hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
溶射と鋳造・凝固との複合プロセスにおける技術的問題点の把握とその対策

CaF_2を含む皮膜の硬さはCaF_2の面積率が6%まではCaF_2量の増加に伴って減少するが、それを越えるとCaF_2自身が硬いことから面積率の増加に伴って硬さは増大する傾向を示すことを認めた。CaF_2無配合では皮膜は急冷硬化を起こして硬いが、CaF_2量が増加すると皮膜の熱伝導性が低下し、硬さはCaF_2約6%で最も低くなるものと考えられる。皮膜層中の酸素量分析を行なった結果、酸素量は2mass%以上も含まれていることが認められた。最後にシェル中子に溶射して得られた皮膜を複合化鋳造、すなわち鋳ぐるみ実験を行なった結果、皮膜中の酸素量が高く、鋳物の冷却速度が遅い程ガス欠陥が多量に発生することが認められた。すなわち、皮膜中の酸化物と鋳鉄中の炭素が反応してCOガスが多く発生したものと考えられる。皮膜中に存在する酸化物の事前除去は必須であることを認めた。次年度以降はこの結果を踏まえて複合溶射皮膜を複合化鋳造する予定である。EUにおいて2006年7月1日からいよいよウィー(WEEE)およびローズ(RoHS)規制が実施される。この実施からEUに輸出される自動車、電気部晶にはCd,Hg,六価のCr,Pbが所定規制値以下でなければならない。しかし、例外もあり、鉛に関しては、鋼材では0.35wt%までの鉛、アルミニウム合金では0.4wt%までの鉛、さらに銅合金では4wt%までの鉛が当分の間は適応されない。このように適応除外になっている元素の見直しは4年ごとに行うとしている。したがって、遅かれ早かれいずれは規制される。しかし現在のJIS規格の軸受用銅合金(CAC600系)や青銅鋳物6種(CAC406)では4wt%以上の鉛を含んでおり、使用することはできない。本研究で行なっている鉛フリー軸受材料として、CaF_2を固体潤滑剤とするCu系複合溶射皮膜を造ることは急務となってきている。前年度に引き続き、Cu-30mass%Ni合金粉末に配合として、鋼(S45C)基材面に複合溶射皮膜を形成させ、この皮膜中に含まれるCaF_2の面積率、皮膜の硬さおよび引張強さを求めた。CaF_2の面積率が6.15%になると、硬さは減少したが、これはCaF_2によって皮膜の冷却効果が減少したためと考えられる。さらにCaF_2の面積率が増大すると硬さは増大する傾向を示した。これはCaF_2粉末自身がCu-Ni系合金粉末に較べて硬いことが主因と考えられる。皮膜の引張強さもほぼ硬さと同様な傾向を示した。V字溝(V角度:90°)を有する鋼(S45C)基材のV字溝の表面に約0.7mmの厚さになるように、90°のV字溝面に垂直に溶融粒子が衝突するように左右面2回に分けて溶射を行なった。φ12mmの中心をV字溝が通るように加工した試験片2個でシェアーピン(S45C焼入・焼戻し材、φ6.5mm)を挟み付け、シェアーピンの回転数を300rpm一定とした。挟み付ける応力を50kgfとし5分間加え、5段階に応力を増加させ、最大応力250kgfとして磨耗試験を行なった。その結果、CaF_2面積率が増加する程皮膜の磨耗量は減少することを認めた。また、摩擦係数は挟み付け応力が増大するほど減少し、CaF_2面積率6.15%の場合最も摩擦係数が小さく約0.1であった。さらに摩擦面近傍の温度が上昇するほどCaF_2を含む複合皮膜の摩擦係数は小さくなることが判明した。本研究で採り上げたCaF2は鉛の代替物として充分使用できることを昨年度(平成17年度)に確認した。しかし、複合溶射皮膜は溶融微粒子を吹き付けて、皮膜を積層形成させるため、皮膜の表面あるいは積層間に酸化物が形成されている。この酸化物を除去しないで鋳ぐるみを行うと、皮膜中の酸化物は一層成長し、鋳ぐるみ接合が困難になる問題点を抱えている。今年度はフラン鋳型(φ20mm)あるいは銅パイプ(φ20mm)を回転させながら複合溶射を行い、さらにボンドコートとして純銅を重ねて溶射した。
ロドプシン発色団の異なった環境における異性化反応:超高速分光による研究

超短パルスを用いたフェムト秒分光によりこれまでレチナ-ル蛋白質における異性化反応がフェムト秒の時間領域で起こることが明らかになっている。すなわち、我々の眼の中でのシストランス異性化反応は、既知の光化学反応の中で最も高速で起こる現象なのである。本研究の目的は、超高速反応がなぜレチナ-ル蛋白質で起こっているのかを明らかにすることにあった。その方法として、私は発色団そのものの光反応を蛋白質環境以外の条件で測定することにより、発色団の反応場としての蛋白質を議論することを考えた。具体的な実験対象は、溶液中における発色団(レチナ-ルのプロトン化シッフ塩基)である。そのため、理研フロンティアにおいてフェムト秒レーザーをもとにした超高速蛍光測定装置を作製した。これは、和周波混合と単一光子計数法を組み合わせることにより、高時間分解能、高感度の蛍光測定を実現する計測手段である。実際、この測定系を用いた実験結果から100fs以下の蛍光寿命の測定が可能であり、また10^<-6>のオーダーの量子収率の蛍光も実時間で観測可能であることが示された。上記の系を用いた発色団の溶液中における測定から、以下の知見が得られた:(1)レチナ-ル蛋白質における超高速異性化反応は、本質的に発色団そのものの性質であること、(2)励起状態からの緩和には、2成分以上の過程が存在すること、(3)蛋白質中における結果との比較から、蛋白質部分は速い緩和成分を増大させることにより、高い効率の異性化反応を実現していること。この実験結果は、1995年のアメリカ化学会誌に掲載の予定である。尚、私が今回作製した測定装置は予想以上に生産的であったため、当初予定していた溶液中における反応だけではなく、ロドプシンアナログ、カロチノイド等の実験も行い、それらの一部は研究発表に示すように既に現著論文として発表している。
普通ソバ半矮性系統の諸特性の解明

