hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
クルド系アレヴィー集団の民族誌/ババ・マンスール系のオジャック構造を通して

平成21年度の代表的な研究成果として、第25回日本中東学会年次大会において、クルド系アレヴィーの人々に関する社会範疇に関する考察を報告した。ここでは、対象となるアレヴィーの人々の自民族範疇、そして周辺村落の人々による「名付け」に見られる、さまざまな名称を整理検討した。そこから得られた知見をさらに実証的なデータとともに検討し、日本オリエント学会刊『オリエント』に、クルド系アレヴィーの人々に見るオジャクと呼ばれる社会範疇に関する整理検討を行い、その成果が学術論文として掲載された。オジャクには、儀礼集団としての側面と、預言者一族にその系譜を求める「聖者の系譜」としての側面があり、この2つの構造ともにオジャクの名で語られるのが通常であり、アレヴィーたちは自らがどの儀礼集団に属し、その儀礼集団を束ねているのはどの系譜に属する宗教指導者であるのかを語ることによって、自らをアレヴィーとして名乗ることを明らかにした。しかしながら、客観的に観察可能な差異から出発して各々の社会範疇を導き出すことは、論理的に不可能である。博士論文では、本研究で扱われる社会範疇の区分けがいずれも斉一に体系化されたものではなく、範疇に対する例外的な事象はいずれの水準においても存在しており、そうした例外や齟齬を含みつつ、自明の前提として人々の間に通用するこれらの範疇の内実を、大まかではあるが具体的に示すことができた。本研究の目的は,現代トルコにおけるタルト系アレヴィー集団の包括的な民族誌研究である。本研究では,トルコ系アレヴィー集団とのオジャック構造の比較から,アレヴィーという帰属概念の全体像を明らかにするであった。また,本研究においてはアレヴィーという帰属概念の成立には周辺のスンナ派社会とのせめぎあいが重要な役割果たすとして,両者の相互作用も念頭に置いたフィールド調査および文献研究を並行して行った。本年度は7月11日より9月5日までの期間,特にムシュ県ヴァルト郡ババ・マンスール系のオジャック構造において重要視されている,預言者一族崇敬を,儀礼や象徴,そしてオジャックなどの社会範疇を明らかにすることと,アレヴィー社会と周辺の社会との相互関係の中に生じるアレヴィーとしての自己規定のあり方を明らかにすることが目的として,トルコ共和国においてフィールド調査を行った。そして,オジャックという帰属概念に関する包括的な研究成果として,スーフィー・聖者研究会2008年度合宿研究会において口頭発表を行った。その中で,先行研究ではあまり触れられてこなかった,オジャック構造に関して体系的に説明した。この口頭発表において,聖者・タリーカ研究の専門家からご指摘いただいた部分を検討し,日本オリエント学会刊『オリエント』誌に「タルト系アレヴィー集団における聖者崇敬-ババ・マンスール系のオジャク構造を関連付けて-」という題で論文を投稿し,現在査読中である。アレヴィーとスンナ派の相互作用に関しては,11月に上智大学で行われたシンポジウムおよびマレーシアで行われた国際会議において,スンナ派のジェマート運動とアレヴィー社会の相互作用を説明した。前者での口頭発表を基に,日本イスラム協会刊『イスラム世界』誌に論文の投稿を予定している。
抗体クラス変換の制御・調節とアレルギー

本研究では、ヒト発現型μ鎖遺伝子導入マウスの脾臓細胞に誘導したtrans-mRNAの産生を制御する因子の検索を行った。まず、ヤギ由来抗マウスγ1鎖抗体を添加しその効果を検討した。LPSとIL-4によって誘導されるγ1のtrans-mRNAの産生は抗γ1抗体の添加によりほぼ無刺激と同程度まで抑制された。同時に、ε鎖のtarns-mRNAの産生抑制も観察された。抗γ1抗体によってε鎖のtarns-mRNAの産生も抑制されたことは、γ1とεのtrans-mRNAが同時に産生・調節されている可能性を強く示唆している。この三重アイソタイプ同時産生は、遺伝子の組換えでは不可能であり、この点もトランススプライシングモデルを支持している。次に、リコンビナント可溶化ヒト高親和性IgE受容体(rhsFcεRI)を添加しその効果を検討した。rhsFcεRIの添加は、細胞の生存率、ブラスト化などには全く影響を与えなかったが、LPSとIL-4によって誘導されるtarns-mRNAの産生を有意に抑制した。以上の結果は、新たに膜に表現された抗体からの信号によって、tarns-mRNAの産生、ひいてはクラススイッチが抑制されうることを意味しており、tarns-splicingによる多重アイソタイプ産生細胞がクラススイッチの可逆的中間過程であるとの仮定を支持している。本研究により、この段階でクラススイッチを現実に制御するとことが可能であることが示され、実際のアレルギー制御に向けた展望が開かれつつあると考えられる。さらにFc受容体が、信号を受け取る受容体としての機能のほかに、抗体を産生する細胞へ信号を送るリガンドとしても機能しうるものであることも示された。これはこの受容体の未知の機能である可能性があり、注目に値する。
分散ネットワークによる大規模検索基盤に関する研究

