hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
バイオディーゼル燃料のメタセシス触媒反応による軽質化と能動的組成制御

本研究では,通称バイオディーゼルと呼ばれる脂肪酸メチルエステル(FAME)の低分子化反応の反応条件が生成物の蒸留特性に与える影響を明らかにし,反応条件によってFAMEの蒸留特性を操作することである.これまで改質FAMEの性能は検討されてきたが,反応時の条件を検討し,その影響について明らかにした例はない.蒸留特性を操作することでエンジントラブルの少ない改質FAMEの実現が可能となり,また,効率的改質FAMEの製造はコスト低減にもつながると考える.そこで,マイクロ波反応装置を用いて,低分子化反応時の主要反応条件である触媒濃度,反応温度,撹拌速度を変更して蒸留特性に与える影響を実験的に調査した.その結果,沸点300°C以上の高沸点成分の留出量がメタセシス反応前の半分近くまで減少し,225°C以下の低沸点成分の留出量が増加する特性は,触媒濃度を変更しても変わらないこと,また,原料となるFAMEの脂肪酸組成の割合が変化してもこの蒸留特性はほとんど変わらないこと,廃食油由来のFAME(WME)の場合,低触媒濃度において,ほとんど低分子化反応が進まず,高沸点成分の多くは残留することなどが確認された.一方,低沸点成分に比べて高沸点成分に対する反応温度の影響が顕著となり,反応温度50°Cにおいて最も低分子化反応が進むことや,撹拌速度が遅いほど低分子化反応が進行することなどが明らかになった.以上の結果から,改質FAMEを軽油の代替燃料として利用する場合,本研究の実験範囲では,触媒濃度0.12mol-%,反応温度50°C,撹拌速度100rpmが反応条件として最適であることが明らかとなった.この条件は潤滑油希釈抑制効果が高いだけでなく,従来の触媒量の半分以下の値となり,FAME改質における製造コスト削減の点でも大いに期待できると考える.脂肪酸組成と反応条件(触媒濃度,反応温度,撹拌速度反応温度)との関係を見出し,蒸留特性をコントロールするための指針を得ることができた.なお,廃食油メチルエステル(WME)に対しては,反応前処理としてWMEを加温してから反応させた場合は他のFAMEと同じ反応性を示すが,加温せずに反応させた場合には,必要触媒濃度が高くなるなど,本研究の当初の計画以上のことが発見された.WME中の残留水分と残留メタノールがその原因物質と仮定した実験を行ったが,その影響はまったく無かったことから,今後の調査課題として新たにあげることにした.今後は,クロスメタセシス反応の反応物質であるオレフィンの影響を調査する.これまでは,FAMEと1ーヘキセンを反応させた場合に対する反応条件の影響を明らかにしてきたが,オレフィンである1ーヘキセンの他に,エチレンなどの他のオレフィンの反応性を明らかにする.また,反応前処理の有無によって廃食油メチルエステル(WME)の反応性が異なる原因に関しても調査を続ける.平成29年度の研究の目的は、メタセシス反応によってバイオディーゼル燃料(FAME)を改質する際の反応条件を細かく操作することで、軽油の蒸留特性にどこまで近づけることができるか、メタセシス反応条件を詳細に調査することである。使用したFAMEには、アルカリ触媒法によって精製された廃食油由来のFAMEの市販品を用いた。また、クロスメタセシス反応には、試薬の1ーヘキセンと,触媒にメタセシス反応の効果がGrubbs-II触媒(CAS No. 246047-72-3)と同等で構造が類似し、かつ価格がより安価な触媒Umicore M51(CAS No. 1031262-71-1, Umicore社製)を用いた。得られた結果を以下に要約して示す。まず、バイオディーゼル燃料(FAME)と1-ヘキセンとのクロスメタセシス反応によって、FAMEの主成分であるオレイン酸メチルエステルやリノール酸メチルエステルなどの長鎖不飽和脂肪酸メチルエステルは、中短鎖の脂肪酸メチルエステルへと低分子化できる。この際に、メタセシス反応の反応条件によって蒸留特性が異なるが、今回の供試燃料である廃食油メチルエステルWMEに対しては、触媒濃度0.24mol-%、反応温度50°Cの反応条件が、軽油の蒸留特性に最も近づくことが判明した。また、軽油の性状と比較した場合、触媒濃度が低い場合は低沸点側の性状に、触媒濃度が高い場合は高沸点側の性状に近づくこともわかった。FAME中の成分であるオレイン酸メチルC18:1は反応温度の影響を、リノール酸メチルC18:2は触媒濃度の影響をそれぞれ受けやすいことが判明し、反応後に得られる燃料の組成を反応条件で自在に変更できる可能性を見出した。とくに問題は無い。研究発表も1件,全国規模の学術講演会で行うことができた。また、反応条件と得られた燃料組成の関係が概ね明らかになったことは,29年度の大きな成果であると考えている。本研究では,通称バイオディーゼルと呼ばれる脂肪酸メチルエステル(FAME)の低分子化反応の反応条件が生成物の蒸留特性に与える影響を明らかにし,反応条件によってFAMEの蒸留特性を操作することである.これまで改質FAMEの性能は検討されてきたが,反応時の条件を検討し,その影響について明らかにした例はない.蒸留特性を操作することでエンジントラブルの少ない改質FAMEの実現が可能となり,また,効率的改質FAMEの製造はコスト低減にもつながると考える.そこで,マイクロ波反応装置を用いて,低分子化反応時の主要反応条件である触媒濃度,反応温度,撹拌速度を変更して蒸留特性に与える影響を実験的に調査した.