「半矮性系統」と野生型を交配して得られたF2の分離は3:1に適合していたため、劣性の1遺伝子支配であると考えられた。対立検定の結果、過去に報告された遺伝子座とは異なる遺伝子を有する新規半矮性であると考えられた。既存の半矮性について「キタワセソバ」をバックグランドとする近同質系統を作成して栽培比較した結果、概ね収量性に優れていた。この半矮性遺伝子は既存の半矮性よりも育種素材として有望であることが示された。「半矮性系統」および「キタワセソバ」とも標準施肥量では窒素が十分でないことが明らかになった。多肥条件では「半矮性系統」は倒伏が少なく収穫指数が高いことが多収を得るのに有利であると考えられた。半矮性の遺伝様式を明らかにするために近縁種から自家和合性を導入した自殖性ソバおよび従来型の他殖性ソバ品種を用いて交配実験を行った。その結果、半矮性系統に自家和合性系統を交配して得られた自家和合性F1を自殖させて得られたF2の分離は3:1に適合していた。さらに半矮性系統に他殖性のキタワセソバを交配して得られたF1をF1同士による兄弟交配で得られたF2の分離は3:1に適合していた。これらの結果から半矮性は単一の劣性遺伝子に支配されていると考えられた。半矮性が既存に遺伝子か新規遺伝子かどうか明らかにするために、半矮性系統に遺伝子座が既知の半矮性系統(dwAdwF)を交配して得られたF1の草型を調査した(対立性検定)。その結果、ほとんどのF1は野生型を示したため、本研究に供試した半矮性は新規遺伝子であると推測された。半矮性素材およびdwA、dwB、dwC、dwD、dwE、dwFの近同質遺伝子系統を作成するための交配および戻し交配を実施した。dwBは1回目の戻し交配の段階でやや遅れ気味であるが、それ以外については現在BC1F1を養成しつつある。栽培試験の結果、標準施肥では半矮性素材の子実重はキタワセソバと同程度から8割程度であったが、窒素施肥量を多くするに従ってキタワセソバの倒伏は増加した一方で、半矮性の倒伏は少なかった。窒素施肥量の影響は、キタワセソバの方が増収割合が高かった。また畦幅(30cmと60cm)が収量に及ぼす影響は明らかでなかった。数年前に見いだした半矮性の遺伝様式が単一の劣性遺伝子に支配されていること、dwA、dwB、dwC、dwD、dwFおよびdwFとの対立検定の結果、F1個体のほとんどは野生型であったため、新規半遺伝子であることを明らかにした。この結果は、2014年春の育種学会で発表した。上記の結果を受けて、過去に報告されている矮性および半矮性遺伝子の栽培特性を明らかにすることを目的として半矮性およびdwA、dwB、dwC、dwD、dwEの近同質系統を作成するためにキタワセソバの戻し交配を行い、BC2F1世代を作成した。半矮性素材の肥料反応を明らかにするために窒素多肥:5倍窒素区(N5)、10倍窒素区(10N)、3要素多肥:5倍窒素・リン酸・カリ区(NPK5)、10倍窒素・リン酸・カリ区(NPK10)を設定した。開花最盛期頃の半矮性素材の草丈はキタワセソバの67割、全重はNPK10区以外はキタワセソバの約半分であった。8月下旬に収穫した半矮性素材の標肥区および窒素多肥区の子実重はキタワセソバより僅かに高く、9月下旬収穫(遅刈)では半矮性素材の標肥区、N5、NPK5の子実重はキタワセソバよりも高かった。全試験区において半矮性素材の倒伏はキタワセソバよりも少なく、収穫指数はキタワセソバよりも高かった。これらのことから半矮性素材の子実重がキタワセソバを上回る要因として、多肥でも倒伏が少なく収穫指数の高いことにあると考えられた。普通ソバの収量性を改良するのに有望と思われる「半矮性系統」の遺伝様式の解明、半矮性が新規遺伝子かどうかを既存遺伝子座との対立性検定により明らかにすること、本半矮性および既存の遺伝子座について近同質遺伝子系統を作成し、栽培評価によりそれぞれの遺伝子座の差異の解明、および「半矮性系統」の施肥反応を明らかにすることを目的とした。「半矮性系統」に自家和合系統を交配して得られたF2、および他殖性のキタワセソバと交配して得られたF2の分離はそれぞれ3:1に適合していため、この半矮性は劣性の1遺伝子支配であると考えられた。また対立検定の結果、過去に報告された遺伝子座とは異なる遺伝子を有する新規半矮性であると考えられた。それぞれの矮性、半矮性について「キタワセソバ」をバックグランドとする近同質系統を作成して栽培比較した結果、既知の半矮性よりも概ね収量性に優れていたため、この「半矮性系統」は既存の半矮性よりも育種素材として有望であることが示された。「半矮性系統」および「キタワセソバ」ともに標肥区と2倍窒素区では施肥窒素<吸収窒素,5倍窒素区では施肥窒素≒吸収窒素,10倍窒素区は施肥窒素>

吸収窒素であった.また3要素多肥よりも窒素のみ多肥の方が窒素吸収の多い傾向が認められた。標準施肥量では窒素が十分でないことが明らかになったことから、ソバの栽培には不足分を地力窒素で補ってることが示唆された。また「半矮性系統」はキタワセソバよりも多肥による倒伏が少なく収穫指数が高かった。「半矮性系統」と野生型を交配して得られたF2の分離は3:1に適合していたため、劣性の1遺伝子支配であると考えられた。対立検定の結果、過去に報告された遺伝子座とは異なる遺伝子を有する新規半矮性であると考えられた。既存の半矮性について「キタワセソバ」をバックグランドとする近同質系統を作成して栽培比較した結果、概ね収量性に優れていた。この半矮性遺伝子は既存の半矮性よりも育種素材として有望であることが示された。「半矮性系統」および「キタワセソバ」とも標準施肥量では窒素が十分でないことが明らかになった。多肥条件では「半矮性系統」は倒伏が少なく収穫指数が高いことが多収を得るのに有利であると考えられた。半矮性の遺伝様式が解明済みであること、近同質系統の作成はBC2F1であるが比較試験に供試できるだけの種子は確保できたこと、過去2年の肥料試験を中心とした栽培試験の収量性や窒素含量のデータを収集済みであるため。農学矮性および半矮性の遺伝子座の表現型に対する成育反応の解明については、遺伝子座の効果を確認するためにBC2F1世代を比較試験に供試する。半矮性系統の生育特性および栽培環境に対する成育反応の解明については、前年度の試験と同様に多肥区を設定する。生育期間中に数回サンプリングして、窒素の蓄積や収量構成要素を評価して収量の成立経過を明らかにする。半矮性の遺伝様式の解明に関しては、半矮性は新規の劣性1遺伝子支配であることが明らかになり、遺伝様式の解明は計画通り達成できた。矮性および半矮性遺伝子座の表現型に対する効果の比較に関しては、今年度はキタワセソバとのF1を作成した。さらに戻し交配を実施し、BC1F1を作成した。近同質遺伝子系統は概ね計画に従い作成しつつあるが、dwBの戻し交配が発芽不良のため、遅れている。半矮性系統の生育特性および栽培環境に対する生育反応の解明に関しては、圃場試験により生育反応についての知見は得られたが、物質分配や収量の形成過程については現在の所未解明である。窒素分析の際に当初想定していたよりも、ヘリウムガスの消費が少なかったため。2月のソバ研究会(筑波大学)に旅費を計上していたが、招待講演となり(科研費とは別のテーマ)旅費が不要となったため。半矮性の遺伝様式の解明については解明済みのため今後の実施計画は無し。矮性および半矮性遺伝子座の表現型に対する効果の比較を目的として、各半矮性系統の遺伝的背景を揃えるために引き続き戻し交配を進めて近同質遺伝子系統を作成する。3年目に栽培比較試験に供試するために3回目戻し交配を実施する。これらの農業関連形質等を調査し、遺伝子座の効果を比較検討する。半矮性系統の生育特性および栽培環境に対する生育反応の解明については、半矮性系統の潜在能力を最大限に発揮できる条件を明らかにするため、様々な栽培条件を設定し、子実収量に及ぼす影響を検討する。具体的な処理条件に、元肥として窒素多肥、NPK多肥について検討する。また競合のない疎植条件で半矮性系統と従来型品種「キタワセソバ」を栽植し、一定期間ごとにサンプリングする。サンプリング時に草丈、分枝数、節数などの基本特性を調査後、茎、葉、子実などの部位別に分解して乾物重および窒素含量を測定する。得られた結果を基に生育様式や物質分配および収量の形成過程について明らかにする。また窒素利用効率や登熟歩合などの収量構成要素についても検討する。圃場調査および収穫物調査のための賃金、窒素分析用ガスなどの消耗品、ソバ研究会(筑波大学)の旅費に使用する。
ERK2標的遺伝子欠損マウスを用いた脳機能におけるERK2の役割の解明