本研究は,際限なく増え続ける非構造化データの類似検索基盤の構築を目的とする.本研究は,様々な非構造化データに広く適用できる技術を目指し,距離空間という極めて基礎的な距離に関する空間を扱った.本年度は,類似検索索引と近傍ペア探索アルゴリズムの開発に取り組んだ.類似検索索引は,データセットの中から任意のオブジェクトと類似したものを探すのに使われる.類似検索索引は,クエリから距離の遠いオーブジェクトを枝刈りし,距離計算コストを削減する.ほぼすべての類似検索索引では,Pivotと呼ばれる参照オブジェクトからの距離で空間を部分空間へ再帰的に分割し,木構造の索引を構築する.本年度は,昨年度に提案したMMMPを改良し,PCTreeと呼ぶ新たな検索索引を開発した.PCTreeでは,Pivotによって分割される空間のバランスと,Pivotによる枝刈り効果の,2つを考慮してPivotを選択する.その結果,PCTreeはデータの分布に合わせて索引構造を効果的に変化させ,MMMPの索引木が不均衡になりうる欠点を改善した.人工の2から64次元のベクトルデータと5つの実データに対して,GHT,MVP,LC,およびSATの4つの先行研究との間で,近傍検索に必要な距離計算回数などを比較した.その結果,提案手法は様々な分布のデータに対して全般的に有効な索引であることが明らかになった.一方,近傍ペア探索アルゴリズムは,データセットの中から類似したオブジェクトのペアを探すのに使われる.一般に,近傍ペア探索アルゴリズムでは,k番目の類似ペア間の距離の上限値を更新しながら分割統治法で枝刈りする.本研究では、AMPと呼ぶ適応型空間多分割手法を提案した.AMPは,距離に対するオブジェクトの分布が密な空間のほうが収束した上限値による枝刈りの効果が大きいことを利用して,Pivotからオブジェクトまでの距離が分散している空間から順に分割統治でk最近傍ペアを探索する.3つの実データに対して,QuickjoinおよびAMPの分割順序を逆にした手法との間で,距離計算回数の比較を行い,AMPが良好な特性を持つことを示した.本研究は,類似検索を分散型システムで構築することで,際限なく増え続ける非構造化データの類似検索を実現することを目的とする.本年度は,検索処理の高速化に効果的な類似検索索引の構造について検討を行った.一般的に使われる類似度の多くを扱える汎用的な検索基盤を目指し,距離の公理を満たすオブジェクトすべてが扱えるメトリック空間を索引対象にした.類似検索索引は,類似オブジェクトを探索する際に生じるページアクセスや距離計算といった問い合わせ処理コストを削減するための技術である.多くの類似検索索引は,Pivotと呼ばれる参照オブジェクトからの距離に基づきオブジェクトセットを分割することを繰り返して,木構造をつくる.この分割は,検索の際にクエリからPivotまでの距離と三角不等式を利用したオブジェクトの枝刈りに利用される.類似検索索引の性能は,どのオブジェクトをPivotに設定するか,そしてどの距離で分割するか,という2つの要素に大きく左右される.理想的な分割は,少数のpivotでより多くのオブジェクトを問い合わせ処理中に枝刈れるときである.従来のPivot選択手法は経験則に基づいたものや簡単なデータマイニングを組み合わせたものが多かったが,いずれの手法もオブジェクトの分布に依存し,どの分布に対しても検索コストを削減できるわけではなかった.これに対して本研究は,Pivotによる分割面とデータのクラスタ形状に注目し,クラスタ間のマージンを最大化するような分割手法,MMMP(Maximal Metric Margin Partitioning)を提案した.MMMPはまず,OPTICSを使って任意形状の階層型クラスタを抽出する.そして,上位階層のクラスタのペアから順に,Pivotによる分割面が分類したいクラスタの境界の間に位置し,かつ,それぞれのクラスタの最も近い端までの距離を最大化するように,Pivotと分割距離を選択する.本研究の貢献は,最大マージンという概念を類似検索の索引手法に導入し,枝刈りに役に立つPivotの選択を実現したことである.検索索引の性能を,先行研究のiDistance,D-Ihdex,LCの3手法と,多様な分布の人工データや3種類の実データを用いて比較した.いずれのデータに対しても提案手法が優位であることを示すことができた.特に,クラスタ化したデータに対して,距離計算コストと検索処理時間を比較手法の2/3程度にまで削減できることを確認した.本研究は,際限なく増え続ける非構造化データの類似検索基盤の構築を目的とする.本研究は,様々な非構造化データに広く適用できる技術を目指し,距離空間という極めて基礎的な距離に関する空間を扱った.本年度は,類似検索索引と近傍ペア探索アルゴリズムの開発に取り組んだ.類似検索索引は,データセットの中から任意のオブジェクトと類似したものを探すのに使われる.類似検索索引は,クエリから距離の遠いオーブジェクトを枝刈りし,距離計算コストを削減する.ほぼすべての類似検索索引では,Pivotと呼ばれる参照オブジェクトからの距離で空間を部分空間へ再帰的に分割し,木構造の索引を構築する.本年度は,昨年度に提案したMMMPを改良し,PCTreeと呼ぶ新たな検索索引を開発した.PCTreeでは,Pivotによって分割される空間のバランスと,Pivotによる枝刈り効果の,2つを考慮してPivotを選択する.その結果,PCTreeはデータの分布に合わせて索引構造を効果的に変化させ,MMMPの索引木が不均衡になりうる欠点を改善した.人工の2から64次元のベクトルデータと5つの実データに対して,GHT,MVP,LC,およびSATの4つの先行研究との間で,近傍検索に必要な距離計算回数などを比較した.その結果,提案手法は様々な分布のデータに対して全般的に有効な索引であることが明らかになった.

一方,近傍ペア探索アルゴリズムは,データセットの中から類似したオブジェクトのペアを探すのに使われる.一般に,近傍ペア探索アルゴリズムでは,k番目の類似ペア間の距離の上限値を更新しながら分割統治法で枝刈りする.本研究では、AMPと呼ぶ適応型空間多分割手法を提案した.AMPは,距離に対するオブジェクトの分布が密な空間のほうが収束した上限値による枝刈りの効果が大きいことを利用して,Pivotからオブジェクトまでの距離が分散している空間から順に分割統治でk最近傍ペアを探索する.3つの実データに対して,QuickjoinおよびAMPの分割順序を逆にした手法との間で,距離計算回数の比較を行い,AMPが良好な特性を持つことを示した.
酸化チタン光触媒の高感度化と可視光応答化