その結果,沸点300°C以上の高沸点成分の留出量がメタセシス反応前の半分近くまで減少し,225°C以下の低沸点成分の留出量が増加する特性は,触媒濃度を変更しても変わらないこと,また,原料となるFAMEの脂肪酸組成の割合が変化してもこの蒸留特性はほとんど変わらないこと,廃食油由来のFAME(WME)の場合,低触媒濃度において,ほとんど低分子化反応が進まず,高沸点成分の多くは残留することなどが確認された.一方,低沸点成分に比べて高沸点成分に対する反応温度の影響が顕著となり,反応温度50°Cにおいて最も低分子化反応が進むことや,撹拌速度が遅いほど低分子化反応が進行することなどが明らかになった.以上の結果から,改質FAMEを軽油の代替燃料として利用する場合,本研究の実験範囲では,触媒濃度0.12mol-%,反応温度50°C,撹拌速度100rpmが反応条件として最適であることが明らかとなった.この条件は潤滑油希釈抑制効果が高いだけでなく,従来の触媒量の半分以下の値となり,FAME改質における製造コスト削減の点でも大いに期待できると考える.脂肪酸組成と反応条件(触媒濃度,反応温度,撹拌速度反応温度)との関係を見出し,蒸留特性をコントロールするための指針を得ることができた.なお,廃食油メチルエステル(WME)に対しては,反応前処理としてWMEを加温してから反応させた場合は他のFAMEと同じ反応性を示すが,加温せずに反応させた場合には,必要触媒濃度が高くなるなど,本研究の当初の計画以上のことが発見された.WME中の残留水分と残留メタノールがその原因物質と仮定した実験を行ったが,その影響はまったく無かったことから,今後の調査課題として新たにあげることにした.29年度の研究を継続する一方、高いろ過精度を持つ多孔質セラミックスフィルタによって反応生成物から触媒を物理的ろ過回収、またはカラムクロマトグラフィによって化学的吸着回収し、回収した触媒を再使用し、生成物の組成分布調査などから回収方法の指針を見出す。今後は,クロスメタセシス反応の反応物質であるオレフィンの影響を調査する.これまでは,FAMEと1ーヘキセンを反応させた場合に対する反応条件の影響を明らかにしてきたが,オレフィンである1ーヘキセンの他に,エチレンなどの他のオレフィンの反応性を明らかにする.また,反応前処理の有無によって廃食油メチルエステル(WME)の反応性が異なる原因に関しても調査を続ける.メタセシス触媒などの実験に使用する化学反応高額消耗品購入に充てるには,残金が少額であるため,あえて次年度助成金と合算して使用することとした.
双子の育児支援に関する基礎的研究

双生児の育児に適切な援助や支援を提供するための基礎として、母親の育児態度と疲労の実態、子供が生来もっている育てにくさの要因としての「気質」、育児をささえる環境について調査研究を行った。疲労については産業疲労研究会の自覚症状調査表を、子供の気質については13歳用の日本版幼児気質質問紙を用いた。4歳未満の双胎児を持つ母親77人、単胎児をもつ母親75人を対象に調査し、以下の知見を得た。1.双胎妊娠中に何らかの異常を経験し、妊娠中に入院したものは80%以上であり、単胎妊娠に比べ有意に高率であった。2.疲労の自覚症状訴え率は双胎児をもつ母親に高い傾向があり、特に「注意集中への困難」の訴え率が有意に高かった。双胎児をもつ母親では、育児に関する相談相手と手伝ってくれる人の種類が多いほど疲労の訴え率が低くなっていた3.子供の扱いやすさに対する母親の認知と子供の気質が一致する傾向が単胎児では認められたが双胎児では認められなかった。4.子供の気質の活動性・規則性・接近性・順応性・反応の強さ・気分の質・気の散りやすさ・持続性・敏感さの9つの特徴では、双胎児は単胎児にくらべ規則性・接近性・順応性が高い結果であった。また双胎児の出生順と性別による特徴がみとめられた。
根瘤線虫の植物感染過程における分子機構の解析

植物感染性センチュウの感染過程における、植物細胞の応答の分子機構の全体像を明らかにし、植物遺伝子の新たな機能に関する知見を得ることを目的とした。センチュウ感染過程における植物細胞の脱分化、再分化過程に関わる可能性のある因子に対する、シロイヌナズナの種々の突然変異体やマーカーラインを用いてセンチュウ感染効率の測定、および空間的発現パターンを調査した。その結果、感染効率の低下が見られたCLEシグナル伝達系関連、および側根形成関連因子や、ネコブでの発現上昇が認められた脱分化関連、および細胞分裂関連因子が、センチュウ感染過程に関与していることが示唆された。様々なシロイヌナズナ突然変異体の感染効率を測定するとともに、様々なGFP等マーカーラインを利用して、センチュウ感染初期のGiant Cell形成時にどのような分子イベントが起きているかを調査した。また、センチュウ過剰感染突然変異体の原因遺伝子の単離をめざした。まず、既存の突然変異体を利用した感染効率の測定を行った結果、clv1, clv2突然変異体では、有意に感染効率の低下が認められ、clv3, bam1突然変異体では感染効率が上昇することが明らかとなった。一方、その他の突然変異体については、その感染効率が安定せず、有意な結果が得られなかった。このことから、25年度には、感染効率の検定法の確立、改良を行った。現在も改良を行っているところである。一方、GFPマーカーラインに関して、様々なGFPラインを用いた解析を行ったが、巨大細胞内でのシグナル観察が難しく、GUSレポーター遺伝子を用いた解析を行った。その結果、細胞分裂に関する遺伝子などの発現上昇が確認できた。一方、線虫過剰感染突然変異体の原因遺伝子の単離は、現在進行中である。ゲノムシーケンスが終了したので、今後、マッピングを行い、原因遺伝子の単離を目指す。25年度に続き,センチュウ感染効率の検定法を改良した.感染効率の検定に最適なセンチュウの接種数,接種後の培養条件を検討した結果,大多数の変異株で安定して感染効率を比較できる条件を決定し,検定法を確立することができた.また,25年度にCLEシグナル伝達に関連する遺伝子の変異体で感染効率が変動する結果が得られたことから,26年度は,GUSマーカーライン等を用いて,センチュウ感染初期のGiant cell形成時における,CLEシグナル伝達関連、脱分化関連,細胞分裂関連遺伝子の空間的発現を調査した.その結果,CLV3の発現は根こぶで特徴的なパターンを示し,脱分化に関わるWIND1遺伝子,細胞分裂に関わるCYCB2、CDT1遺伝子の発現がネコブ領域で上昇することが分かった.加えて,まだ試験していなかったカテゴリーの突然変異体について感染実験を行った.今回,側根形成に関与する遺伝子の突然変異体slr-1で感染効率が低下することを見出した.この遺伝子の下流因子であるARF7のネコブでの発現を,GUSマーカーラインを用いて調査したが,顕著な発現の上昇は認められなかった.一方,センチュウ過剰感染突然変異体の原因遺伝子を単離するために、5種類の突然変異体に対してゲノム配列を決定した。今後、原因遺伝子の同定が急がれる。26年度が最終年度であるため、記入しない。分子生理26年度が最終年度であるため、記入しない。申請書に記載した内容について、全て研究を行う事ができた。しかし、その結果に関して、特に、線虫感染効率の検定が難しかったことから、その検定法の改良も行った。一方、GFPマーカーラインの観察も難航したが、GUSマーカーを用いることで、一定の成果が得られた。25年度の解析結果を基に、どのような分子イベントが行われているか予想し、特定のシグナル伝達系が推定できた場合はさらに、より多くの種類の突然変異体やマーカーラインを準備し、感染実験を行う。また、25年度に行わなかったカテゴリーの突然変異体やマーカーラインを用いた追加実験を行う。
放射線誘発がんの生成機構解明のための発がん数理モデルに関する研究