細胞外シグナル制御キナーゼ(ERK)2は脳機能において重要な役割を果たしていると考えられるが、その詳細はよく解っていない。当該研究ではERK2が中枢神経系で欠損したマウスを作製し、その脳機能の異常を包括的に解析した。その結果、このマウスは社会性行動の異常など、顕著な自閉症様行動を示すことが判明した。この結果はERK2の異常が自閉症の発症と何らかの関係があることを示唆している。細胞内情報伝達経路の一つであるERK経路は、神経・精神疾患との関連が従前より示唆されているが、そのメカニズムは未だに解明されていない。神経細胞における細胞内シグナル伝達系で働く分子は細胞機能に欠くことのできないものであり、そのわずかな異常は各種神経・精神疾患の原因に結びつく。当該年度は細胞内シグナル伝達の要であるERK2に特に着目し、遺伝子改変マウスを用いて神経系におけるERK2の役割を解析した。その結果、ERK2が中枢神経系において欠損したマウス(ERK2コンディショナルノックアウトマウス)では神経の発達過程において神経分化に多少の遅延はあるものの、神経細胞の数に異常は無かった。しかしながら、ERK2のアイソフォームであるERK1を同時に欠損させたマウス(ERK1/2ダブルノックアウトマウス)では、神経細胞の数が顕著に減少し、生後1日目以内に死亡することが判った。神経細胞が減少する直接の原因を追究するため神経分化・増殖マーカーを用いて形態学的解析を行ったところ、ERK1/2ダブルノックアウトマウスでは神経幹細胞の分化増殖に大きな異常があることが判った。これらの結果は、神経細胞の正常な分化・増殖のためにはERK1とERK2の総量がある程度必要であり、ERK2の欠損のみではERK1が補償的に働く制御機構が存在する事が示唆された。これらの結果についてはJournal of Neuroscience(2011)に発表した。また、ERK2コンディショナルノックアウトマウスでは記憶・学習行動などに顕著な異常があることが行動学的実験により解ったので、さらに解析を行い学術雑誌に発表する予定である。神経細胞間の情報のやり取りを制御するERK2というタンパク質は、各種神経・精神疾患との関連が従前より示唆されているが、そのメカニズムは未だに解明されていない。当該年度はERK2遺伝子改変マウスを用いて、主に行動学的手法を用いてERK2の役割を解析した。その結果、ERK2が中枢神経系において欠損したマウス(ERK2コンディショナルノックアウトマウス)は野生型マウスと比較して記憶・学習能力が劣るだけでなく、他のマウスに対して攻撃的になったり、無関心になってバラバラに行動するなど、社会性行動にも大きな異常があることが解った。これらの異常行動はヒトにおける自閉症の行動と酷似しており、自閉症とERK2の関係が推察された。自閉症は脳の発達障害の一つで、うまく人間関係が作れなくなったり、同じ行動を繰り返したりするなどの特徴がある。国内では1千人に23人の割合で発症しているとされる。自閉症の完治は現状では困難であり、家族にとって経済的・心理的な負担がかかり、大きな社会問題と化している。自閉症は複数の遺伝的な要因が重なっていると考えられ、関係する様々な遺伝子が報告されているが、今回関連が発見されたERK2は関係が指摘されている多くの因子と密接な関係があり、共通要因となっている可能性がある。さらに、ERK2コンディショナルノックアウトマウスのメスは出産はできるものの、育児をすることができず、仔がほとんど死んでしまうことが解った。今回の結果は自閉症や育児放棄のメカニズムの解明や治療法の開発につながることが期待される。当該研究ではCre-LoxPシステムを用い、ERK2が中枢神経系において部位特異的に欠損したマウス(中枢神経系特異的ERK2ノックアウトマウス)を作出した。このマウスを用いて、ERK2の神経活動における役割を形態学的、生化学的、電気生理学的及び行動学的手法を用いて解析した。中枢神経系特異的ERK2ノックアウトマウスは一見正常に成長したが、野生型マウスと比較して記憶・学習能力が劣っていることが判明した。さらにこのマウスは他のマウスに対して攻撃的になったり、無関心になってバラバラに行動するなど、社会性行動にも大きな異常があることが解った。これらの異常行動はヒトにおける自閉症の行動と酷似しており、自閉症発症とERK2の関係が示唆された。自閉症は脳の発達障害の一つで、うまく人間関係が作れなくなったり、同じ行動を繰り返したりするなどの特徴があり、複数の遺伝的な要因と環境的な要因が重なって発症すると考えられている。関係する様々な遺伝子が報告されているが、今回関連が発見されたERK2は関係が指摘されている多くの因子と密接な関係があり、共通要因となっている可能性がある。

最近ではヒトにおいても発達障害とERK経路異常との関係が明らかになりつつあり、当該研究の結果を合わせて考えると、自閉症の解明に新たな切り口が提供されたと言える。また、当該研究ではERK2の欠損によって神経回路レベルでの異常も明らかになっており、ERKの分子メカニズム解明が神経回路発達の理解に重要であると考えられる。初年度、次年度と二年度連続して著名な米神経科学専門誌(Journal of Neuroscience)に報告が受理されたばかりでなく、朝日新聞朝刊や産経新聞などでも成果が取り上げられ、大きな反響を得ることができた。24年度が最終年度であるため、記入しない。これまでの研究の結果より、ERK経路が記憶・学習メカニズムや機能性精神疾患に大きく関わっているのではないかという仮説が得られた。しかしながら、現在のところ個々のノックアウトマウスのフェノタイプの解析にとどまっており、細胞内ネットワークレベルでのダイナミックな挙動の中で、ERKがどうような役割を果たしているかを理解できたとは言い難い。今後さらに形態学的手法、生化学的手法や電気生理的手法に至るまで、多角的な手法を用いて解析し、神経細胞における細胞内情報伝達機構全体のダイナミクスの解明に迫る。
アスパラギン酸プロテア-ゼの基質遷移状態概念に基づく阻害剤の分子設計と合成研究