酸化チタン光触媒に関する研究課題で最も話題性のあるものの一つに、光触媒の高感度化、可視光化に関する研究があげられる。窒素ドープによって酸化チタンが可視光応答することが見いだされ、脚光を浴びている。本研究では、窒素やそれ以外のアニオンドープ酸化チタンの作製・評価を行うと共に、その可視光活性の向上を研究目的として、さらに酸化チタンベース材料以外の新規な可視光応答型光触媒の創製を目的として研究を行った。窒素ドープ酸化チタンおよびその他アニオン(硫黄、炭素)ドープ酸化チタンの可視光活性評価を行うと共に、可視光応答メカニズムをバンド構造と関連付けて解明した。その結果、活性は必ずしも十分ではなかった。それはバンドギャップ内の価電子帯直上に孤立して形成したアニオンp軌道から構成される準位が可視光応答の起源であるため、その準位において正孔の移動度および酸化力が小さいことに起因することが明らかとなった。さらに、その知見をもとに固体電子論に基づき材料設計を行うことによって酸化分解力向上、親水性の改善を図った。すなわち、酸化チタンの価電子帯を形成するO2p軌道と新たに導入したアニオンp軌道との混成度が低く、活性が十分でないと考えられたため、O2p軌道とアニオンp軌道を混成する方法を、第一原理計算を用いて検討した。その結果、窒素と硫黄および窒素とタンタルを同時にドープすることが有望であると示唆されたため、実際にそれらの粉末、薄膜を作製し、可視光活性の向上に成功した。酸化チタン以外の化合物に対して、結晶構造やバンド構造を制御することによって新規な可視光応答型光触媒材料を探索した。Ag^+, Cu^+(d^<10>)、Sn^<2+>, Pb^<2+>, Bi^<3+>(d^<10>s^2)の金属イオンを用いることによって、Ag格子間挿入型NbO_2Fやα-AgGaO_2, AgもしくはPbドープSrTiO_3,など様々な可視光応答光触媒材料の創製に成功した。アンモニア雰囲気中で温度を変えて酸化チタン粉末をアニールすることによりドープ量の異なった窒素ドープ酸化チタン粉末を作製し、その可視光照射下での酸化分解特性を評価した。酸化分解特性評価はイソプロピルアルコールの気相分解により行い、分解生成物であるアセトン、二酸化炭素濃度を測定することにより行なった。その結果、窒素ドープ量によらず可視光活性を示すが、窒素ドープ量増加に伴ってその量子効率は低下した。すなわち、窒素ドープ量増加に伴う吸収フォトン数の増加と量子効率の低下のトレードオフ関係が認められた。また、スパッタ法によりドープ量を変化させた窒素ドープ酸化チタン薄膜を作製した。その光触媒活性は可視光照射下における水接触角の変化(親水化特性)により評価した。窒素ドープ量の多寡により、そのバンド構造の変化が確認された。窒素ドープ量が少ない領域では置換窒素によるミニバンドが形成され、多い領域ではミニバンドと価電子帯が混成したバンド構造へと変化した。バンド構造の変化に伴い、親水化特性も変化した。最適な窒素をドープすることにより、可視光照射下において水接触角が5°以下になる超親水性薄膜を作製することに成功した。さらに、新規可視光応答光触媒材料として窒素ドープ酸化タンタル粉末も作製した。ここでも可視光照射下でのイソプロピルアルコールの分解により評価した。可視光活性が認められた。

さらに、窒素ドープ量により酸化分解力を制御できることも明らかとなった。近年大変注目されている窒素ドープ酸化チタンの可視光応答メカニズムをバンド構造と関連付けて解明し、その知見をもとに酸化分解力向上、親水性の改善を図ることを目的に検討を進めた。また、窒素以外のアニオン(炭素、硫黄)ドープ酸化チタンの検討を行なった。粉末に関してはもちろんのこと、実用面からは薄膜であることがより望ましいので、将来の工業的規模への展開を視野に入れてスパッタ法にて薄膜を製作し、その評価を行った。さらに、酸化チタン以外の光触媒材料の探索を行い、新規な可視光応答型光触媒材料を見出すことに成功した。1.アニオンドープ酸化チタン粉末、薄膜の光触媒活性の向上(酸化分解・光誘起親水性)窒素ドープ量の多寡によって酸化チタンのバンド構造が変化し、窒素ドープ量が少ないときは導入された。N2p軌道が酸化チタン価電子帯を構成するO2p軌道と混成せず、窒素ドープ量増加に伴ってN2p軌道とO2p軌道が混成することが、実験第一原理計算の両面から明らかとなった。光誘起親水化活性は、N2p軌道とO2p軌道が混成し始める程度の窒素ドープ量のときに最も優れていた。また、炭素ドープ酸化チタン薄膜、硫黄ドープ酸化チタン薄膜を作製し、親水化特性は窒素ドープ酸化チタンが最も優れることが明らかとなった。窒素および硫黄コドープ酸化チタンがO2p軌道との混成具合から最も光触媒活性が優れることが電子密度状態の計算により示唆された。2.新規可視光応答型光触媒材料の開発酸化物の構造に注目し単純立方体が最も光触媒活性が優れるという仮説および銀イオンを導入すれば可視光化が可能であるという指針のもと、新規可視光応答型光触媒材料を探索した。その中で、NbO_2Fが紫外光のもとで光触媒活性を示すことを明らかにし、さらに、NbO_2Fの格子間空隙にAg^+を導入することによって紫外光だけでなく、可視光にも応答することを新たに見出した。これらの設計指針は、新規可視光応答型光触媒材料の開発に普遍的なものであると考えられる酸素サイト窒素置換酸化チタン粉末・薄膜の作製と評価を行った。薄膜はスパッタ法により、粉末は酸化チタン粉末をアンモニア雰囲気下でアニールすることにより作製した。窒素置換濃度はXPSによって評価した。置換濃度増加に伴い、価電子帯もしくは伝導帯から孤立した不純物準位の形成(N2p軌道による、非混成状態)から混成状態(N2p軌道と酸化チタンの価電子帯を形成するO2p軌道との混成)へとバンド構造の変化が認められ、そのバンド構造変化に伴い、酸化分解力・親水化特性も変化した。この結果から、新たに導入されたN2p準位が可視光応答性の起源であることが明らかとなった。窒素置換量が小さい場合の非混成状態では、活性は小さかった。物質中の光励起電子・正孔対の移動度が小さいためと考えられる。また、窒素置換量の多い場合の混成状態では、正孔の酸化力が小さくなるため、活性が低下した。すなわち、非混成状態から混成状態に移行するその窒素濃度(約1.8mol%)において可視光活性が最も高いという結果が得られた。さらなる活性の向上を目指して、酸素サイト炭素・硫黄置換酸化チタン粉末・薄膜の作製と評価を行った。薄膜はスパッタ法により、粉末は炭化チタン、硫化チタン粉末を酸化することにより作製した。共に、可視光活性を示した。
視床下部室傍核C1q like proteinによるエネルギー代謝調節機序の解明