(1)発がん数理モデルの作成と検証放射線誘発がんの仕組みとして、従来考えられていたDNAの直接損傷から生じる突然変異を原因とするモデルから、遺伝的不安定性を想定したモデルの検討を行った。大瀧らは、多段階発がんモデルを発展させ、細胞死と遺伝的不安定が関与しながら、がんに進展するとするモデルを提示した。甲斐は、2段階モデルを基本として、遺伝的不安定性を考慮しなければ、原爆データや動物データの発がん率をうまく説明できないのかという視点から、遺伝的不安定性モデルとして、単一の放射線被ばくによって長期間にわたってイニシエーションが続くとするモデルを導入し、従来のモデルとの比較を行った。その結果は、遺伝的不安定性を想定したモデルでもよくデータに適合することがわかった。松浦は、広島大学の原爆データを用いて、甲斐と同様の解析を行い、遺伝的不安定性が働く期間が線量に依存する傾向を見出した。Pierceらは、現在の原爆被爆者データの傾向は、Armitage-Doll modelを拡張したモデルでうまく説明が可能であることを強調したが、乳がんや甲状腺がんといった特定のがんでは必ずしもうまく説明ができないことから、年齢ごとに感受性関数を導入し、過剰相対リスルの定式化を行った。しかし、Pierce modelは発がん機構にせまる役目を果たせないのではないかという問題点や原爆データの傾向を別に解釈することも可能であることなどが問題となった。(2)国際ワークショップの開催H11年度には、Thomas博士とUllich博士を招聘し、H12年度には、ORNLのFry博士とFred Hutchinson Cancer Research CenterのMoolgavkar博士とLuebeck博士を招聘し、国際ワークショップを開催した。これらの会議では、国内の発がん数理モデルに関係する研究者も集まり、疫学者、生物学者、モデル研究者、生物統計学者などの立場から、今後の発がんモデル研究の方向について学際的な議論が行われた。(1)発がん数理モデルの現状と問題点最近の放射線生物研究から得られている知見として、原爆被爆者とトロトラスト患者から採取した細胞からは、点突然変異が検出され、高LETの放射線がdeletionをたくさんつくるのにも係わらず、点突然変異を誘発していることをみつけられていること。また、LOHにはついては線量反応関係が認められないこと。ラットの乳腺のクロノジェンの数と発がんリスクとの関係を調べた結果は、細胞数が多くなるとリスクが著しく減少すること。放射線が直接誘発しない突然変異の増加や、cell-cell communicationが重要であることを示唆する結果を示していることなどから、今後のモデル作成のポイントについて検討した。(3)国際ワークショップの開催米国から、南カリフォルニア大学のThomas教授とテキサス大学のUllrich教授を招聘し、国際ワークショップを開催した。

Pierceらは、現在の原爆被爆者データの傾向は、Armitage-Doll modelを拡張したモデルでうまく説明が可能であることを強調したが、乳がんや甲状腺がんといった特定のがんでは必ずしもうまく説明ができないことから、年齢ごとに感受性関数を導入し、過剰相対リスクの定式化を行った。しかし、Pierce modelは発がん機構にせまる役目を果たせないのではないかという問題点や原爆データの傾向を別に解釈することも可能であることなどが問題となった。(2)国際ワークショップの開催米国から、ORNLのFry博士とFred Hutchinson Cancer Research CenterのMoolgavkar博士とLuebeck博士を招聘し、国際ワークショップを開催した。この会議では、発がん数理モデルに関する研究成果を報告し、議論を行った。
食品に含まれるビタミンUの分析と、その類似体などの栄養的効果について

ビタミンUは別名Sーメチルメチオニンといいアミノ酸誘導体であって、抗消化器カイヨウ因子であり食物では野菜に遊離状で含まれている。本研究では、従来のガスクロマトグラフィーによる間接的定量法とは異っていて、野菜抽出液をLi系アミノ酸分析機に直接インジェクトしビタミンUを直接分離定量することに成功し分析方法を確立した。この方法を用いて各種食品に含まれるビタミンUをスクリーニングしたところセリ科やナス科やユリ科の野菜には湿潤量あたり14mg%、緑茶は乾物量あたり19mg%、アブラナ科の野菜には湿潤量あたり420mg%含有されていた。アブラナ科野菜中でもクレソン、白菜、キャベツは24mg%と比較的少なく、カリフラワー、ブロッコリー、コールラビ、菜の花は1020mg%と多く含有されていた。野菜以外では青のり、ほしのりについて分析したところ乾物量あたりそれぞれ7mg%、3mg%であった。その他「あまちゃづる」については乾物量あたり4.5mg%であったがクロマトグラム上で溶出時間が標準ビタミンUからわずかに異なり、他の分析法によるクロスチェックが必要と思われる。次にビタミンUは溶液状でpH16では24時間は安定であったが食品分析表の総アミノ酸分析条件(6NHCl、110°C、24時間)では40%がメチオニンになることが判明した。また逆にペクチンの存在下では約4%のメチオニンがビタミンUに変化することを見い出した。栄養的効果を知るためビタミンUのD型L型の分離をHPLCで試みたところ、市販のビタミンV製剤はDL型であることをクロマトグラム上で明らかにした。天然のビタミンUはこのHPLCにかけたところ、ピークがL型のみが検出された。以上の方法を用いて、市販ビタミンU製剤を実験動物に投与し、尿を採取してD型L型の分析定量を行う予定である。
イオン組換えによる有機色素J会合体の2次元構造相転移の機構解明と素子作成法の開発

本研究の目的は、水面上に浮かぶ有機色素J会合体の2次元構造相転移の機構解明と、その現象を利用したデバイスの開発とである。これに対応して実施した研究を、下記の3項目にまとめた。実施項目1.赤外反射吸収スペクトルによるその場観察有機色素の2次元微結晶であるJ会合体は、水面上で色の変化を伴う相転移(サーモクロミズム)を発現する。そこで、水面上のJ会合体の赤外反射吸収スペクトルをその場観察した。水の温度を変えると、可視光吸収帯の変化に対応して、赤外吸収帯にも変化がおきることを見出した。低温相における1177cm^<-1>と1126cm^<-1>の吸収帯が高温相になるとそれぞれ1188cm^<-1>と1146cm^<-1>とに変化をした。今後この吸収帯の帰属を行い、相転移との関係を解明する。実施項目2.2次元面内X線回折法による相転移に伴う構造変化の確認J会合体の相転移は水面上での現象であるが、低温相と高温相状態のJ会合体をそれぞれ固体基板上に累積して、X線回折実験を行った。その結果、両相で異なる面間隔を有することを明らかにした。また、より直接的に構造相転移であることを確かめるため、放射光を用いた水面上のJ会合体の面内X線回折を試みた。今のところ室温での回折しか観測していないが、良好に回折ピークが得られた。今後、水面上でのその場観察を行う。実施項目3.J会合体の高分子へのドープとそのスピンコート膜水面上の現象であるサーモクロミズムを応用に適した形態にするため、高分子へのドープを試みた。水面上に近い環境を高分子内に実現するため、水/アルコール溶液にJ会合体を分散させ、それをアガロースでゲル化させた。今後サーモクロミズムを発現するよう条件出しを行う。
高次元時空における時空特異点形成条件の解明