1.分子設計.アスパラギン酸プロテア-ゼとそれらの基質との相互作用の解析を行ない,基質遷移状態誘導体より阻害剤の分子設計を行なった。レニンにおいては,angiotensinogenとレニン複合体の相互作用の解析デ-タを基に水素結合,立体的,静電的及び疎水的相互作用を考慮した阻害剤のデザインを行なった。すなわちP3,P1によ、り疎水性でかさだかい置換基を導入し,P3ーP2のPheーHis結合は酵素分解を受けやすいので酵素に安定なretroーinverso amide bondに変換し,transitionーstate mimicとしてノルスタチン型bioisostereを導入した。2.阻害剤の合成.基質遷移状態誘導体コンセプトに基づいて光学的純度の高い阻害剤を合成した。Stereoisomerも合成し立体の重要性の知見を得た。3.HIVプロテア-ゼにおいては,まず基質ペプチドの合成を行ない,酵素基質相互作用を検討した。遷移状態誘導体の概念に基づいて基質の切断部位(P1ーP1')のアミド結合をisostericな基に変換した各基質遷移状態誘導体を合成した。4.酵素との相互作用において,阻害剤の立体化学は極めて重要であるが,これらを立体選択的に効率よく合成するためには種々解決すべき問題点があり,光学的純度の高い阻害剤の効率的合成法を確立した。5.酵素ー阻害剤複合体の結晶化を試み,そのX線結晶構造解析より,アスパラギン酸プロテア-ゼの活性中心の反応機構の解明及びインヒビタ-分子設計の方法論の確立を検討中である。
アジアの国際的生産・流通ネットワークにおける多国籍企業の役割

本研究は、東アジアにおける生産・流通ネットワークの形成メカニズムを明らかにすることを目的とする。東アジアでは、1990年代より、精緻な生産・流通ネットワークが形成されており、東アジア諸国の工業化・経済発展を牽引してきた。本研究では、企業・工場レベル、あるいは財レベルの精緻かつ、大規模なデータベースを構築し、(a)広義の国家間貿易コストの低下、(b)国家間における賃金等、立地優位格差の存在、(c)多国籍企業の役割に注目して、東アジアにおける生産・流通ネットワークの形成のメカニズムを実証的に明らかにした。平成22年度は、アジアの国際的生産・流通ネットワークにおける多国籍企業の役割を考察するための分析ツールの開発・データ整備を行った。まず、国際的生産・流通ネットワークに参加する企業の異質性、あるいは、貿易・海外生産パターン、集積形成メカニズムを分析するための理論的な枠組みとして、近年国際経済学で重視されている、産業内における企業の生産性格差の理論を援用して考察を行った。たとえば、大久保は、企業間の生産性格差を前提とした理論モデルで、地域経済統合と地域間の生産性格差の関係について分析し、経済統合にともって、一時は、地域間格差は高まるものの、統合が進むについて次第に格差は小さくなっていくことを示した。一方、実証分析については、日本、韓国、台湾の企業レベル・データ、タイ、フィリピン、ベトナム、インドネシアの集積地を対象とするアンケート・データの整備・解析を進め、統計分析によるファクトファインディングを行った。具体的な作業は、松浦、および早川は、日本、韓国、台湾の企業レベル・データを用いて、3カ国企業間において、直接投資を行う企業の生産性に差異があるか、海外進出要因に違いがあるか、海外進出先での販売・調達行動に違いがあるかなどを分析した。また、町北は、東南アジア諸国の集積地における企業のイノベーション活動に関するアンケート・データを用いて、技術移転の決定要因、ならびに技術移転が企業パフォーマンスに及ぼす影響について分析した。その他、上記の研究に並行して、タイ、ベトナム、インドネシア、中国の4か国の企業レベル・データを調達し、データベースの整備を行った。平成23年度は、このデータベースを活用し、生産ネットワークの深化と、現地市場における多国籍企業の役割に関する分析を行う。平成23年度は、アジアの国際的生産・流通ネットワークにおける多国籍企業の役割を考察するために、平成22年度から準備を進めてきた理論的枠組みと新たに構築した企業データ・ベースを用いて、実証研究を進めてきた。主な研究成果としては、グローバリゼーションの進展度合い、および、その経路を調べるために国境コストを推計した。近年、我が国の国境コストは低下しており、その一つの要因として海外直接投資の拡大が指摘される。次に、日本企業はどのような要因に基づいて投資先を決定しているのか分析した。今回の研究では、インフラの整備状況の違いなど詳細な地域属性をコントロールするため、県レベルの立地情報を利用して、立地選択の決定要因を分析した。分析結果からは、低所得の途上国でインフラの重要性が確認された。さらに、日本企業の特徴を明らかにするため、台湾の企業と日本企業を比較し、直接投資を行う企業の生産性についての比較分析も行なっている。東アジアでは、多国籍企業の生産流通ネットワークが重要であると指摘されているが、これを確認するために、海外直接投資の空間的な相互依存性について分析した。具体的には、空間計量モデルを用いて、日本企業の海外進出パターンを分析している。分析結果からは、情報通信機器製造業など工程間分業が進展している産業で、空間的な依存関係がみられた。平成22年度から進めている、東南アジア諸国の集積地における企業のイノベーション活動に関するアンケート・データを用いた技術移転の決定要因、ならびに技術移転が企業パフォーマンスに及ぼす影響に関する分析については、結果の取りまとめと学術誌への投稿を進めている。本研究プロジェクトでは、生産・流通ネットワークにおける多国籍企業の役割を明らかにするため、「東アジアにおける貿易・直接投資の研究:日韓台比較」と「多国籍企業によるスピルオーバー効果の研究」の二つのトピックを中心に分析を行ってきた。本研究により明らかとなった点は以下のとおりである。第一のトピックでは、「日韓台の直接投資データ・ベース」を構築し、日韓台による直接投資を比較する研究を行った。例えば、より賃金の高い日本の企業は、韓台系よりも積極的に海外進出をする傾向がみられること、また進出先において、韓台系に比べ、日系企業は同国籍系企業同士で集積して立地する傾向があることが示された。また進出先にて、その他現地日系企業から調達を行っている日系企業ほど経営パフォーマンスが良いことも示された。これらの結果から、自国での生産コストの高まりから海外進出に積極的な日本企業は、進出先で日系企業による集積を形成し、現地日系企業から高品質な部材を調達し、競争力を高めてきたと言える。第二のトピックでは、詳細なサーベイを利用することにより、外資系企業と地場企業の間の現地技術者間のFace-to-faceコミュニケーションが技術のスピルオーバーを促進することが明らかとなった。また、生産性の高い企業は、現地企業の中でも日系の現地法人と取引を行っていることも明らかとなった。