視床下部弓状核は末梢のエネルギー代謝情報(ホルモン、栄養素)を受容し、室傍核などの満腹中枢、摂食中枢の活動を調節することで摂食とエネルギー消費の恒常性を調節する。補体C1qファミリーはシナプス前終末から分泌され、神経伝達物質受容体を集積し、シナプス形成、伝達調節に働く。予備検討からファミリーのひとつであるC1q like protein(C1ql)3は視床下部室傍核ニューロンの一部に発現し、C1ql 3欠損マウスは体重減少をすることを見出した。従ってC1ql3を発現する視床下部ニューロンのシナプス伝達は全身のエネルギー代謝に大きく寄与することが示唆された。そこでC1ql3を発現する視床下部ニューロンのサブタイプ、投射先、シナプス伝達様式とエネルギー代謝への寄与を明らかにすることを目的として、研究を遂行した。in situ hybridizationおよび免疫組織染色の結果から、C1ql3は視床下部外側野オレキシンニューロン、弓状核、室傍核および視床室傍核に発現することを見出した。視床下部室傍核および弓状核のC1ql3発現ニューロンは、同領域でこれまで知られている摂食・エネルギー代謝調節ニューロン(室傍核CRH、TRH,オキシトシン発現ニューロン、弓状核POMC,NPY/AgRPニューロン)とは異なる局在を示し、新規の摂食・エネルギー代謝調節ニューロンである可能性を示唆した。C1ql3欠損マウスは、一晩絶食後の再摂食時に有意な過食・体重増加が観察され、C1ql3がエネルギー代謝調節に寄与することを示した。更に、耐糖能試験、インスリン負荷試験の結果から、同欠損マウスは顕著なインスリン感受性を示すことを見出した。C1ql3欠損マウスのエネルギー代謝の解析から、予備検討で見られた通常の飼育環境での体重変化は再現できなかったが、低エネルギー状態を反映する一晩絶食負荷後の再摂食時に摂食亢進とそれに伴う体重増加を見出した。この表現系を惹起する責任ニューロンとして、C1ql3を発現する摂食・エネルギー代謝調節ニューロンとして視床下部室傍核、弓状核、外側野、および視床室傍核ニューロンを特定した。この内、視床下部外側野ではオレキシンニューロンとの共局在を認めた。また研究開始当初予期していなかったC1ql3の糖代謝への寄与を見出した。絶食ー再摂食時の過食ー体重増加を惹起する責任ニューロンを特定するため、AAV-Creウイルス用いて視床下部室傍核、弓状核、視床室傍核のC1ql3発現ニューロン選択的にloxP配列を除去することによって発現領域特異的C1ql3欠損マウスを作成し、エネルギー代謝の変化を明らかにする。さらに、同マウスを用いて神経投射先のシナプス伝達におけるC1ql3の役割を免疫組織化学、電気生理学的解析により明らかにする。また絶食・高脂肪食を野生型および特定神経核選択的C1ql3欠損マウスに負荷し、摂食・エネルギー代謝の変化による視床下部および視床室傍核のC1ql3発現の変化とその役割について解析を行う。

絶食ー再摂食時の過食ー体重増加を惹起する責任ニューロンを特定するため、AAV-Creウイルス用いて視床下部室傍核、弓状核、視床室傍核のC1ql3発現ニューロン選択的にloxP配列を除去することによって発現領域特異的C1ql3欠損マウスを作成し、エネルギー代謝の変化を明らかにする。さらに、同マウスを用いて神経投射先のシナプス伝達におけるC1ql3の役割を免疫組織化学、電気生理学的解析により明らかにする。また絶食・高脂肪食を野生型および特定神経核選択的C1ql3欠損マウスに負荷し、摂食・エネルギー代謝の変化による視床下部および視床室傍核のC1ql3発現の変化とその役割について解析を行う。今年度は研究が効率的に進み、消耗品費などが節約できた。繰越金は次年度使用する予定である。
両親媒性高分子とタンパク質との自己組織的複合体形成とその機能

これまでに、申請者は天然多糖であるプルランに疎水性基としてコレステロール基を導入した疎水性化多糖が水溶液中、自己会合によりナノオーダーのヒドロゲル微粒子を形成すること、また、種々の水溶性タンパク質がその微粒子中に自発的に取り込まれること、さらに、包接されたタンパク質の熱安定性を著しく増加させることを明らかにしている。本研究では、高分子系でのホストーゲストの化学といえる多糖集合体ホストとゲストであるタンパク質、酵素との包接現象、さらに包接によるタンパク質の機能制御について詳細な検討を行なった。種々の球状蛋白質とCHP集合体微粒子を室温で混合することにより温和な条件下で、蛋白質が結合した複合体微粒子が単離された。その包接挙動は、蛋白質の分子容、疎水性等に大きく依存する。例えば、分子量が小さく疎水性の高いIns(MW6000)では、混合後数分以内で取り込みが平衡に達するが、BSA(MW67000)などの比較的大きな蛋白質は、平衡に到達するのに数時間以上も要する。コレステロール置換度を下げることによりヒドロゲルの網目を大きくすると平衡到達は速くなり、結合定数も増加する。このように、ホストとしてのヒドロゲル微粒子のポアサイズ、疎水性を変えることでゲストとしての蛋白質の取り込みを制御しえることがわかった。高感度滴定型カロリーメーターを用いて、CHP-BSA複合体形成における熱力学パラメーターを求めたところ、複合体形成はエンタルピー支配である事がわかった。多糖自体は電荷をもたない中性であることを考えると、静電的相互作用よりはむしろ蛋白質とCHPの糖鎖間の直接あるいは水分子を介した水素結合の形成が複合体形成の主因子であると考えられた。
量子ドット複合系における電子相関効果と干渉効果の理論的研究

