MBは細胞内のRNAの特異的なリアルタイムイメージングへの応用が可能であり、細胞内での詳細なRNA挙動解析が期待できる。次に新たな人工核酸としてL-aTNAを設計・合成した。L-aTNAはD-aTNAのエナンチオマーであるため、二重螺旋構造が反転している。天然核酸との二重鎖形成能を評価した結果、D-aTNAはDNAやRNAと二重鎖形成しなかったのに対し、L-aTNAはこれらとも二重鎖を形成できることを見い出した。さらに、L-aTNAと天然核酸の二重鎖は、SNA/天然核酸に比べ大きく安定化した。検討の結果、L-aTNAが天然核酸同様右巻きの構造を誘発していることが示された。つまり、D-aTNAは左巻きであったため、右巻きの天然核酸と二重鎖を形成出来なかったのに対し、右巻きのL-aTNAは天然核酸と安定な二重鎖を形成したと考えられる。L-aTNAはSNAよりも高い親和性を有することから、アンチセンス核酸や様々な生物学的ツールとして幅広い応用が期待できる。26年度が最終年度であるため、記入しない。核酸検出法は生物学分野・医学分野において欠かすことのできない技術である。現在、核酸検出プローブとしてDNAと蛍光色素・消光剤で構成されたモレキュラービーコン(MB)が一般的に用いられているが、細胞内での使用においては分解によるシグナル発生が問題となる。そこで酵素耐性をもつ、人工核酸SNAのみで構成されるMBの開発を行った。まず、SNAへの色素の導入位置を検討した結果、SNAの末端に、蛍光色素1分子に対し消光剤2分子を対に導入することで極めて高効率な消光がおこることを見いだした。このような性質はDNAには見られない、SNA特有のものであり、蛍光性プローブの機能に有利な性質といえる。次にこの設計を活かしSNAのみで構成されるMB(SNA-MB)を合成し、RNAの検出を試みた。その結果、Target RNA非存在下の蛍光強度は0.40であったのに対し、Target存在下では604となり、S/B比(シグナルバックグラウンド比)は約1500倍となった。同様の設計のDNAのMBではS/B比が33倍程度であったことから、このSNA-MBは従来のDNAで構成されるMBに比べ極めて高い検出感度を持つことが示された。次に酵素耐性の評価を行った結果、DNAのMBの場合、約6時間で半分程度が細胞内酵素によって分解されてしまったのに対し、SNA-MBは12時間経過してもほとんど分解が確認されなかった。以上のように、極めて高い検出感度と酵素耐性を持つSNAのMBを開発することに成功した。このSNA-MBを用いれば、細胞内におけるリアルタイムでのmRNA検出・イメージングが実現でき、疾病原因遺伝子の発現機構の解明・治療法の開発に大きく寄与できる。また、これまでに報告されている蛍光性核酸プローブに比べ、はるかに高い検出感度を持つことから、これまで極めて困難だった遺伝子の点変異の蛍光検出など様々な応用が十二分に期待出来る。近年、DNAやRNAの検出・可視化ツールとしてMolecular Beacon (MB)が注目されている。しかし、MBはDNAで構成されているため細胞内では酵素分解により分解・バックグラウンド発光してしまう、stem部位のブリージングにより消光能・検出感度が低いという問題が存在している。そこで人工核酸SNAのみを用いたMB (SNA-MB)を設計・合成した結果、酵素耐性の大幅な向上とS!B比(シグナルバックグラウンド比)930倍という超高感度化に成功した。そこで当該年度はこのSNA-MBの詳細な機能評価と、細胞内のmRNAイメージングを試みた。まずSNA-MBの検出下限を調べた。その結果、SNA・MB (200nM)に対し、200pMのTargetRNA存在下で約1.8倍の蛍光強度を示したことから、SNA・MBは1/1000当量というごく微量のTargetを検出できることが示された。次に、配列特異性を調べるため、TargetRNA存在下、Targetと一部だけ同じ配列を持つNon-targetRNA存在下でそれぞれ蛍光測定を行った。その結果、Non-targetRNA存在下ではTarget RNA存在下に対し約0.3%程度の蛍光強度増大しか示さなかった。