一般に、多国籍企業は、調達コストを低下させるために、現地企業からの調達を増やすと考えられてきた。しかし、この事実は、現地地場企業にとって、そもそも多国籍企業との取引を開始することに困難があることを示唆している。しかし、一度取引を開始し、多国籍企業から技術者が派遣され、企業間コミュニケーションが活発化してくると、地場企業は大きなスピルオーバー効果を享受できる。平成24年度は、アジアの国際的生産・流通ネットワークにおける多国籍企業の役割を考察するために、平成22年度、平成23年度から準備を進めてきた理論的枠組みと新たに構築した企業データ・ベースを用いて、実証研究を進めてきた。主な研究成果としては、グローバリゼーションの進展度合い、および、その経路を調べるために国境コストを推計した。近年、我が国の国境コストは低下しており、その一つの要因として海外直背投資の拡大が指摘される。次に、日本企業はどのような要因に基づいて投資先を決定しているのか分析した。今回の研究では、インフラの整備状況の違いなど詳細な地域属性をコントロールするため、県レベルの立地情報を利用して、立地選択の決定要因を分析した。分析結果からは、低所得の途上国でインフラの重要性が確認された。さらに、日本企業の特徴を明らかにするため、台湾の企業と日本企業を比較し、直接投資を行う企業の生産性についての比較分析も行なっている。東アジアでは、多国籍企業の生産流通ネットワークが重要であると指摘されているが、これを確認するために、海外直接投資の空間的な相互依存性について分析した。具体的には、空間計量モデルを用いて、日本企業の海外進出パターンを分析している。分析結果からは、情報通信機器製造業など工程間分業が進展している産業で、空間的な依存関係がみられた。平成22年度から進めている、東南アジア諸国の集積地における企業のイノベーション活動に関するアンケート・データを用いた技術移転の決定要因、ならびに技術移転が企業パフォーマンスに及ぼす影響に関する分析については、いくつかの論文が学術誌に掲載されるなど成果が揃い始めている。当初の予定通り、いくつかの論文を完成させ、論文集に寄稿したり、海外ジャーナルへの投稿を始めるなど、少しずつ研究成果が揃い始めている。また、海外の研究者との打ち合わせも順調に進み、海外企業データを用いた研究も着実に進んでいる。25年度が最終年度であるため、記入しない。Discussion paperの取りまとめ、学会報告も適宜勧めており、また、海外ジャーナルに投稿したものが掲載され始めるなど、少しずつ研究成果が揃い始めている。平成24年度は、3年目にあたるので実証分析の精緻化を図る。また、分析結果を取り纏めディスカッションペーパーなどの形で公表したり、学会等で報告することで論文の質を高めていくことに力を注ぐ。
移植腎・急性拒絶反応におけるFas ligand-Fas機構の異常とその意義

1.移植腎アポトーシスの発現部位アポトーシス関連蛋白(FasとBcl-2)の発現性、電顕よるアポトーシス小体とTunel法による断片化DNAの局在から移植腎アポトーシスは尿細管上皮で発現していると考えた。2.移植腎におけるFas ligandとFasの発現性免疫組織化学によりFas ligandとFasの発現性を検索した。Fas抗原は正常腎では未発現のものの移植腎の尿細管上皮で発現していた。このようなFasの発現誘導は急性拒絶反応の有無に相関し、浸潤CD4&CD8Tリンパ球の分布様式と関連性が認められた。これに対しFas ligand(FasL)は正常腎では未発現のものの移植腎の糸球体や間質で発現していた。このようなFasLの発現誘導は急性拒絶反応において有意の増加を示し、急性拒絶反応における細胞死にFasLが関与していることが示唆された。無血清培養ヒト腎細胞(G401細胞)においてINF-γ刺激によりFas mRNAと同蛋白の発現誘導をRT-PCRとFlow cytometryで確認した。さらに同条件下で抗Fas抗体の投与によりG401細胞にアポトーシスが誘導された。したがってサイトカイン(INF-γ)によるFas抗原の発現誘導と同抗原を介したFasL発現刺激によるアポトーシス誘導が移植腎の細胞死に関与していると考えられた。PMAとIonomycin投与後の無血清培養G401にアポトーシスが誘導され、同時にFasとFasLの両者のmRNA発現誘導が確認された。したがってヒト腎細胞ではFasL-Fas機能を介してアポトーシス発現による自己制御機構の存在が示唆された。
数学理解の2軸過程モデルに基づく数学科授業改善に関する実践的研究

本研究の主要な研究成果は、次の2つである。(1)数学理解の2軸過程モデルを具体化し、中学校・高等学校の数学科授業改善により役立つものにすることができ、2軸過程モデルに基づく数学科授業構成の原理と方法が妥当かつ有効であることが明らかになった。(2)各々の学校・教員・生徒の実態に即して、数学科授業改善の原理と方法を用いて、「授業研究」という手法によって数学科授業を継続的に改善していくことが、数学科教員の資質向上と生徒の数学理解の深化につながるという示唆が得られた。本研究の目的は、小山が構築した「数学理解の2軸過程モデル」に基づく数学科授業改善の可能性を実践的研究によって明らかにし、中学校・高等学校の数学科教員養成及び現職教育のあり方と具体的方策に対する示唆を得ることである。そのため、本年度は数学科授業改善の原理と方法を理論的に構築することを目的として、(1)文献解釈的・理論的研究による2軸過程モデルの具体化、(2)2軸過程モデルに基づく数学科授業構成の原理と方法についての研修、(3)数学科授業の改善点の把握、(4)2軸過程モデルに基づく数学科授業改善の原理と方法の構築に取り組んだ。その結果、以下のような研究成果が得られた。第一に、数学教育認識論や数学科教師教育に関する文献解釈的・理論的研究、中学校・高等学校の数学科カリキュラム分析や教材研究を通して、数学理解の2軸過程モデルを具体化し、数学科授業改善により役立つものにすることができた。第二に、2つの中学校と2つの高等学校における校内研修や数学科授業研究において、教職経験年数の異なる複数の数学科教員を対象に、数学理解の2軸過程モデルに基づく数学科授業構成の原理と方法について理論的・実践的な研修を行うことによって、その習得をある程度図ることができた。第三に、2つの中学校と2つの高等学校における数学科授業の記録、数学科教員の数学教育に対する意識調査、生徒の数学理解度の調査等を行うことによって、各中学校・高等学校における現状及び数学科授業において改善すべき問題点を明らかにすることができた。第四に、以上のことを踏まえて、2軸過程モデルに基づく数学科授業改善の原理と方法を理論的・実践的に考察・検討することによって、次年度以降の実践的研究の枠組みを構築することができた。そのため、本年度は数学科授業改善の原理と方法の妥当性・有効性を長期間の授業実践を通して検証することを目的として、(1)文献解釈的・理論的研究による2軸過程モデルの具体化、(2)2数学科授業改善の原理と方法の検討、(3)数学科の授業改善案の検討・作成、(4)2軸過程モデルに基づく数学科の授業改善の原理と方法の検証に取り組んだ。その結果、以下のような大きく4つの研究成果が得られた。(1)数学理解や認識論に関する文献解釈的・理論的研究、中学校・高等学校の数学科カリキュラム分析や教材研究を通して、数学理解の2軸過程モデルを具体化し、中学校・高等学校の数学科授業改善により役立つものにすることができた。(2)2つの中学校と2つの高等学校における長期間の授業実践、数学科教員の数学教育に対する意識や生徒の数学理解の変容の調査を通して、2軸過程モデルに基づく数学科授業構成の原理と方法が妥当かつ有効であることを、ある程度明らかにすることができた。(3)2つの中学校と2つの高等学校における長期間の授業実践の分析・検討を踏まえ、各学校の数学科教員と共同して、学校・教員・生徒の実態に即した、数学科の授業改善案を作成することができた。(4)数学理解の2軸過程モデルに基づく数学科授業改善の原理と方法の妥当性と有効性を検証し、次年度に行う中学校・高等学校の数学科教員の資質向上と生徒の数学理解の深化を評価するための実践的研究の枠組みを構築することができた。そのため、本年度は、(1)文献解釈的・理論的研究による2軸過程モデルの具体化、(2)2軸過程モデルに基づく数学科授業改善の原理と方法の再検討、(3)数学科教員の資質向上の検証、(4)生徒の数学理解の評価に取り組んだ。その結果、以下のような大きく3つの研究成果が得られた。(1)数学理解や認識論に関する文献解釈的・理論的研究、中学校・高等学校の数学科カリキュラム分析や教材研究によって、数学理解の2軸過程モデルを具体化し、中学校・高等学校の数学科授業改善により役立つものにすることができた。