高次元時空における時空特異点やブラックホールの形成条件を数値的手段を用いて,その手法も含めて研究した.重力崩壊のシミュレーションから,(1)高次元時空では,重力の伝播する自由度が大きくなることから,4次元時空の時よりも崩壊は迅速になり,物質分布形状も球対称に近づくように進むこと,(2)初期形状が極端に長い場合には,裸の特異点が出現する傾向になるが,ブラックホール地平面の形成条件も高次元では緩められること,(3)リング形状のブラックホールが形成されたり,地平面トポロジーが変化することが確かめられた.また,摂動解析により,(4)ワームホール解は次元によらず不安定であることがわかった.高次元時空における時空特異点やブラックホールの形成条件を数値的手段を用いて,その手法も含めて研究した.重力崩壊のシミュレーションから,(1)高次元時空では,重力の伝播する自由度が大きくなることから,4次元時空の時よりも崩壊は迅速になり,物質分布形状も球対称に近づくように進むこと,(2)初期形状が極端に長い場合には,裸の特異点が出現する傾向になるが,ブラックホール地平面の形成条件も高次元では緩められること,(3)リング形状のブラックホールが形成されたり,地平面トポロジーが変化することが確かめられた.また,摂動解析により,(4)ワームホール解は次元によらず不安定であることがわかった.1998年に,これまでの宇宙描像を大きく変更するブレインモデルが提案されて以降,5次元以上の時空構造の研究は,トーラスのトポロジーを持つブラックホール解が発見されたり,LHC加速器実験による観測の可能性が示唆されるなど,たいへん注目を集めている.本研究では,高次元時空の本格的なダイナミクスを,数値計算を用いて研究し,時空特異点の形成条件やブラックホールの安定性問題に取り組んでいる.また,計算手法の開発も課題としている2010年度には,5次元時空での一般相対論的ダイナミクスを追うことのできるコードを開発し,重力崩壊現象について,4次元時空との比較を行った.具体的には,1991年にShapiro-Teukolskyによって報告された軸対称スピンドル形状の物質の重力崩壊をモデルにした.高次元になると,重力の伝播する自由度が大きくなることから,重力崩壊はより迅速に,より球対称形状に進むことがわかった.また,スピンドル形状が極端に長い場合には,ブラックホール地平面が形成せず,裸の特異点が出現する傾向も確かめられたが,5次元では地平面の形成条件もより広いものであることが分かったまた,安定な数値計算手法に関して,新たな定式化を1つ行い,その有効性を確認した,2004年にFiskeによって提案された,運動方程式に拘束条件の2乗の汎関数微分項を加えるアイデアを,ADM形式のEinstein方程式に適用した、我々は,Lagrange乗数の自由度を用いて拘束面をアトラクターとする定式化について,一連の研究を展開しているが,その1つとして,利点や難点を明らかにした1998年に,これまでの宇宙描像を大きく変更するブレインモデルが提案されて以降,5次元以上の時空構造の研究は,トーラスのトポロジーを持つブラックホール解が発見されたり,LHC加速器実験による観測の可能性が示唆されるなど,たいへん注目を集めている.本研究では,高次元時空の本格的なダイナミクスを,数値計算を用いて研究し,時空特異点の形成条件やブラックホールの安定性問題に取り組んでいる.また,計算手法の開発も課題としている.2011年度(H24年度)には,5次元時空での一般相対論的ダイナミクスを追うことのできるコードを開発し,トーラス状に物質を初期配置して重力崩壊現象を試みた.実際にリング状の地平面が出現するかどうかが焦点であったが,物質が回転をもたない場合,トーラス形状の地平面(ブラックリング)が形成され,その後,球状の地平面に変化することが確認された.また,物質が回転エネルギーを持つ場合(双方向回転の場合)を含めて扱えるように計算コードを改良したところ,リング形状の地平面のまま,ほぼ定常に保たれる場合が発見された.これらの結果は,予想の範囲内ではあるが,回転則こそ異なるが,ブラックリング解が形成できたことになり,これまでに得られていない結果でもある.また,安定な数値計算手法に関して,新たな定式化を行い,その有効性を確認した.2004年にFiskeによって提案された,運動方程式に拘束条件の2乗の汎関数微分項を加えるアイデアを,2011年度には現在世界的に標準となっているBSSN形式の方程式に適用した.我々は,Lagrange乗数の自由度を用いて拘束面をアトラクターとする定式化について一連の研究を展開しているが,その1つとして,利点や難点を明らかにした.1998年に,これまでの宇宙描像を大きく変更するブレインモデルが提案されて以降,5次元以上の時空構造の研究は,トーラスのトポロジーを持つブラックホール解が発見されたり,LHC加速器実験による観測の可能性が示唆されるなど,たいへん注目を集めている.本研究では,高次元時空の本格的なダイナミクスを,数値計算を用いて研究し,時空特異点の形成条件やブラックホールの安定性問題に取り組んでいる.また,計算手法の開発も課題としている.2012年度(H25年度)には,超弦理論を由来にするガウス・ボンネ重力理論(拡張重力理論)におけるダイナミクス研究に着手した.まず,初期特異点がない時空に注目するために,ワームホール時空の安定性をテーマにした.