平成22年度(最終年度)は引き続き、交差アンドレーエフ反射に対する電子相関効果の影響について研究した。交差アンドレーエフ反射は、超伝導体に異なる常伝導体を2つ接合し、その接合間の距離がコヒーレンス長より短い場合に生じる特徴的な非局所輸送過程である。今年度は、平衡状態近傍の線形応答領域での交差アンドレーエフ反射について、数値的に厳密な数値繰り込み群法を用いて解析を行った。前年度は自身が定式化した修正二次摂動法によって、同様の系の解析を行っていたが、修正二次摂動法の有効性については議論していなかった。そこで、今年度の数値繰り込み群による数値的に厳密な計算結果と比較することで、定式化した修正二次摂動法が定性的に正しい結果を与えることを確認した。また、より詳細な解析を行うことで、この系における多様な非平衡輸送特性が、系の基底状態によって分類できることを理論的に示した。これらの結果は、国際会議「International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2010」においてポスター発表し、国内会議「日本物理学会2010年秋季大会」において、口頭発表した。また、前年度は常伝導・超伝導リードにつながれた量子ドット系における非平衡輸送特性についても理論解析していたが、前年度末に同じ系に対する実験が出版された。そこで、今年度はより実験に近いパラメーターを用いた数値計算を行うことで、近藤効果とアンドレーエフ反射の絡み合いや量子ドット内のアンドレーエフ束縛状態が系の非平衡輸送に対して重大な影響を与えていることを示し、実験を再現する結果を得た。これら一連の研究から、今まで一般に競合すると考えられていた近藤・超伝導相関が、非平衡電子輸送に対して協力現象をもたらすことを明らかにした。平成20年度は超伝導・常伝導リードに繋がれた量子ドット系の輸送特性や電子状態に関する理論的な研究を行った。この系では電子相関と超電導相関の絡み合いが輸送特性に顕著に反映されるため、近年注目を集めている。特に本研究では、リード間にバイアス電圧を印加した非平衡定常状態において、量子ドット内のCoulomb相互作用が超電導リードの近接効果に与える影響について解析を行った。模型としてAnderson不純物にs波超伝導体と常伝導体を繋いだ系を考え、量子ドットにおけるCoulomb相互作用についてはKeldysh-Green関数による摂動計算を用いて取り扱うか。まず平均場近似を用いた解析から、非平衡状態になると磁性解の存在する領域が拡大することを示した。この結果は、印加されたバイアス電圧により量子ドット内の超電導相関が弱められ、これと競合していた電子相関が表に現われてきたことを意味する。以上の平均場の結果を踏まえ、非平衡状態では電子相関がより重要になるとの考えのもと、Coulomb相互作用を二次まで取り込み上記の系について解析を行った。その結果、競合関係にある電子相関と超伝導相関がCoulomb相互作用が大きい有限バイアス下では互いに協力し微分コンダクタンスを増大させることが分かった。またこの場合、量子ドット内の局所状態密度に、常伝導リードのFermi面に生じる近藤共鳴状態に加えて、この近藤共鳴状態を利用しAndreev反射して生じた新たな共鳴状態が現れる。これらの研究結果から、近藤効果が非平衡Andreev反射を助けることで、有限バイアス電圧下の微分ゴングタクシスを顕著に増加させる可能性かおることを明らかにした。平成21年度前半は、前年度に引き続き超伝導・常伝導リードに繋がれた量子ドット系における非平衡輸送特性や電子状態について理論的な解析を行った。その結果、この系の非平衡輸送特性が、量子ドット内の電子状態に依存して、大きく異なる振る舞いをすることを示した。特に、量子ドット内にクーロン相互作用は存在するが超伝導リード-量子ドット間の結合が非常に強いため超伝導相関が量子ドット内で支配的な場合、平衡状態で近藤効果は抑えられ、アンドレーエフ反射を反映した2本のピーク構造(アンドレーエフ共鳴状態)がドットの局所状態密度に現れる。ここで常伝導リードにバイアス電圧をある一定以上印加すると、平衡状態で抑制されていた近藤効果が非平衡状態下で増大し、アンドレーエフ共鳴状態のピンニングが生じることを明らかにした。平成21年度後半は交差アンドレーエフ反射に対する電子相関効果の影響について研究した。交差アンドレーエフ反射は、超伝導体に異なる常伝導体を2つ接合しその接合間距離がコヒーレンス長より短い場合に生じる特徴的な非局所輸送過程である。近年の実験結果から交差アンドレーエフ反射に対するクーロン相互作用の影響は大きいと考えられるが、その解析はそれほど行われておらず未解決な問題である。そこで、この問題に取り組むため、量子ドットに1本の超伝導リードと2本の常伝導リードを繋いた系を想定し、この系の非局所微分コンダクタンスを解析した。まず、量子ドット内で超伝導相関が支配的な場合、量子ドット内の準位の離散性により、非局所輸送において交差アンドレーエフ反射の寄与が支配的になることを示した。さらにクーロン相互作用をある程度強くすると、有限バイアスで近藤効果が増大し交差アンドレーエフ反射と絡み合うことで、非局所微分コンダクタンスに異常な構造が生じることを明らかにした。

前年度は自身が定式化した修正二次摂動法によって、同様の系の解析を行っていたが、修正二次摂動法の有効性については議論していなかった。そこで、今年度の数値繰り込み群による数値的に厳密な計算結果と比較することで、定式化した修正二次摂動法が定性的に正しい結果を与えることを確認した。また、より詳細な解析を行うことで、この系における多様な非平衡輸送特性が、系の基底状態によって分類できることを理論的に示した。これらの結果は、国際会議「International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2010」においてポスター発表し、国内会議「日本物理学会2010年秋季大会」において、口頭発表した。また、前年度は常伝導・超伝導リードにつながれた量子ドット系における非平衡輸送特性についても理論解析していたが、前年度末に同じ系に対する実験が出版された。そこで、今年度はより実験に近いパラメーターを用いた数値計算を行うことで、近藤効果とアンドレーエフ反射の絡み合いや量子ドット内のアンドレーエフ束縛状態が系の非平衡輸送に対して重大な影響を与えていることを示し、実験を再現する結果を得た。これら一連の研究から、今まで一般に競合すると考えられていた近藤・超伝導相関が、非平衡電子輸送に対して協力現象をもたらすことを明らかにした。
捜し物に関する発達的研究

本研究では、捜し物に関係する要因の分析を、2つの方向から行なった。1つは、幼児を被験者として探索行動のプロセスを実験的に検討する方向であり,もう1つは,成人を被験者にして捜し物に関係する要因を質問紙法により探ることである。前者の研究では,幼児の空間定位の過程が知覚的か概念的かを検討した。その結果,杉村(1996)にまとめたように,幼児期において,知覚的な定位の分節度よりも概念的な定位の分節度が低い発達水準では,それ以前に比べて成績が低下する場合があることが示唆された。このような,知覚的過程と概念的過程が併存しており,それぞれの分節度と,どちらの過程が主として用いられるかにより探索行動が規定される,という観点は幼児期のみならず,乳児期から老人期の探索行動を説明する上で重要であると考えられる。後者の研究では,探索行動に関連する1つの要因として,上下や左右の混同を取り上げ,幼児期から成人期の間に,どのような混同があるかを調べた。その結果,左右,上下などの間違いは,そのような概念が獲得されていないとみなされている幼児期のみならず,成人期まで継続して起きる現象であることが明らかになった。また,探索行動を含む空間認知研究のレビューを行い,杉村(印刷中)にまとめた。その結果,感覚運動的な「生きている空間」と概念的な「理解している空間」の関係を明らかにすることが,今後の重要な課題として指摘された。
ヒト成体肝幹細胞の分化・増殖に関与する因子の同定と機能解析