(2) 2つの中学校と2つの高等学校における長期間の授業実践、数学科教員の数学教育に対する意識や生徒の数学理解の変容を調査することによって、2軸過程モデルに基づく数学科授業構成の原理と方法が妥当かつ有効であることが明らかになった。(3)数学科教員養成及び現職教育のあり方と具体的方策に対する示唆として、中学校・高等学校においては、個々の学校・教員・生徒の実態に即して、数学理解の2軸過程モデルを具体化し、2軸過程モデルに基づく数学科授業改善の原理と方法を用いて、「授業研究」という手法によって数学科授業を継続的に改善していくことが、数学科教員の資質向上と生徒の数学理解の深化につながり得るということを導出することができた。
かかりつけ医の健康影響とメカニズムに関する研究：ビッグデータと質的データの統合

【目的】一般住民において、かかりつけ医を持つことが良い健康アウトカムと関連しているのかどうか明らかでない。本年度の目的は全国の一般住民がかかりつけ医を持つ割合とそれに関わる社会経済的要因を明らかにすることであった。【本年度の研究実績】日本老年学的評価研究(JAGES)の2010年・2016年調査データを用いた。調査協力の得られた自治体に居住し、要介護認定を受けていない65歳以上男女にかかりつけ医に関する質問票を配布した。質問票を回収でき、未回答を除いた21,233名及び20,755名を分析対象者とした。このうち、「かかりつけ医あり」と回答した者はそれぞれ86.6%、83.3%であった。各年において、性・年代・教育歴・世帯収入・社会参加の有無・治療歴の有無を共変量とし、「かかりつけ医あり」となるオッズ比を多変量解析を用いて分析したところ、両年ともに、70歳以上、「その他」の教育歴、世帯年収500万円以上、配偶者のみ・配偶者と子・その他の者と同居している者(配偶者ではなく子と同居している者以外)、社会参加のある者、治療歴のある者で、有意にかかりつけ医を持っていた。加えて、今年度は、全国民を対象とした国民生活基礎調査を用いて腰痛の有訴率を算出し、居住する都道府県の失業率と関連することを明らかにした。【研究成果の学術的意義や社会的意義】我が国は国民皆保険制度を有している。そのような中で、世帯収入がかかりつけ医の有無と関連してた。また、腰痛の有訴率と地域レベルの失業率が関連していた。住民が住み慣れた地域で最期まで安心して暮らすためには、かかりつけ医が中心となって、これらの個人・地域レベルの健康の社会的決定要因にも配慮できるプライマリ・ケア体制を構築する必要がある。今後、かかりつけ医の認知拡大に向けた啓発活動や医療制度設計が必要であると考える。【背景と目的】かかりつけ医機能の健康影響を分析するにあたって、一般集団がどの程度かかりつけ医を持っているか、かかりつけ医に期待するニーズが何であるかが明らかでない。よって、これを明らかにすることを目的にした。【具体的内容(方法)】平成29年度、宮城県登米市民に対してアンケート調査を実施した。調査対象者は、2017年1月時点で登米市在住20ー64歳の住民42,741人(男22,094人、女性20,647人)から、ランダムに抽出した男女5,000人に調査票を送付した。質問項目は、回答者の基本属性(性別・年齢・教育歴・就業・世帯収入)、地域の医療の充足感についての認識、かかりつけ医の有無であった。【具体的内容(結果)】登米市全体としては、有効回答は1,996人であり、回収率は39.9%(男性37.2%、女性42.9%)であった。年代別では、50ー60代の回収率が20%台と高かった。教育歴では、半数以上が12年以下であった。また、約8割の回答者が現在就労していた。世帯年収別では、300-500万円の者が最も多かった。このような対象集団において、かかりつけの病院・診療所がある者は全体で73.8%であった。また、そのかかりつけの病院・診療所の所在地は登米市内で60.6%、市外が39.4%であった。さらに、登米市内の医師の充足度に対して、全体の73.3%が「とても不足している」「どちらかといえば不足している」と回答した。不足している診療科として産婦人科医・小児科医を挙げた者は、それぞれ約半数であった。【意義・重要性】我々の知る限りでは、日本の一地方において、一般住民がかかりつけ医を持つ割合とニーズについて初めて知ることができた。教育歴が相対的に低い集団において、かかりつけ医を持っている割合は70%超であり、経済社会的状況がかかりつけ医の有無に関連していることが示唆された。平成29年に予定していた、宮城県登米市における市民アンケート調査を配布・回収・分析できた。