4次元アインシュタイン時空でのワームホール(エリス解)は不安定であり,エネルギー的なバランスが崩れることによってブラックホールやスロート膨張することが, 2002年にShinkai-Haywardによって報告されている.我々は,まず,一般N次元空間でこの形のワームホール解を導き,次に摂動計算によって,不安定モードが存在することを明らかにした.そして,光座標を用いた数値コードを用いて時間発展を行い,予想通りに不安定であることを示した.また,この解をガウス・ボンネ重力理論の補正項を入れた発展方程式で時間発展させ,補正項の影響を明らかにした.今年度は,シミュレーションコードの開発とパラメータ調整に時間を要したが,順調に成果が出せている.3年目には,予定通り次の新しい研究テーマに着手できそうだ.24年度が最終年度であるため、記入しない。ブラックホール解の安定性解明に向けて,長時間積分を可能にするような座標条件の工夫,および定式化の工夫を進める.また,高次元時空での修正重力理論を用いたダイナミクス研究にも着手し,コード開発ならびにテスト計算を実現させる.いずれも当初予定の計画通りである.24年度が最終年度であるため、記入しない。
高圧衝撃付加による新しい発泡金属材料の創成

H20年度は,昨年度に開発に製鋼した縦型の1段式火薬銃を用いて,衝撃圧を変化させて発泡金属の製作を行った。6061アルミニウム合金粉末と水素化チタン粉末を混合した後金型に充填し,銅とポリエチレンで構成される飛翔体を火薬銃で超高速衝突させることで,高密度の固化体を作製することが確認できた。得られた固化体の密度は,衝撃圧力によって変化し,衝撃圧力86.9GPaで,密度2.69(x10^3kg/m^3)の高密度固化体が得られた。この衝撃圧力で作製した固化体を800°Cに加熱することで,水素化チタンの分解による発泡化が生じることが判った。一方,衝撃圧力28.0GPa以下では,高密度の固化体が得られず,その後の800°Cでの加熱で発泡を生じることはなかった。したがって,衝撃圧を用いて発泡金属のもととなる固化体を作製する場合には,一定以上の衝撃圧力を与えることによる高密度化が必要であることが明らかになった。効率よく発泡が見られた低密度(1.00(x10^3kg/m^3)以下)の発泡アルミニウム合金を用いて横圧縮試験を実施した。作製した6061発泡アルミニウム合金は純アルミニウム系の発泡材料と比較して,10倍以上の高い衝撃吸収能力を示すことが明らかになった。比較のために,粉末に直接衝撃圧を作用させた場合の発泡の状態観察も行ったが,粉末に対する衝撃圧の負荷では,バルク材として十分な形状が得られず,発泡も観察されなかった。粉末に対する衝撃圧縮の効果は小さいものの,回収試料では顕著な温度上昇が確認できているため,バルク形状を作り出すことができれば,粉末試料から直接発泡体に変化させることも可能であろうと考えられる。H19年度は,衝撃圧縮を用いた発泡金属を製作するための縦型の1段式火薬銃の設計,製作を行った。製作した火薬銃の性能評価を行った結果,火薬量10gで弾丸速度1,600m/sの性能を出せることが判った。6061アルミニウム合金粉末と水素化チタン粉末を混合した後金型に充填し,銅とポリエチレンで構成される飛翔体を火薬銃で超高速衝突させることで,高密度の固化体を作製することができた。比較のために,衝撃圧を与えずに静的な圧縮力を用いて熱間圧粉(400°C)で作製した固化体を用いた発泡アルミニウム合金の作製も試みた。その結果,衝撃圧力を用いた場合と同様に,固化体の密度を高密度化することによって,高密度の発泡アルミニウム合金が得られることが示された。
アメリカ黒人文学とは何か?:現代アメリカ黒人文学における超越思考の系譜を追う

当該年度(平成24年度)は、「新たなアメリカ黒人文学の可能性の示唆」という視点は変わらず、前年度に発展させたアメリカ黒人文学における「文壇」と「批評動向」の輻輳を考察するため、具体的に現代アメリカ黒人文学における物語様式・主題の問題に取り組んだ。批評動向の具体的な焦点として、現代アメリカ黒人文学と、既存の物語様式との関連について更なる考察を踏まえた。当該年度に扱った作家たちと物語様式は、Walter Mosleyの探偵小説、Octavia E. Butlerのサ・イエンス・フィクション、Charles Johnsonの航海日誌と新・奴隷制体験記である。これらの作家たちは、それぞれ上記の物語様式に則り文学作品を執筆しているが、その作品群はほとんどすべての場合、「現代アメリカ黒人文学」の枠内でしか語られない。つまり、人種的アイデンティティに依拠した批評の枠組が、物語様式に先行する形で語られてきた作家たちであると言えるだろう。本研究の主題である「アメリカ黒人文学とは何か?」という問いかけを考察する上で重要な問題点として、前年度に引き続き具体的な批評対象として、これらの作家とその作品、批評、そして物語様式について包括的に取り扱った。これにより、当初は「新奴隷制体験記」という一様式にのみフォーカスを絞っていた本研究は、「アメリカ黒人文学とは何か?現代アメリカ黒人文学における超越思考の系譜を追う」という本研究テーマに沿い、よりダイナミックに発展したと言える。当該年度は、上記に挙げた3人の作家とその作品について、国内及び国際学会における研究発表を行った。本研究は、アメリカ黒人文学という既存の文学ジャンルの成り立ちと、そこにおいて見逃されがちな物語様式の問題を、現代アメリカ文学批評のあり方から考察し、その制度と歴史を再考することによって、これまでのマイノリティ文学とその批評に新たな読みの可能性を提示する研究として、大変有意義な成果があったと言えよう。2011年度は、研究奨励費の交付を受けつつ海外発表を中心として研究を進めるうちに、「アメリカ黒人文学とは何か?」という、現代アメリカ黒人文学という文学ジャンルそのものと、現代アメリカ黒人文学批評・研究という、「文壇」と「批評動向」の間の輻輳を明らかするという、より包括的な視点を土台とした研究を行った。奨励費交付申請書の時点でフォーカスを置いていた「ネオ・スレイブ・ナラティブ」は勿論のこと、他にも「ブラックSF」、「ブラック・フェミニズム」、「ディストピア/ユートピア」という主題に取り組むことが出来、本研究達成のために充分な進展がみられたと言える。2011年4月には、米国New Jerseyにおいて開催されたNortheast Modern Language Association第42回大会にて、"Something Similar to Utopia: Desire and Hope in James Baldwin's Another Country"と題して口頭発表を行った。これは、通常はディストピア文学としてアプローチされがちなアメリカ黒人文学を、ユートピアニズムという視点から再考し、新たな側面を照射するという試みであった。また、2012年3月には、米国Rochesterにおいて開催されたNortheast Modern Language Association第43回大会にて"Reconciliation with Lost Memories: Challenge of Forgiveness in Contemporary Narratives of Slavery"と題して再び口頭発表を行い、「ネオ・スレイブ・ナラティブ」という文学様式について、従来の「記憶と歴史」という語られ方ではない、様式そのものが持つ超越思考と「赦し」の文学的可能性について考察したものである。これにより、奨励費交付申請時には「ネオ・スレイブ・ナラティブ」という一様式にのみフォーカスを絞っていた本研究は、「アメリカ黒人文学とは何か?現代アメリカ黒人文学における超越思考の系譜を追う」という本研究テーマに、よりダイナミックな視点から取り組むことが出来ることとなったと言え、大変有意義な成果があったと言えよう。