以上のようにSNA-MBは、低い検出下阪と高い配列特異性を併せ持ち、より正確にTarget核酸の検出を行うことができるプローブとして極めて有用であることが示された。次に、緑色蛍光タンパク質eGFPをコードするmRNAをTargetとしたsNA-MBを設計し、これを用いて細胞内RNAイメージングを試みた。HeLa細胞にeGFPをコードするプラスミドをトランスフェクションし、eGFPを強制発現させた後に固定化、界面活性剤TritonXにょってMBを導入し、共焦点レーザー顕微鏡で観察した。その結果、SNA-MBのみを導入した細胞ではCy3の蛍光は見られなかった。それに対し、プラスミドとSNA-MB両方が導入された細胞ではたeGFPの蛍光に加え、SNA・MBとTargetRNAの結合によるCy3の蛍光が観測された。以上のように、SNA-MBを用いて細胞内のmRNAを可視化することに成功した。このSNA-MBを用いることで、細胞内のRNAの特異的なリアルタイムイメージングが可能となり、細胞内での詳細なRNA挙動解析が期待できる。近年、合成が容易で高い酵素耐性を持つという特長から、非環状型の人工核酸が盛んに研究されている。当研究室では新規非環状型人工核酸としてD-aTNAとSNAを合成しており、D-aTNAが天然核酸と二重鎖形成しないのに対しSNAはDNA, RNAと二重鎖を形成することを見い出した。前年度までにSNAのみを用いた蛍光核酸検出プローブ(SNA-MB)を開発しており、高い検出感度・酵素耐性を持つことを報告した。また、SNA-MBで外部から導入したmRNAを検出することにも成功した。そこで本年度は、SNA-MBを用いた細胞内在性のmRNAの可視化と、新たな人工核酸の開発を行った。まず、細胞内に豊富に存在するbeta-actinをコードするmRNAをターゲットとするSNA-MBを設計し、細胞内に導入した結果、SNA-MBが細胞内在性RNAを正しく検出できることが示された。以上の結果から、SNA-MBは細胞内のRNAの特異的なリアルタイムイメージングへの応用が可能であり、細胞内での詳細なRNA挙動解析が期待できる。次に新たな人工核酸としてL-aTNAを設計・合成した。L-aTNAはD-aTNAのエナンチオマーであるため、二重螺旋構造が反転している。天然核酸との二重鎖形成能を評価した結果、D-aTNAはDNAやRNAと二重鎖形成しなかったのに対し、L-aTNAはこれらとも二重鎖を形成できることを見い出した。さらに、L-aTNAと天然核酸の二重鎖は、SNA/天然核酸に比べ大きく安定化した。検討の結果、L-aTNAが天然核酸同様右巻きの構造を誘発していることが示された。つまり、D-aTNAは左巻きであったため、右巻きの天然核酸と二重鎖を形成出来なかったのに対し、右巻きのL-aTNAは天然核酸と安定な二重鎖を形成したと考えられる。L-aTNAはSNAよりも高い親和性を有することから、アンチセンス核酸や様々な生物学的ツールとして幅広い応用が期待できる。26年度が最終年度であるため、記入しない。当初の目的であった、SNAのみで構成されるMBの合成・検出能の確認・酵素耐性の評価だけでなく、このSNA-MBの超高感度化に成功し、従来の核酸検出プローブを超える性能を達成できたため。
パラレルコーパスによる多言語教育DDLに向けて

パラレルコーパスを利用した多言語教育DDL(Data-DrivenLearning:データ駆動型学習)の普及に向けて,フリーウェアのバイリンガルコーパス検索サイトとスタンドアローンの多言語検索ツールを開発・公開した。また,日英パラレルコーパスを利用した英語・日本語教育の教材開発を行い,指導実践によってそれらの学習効果を検証し,外国語教育現場でのコーパスの実践的利用を推進した。本研究の主な目的は,パラレルコーパスを活用した多言語教育DDL(データ駆動型学習)の普及に向けた先導的研究として,英語教育および日本語教育において教材開発と指導実践を行い,その効果を検証することである。具体的には,1)無料のバイリンガル検索ツールの開発,2)英語DDL教材の開発と指導実践,3)日本語DDL教材の開発と指導実践である。平成21年度の実績は以下のとおりである。研究目的1)については,無料公開に向けて開発中のWebConc-Bilingualの検索スピード等の性能を強化し,英語DDLクラスでの試用実験を行った。現在は,試用データに基づきシステムの改良を進めている。研究目的2)については,中級用と上級用のパソコン利用版の英語DDL教材の開発および指導実践を行った。中級用についてはプリント版の英語DDL教材を試作し,パイロットスタディを実施した。