加えて、今年度は、全国民を対象とした国民生活基礎調査を用いて腰痛の有訴率を算出し、居住する都道府県の失業率と関連することを明らかにした。【研究成果の学術的意義や社会的意義】我が国は国民皆保険制度を有している。そのような中で、世帯収入がかかりつけ医の有無と関連してた。また、腰痛の有訴率と地域レベルの失業率が関連していた。住民が住み慣れた地域で最期まで安心して暮らすためには、かかりつけ医が中心となって、これらの個人・地域レベルの健康の社会的決定要因にも配慮できるプライマリ・ケア体制を構築する必要がある。今後、かかりつけ医の認知拡大に向けた啓発活動や医療制度設計が必要であると考える。平成30(2018年)年度の研究計画として、JAGES2010年質問票の回答および死亡・要介護状態・認知症発生に関するデータの整備を行う。認知症発生に関するデータ収集・整備は2016年調査において予定されている。認知症の定義は、自治体より入手した要介護認定データのうち、「認知症高齢者の日常生活自立度」がII以上と新たに判定された時点である。また、研究初年度に収集した登米市民調査データを整備し、JAGESコホート集団との比較可能性を検討した上で、回答の集計とともに、二次利用データを用いた地域相関分析を行う。得られた結果は地域行政や住民に向けた説明会を通じて社会に還元し、今後の施策への提言を行う。多変量解析を平成30年度に行うことになったため、当該年度の予算として計上した物品費を使用しなかった。平成30年度においてはこれらの物品費を使用する計画である。
現在日本の商品先物市場および商品先物取引法制の在り方をめぐる研究

世界的な先物隆盛の中、日本の商品先物は停滞している。原因の1つに縦割行政が指摘される。一元的制度を採用する香港とシンガポールと対比し、日本の現況に何らかの示唆を得ようと考えた。重複の解消、政策的意図をもった柔軟な施策の実行は一元的制度のメリットである。国家・行政機関と取引所・取引業者とが一丸となって世界的金融市場を目指す意欲とスピード感、試行錯誤を躊躇しない姿勢は参考になる。しかし、物流との関連で、取扱商品に精通する行政もまた重要である。商品先物は単なる金融商品ではない。商品市場の国際化は急伸しつつあり、ICEグループやNASDAQ=OMXグループの動向も注視しなければならない。本年度は、研究課題である法領域である「商品先物取引法制」に関して、いわゆる「不招請勧誘規制」に関する省令(経済産業省令・農林水産省令)の修正問題が発生し、パブリックコメントの分析や、とりわけ消費者問題との関わりでの消費者委員会等からの批判の検証等に研究を集中せざるをえず、またTPPが農産物先物市場に対する影響など、喫緊の課題との関係で生じるであろう法的な諸課題の検討が必要となったため、いささか偏った研究となった。初年度の研究計画としては、第一に、日本市場の現状を把握することにつとめることとしていたが、そのことはほぼ達成されたと考える。現時点では公表された研究実績はないが、東京商品取引所の実態については、委員である同取引所市場取引監視委員会等を通じて多くの情報を入手することができ、関係者からの情報も含め、何が課題であるか、という問題の所在は的確に把握できたと考える。特にほとんど情報のないエネルギー市場問題に関する知見も得られた。これらを背景に次年度以降の研究を推進させたい。これに対して、大阪堂島商品取引所が抱える課題等の研究は十分ではなく、次年度と課題とならざるをえなかった。また第二の課題に掲げていた中国市場の調査研究も時間の関係等を理由に十分に行うことができなかった。しかし、文献資料の調査の限りでは、中国では大連・上海・香港が調査対象となること、またシンガポールの位置づけが重要であることがわかり、特に取引所間連携における取引システムのあり方など、法的にも検討しなければならない課題が明確となった。本年度におけるもっとも重要な知見の獲得は、香港出張によって得られたものである。香港市場に造詣の深い日本の商品先物取引関係者のコーディネートのもと、商品先物取引法の共同研究者の同行も願って調査を実施した。香港は、アジア市場における日本の最大のライバルともいうべき地位にあり、本研究課題である商品先物市場の在り方を検討するうえで重要な研究対象である。たとえば、証券取引と商品先物取引などをワンストップで行うことができる、いわゆる「総合取引所」として日本に先行している。香港市場については邦語や英語の文献による紹介等があり、それらを調査分析する作業を行っていたが、取引委託や取引執行の実態など不明の部分があり、年度末に香港の規制機関、取引所だけでなく、仲介業者への聞き取り調査を行い、実態を可能な限り詳細に把握することとした。現地業者に対する聞き取りでは、その資金の多くが中国本土から集まっており、本土の厳格な法規制を避ける投機資金の運用という側面で香港市場が成り立っていること、それゆえ物流拠点というよりもマネーの拠点という要素が強いことなどが分かった。また顧客の債務不履行リスクを回避する手法などの解説を直接に受けることができ、文献に表れていない香港の実態を知ることができた。取引所についても、HPで開示されている政策等についての疑問点を直接担当者から聞く機会が得られ、ロンドンメタル取引所(株式資本を有する無限責任会社)を子会社化したことの法制度上の問題点などを含め、多方面からインタビューした。東京商品取引所との比較研究にとっての重要な資料を獲得できた。規制当局とその関連機関への調査では、日本の縦割り行政との比較において有意義な情報が得られ、参考資料もいくつか入手した。現在はそれら資料等の分析中であり、成果は今年度中に論文の形で公表する予定である。日本の法制度等の比較対象として香港市場に関する情報を入手できたことは大きい。しかし、「総合取引所」という大まかなくくりではなく、いわば各論的な検討について、比較対象となった香港の法制度及び実務における「柔軟性」をどこまで取り入れることができるかの分析検討が未了であることと、日本の商品先物市場が物流を中心に考えられてきた歴史があるが、その「価格発信力」を重視という点で香港の取引所や規制当局の姿勢をどのように評価するかが未了であることなどが、遅れていると考える理由である。ワンストップ型の香港の実態はいわゆる縦割り行政とは違った多くの示唆を与えているが、ライバル関係にある日本法の在り方に、それらをどのように参考とするのかの検討が課題であると認識している。当初、本研究は、日本の市場の在り方を検討する上で、中国市場(上海・深せん・大連)韓国市場を対象にしていた。今なお上海や大連等の研究は重要であると考えるが、中国市場の調査過程で香港市場の重要性が認識され、2年目に急遽、香港の現地調査(取引所・業者などへの聞き取りと資料収集)を実施した。その際、アジア市場法制検討の対称軸としてさらにシンガポールの重要性が意識され、3年目の成果の取りまとめ時期にも拘わらず、急遽、シンガポールにまで研究範囲を拡げることにした。シンガポール取引所(SGX)においては、担当者から取引所の現状のみならず、現行法制に至る経緯や規制上の問題点など詳細な説明を受けたほか、多くの資料の提供を受けた。