交付申請書に記載した「研究の目的」である、「新たなアメリカ黒人文学の可能性の示唆」という目標に、2011年度の海外における学会発表を軸とした研究により、「ネオ・スレイブ・ナラティブ」というジャンルのみからではなく、包括的に取り組めたと言える。2012年度は、「新たなアメリカ黒人文学の可能性の示唆」という視点は変わらず、2011年度に具体的アプローチとして掲げた現代アメリカ黒人文学における文学様式・主題に取り組んでいく。2011年度は「ネオ・スレイブ・ナラティブ」と「ディストピア/ユートピア」に主に取り組んだため、2012年度は「ブラックSF」と「ブラック・フェミニズム」を中心として、「文壇』と「批評動向」の間の輻輳を明らかにし、その上でアメリカ黒人文学とアメリカ文学の関係性を考察する。
宇宙背景輻射で探る宇宙の局所的及び大域的非一様性

非線形重力ポテンシャルの進化による温度ゆらぎ生成機構の解明「薄い殻」近似、摂動論、Lemaitre-Tolman-Bondi時空モデルの3つの計算方法を駆使して明らかになったのは以下の四点である。(1)宇宙項入りの平坦Friedmann-Robertoson-Walker(FRW)モデルでは、Einsten-de Sitter宇宙の場合と異なり、温度ゆらぎに対して、密度コントラストの一次の項も寄与する。又、密度コントラストの一次の項と二次の項はボイドの場合相関する。(2)二次の項はポテンシャルの符号によらず、常に温度を下げる働きがある。従って、低赤方偏移では、ボイド領域を通過した宇宙背景輻射光子は、より低温になり、質量集中の領域を通過した光子は高温になる。しかし、二次の効果がより効くとやや温度が下がる。又、高赤方偏移の質量集中を通過した光子に対しては一次の効果より二次の効果が利くため、温度揺らぎは負になる。(3)標準モデル(宇宙項入りの平坦FRWモデル)の予測する大角度スケールにおける非線形重力ポテンシャル進化による温度揺らぎの平均値のオーダーは大き目に見積もって1億分の1程度であり、その効果は線形積分Sachs-Wolfe効果に比べて無視できる。(4)しかしながら、高赤方偏移の天体のみの寄与を考えると、その線形積分Sachs-Wolfe効果は質量優勢期において消滅するため、一次の効果対する二次の効果は高赤方偏移では無視できなくなる。1温度揺らぎの勾配を用いた新しい前景輻射除去アルゴリズムの構築従来の前景輻射の除去アルゴリズムでは温度ゆらぎの微分の情報を考慮しておらず、銀河面カット中の揺らぎの値をゼロとして球面調和関数の係数を求めるので、銀河面カットの境界値で揺らぎの微分が無限大になり、大角度スケールでは本来の球面調和関数の係数の値をうまく再現出来ない。境界値における温度ゆらぎの空間微分の情報を取り入れれば、より高い精度で球面調和関数の係数を求めることが可能になる。その一例として、harmonic inpaintingと呼ばれる画像処理に使われる手法を用いて、スカイカット内の揺らぎを再構築する手法の数学的アルゴリズムを構築した。ガウス的な揺らぎに対してどの程度、再現性が向上するかモンテカルロ法を用いて定量的に評価したところ、大角度の奇パリティのモードに対して再現性が著しく向上することが判明した。2宇宙マイクロ波背景輻射の大角度揺らぎの異常の起源としての局所ボイドダストを含んだ一様ボイドモデルに対するRees-Sciama効果を解析した。その結果、アインシュタイン-ドジッター宇宙では、ダストの密度が背景に比べ約3割程度少ないボイドの場合、その半径が300h^<-1>Mpcあれば現在観測される宇宙マイクロ波背景輻射の温度揺らぎの振幅に匹敵する局所的な揺らぎを作り出すことが可能であることが判明した。又、天球上に中心の離角が約50度の2つのボイドを考えると、宇宙背景輻射の温度揺らぎの4重極モーメントと8重極モーメントの「向きの一致」や8重極モーメントの「平面性」を説明できることが判明した。さらに揺らぎのパワーの南北非対称性をボイドの数の南北非対称性に帰着出来ることも判明した。1.宇宙マイクロ波背景輻射の大角度揺らぎの異常の起源としての局所ボイド宇宙項入りの平坦FRW宇宙を背景時空とするダスト入り一様ボイドモデルに対するRees-Sciama効果を解析したところ、以下の結果を得た。アインシュタイン-ドジッター宇宙を背景時空とするボイドモデルと異なり、温度ゆらぎに対して、密度コントラストの一次の項も寄与する。この項は、FRW時空における線形積分Sachs-Wolfe効果に対応する。又、内側の質量が壁に集積しない「漸近的ボイド」においては、密度コントラストの一次の項と二次の項は相関することが分かった。又、内側の膨張速度が小さい場合は、曲率の絶対値が大きくなり、相関は強くなるが、内側の膨張速度が大きい場合は、逆に相関が弱まる。内部ダストの密度が背景のそれに比べて3割程度小さいボイドに対しては、その半径が200h^<-1>Mpcの場合、現在観測される宇宙マイクロ波背景輻射の温度ゆらぎの振幅に匹敵する揺らぎを作ることが出来る。天球上に中心の離角が約60度の2つの局所ボイドを考えると、,温度揺らぎの4重極モーメントと8重極モーメントの向きの一致や8重極モーメントの平面性、さらに1=4,6のモードのパターンを再現することが判明した。2.2次摂動による一般相対論的Rees-Sciama効果宇宙項入りの平坦FRW宇宙におけるスカラー2次摂動の一般相対論的効果を調べた。その結果、従来使われてきた、計量の2次摂動を無視し、物質・エネルギーテンソルの2次摂動のみを考慮する流体力学的な取り扱いに比べ、宇宙項優勢時のボイドに対しては温度揺らぎの振幅に最高50%程度の差が生じることが判明した。(1)宇宙項入りの平坦