研究目的3)については,日本語新聞キーワードを客観的に選定し,そのキーワードに基づいて,中級・上級用のプリント利用版日本語DDL教材を作成し,指導実践を行った。研究成果として,3件の国際学会(コーパス言語学学会(7/21/2009),米国コーパス学会(10/10/2009),CamTESOL(2/27/2010)),および7件の国内学会等における成果発表を行った。また,上記国際学会のプロシーディングスをはじめ,『日本大学生産工学部研究報告B(文系)』『千葉大学教育学部紀要』『日本女子大学紀要』等に雑誌論文を7件公刊して,開発した検索ツール,作成した教材およびその指導効果の詳細を報告した。具体的には,1)フリーウエアとして公開するバイリンガル検索ツールの開発,2)英語DDL教材の開発と指導実践,3)日本語DDL教材の開発と指導実践である。平成21年度より4年の研究期間の2年目にあたる平成22年度の実績は以下のとおりである。研究目的1)については,開発中のWebConc-Bilingualの検索スピードの向上やコンコーダンス画面等の仕様の大幅な改善が進んだ。その結果,平成23年度の4月からの英語DDL授業と家庭学習で継続的に使用可能な実用レベルにまで達した。研究目的2)については,初級用と中級用の「プリント版」の英語DDL教材を開発し,前者を使用したパイロットスタディを中学校・高等学校において実施し,後者を使用した1年間の指導実践を大学において実施した。研究目的3)については,独自に選定した「日本語新聞キーワード」を利用し,前年度の試作を踏まえて,日本語中級中期レベル以上の学習者を対象としたプリント版日本語DDL教材を作成し,年間カリキュラムに位置づけられるように教材を蓄積している。研究成果として,4件の国際学会(TaLC,Asia TEFL,ICTATLL,CamTESOL)と5件の国内学会において成果発表を行った。また,上記国際学会のプロシーディングスをはじめ,Asian EFL Journal,Language Education in Asia,『英語表現研究』『日本大学生産工学部研究報告B(文系)』『千葉大学教育学部紀要』『日本女子大学紀要』等に雑誌論文を11件公刊して,DDL教材とその指導効果,およびDDL関連研究の成果を報告した。加えて,2件の著書論文が英国Strathclyde大学出版とオランダRodopi出版から公刊された。前者はDDL関連研究,後者は開発中のWebConc-Bilingualに関するものである。本研究の主な目的は,パラレルコーパスを活用した多言語教育DDL(データ駆動型学習)の普及に向けた先導的研究として,フリーウエアのバイリンガル検索ツールを開発し,英語教育・日本語教育現場でのコーパスの実践的利用の普及を図るものである。具体的には,1.フリーウエアとして多言語教育に活用可能なバイリンガル検索ツールの開発,2.英語DDL教材の開発と指導実践,3.日本語DDL教材の開発と指導実践である。平成21年度より4年の研究期間の3年目にあたる平成23年度の実績は以下のとおりである。研究目的1.については,基本仕様を大幅に改善したWebConc-Bilingual検索ツールを平成23年度4月より英語DDLクラスで試用し,実際試用の結果に基づいて継続的に改善を加えた。その結果,英語DDL授業および家庭学習で継続的に使用可能な実用レベルにまで達した。また,ダウンロード可能なバイリンガル検索ツールAntPConcのプロトタイプを開発し,試用を開始した(担当:アントニ,中條)。研究目的2.については,(パソコンを使用しない)プリント版とパソコン(WebConc-Bilingual)を使用するコーパス

直接利用版を組み合わせた中級英語学習者向けのDDL教材を作成し,指導実践・効果測定を実施した(担当:中條)。また,英語DDLの中等教育への普及をめざして中・高生向けDDL教材の試作・実践を行った(担当:連携研究者千葉大学西垣)。研究目的3.については,日本語上級学習者に,コロケーション等を中心に指導する上級用の日本語プリント版DDL教材を作成し,半期の指導実践・効果測定を行った(担当:田辺)。研究成果として,DDL教材とその指導効果,およびDDL関連研究の成果を5件の国際学会(CL,AILA,日本語教育国際研究大会,AACL,ASIALEX)と3件の国内学会において発表を行った。