香港市場にしても、シンガポール市場にしても、いずれも単一の規制庁のもとで「総合取引所」的な性格を有する取引所が存在しており、日本市場の将来がグローバル市場であるとすれば、競争相手である両国の法制度の研究の重要性は高い。しかし、両国の証券・商品市場に関する法制度面からの研究は、日本では必ずしも十分でなく、邦語文献もほとんどない。シンガポールの場合、SGXのホームページが唯一の情報源といってよい状況であった。現地調査はその疑問点の解消のためでもあったが、同様のことは香港にも妥当した。実務面で、東京商品取引所がSGXと覚書を締結し、香港取引所がロンドンのLMEを傘下に入れるなど、その研究の重要性も高まっているにもかかわらず、こと法制度については基本的な理解すら十分でなく、まさに基盤研究として、両国の法制度の整理が重要であることを確認した。現時点では、収集した資料等の読み込みなどを行い、まずは香港・シンガポールの基本的な法制度等を紹介すべく、作業を続けている(成果の公表にはしばらく時間が必要である)。後の論説では「総合取引所」構想において検討すべき点などを明らかにしたい。当初の予定を変更し、日本の市場の在り方を検討するうえで、上海や大連ではなく、香港とシンガポールを対象としたため、事前準備と若干の齟齬を来したからである。しかし、この変更は、日本のライバル市場として最重要なものをターゲットにしたという点で適切であったと考える。また、当初の研究テーマ自体とは齟齬を来しておらず、比較対象の重点の置き方が変わっただけともいえ、本研究は継続可能と判断した。日本市場の在り方の検討という点では研究は進展しており、比較対象としての両国の位置づけができれば、一応の成果となると考える。もっとも、両国の法制度についての基本的な文献すら日本には十分にないのが実情であり、現地調達した膨大な資料等を読み込み、基礎的な情報提供を行うことも研究成果として重要であると考え、作業を続けている。商品先物については、世界的に活性化している一方で、日本市場は著しく縮小している。失われた10年とは日本の商品先物市場に当てはまろうが、その原因と考えられるもののうち、法的問題点を検討することを本研究課題とし、その成果をもって対応策を検討することを考えた。その検討対象として、主として、アジア市場で隆盛を呈している中国、特に香港市場に注目した。英国支配下時代、さほど大きくなかった香港市場が現在活性化していることの法的背景を調査し、たとえば証券・商品の垣根を取り払ったデリバティブに係るいわゆる横断的な制度が採用されていること、柔軟に上場商品を追加し(LMEの子会社化もその一環であると考えられる)、また中国本土等からの投資資金の流入があることなど既知の情報をも踏まえて、現地規制当局やいくつかのブローカーへのインタビュー等を通じて、状況を確認し、また新たな知見をえることができた。たとえば日本法ほどの法的障壁があまりなく、また法的障壁という意識もされていないように感じられた。その際、本研究テーマにつき、シンガポール市場が香港市場と同様の状況にあることが認識され、研究期間の延長を申請しシンガポールの調査を行った。
液体金属-セラミックス間の濡れ性とセラミックス表面の原子レベルでの観察との相関性

溶融金属によるセラミックス(ダイヤモンド)の濡れ性とセラミックス(ダイヤモンド)表面の原子レベルでの観察との相関性について検討を行ない以下の知見が得られた。1)溶融純金属(Bi,Pb,Sn,Ag,Au)によるダイヤモンドの濡れ性はダイヤモンド基板の結晶方位に依存する。2)濡れ性の結晶方位依存性は高温になるほど顕著である。3)原子間力顕微鏡による相互作用力の大きさはダイヤモンド基板の結晶方位に依存し,その傾向は溶融金属のうち,低温で測定したBi,Pbの濡れ性の傾向と良い一致を示した。4)溶融Snによるダイヤモンドの濡れ性を広い温度範囲で測定した結果,非常に特異な濡れ挙動が観察されたが,これはダイヤモンド基板の表面構造の変化に対応することが明らかになった。5)溶融Auによるダイヤモンドの濡れ性も,初期に90°以下の低い接触角が数十秒後には急激に増大し,120°以上に到達するが,これは高温におけるダイヤモンド表面の黒鉛化による特異な濡れ挙動であることが明らかになった。6)低温で表面にダングリングボンドがターミネイトされた状態での濡れ性は室温での原子レベルでの表面観察の結果と良い一致がみられたことから,その相関性は非常に高いことが明らかになったことから濡れ性を検討することにより,固体表面に関する重要な情報が得られることが分かった。今年度は主に液体金属(Bi,Pb,Sn,Ag,Au)によるダイヤモンドの濡れ性の測定および原子間力顕微鏡によるダイヤモンド表面の原子レベルでの観察を行い,以下の知見を得た.1.液体純金属によるダイヤモンドの濡れ性はダイヤモンドの表面方位に依存する.2.濡れ性はダイヤモンド表面の水素の吸着・脱離,黒鉛化にいちじるしく影響される.3.液体金属(Bi,Pb,Sn,Ag,Au)/ダイヤモンド系の濡れ性は物理的な相互作用が支配的であった.4.最も低温の測定である液体Biとダイヤモンドとの付着の仕事の表面方位依存性は原子間力顕微鏡によって得られた相互作用エネルギーの方位依存性と定性的によい一致を示した.5.液体Au/ダイヤモンド(lll)面は非常に特異な濡れ挙動を示し,ダイヤモンドの濡れ性が表面の構造を鋭敏に反映することが明かとなった.6.濡れ性の測定を行うことにより,ダイヤモンド表面の構造変化を予測することが可能である.以上の知見のうち,6.の濡れ性がダイヤモンド表面の構造変化の予測に利用できるという結果は,従来のダイヤモンドの構造解析は,ある限られた条件のものであったのに対し,ダイヤモンドの表面構造のより一般的な解釈を与えることが可能であることを示唆しており,平成5年度においてはこの点を中心に研究を行う予定である.昨年度の研究において,溶融純金属(Bi,Pb,Sn,Ag,Au)によるダイヤモンドの濡れ性はダイヤモンドの表面の方位に依存するのみならず,温度,表面の吸着物質の有無,黒鉛化にも大きく依存することが明かとなったため,本年度の研究においてはダイヤモンドの表面構造の変化と濡れ性との相関を明らかにするため以下の研究を行い,興味ある結果が得られた。本年度の研究では溶融金属として蒸気圧が比較的低く,Cとの反応性および溶解度の無いSnを選び,ダイヤモンドの濡れ性をSnの融点から1700Kまで測定した。溶融Snによるダイヤモンドの濡れ性の温度依存性は従来多くの系で報告されているものとは大きく異なることが明かとなった。これまで,溶融金属による種々の固体(酸化物,炭化物,窒化物,黒鉛)の濡れ性は非常に多くの系で報告されているが,そのいずれもが温度の上昇に伴って接触角が直線的に減少するとされているのに対し,溶融Snによるダイヤモンドの濡れ性の温度依存性は特異な挙動を示した。接触角はダイヤモンドのいずれの面においても低温では150160゚の高い値を維持し,1100K付近で急激な減少を示した後,110120゚に回復する。1650K付近においてさらに増大し,130140゚に達する。

このような各温度における接触角の増減はダイヤモンド表面の構造変化に起因し,1100K付近ではダイヤモンド表面からの水素の脱離に伴う表面エネルギーの増加,1650K付近ではダイヤモンド表面の黒鉛化に伴う表面エネルギーの減少によることが明かとなった。