1.劇症肝炎における肝幹細胞の解析劇症肝炎時に出現する肝幹細胞はreactive ductules(RDs)であると考えられている。Cellular senescenceを解析することによりこれら細胞群は周囲肝細胞、胆管細胞より明らかに幼弱であり今までの報告を裏付けるものとなった。Integrinの解析からは正常胆管と似通った発現パターンを呈するものの、β-1,α6 integrinの発現増加、α5 ingegrinの低下を認めるといった特徴を認めた。またこれらの細胞群でのNCAM,c-metの発現増強を認めた。さらにCD133,DLKの特異的発現が確認された。2.肝幹細胞周囲の細胞群の同定、周囲matrixの構成の解析RDsはlamininに富んだmatrix内に存在し、常にαSMA陽性細胞と近接していた。またRDsから肝細胞への分化が見られる領域において特異的にTGF α,TGF β1の発現の増強を認め、それらの受容体の発現がRDsに増強されていた。周囲の環境と細胞に発現する因子との間に密接な関係があり、肝幹細胞群の増殖・分化には環境因子が重要な役割を果たしていることが推測された。3.肝幹細胞としての骨髄細胞の役割の解析骨髄細胞と肝組織幹細胞の一つであるova1細胞との関係について検討した。GFPの骨髄を同系統のラットに骨髄置換し、choline-deficient echionine-supplemented;CDE飼料を投与しoval細胞を誘導した。その結果、約3%と少数ではあるが、骨髄細胞由来のoval細胞が存在し、これらの細胞は骨髄細胞とoval細胞の細胞融合により発生することを証明した。さらに、肝発癌と骨髄細胞の関係も検討したが、当モデルにおいては、骨髄細胞、および骨髄細胞と細胞融合したoval細胞と肝発癌に明らかな関係は認められなかった。1.劇症肝炎肝における肝幹細胞の解析劇症肝炎時に出現する肝幹細胞はreactive ductulesであると考えられている。Integrinの解析からは正常胆管と似通った発現パターンを呈するものの、beta-1,alpha 6 integrinの発現増加、alpa 5 ingegrinの低下を認めるといった特徴を認めた。さらにこれらの細胞群でのNCAM,c-metの発現増強を認めたが、正常、病態胆管での発現も弱いながら認めるため、さらに特異的な肝幹細胞を認識するマーカーを現在解析中である。2.肝幹細胞周囲の細胞群の同定、周囲matrixの構成の解析Reactive bile ductulesはlamiminによって囲まれ、周囲にはalpha-SMA陽性細胞が多数観察された。また周囲ではcollagen type IV,tenascinの発現の増強を認めた。それに対応してreactive ductulesにbeta-1,alpha6 integrinの発現増強を認め、周囲マトリックスと密接な関係を持っている可能性が示唆された。またreactive ductulesから肝細胞への分化が確認される領域において特異的にHGF,TGF beta-1の発現の増強を認め、またそれらの受容体の発現の増強もreactive ductulesに確認されたことより、これら肝幹細胞と考えられる細胞群の増殖、分化誘導にはこれら環境因子が重要な働きを果たしていることが推測された。以上の研究成果に関しては第56回アメリカ肝臓病学会(San Francisco,11月13日)で発表し、科研費補助を受けた旨報告した。さらにこれらの成果に関しては現在英文論文投稿準備中である。1.劇症肝炎

肝における肝幹細胞の解析劇症肝炎時に出現する肝幹細胞はreactive ductulesであると考えられる、これまでの研究からbeta-1,alpha6 integrinの発現増加、alpa5 ingegrinの低下を認めるといった特徴、NCAM, c-metの発現増強などを確認し学会などで報告してきた。さらに特異的な肝幹細胞を認識するマーカーを解析した結果CD133,DLK (delta like)などが比較成人病態肝における肝幹細胞に特異性が高い可能性が示唆された。2.その他の病態肝での肝幹細胞の解析上記の研究結果に基づき、劇症肝炎以外の病態肝に関しても肝幹細胞の解析を行った。肝硬変、原発性胆汁性肝硬変などの肝臓にも肝幹細胞の特徴をもった細胞群が出現してきていることが明らかになった。さらには肝細胞癌や胆管細胞癌といった原発性肝癌のなかにも肝幹細胞様の細胞が出現していることが分かり、さらにはそれらを発現する癌は予後不良であることも明らかになった。1.病態肝における肝幹細胞の解析これまでの研究成果より明らかとなった、ヒト成体肝幹細胞markerと考えられるCD133に関してさらに詳細な発現解析を行った。その結果CD133は病態肝における肝幹細胞markerのみならず、肝細胞癌や肝内胆管癌における癌幹細胞のmarkerとしても有用である可能性が示唆された。2.肝幹細胞としての骨髄細胞の役割の解析骨髄細胞が肝細胞と細胞融合することによって、肝再生と関わっていることが知られている。しかしながら、骨髄細胞と肝組織幹細胞の一つであるoval細胞との関係については一定の見解が得られていない。そこで、ラット、雄に致死量の放射線照射を施行し、GFP transgenicラット、雌の骨髄細胞を骨髄移植した。この、骨髄置換ラットにoval細胞誘導モデルである、CDE(choline-deficient ethionine-supplemented;CDE)飼料を投与し、骨髄細胞とoval細胞の関係について検討した。その結果、約3%と少数ではあるが、骨髄細胞由来のoval細胞が存在していることが証明された。また、これらの細胞は骨髄細胞とoval細胞の細胞融合により発生することを証明した。CDE飼料投与モデルは、肝発癌モデルでもあるため、肝発癌と骨髄細胞の関係も検討した。その結果、当モデルにおいては、骨髄細胞、および骨髄細胞と細胞融合したoval細胞と肝発癌に明らかな関係は認められなかった。今後、ヒト成体肝幹細胞において同じような役割があるのか検討する予定である。上記の研究成果は、carcinogenesis誌,29(2);448-454,2008.に発表し、科研費補助を受けた旨報告した。
2型糖尿病患者が家族サポート感取・対応力を発揮するための患者教育プログラムの開発