また,上記国際学会のプロシーディングスをはじめ,『日本実用英語学会論叢』『日本大学生産工学部研究報告B(文系)』『千葉大学教育学部紀要』『日本女子大学紀要』等に雑誌論文を8件,加えて2件の著書論文を公刊した。本研究の主な目的は,パラレルコーパスを活用した多言語教育DDL(データ駆動型学習)の普及に向けた先導的研究として,1.フリーウエアの多言語検索ツールを開発し,2.英語教育,および,3.日本語教育現場でのコーパスの実践的利用の普及を図るものである。研究目的1については,多言語パラレルコーパス検索ツールAntWebConc-Parallelを完成させた。日英新聞パラレルデータを有償の契約により公開できることになったので,AntWebConc-Parallelを利用して新聞データを検索できるWebサイトをWebParaNewsと名付けて8月に一般公開した。さらに,新たに開発した,ダウンロード可能な検索ツールAntPConcの試用と改良を行い,β版を公開した(担当:アントニ,中條)。研究目的2については,英語教育DDLにおいて,3種類のDDL教材の開発と指導実践を行った。ひとつは,WebParaNewsを利用したWeb版の大学初級学習者向け対象の新聞コーパス利用のDDLである。もう一つは,AntPConcを利用して,平易なレベルの日英パラレルコーパスを使用する大学リメディアルレベルの学習者向けのDDL教材の試作・実践である(担当:中條)。さらに,中・高生向けDDL教材の試作・実践を行った(担当:連携研究者西垣)。研究目的3については,日本語中級・上級学習者用のプリント版およびWebParaNewsを利用したDDL教材を作成し,指導実践・効果測定を行った(担当:田辺)。研究成果として, 5件の国際学会と4件の国内学会において発表を行った。また, Language Education in Asia,『日本大学生産工学部研究報告B(文系)』等に雑誌論文を11件,加えて1件の著書論文を公刊した。研究の目的1・2・3を計画通りに遂行した。具体的には,多言語教育に活用可能なWebバイリンガル検索ツールの開発を完了し,英語・日本語DDL教材開発と指導実践を計画通り実施した。
配列ナノ空間物質の物性理論

ゼオライト、フラーレン、カーボンナノチューブ、ゼオライト鋳型炭素、芳香族超伝導体といった配列ナノ空間物質に対して結晶構造と内部ナノ空間の巨大自由度を活用した新しい物性、機能の可能性を理論的に探った。超原子描像に基づいて非経験的な手法により低エネルギー有効模型を導出し、上記配列空間物質の磁気的、電気磁気的、あるいは超伝導的性質の解析を系統的に行った。ユビキタス元素(クラーク数が大きく地表付近に豊富に存在する元素)によって構成される配列ナノ空間物質に対する理論物質設計を行う。特にクラスレート、ゼオライト、フラーレンおよびカーボンナノチューブにおける配列空間の多様性と内部空間の自由度を活用した新機能発現の可能性を探る。具体的には、第一原理計算による非経験的手法をベースとして、分子動力学法や強相関モデル計算を組み合わせた複合的理論手法により、次の課題に取り組む。(1)高圧下のフラーレン、クラスレートの新物質相探索と物性予言、(2)ゼオライトにおける強磁性などの電子相関設計、(3)クラスレートの特異フォノンがもたらす巨大熱電能材料や高温超伝導の可能性の探求、(4)カーボンナノチューブの光学的性質および成長機構の解明。既存の物質の物性評価にとどまらず、組成、配列、圧力、温度といったパラメーターを系統的に変化させた計算による物質設計を積極的に進める。領域内の実験グループによって新物質を合成されたり、新奇物性が発見されたりした場合にはこれに柔軟に対応する。理論と実験が緊密に協力して配列ナノ空間における新しい物性開拓を実現させることを目指す。本研究課題では、第一原理計算による非経験的手法をべースとして、分子動力学法や強相関モデル計算を組み合わせた複合的理論手法により、ユビキタス元素によって構成される配列ナノ空間物質における、配列空間の多様性と内部空間の自由度を活用した新機能発現の可能性を理論的に調べている。研究計画の柱として掲げている第一原理計算からの未知物質の探査としては、(1)メタンハイドレートの関連物質としてC_60でハイドレートが作れないかという問題(2)ゼオライトの骨格元素を入れ替えることによってゼオライトの空隙に電子をトラップさせ新しいエレクトライドが作れないかという問題(3)電子ではなく陽電子や負ミューオンを「貯蔵」させる骨格構造を作れないかといった問題などについて、第一原理電子状態計算からの検討を行っている。