Friedmann-Robertoson-Walker(FRW)モデルでは、Einsten-de Sitter宇宙の場合と異なり、温度ゆらぎに対して、密度コントラストの一次の項も寄与する。又、密度コントラストの一次の項と二次の項はボイドの場合相関する。(2)二次の項はポテンシャルの符号によらず、常に温度を下げる働きがある。従って、低赤方偏移では、ボイド領域を通過した宇宙背景輻射光子は、より低温になり、質量集中の領域を通過した光子は高温になる。しかし、二次の効果がより効くとやや温度が下がる。又、高赤方偏移の質量集中を通過した光子に対しては一次の効果より二次の効果が利くため、温度揺らぎは負になる。(3)標準モデル(宇宙項入りの平坦FRWモデル)の予測する大角度スケールにおける非線形重力ポテンシャル進化による温度揺らぎの平均値のオーダーは大き目に見積もって1億分の1程度であり、その効果は線形積分Sachs-Wolfe効果に比べて無視できる。(4)しかしながら、高赤方偏移の天体のみの寄与を考えると、その線形積分Sachs-Wolfe効果は質量優勢期において消滅するため、一次の効果対する二次の効果は高赤方偏移では無視できなくなる。
BB/Wラットにおける甲状腺上皮細胞上のIa抗原の存在とその病因的意義

BB/Wラットの自然発症自己免疫性甲状腺炎において、その病態と甲状腺上皮細胞上のIa抗原の病因的意義を検討した。甲状腺炎は約10週齢から出現し、20週齢での頻度は約60%であった。病理学的特徴は、巣状の血管周囲性のリンパ球浸潤と上皮細胞の破壊であった。浸潤リンパ球のサブセットは、大部分がhelper/inducer T細胞であり、その多くがIa抗原を有していたが、甲状腺上皮細胞上には、Ia抗原は終始認められず、本ラットでは、上皮細胞上のIa抗原は病因的意義を有さないと考えられた。甲状腺機能は加齢と共に低下し、甲状腺炎合併例でより低値をとった。血清TSH値は、甲状腺炎未発症の8週齢で既に上昇が見られ、なんらかの甲状腺自体の障害の存在が示唆された。抗サイログロブリン抗体(ATA)は7週齢頃から出現し、その頻度と抗体価は加齢と共に上昇した。血中ATAと甲状腺炎は強く関連していたが、ATA陽性例の約1/3では、詳細な組織検索にもかかわらず、甲状腺炎を証明できなかった。抗甲状腺ホルモン抗体は、ATAより高頻度に認められたが、加齢による上昇はなく、ATA同様、甲状腺炎がみられない固体にも見いだされた。以上から、甲状腺に対する自己免疫現象は甲状腺炎の発症以前に始まっており、甲状腺自体の異常が、免疫寛容の早期の破錠を招来するのではないかと推測された。そこで、甲状腺のヨード代謝を検討し、甲状腺ヨード摂取率の低下とヨード化蛋白のヨード含有量の低下を認めた。TSHレセプター抗体は一部にみとめられたが、低力価で、TSH作用阻害活性はなかった。ヨード代謝異常の機序については、さらに詳細に検討する必要がある。以上、BB/Wラットの甲状腺炎の研究から、臓器特異的自己免疫現象の原因として、免疫異常に加えて、臓器のなんらかの先天的異常の関与が示唆され、今後のこの分野での研究の1つの方向を示しているものと考えられた。BB/Wラットの甲状腺上皮細胞上のla抗原ならびに甲状腺浸潤リンパ球のsubsetsの経時的検討を行った。対象は生後8,12,16,20週齢のBB/Wラットと正常Wistarラット各10匹づつである。方法:ネンブタール麻酔下に全採血を行い、その後甲状腺を摘出しPLP固定後、凍結切片を作製した。初期は一葉を染色に、他葉を細胞単離に用いた。ラットla抗原はマウスで作製されたモノクローナル抗体であるOX6にて染色した。リンパ球のsubsetsも同様に、モノクローナル抗体で染色した(抗panT=W3/13,抗ヘルパーT=W3/25,抗サブレッサーサイトトキシックT=OX8,抗B=OX12とポリクローナルの抗免疫グロブリン抗体)。甲状腺上皮細胞ならびに浸潤リンパ球の単離はコラゲナーゼとヂスパーゼを使用した。結果:1.甲状腺上皮細胞上のla抗原の染色ではその出現はどの週齢のBB/Wラットにも認められなかった。2.甲状腺上皮細胞ならびに浸潤リンパ球の単離は一葉からの単離ではFACSにかけられるほど多くの細胞が取り出せず、今年度は単離細胞を使用する実験は中止とし、組識の染色に全力をあげた。3.甲状腺浸潤リンパ球のsubsetsの染色では大変興味ある結果が得られた。

BB/Wラット甲状腺へのリンパ球浸潤は8週齢では認められず、12週齢から認められた。その頻度は12週齢以降は一定で、12,16,20週齢とも50-60%であった。subsetsの染色でも経時的な質的な変化は認められず、大部分がTリンパ球で、それもヘルパーTリンパ球のphenotypeを持っていた。また、Bリンパ球やサプレッサーサイトトキシックTリンパ球はほとんど見いだせなかった。結論:BB/Wラットでは甲状腺上皮細胞上には、la抗原は認められず、慢性甲状腺炎の発症メカニズムはヒトの場合と異なっていることが推測された。今後は、浸潤しているヘルパーT細胞の機能的役割の解明が重要と考えられ、その方向で研究を進める予定である。昭和62年度の研究計画はBB/Wラットリンパ球の細胞傷害機能を測定することであった.末梢血ならびに脾臓のNK細胞活性は低下しており,この低下は抑制性単球の存在によることが示唆された.能状腺由来リンパ球に関しても検討を試みたが,測定に必要十分なリンパ球の採取が困難で,当初の計画の一部を変更せざるを得なくなった.そこで,従来の我々の研究で甲状腺にリンパ球浸潤が見られないBB/Wラット個体でも血中に抗サイログロブリン抗体(Tg抗体)が存在することがたびたび経験されていたので,リンパ節ならびに脾臓のリンパ球を使用してin vitroのTg抗体産生の実験を行うことにした.対象は12匹のBB/Wラットで,採血後甲状腺,脾臓,リンパ節を摘出し,甲状腺はHE染色し,脾臓ならびにリンパ節からはリンパ球を採取しマイトーゲンとともに7日間培養し上清を採取した.使用したマイトーゲンはPWM,PHA,ConAである.血漿や培養上清のTg抗体は我々の開発した酵素免疫測定法で測定した.その結果,血中Tg抗体は全例で陽性で,甲状腺へのリンパ球浸潤は9例で陽性であった.脾細胞あるいはリンパ節細胞のTg抗体産生は,甲状腺へのリンパ球浸潤とは無関係に,全例で認められた.このTg抗体産生はマイトーゲン無添加でも見られたが, ConAあるいはPHAで強く刺激された.ヒトのリンパ球の場合には最も抗体産生を刺激すると言われているPWMがほとんど無効であったことは興味深かった. Tg抗体の産生量と血中のTg抗体価には相関は認められなかった.以上より, BB/Wラットでは甲状腺にリンパ球浸潤が無くとも甲状腺に対する自己免疫反応が全身的に起こっていることが示唆された.今後は,このようなTg抗体産生にTg自体の異常(構造的異常あるいは量的異常)が関与しているか否かを検討して行きたい.そのために,現在monoclonal抗体を作製中である.本年度は、BB/Wラットにおけるヨード代謝異常の有無を明らかにしたいと考えた。指標としては、甲状腺への放射性ヨード摂取率、ヨード含量測定、甲状腺抽出液のヨード化蛋白解析、甲状腺機能を測定した。また、BB/Wラットでは初めてのTSHレセプター抗体(TRAb)の測定を行った。対象は、未だ甲状腺へのリンパ球浸潤がみられない8週齢BB/W(n=12)と甲状腺炎が十分に発現している16週齢BB/W(n=9)で、対照として同週齢の正常ウィスターラット(NW)を使用した。成績:(1)甲状腺腫;16週齢BB/Wは、単位体重あたりの甲状腺重量の著しい増大を示した。体重で補正しない場合でも、明らかな経時的増大傾向が見られた。(2)甲状腺放射性ヨード摂取率;8週齢BB/Wですでに、NWと比べ、低下傾向が見られ、16週齢ラットにおいては、明らかな低下が見られた。(3)ヨード化蛋白とそれへのI-131
ナノチューブ上での金属クラスター構造制御と物性