本研究では、重度の合併症のない時期の2型糖尿病患者が、家族サポートを肯定的に受け止める力を向上させるための教育プログラムを開発することである。そのために、1実態調査、2教育プログラムの試案作成を予定している。本年度は、「2型糖尿病患者の家族サポート感取・対応力尺度」を用いて、1家族サポート感取・対応力の実態を明らかにすることを目的として、アンケート調査を行っている。このことが明らかになることで、教育プログラムの開発に必要な、患者背景の違いによる家族サポート感取・対応力を明らかにできると考えている。本年度は、一昨年に調査し学会発表した「2型糖尿病患者の家族サポート感取・対応力と血糖コントロールおよび対象特性との関係」をまとめ論文投稿を行った。現在査読対応を行っている。また昨年度、学会発表した男性における家族サポート感取・対応力についての調査をまとめ、論文投稿のための準備を行っている。調査は、女性へのアンケート依頼が少なく、その結果、分析に必要な十分なデータが揃っていない状況である。本年度は、女性からの回答を増やすため、施設を増やし調査を行うための準備を整えることとなった。現在、1施設に調査依頼を行い、施設の倫理審査の承認を得たところである。十分なデータを得るために、アンケート調査を行う準備を整えることが出来はじめた段階であるが、分析に必要なデータを収集するためには、今後も調査施設を増やす必要があり、現在依頼の準備を行っている。女性のデータ収集が不十分であるため。調査協力施設の倫理審査の承認を得たため、調査を再開する。今年度は、重度の合併症のない時期の2型糖尿病患者の家族サポート感取・対応力の実態を明らかにすることを目的とし、アンケート調査を行った。性差の関連を考慮し、男女別に分析を行うこととした。男性93名の協力を得た。男性2型糖尿病患者において感取・対応力の役割として2つのことが明らかになった。1血糖コントロールと感取・対応力との関係:血糖コントロール良好群において、感取・対応力とHbA1cは有意な負の相関関係であった。つまり、感取・対応力が高いとHbA1cは良好であった。2感取・対応力がHbA1cに与える影響:HbA1cを従属変数とし、モデル1では独立変数に糖尿病罹患歴、BMIとして重回帰分析を行うと、血糖コントロール良好群において修正済み決定係数は0.17(p < 0.05)であった。モデル2では、独立変数に感取・対応力を加えて分析を行うと、0.296(p < 0.01)であった。標準回帰係数は、糖尿病罹患歴:0.357(p < 0.05)、BMI:-0.284(n.s)、感取・対応力:-0.361(p < 0.05)であり、血糖コントロール良好群において、感取・対応力は、糖尿病罹患歴やBMIよりもHbA1cにより影響を与えていた。男性2型糖尿病患者の血糖コントロール良好群において、感取・対応力が血糖コントロールに果たす有用性が明らかになった。感取・対応力を高める教育的介入により糖尿病の合併症を防ぐことができることが示唆された。・女性のデータを収集するためにアンケート協力施設を広げていく。計画していた情報収集としての学会参加ができなかったことにより生じた。学会参加を計画的に組み込むこと、また論文を英文で投稿するため、英文校正の費用、また研究協力者のためのパソコン購入費用にあてることとする。調査準備段階であり、調査旅費及び資料整理のための人件費を執行しなかったことにより次年度使用額が生じた。次年度使用額と2019年度助成金をあわせた使用計画については、調査旅費として使用する予定である。
難治性骨代謝疾患の疾患特異的ｉＰＳ細胞を利用した病態解明：低身長の治療標的の探索

まず、ビタミンD依存性くる病2型(HVDRR)について、原因となるビタミンD受容体遺伝子の変異の型、タンパク質機能の変異の解析を進めた。その結果、変異点による表現型の違いに一定の規則性を見出すとともに、特異な変異型も明らかにした。この結果を論文にまとめ、論文に発表した。次にKenny-Caffey症候群2型(KCS2)について、その原因であるFAM111A遺伝子のタンパク質機能解析を進めた。FAM111Aの野生型あるいは変異型を安定的に発現する軟骨前駆細胞株を用いた解析にて変異体は細胞増殖を低下させるとともに、軟骨への分化を強く抑制することが分かった。次にマウス胎児における骨端軟骨におけるFAM111A発現を解析したところ、前肥大層の軟骨細胞の核内にの強い発現が観察された。これらより、FAM111Aは特に軟骨細胞の肥大分化を抑制する機能を持つことが示唆された。これらは機能未知のFAM111A遺伝子に関して得られた全く新しい情報であり、並行して進めている遺伝子組換マウスやiPS細胞を用いた機能解析の重要な土台となる成果である。さらに、AMP-activated protein kinase (AMPK)に着目して、エネルギー代謝機構の解明とAMPK分子の薬理学的な制御について研究に取り組んだ。変異型AMPK導入細胞を用い、複数の薬剤について経路選択的にAMPK機能を活性化・抑制する性質を明らかにした。更に変異を導入した組み換えマウスの初代培養肝細胞を用いて、生体内でもその選択的な性質が成り立つことを示した。これらの成果は、AMPKとその周辺分子の作動機構に関する理解を深めただけでなく、組換細胞株および組換マウスを用いたアッセイがAMPK機能の制御機構を解明するために有用であることを実証し、AMPKの機能を選択的に制御しうる薬剤の候補を見出したという重要な成果である。29年度が最終年度であるため、記入しない。2016年度、私は以下の通り、1遺伝性くる病の発症機序の解明のためビタミンD受容体(VDR)の変異体の機能解析、2Kenny-Caffey症候群2型(KCS2)の発症機序の解明を目指した新規原因遺伝子の機能解析、3Smith-Lemli-Opitz症候群(SLOS)の臨床症例の遺伝子解析を進めるなどし、確実な研究成果を上げた。成果の一部は、すでに専門誌へ原著論文として掲載が決定している。また、研究成果は高い評価をうけ、2016年度の東大小児科同窓会総会にて、研究奨励賞を受賞した。1VDR機能解析について;低身長を伴う難治性小児先天性疾患のひとつであるビタミンD依存性くる病2型について実際の患者に見出されたVDR遺伝子の新規変異体は、1アミノ酸置換であったが、コファクターやレチノイドX受容体との分子間相互作用の低下、リガンド結合能の低下、核移行シグナルの低下も見られ、これまでにない機序でVDR機能が喪失していることが考えられた。2FAM111Aの機能解析について;別の難治性小児先天性疾患の一つとしてKCS2の原因遺伝子であるFAM111Aについて機能解析を進めた。まず、免疫組織化学にて、FAM111Aの組織局在を観察した。FAM111Aは軟骨組織全体に強く発現しさらに細胞表面に発現していることがわかった。また、wild type、複数の変異体のFAM111Aを導入したベクターを作成し、トランスジェニックマウスを作成した。さらに、KCS2患児二名より細胞を採取し、それより疾患特異的iPS細胞を樹立した。