もう一つの重要な柱である機能物質の設計については、特に特異フォノンがからむ物性に注目し、新奇熱電材料や新超伝導体を念頭においた計算を実行中である。ユニットセルが大きい大規模系の解析には、系を少数自由度のフェルミオン模型にマップする作業が非常に有効であることから、第一原理計算からこのようなマッピングを正確に行う方法論の開発にも従事しゼオライト系などへの適用を目標にした計算を行っている。分子動力学シミュレーションを用いた研究としては、特にカーボンナノチューブを対象に、触媒を用いた場合の成長過程のシミュレーションや、熱伝導のシミュレーションなどを集中的に行っている。本研究課題では、第一原理計算による非経験的手法をベースとして、分子動力学法や強相関モデル計算を組み合わせた複合的理論手法により、ユビキタス元素によって構成される配列ナノ空間物質における、配列空間の多様性と内部空間の自由度を活用した新機能発現の可能性を理論的に調べている。研究計画の柱として掲げている第一原理からの未知物質の電子状態計算としては、ゼオライトをテンプレートにしたグラファイトの電子状態計策を行っている。また、体心正方格子をなすシリコン、ゲルマニウムの新構造の電子状態も行った。方法論開発の面では、大規模系のフォノンの計算を高速に行うための新しいアルゴリズムを開発し、これをC60ポリマーに適応する、ということを行った。ユニットセルが大きい大規模系の解析には、系を少数自由度のフェルミオン模型にマップする作業が非常に有効であることから、第一原理計算からこのようなマッピングを正確に行う方法論の開発にも従事した。特に、ゼオライトの中で最も簡単なソーダライトについて詳細な検討を行った。ゼオライトについては、配列ナノ空間物質特有の強相関効果発現の可能性の探索という観点から、強磁性状態が実現するK-LTAと呼ばれる系について、どのような条件で強磁性状態が実現するかについての検討も行っている。特に今年度は、スピン密度汎関数理論に基づく計算によって調べ、ケージ内のアルカリクラスターの原子配置とローカルスピンの出やすさの相関を明らかにした。分子動力学シミュレーションを用いた研究としては、特にカーボンナノチューブを対象に、熱勾配がある場合にナノチューブ内に閉じ込められた水分子の振舞いのシミュレーションなどを集中的に行っている。

非磁性元素のみから構成される強磁性体としてその発現機構が長く明らかにされてこなかったアルカリ金属を吸蔵したゼオライトLTAについて、スピン密度汎関数理論に基づいた第一原理計算を行い、強磁性状態が現実に基底状態になりえること、ユニットセル内にある二つのケージの非等価性が重要であること、ケージ内のレベルの縮退の有無がモーメントの大小を決めていることなどを定量的に示した。さらに磁性を精密に議論するための低エネルギー有効模型を第一原理的に構築し、これをHartree Fock近似で解いて磁性に関する相図をえた。領域内で発見された世界初の芳香族超伝導体である結晶ピセンについて、その電子状態計算を行った。実験的に明らかにされていないatomic configurationについて構造最適化を行うことでいくつか候補となる構造を求めた。超伝導発現機構についての考察を進めるため低エネルギー有効模型を構築した。前年度までに開発した大規模系のフォノンスペクトルの計算法をさらにおしすすめて緩和時間近似を用いずに熱伝導率を計算するためのフォーマリズムの開発し、熱電材料の性能指数を第一原理的に求めるコード開発を行った。本研究課題では、第一原理計算による非経験的手法をベースとして、分子動力学法や強相関モデル計算を組み合わせた複合的理論手法により、ユビキタス元素によって構成される配列ナノ空間物質における、配列突間の多様性と内部空間の自由度を活用した新機能発現の可能性を理論的に調べている。(1)アルカリ金属を吸蔵したゼオライトLTAについて、これを超原子描像に基づいてモデル化した際に、スピン軌道相互作用がどの程度の大きさになるかを評価した。その結果、この系のフェルミ面近傍の電子状態はアルカリ金属クラスターのs電子から構成されるにも関わらず、スピン軌道相互作用が低エネルギーの物理に重要な役割を果たす可能性があることがわかった。