金属原子が凝集して金属クラスターに変遷していくと、金属原子の電子状態は劇的に変化し、金属独自の活性が現れる。本研究では、多層カーボンナノチューブを単核の金属錯体で被覆させる手法を開発し、これを熱処理することによってカーボンナノチューブの表面上に単分散をもつ1nm以下の超微細金属クラスターを形成させることに成功した。その具体的な手法は、チオール化されたカーボンナノチューブを含んだ溶液中で白金錯体イオンを還元し、単核の金属錯体をナノチューブの表面に形成される。さらに高温の水素雰囲気中で熱処理すると白金錯体は白金原子に変換され、表面を移動しながら凝集して、金属クラスターが形成される。この独自に開発した手法は他の炭素材料にも応用ができると共に、原子から数ナノ領域でクラスターのサイズ制御が精度よくでき、化学的な手法で1nm以下の金属クラスターを作製できるという点で特筆に値する。その超微細金属クラスターはサイズに依存した触媒活性を有し、1nm以下の白金クラスターについては、市販の白金クラスター触媒に比べて優れた触媒活性を持つことが明らかにされた。生成されたこの金属クラスターのもつ物理的意義を明確にするために、金属原子から金属クラスターの構造変化を透過電子顕微鏡(TEM)による直接観察やSpring-8のシンクロトロン放射光施設を利用したXRD、XPSなどのX線分光測定法によってin-situで調べた。さらに、クラスター構造に直接的に関与する物性測定(触媒活性測定、THz領域での分光測定など)を行なうとともに、触媒作用についてのDFT第一原理計算に基づいたコンピュータシミュレーションを行うことによって、金属触媒作用の新たな原理を導き出すことができた。本研究課題では、新しい金属クラスター作製法、SAC(Single Atom to Cluster)法の開発に成功した。このSAC法の内容は、1)カーボンナノチューブの表面を酸処理した後、この表面に金属と高い反応性をもつチオール基を修飾させる。2)このチオール基に金属イオンを還元させながら反応させて、カーボンナノチューブ表面全体を金属単一原子からなる錯体で覆う。3)さらにH_2ガス雰囲気中で熱処理を行うことによって、カーボンナノチューブ表面に極めて均一に金属クラスターを分散させることができた。この手法によって得られた1nmサイズの白金クラスターがダイレクトメタノール燃料電池の電極としてこれまで以上に高い触媒活性を持つことを見出したことは注目に値する。一方、このサイズ制御法によって作製した1-5nmに制御された白金クラスターを対象にして、様々なシンクロトロン軌道放射光測定法(XRD法,XPS法、XAFS法、XANES法、やHXPES法)の実験を実施し、白金クラスターの様々な貴重な情報(構造、価数、原子間距離、d電子欠損状態や状態密度等)とこれらに関するサイズ依存性を明確にした。この情報を基にして、この有機・無機融合システムを第一原理計算によって解析して、分子モデルを確立した。また、クラスターの対象を白金のみならず、Pd, SnやPt・Ru合金、さらには半導体のRuO_2に広げてSAC製造法を試してみると、金属や半導体のそれぞれの個性に応じて様々なサイズや構造の異なるクラスターが得られ、このシステムの持つ"自己秩序形成"というユニークな資質を浮き彫りにすることができた。ナノチューブの表面に担持された白金クラスターは処理温度に応じてそのサイズが原子サイズから数ナノの範囲でそのサイズを制御できる。本研究では、この金属クラスターの構造変化を透過電子顕微鏡(TEM)による直接観察やXRD、XPSなどのX線分光測定法によってin-situで調べると同時に、クラスター構造に直接的に関与する物性測定(触媒活性測定、THz領域での分光測定など)を行うことによって、白金クラスター構造のもつ意義をまず実験的に明らかにした。

さらに、密度半関数法(DFT)を用いた大規模第一原理計算を行うことによって、CNTに金属白金クラスターが担持されると金属とCNT間に錯形成が生じて、金属からCNTへの電荷移動が起こることが判明した。この錯形成の特徴を反映して、金属と電導電子(e-)の間にクーロン引力が存在し、かなり大きな半径r_0を持った束縛状態(錯形成励起子)が生じることが明らかになったことは注目に値する。この束縛エネルギー(E)は金属の種類とサイズ依存性を持つ仕事関数と金属の分布状態に著しく依存する。理論計算結果から見れば、金属クラスターの表面分布の濃度が増加すると、束縛状態間に重なりが生まれ、束縛状態が解かれることによって金属状態に転移することが期待される。半導体分野でのいわゆる"モット転移"に対応した"半導体-金属"転移が起こる可能性を示唆する。一方、燃料電池への応用の可能性をより明確にするために、メタノールアルコール触媒活性に対するナノ粒子のサイズ依存性を詳細に調べた。1nm程度の微小な金属クラスターがもっとも活性が高く、サイズが大きくなるに従って活性が落ちていくことも明らかとなった。また、実際に燃料電池を試作して、このシステム(ナノチューブ担持白金クラスター電極)を実用化する際の有用性と問題点を明らかにした。