3SLOS症例の遺伝子解析について;さらに低身長などの成長障害をきたす疾患の一つであるSLOSについて、臨床症例の遺伝子解析、家族解析を行い、原因遺伝子の新規変異を同定するとともに発症機序の考察、治療法の考察について成果を得た。1VDRの機能解析;くる病原因遺伝子の多型の解明を目的として研究を行った。ある患者のVDRの変異として一アミノ酸置換の新規の変異を見出した。そして。この変異体VDRでは,コファクターやレチノイドX受容体との間の相互作用の低下や、リガンド結合や核移行シグナルの低下など、全く新しい機序で大きな機能異常が生じていることを実験的に明らかにした。本成果は遺伝子多型と疾患発症機序の多様性の理解を深め、当初の目的を十分に達成できた。現在論文を投稿中である。本年度は、機能未知のFAM111A遺伝子に由来するKCS2の実験研究モデルの確立を目指した。まず、ヒト成人とマウス胎児の軟骨において免疫組織化学染色によりFAM111A遺伝子の組織中での発現を比較解析し、マウスモデルの妥当性を確認した。そしてFAM111A変異マウスを複数系統作成した。さらに、患者2名由来のヒトiPS細胞を樹立することに成功した。このように今後の研究推進の重要な基礎を確立し、おおむね本年度の目標を達成できた。3SLOS症候群症例の遺伝子解析; SLOSの新規患者について、発症機序の解明と治療方針の確立を目的として研究を行った。SLOSは7-dehydrocholesterol reductase (DHCR7)遺伝子異常により胎生期よりコレステロール産生障害を起こし、多発奇形、発育障害、知的障害を特徴とする希少疾患である。患者のDHCR7遺伝子の解析、家族解析を行い、既報の変異と新規変異のコンパウンドヘテロ変異を発見した。臨床症例を通し、臨床所見、これまでに報告の少ないコレステロール治療を行った。新規変異の同定に加え、治療法についても報告例がごく少なく、重要な遺伝学的・臨床的な成果として学術誌に論文を投稿し、掲載が確定した。これらは予期しない方面への大きな進捗であった。29年度が最終年度であるため、記入しない。免疫組織学的解析をすすめ、全身の器官・組織について局在を観察するとともに,FAM111Aと類似した発現パターンの遺伝子が無いか先行研究・データベースと比較することで,FAM111Aの機能や相互作用する遺伝子を推定する材料とする.また軟骨内骨化の過程を再現するATDC5細胞株に,FAM111Aの正常型または変異型を定常発現させたものを用い.細胞の分化の過程を観察し,real time PCRで定量した各分化段階におけるII型コラーゲンやX型コラーゲンのmRNA量の変化を測定する。これにより,正常型,変異型の過剰発現が他の分子の発現や骨分化に与える影響を明らかにする。同じ実験を骨芽細胞の培養系でも行う。疾患特異的iPS細胞を用い,骨・軟骨細胞等への分化を誘導し,FAM111A異常症-KCS2をin vitroで再現する.
金属ナノ触媒粒子による気体反応メカニズムの原子・電子構造的解析

化学的に不活性な金をナノ粒子として特定の金属酸化物に担持すると室温以下で一酸化炭素を酸化させる触媒となる。本研究では環境制御・透過電子顕微鏡解析、触媒化学および第一原理解析を密接に連携させることで、活性状態での金ナノ粒子の形態および表面構造、一酸化炭素の吸着サイトおよび酸素の活性サイトについて原子構造的・電子構造的に解析した。さらに金属ナノ粒子触媒表面に吸着した気体分子の可視化技術も開拓した。(1)研究開始当初の背景金属ナノ粒子は、触媒科学、燃料電池などのエネルギー、環境、ナノテクノロジーに関わる分野において重要な材料の一つである。特に、酸化物に担持された金などの金属ナノ粒子が触媒として機能することは良く知られている。しかし、その触媒メカニズムは未解明である。本研究開始当初に、透過電子顕微鏡(以下、電顕)観察や計算科学的な検証が行われていたが、反応ガスを含まない系に限られており、実条件下での触媒特性を説明しているかどうかは疑問であった。従って、実際に触媒として機能している条件下での解析が必要であった。気体中の金属ナノ粒子を原子スケールでその場観察できる可能性のある計測装置は、電顕以外にはないが、気体圧力を十分に高めて、原子スケールで高分解能観察を実現させることはできなかった。(2)研究の目的酸化物に担持された金属ナノ粒子が、気体中で触媒として機能している状態で原子スケールその場観察して、触媒化学的測定と考察、さらに第一原理計算による解析を加えることで、金属ナノ粒子の触媒メカニズムを原子構造的・電子構造的に解明する。触媒化学、電顕、第一原理計算の専門家が分担・連携して研究を推進する。○触媒化学:春田正毅(首都大学東京)他。○電顕:竹田精治、河野日出夫、市川聡(阪大)、秋田知樹、田中孝治(産総研)、大野裕(東北大)。○第一原理計算:香山正憲、田中真悟(産総研)。(3)研究の方法(1)研究対象とする触媒は、電顕観察が容易で、かつ触媒化学的に素性が明らかなものを特別に調製する。その場観察で得られる情報が実際に触媒として機能中のものであることを明らかにするために、触媒機能の触媒化学的測定も行なう。(2)球面収差を補正した高分解能の環境制御型透過電子顕微鏡(ETEM)を導入して、触媒として機能中の金属ナノ粒子の表面および担体との接合界面を原子スケールでその場観察する。第一原理計算による解析と触媒化学的な考察を加えて、触媒作用の発現メカニズムを推定する。(3)さらに、金属ナノ粒子の基本的特性(反応分子の触媒表面での吸着挙動および反応動力学的解析)の解析を行い、触媒反応のメカニズムを解明する。本研究では、高分解能透過電子顕微鏡に環境セルを装備して、気体中の金属ナノ粒子触媒/担体系を直接観察することを目的の一つとしている。本年度は、5年計画の初年度にあたり、本格的な観察のための技術的な準備に充てた。その結果、従来から開発してきた環境セルでも高分解能観察は可能であることが分かった。しかし、観察中に試料微動があると、これが実質的に空間分解能を決定してしまう。この試料微動を抑えることのできる試料保持機構の検討と最適観察条件の探索を行った。水素など種々のガスを環境セルに導入して観察すことも可能とした。現在、Au/TiO2系、Au/CeO2系などの金属ナノ粒子触媒/担体系ついて観察を進めている。また、ガス種によっては、試料表面の汚染が生じることも分かった。環境セル内で種々の試料表面クリーニング法を試み、汚染を減少させたい。真空中においても電子線照射によって、金属ナノ粒子触媒/担体系に構造変化が生じることが明らかとなった。低加速電圧、低電子線量での観察が必要であることが分かった。一方で、準備実験の一環として、真空中の金属ナノ粒子触媒/担体系の高角環状暗視野走査透過型電顕法(HAADF-STEM)を撮影して、界面構造の解析を進め、また、電子構造的な解析に必要な計算機シミュレーション用ハードウェアおよびソフトウェアを検討した。さらに、電顕観察時の触媒活性変化を予知するため、触媒の前処理(真空排気、水素還元など)が触媒活性に及ぼす影響を調べた。本研究では、1)環境セルを装備した透過電子顕微鏡(ETEM)により気体中の金属ナノ粒子触媒の構造を原子スケールで観察、2)触媒化学の立場から、ETEM観察に適した金属ナノ粒子触媒の調製と構造観察結果の解析、3)電子論計算による金属ナノ粒子の触媒メカニズムの解析、を相互に連携しながら進めている。金属ナノ粒子触媒の構造と触媒作用との関連を明らかにするためには、様々な微細構造を持つ担持金属触媒を調製することが先決である。触媒金属としては白金と金を、担体としてはTio_2,CeO_2などを選び、触媒調製法としては析出沈殿法などを選んだ。これら担持金属触媒のうち、CeO_2を担体とする白金および金触媒ついては、調製、触媒特性の測定と微細構造の解明を終了した。