スピン軌道相互作用がバンド幅との比で4d,5d遷移金属原子と同等になりうることも判明した。(2)領域内で発見された世界初の芳香族超伝導体である結晶ピセンについて、ドープされたアルカリ金属が結晶内のどこに配置されるか、その結果電子状態がどのように変化するかを第一原理計算の方法で調べた。特に後者については、アルカリ金属によるドーピングの効果が必ずしもrigid band shiftの描像で捉えられないことを見いだした。(3)ナノ空間物質における超伝導を非経験的に議論するため、密度汎関数理論の拡張である超伝導密度汎関数理論のコード開発に着手した。Al,Pb,Nbなどの単純金属において、実験とよく整合する転移温度が再現されることがわかった。(1)アルカリ金属を吸蔵したゼオライトLTAの強磁性発現機構の理解のため、この物質における電子相関の強さの定量評価を第一原理的に行った。この系のフェルミ面近傍の電子状態は、ゼオライト骨格に閉じ込められた「超原子」状態であるが、この状態のHubbard Uの見積もりを第一原理的に行ったところ、バンド幅に匹敵するサイズになることがわかった。ゼオライトLTAのフェルミ面近傍の状態はアルカリ金属のs軌道によって構成されるが、d電子によって構成される遷移金属化合物なみの強相関領域にあることがわかった。(2)本特定領域内で発見された芳香族超伝導体の研究を行った。
増殖する細胞組織の連続体理論の構築とその器官形成への応用

細胞組織は、(a)細胞がエネルギーを消費しながらアクティブなストレス(収縮力)を発生させる、(b)細胞の運動、(c)細胞極性、細胞の変形などの異方性、(d)細胞増殖と細胞死といった、これまでのソフトマター物理で取り入れられていない特徴を持つ。本年は、このような特徴を記述する連続体方程式の構築を目指し様々な考察を行った。まず、申請者がPhilippe Marcq氏と構築した1次元での細胞変形の異方性を含まない方程式を2次元、3次元で再定式化した。その後、東京大学の石原秀至氏らによりなされた細胞変形の理論的取り扱いと組み合わせることを目指して、石原氏らの理論を境界を含んだものに拡張するため、Phase filed modelとして取り扱うことを考えた。この問題に関し、キュリー研究所、東京大学を訪問し、Philippe Marcq氏、石原秀至氏らと議論を行い、現在理論を開発中である。このような理論を開発することにより、研究計画で述べたショウジョウバエの発生過程で詳しく観測されている背側閉鎖(dorsal closure)に加え、将来的には、組織の界面の不安定化、揺らぎ、また異種の細胞を混合した際に起こる、細胞競合現象を連続体理論の立場から議論することを考えている。また、ソフトマター物理学の研究も進め、臨界流体中でコロイド粒子の吸着層の変形によりストークス則がどのように補正を受けるかについて研究を行い、実験的に見られている相関長に線形に補正が加わる結果を再現できた。広い意味で関連するソフトマター、相転移理論に関しては研究成果が得られたものの、細胞組織の理論的取り扱いに関しては、Phase field modelの定式化でいくつかの困難があるため。Philippe Marcq氏、石原秀至氏らとの議論を進め、液晶や泡など関連するソフトマター物理の研究も参考にしながら、連続体理論の完成を目指す。
光誘起ドーピングされたトポロジカル絶縁体のデバイス応用探索

トポロジカル絶縁体の応用利用に不可欠である、ナノメートルスケールでの電荷ドーピングが簡便にできる、これまで報告のない全く新しい光誘起ドーピング方法を見出し、その機構を解明した。H2O雰囲気下において、わずかに炭素で汚染されたBi2Se3にSeの内殻準位を励起するのに十分エネルギーの高い光を照射すると試料にホールがドープされる。このホール注入の活性サイトは最外層Seと1層目Biの間で、3つのBiの重心位置に吸着した酸素であり、ドーパント形成サイトは表面上に吸着したエチレン分子であることを明らかにした。また、同様の光誘起ドーピングがBi2Te3やTlBiSe2でも確認されたことから、この手法の普遍性も明らかにした。光誘起ドーピングは研究代表者が所有するスピン・角度分解光電子分光装置と国内外の放射光施設で行なった。ホール注入はトポロジカル絶縁体のディラック点の束縛エネルギー変化から求め、ドーパントおよびドーパント形成サイトに関する情報は内殻光電子分光、光電子回折と走査トンネル顕微鏡より得た。ドーパントの吸着サイトはO 1s内殻準位からの光電子回折パターンをシミュレーションで得たパターンと比較することによって求め、ドーパント形成サイトは試料の劈開に用いたスコッチテープからの放出ガス成分を質量分析器より求めた結果と走査トンネル顕微鏡と第一原理計算より得た結果を比較することで明らかにした。光誘起ドーピングの安定性に関しては、超高真空中で光誘起ドーピングした試料を一度大気圧下に置き、12時間以上後に真空槽に戻すことで確認した。また、主課題以外にも、本新学術領域に参加することで新しく始めた金ナノ粒子の電子状態解明に関する共同研究において、ナノ粒子では5d軌道の電子状態が金のバルク固体と大きく異なることを明らかにした。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。研究代表者が見出したトポロジカル絶縁体(TI)への光誘起ドーピングは、電荷注入の活性サイトを任意に生成してフェルミ準位のシフトをナノメートルスケールの領域で自由に制御することができるものの、TIを用いた半導体スピントロニクスデバイスの実現に向けて不可欠であるその機構を解明するには至っていない。そこでドーピングの活性サイトとドーパント形成の活性サイトを明らかにすることを目的に初年度は、Swiss Lightsource(SLS)のPEARLビームラインにて光誘起ドーピングされたBi2Se3のホール注入の活性サイトである酸素の1s内殻準位からの光電子回折パターンと、ドーパント形成の活性サイトである炭素原子(もしくは炭素を含む分子)からの光電子分布を解析した。酸素からの回折パターンに関しては光電子分光装置の装置関数を考慮しながら詳細に解析した結果、酸素原子の吸着サイトが最外層Seと1層目Biの間で、3つのBiの重心位置であることを明らかにした。炭素の吸着構造(や分子構造)も同様に解析を試みたが光電子強度が弱く、回折パターンを得ることは出来なかった。そこで、炭素の局所吸着構造を調べるために走査トンネル顕微鏡を用いた原子スケールの構造測定と原子スケールでの電子状態測定を開始した。また、我々の手法では劈開による試料の清浄化に用いているスコッチテープからドーパント形成の活性サイトである炭素が供給されていることを明らかにし、スコッチテープ近傍での試料の滞在時間を調整することによって炭素の吸着量が調整可能であることも明らかにした。主課題以外にも、本新学術領域に参加することで新しく始めた金ナノ粒子の電子状態解明に関する共同研究において、ナノ粒子では5d軌道の電子状態が金のバルク固体と大きく異なることを明らかにし、現在はその要因を考察している。トポロジカル絶縁体を用いた半導体スピントロニクスデバイスの実現に不可欠であるドーピングの活性サイトである酸素原子の吸着位置を実験的に明らかにしたことにより、酸素吸着によるスピン偏極したディラックフェルミオンへの影響を第一原理計算による理論計算でサポートしてもらうことが初めて可能となった。これは本研究に大きな進展をもたらすものである。ドーパント形成の活性サイトである炭素に関しては、その吸着位置を光電子回折で得ることはできず当初の計画通りに進めることはできなかったが、現在走査トンネル顕微鏡を用いることによって炭素が炭化水素などの分子状で吸着している可能性が高いという結果を得ており、光電子回折で進めることが出来なかった計画を今後補うことが出来ることを示唆する結果である。また、光を照射した部分のみドーピング効果が起こることを確認できた。これは光誘起ドーピングを用いてトポロジカル表面をフォトリソグラフィのようにパターニングできる可能性を示唆する結果であり、当初の計画通りである。また、当初の計画にはなかったが本新学術領域に参加することで主課題と異なる領域内の共同研究を新たに始めた。チオールで保護された金ナノ粒子のサイズに依存した電子状態を測定し、その結果を解析したところ、サイズ効果が現れるのは最外殻のs軌道では無く、5d軌道であることをもとめた。新学術領域では領域内の新規共同研究が奨励されており、この共同研究の開始は当初の計画以上の成果とあると言える。炭素の吸着構造に関しては計画通りに進まなかったものの、その他の計画に関しては予想通り、もしくは予想以上に進んでおり、全体としておおむね順調に進展していると考えている。