hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
Ｏｎｅ－Ｐｏｔフルオラス合成法を用いた糖鎖ライブラリーの構築

従来のフルオラスタグ法は、未反応のフルオラス性原料やフルオラス性副生成物を目的物と分離することができないといった問題が存在した。現時点では、この問題点の有効な解決方法は存在していない。そこでこれらのフルオラスな副生成物や未反応物を除去可能な新しいフルオラス糖鎖合成法として従来のフルオラスタグ法にOne-Potグリコシル化を組み合わせた「One-Potフルオラス合成法」の開発を試みた。種々検討した結果、糖残基1つに対してペルフルオロオクチル鎖を2本有するフルオラスタグを導入することで、これまで困難であったフルオラス性の副生成物を分配操作のみで除去することが可能であることを見出すことができた。このOne-Potフルオラス合成法の鍵となるのは、反応後の分配操作において目的物以外のフルオラス性を有する化合物(未反応の原料や副生成物など)をいかに有機層に除去(分配)し、フルオラス層に目的物を分配させることができるかという点に尽きる。初年度はこのOne-Potフルオラス合成法を構築するための分配系を確立するためのフルオラスタグの大きさについての検討を行った。種々検討した結果、ペルフルオロオクチル基を2本有するフルオラスタグを糖1残基につき1つ導入することで二糖と三糖を分離させることが可能な系を見出すことができた。そこで最終年度はこの条件を踏まえて実際にOne-Potフルオラス合成法を用いた三糖合成についての検討を行った。すなわち、糖残基1つに対してペルフルオロアルキル鎖を2本有する3種類の単糖ユニットをそれぞれ合成したのち、実際にOne-Pot合成を試みた。反応終了後得られた反応混合物を初年度に見出した条件を用いてフルオラス溶媒と有機溶媒を用いた分配操作を用いた分離を試みた。その結果期待したように有機層に不純物の多くを分配、除去することができた。これらの結果より、One-Potフルオラス合成法を用いることで、フルオラス合成法においてこれまで困難であったフルオラス性の副生成物を分配操作を用いて、除去することが可能であることを見出すことができた。従来のフルオラスタグ法は通常の有機合成で最も時間と労力を要する精製工程を大幅に簡略化できる効率的な合成手法である。しかしながら一方で目的化合物の他に未反応のフルオラス性原料やフルオラス性副生成物を分離することができないといった問題が存在する。現時点では、この問題点の有効な解決方法は存在しない。そこでこれらのフルオラスな副生成物や未反応物を除去可能な新しいフルオラス糖鎖合成法として従来のフルオラスタグ法にOne-Potグリコシル化を組み合わせた「One-Potフルオラス合成法」の開発を行うこととした。このOne-Potフルオラス合成法の鍵となるのは、反応後の分配操作において目的物以外のフルオラス性を有する化合物(未反応の原料や副生成物など)をいかに有機層に除去(分配)し、フルオラス層に目的物のみを分配させることができるかという点に尽きる。さらに目的の糖鎖分子のサイズごとに適切な分配系を構築することも必要不可欠となる。本年度はこのOne-Potフルオラス合成法を構築するための分配系を確立するためのフルオラスタグの大きさについての検討を行った。まず単糖と二糖を分配操作によって分離させる系の検討を行った。種々検討した結果、ペルフルオロオクチル基を2本有するフルオラスタグを糖1残基につき1つ導入することで目的の二糖類と単糖を分配操作により分離させることに成功した。次に二糖と三糖を分離させることが可能な系についての検討を行った。まず、糖1残基につきペルフルオロオクチル基を1本有するフルオラスタグを導入することで三糖と二糖とを分離させることを試みたが、この条件では分離することはできなかった。そこで、更なる検討を進めた結果、二糖と単糖の分離の時と同様にペルフルオロオクチル基が2本入ったフルオラスタグを糖1残基につき1つ導入することで三糖と二糖を分離させることに成功した。本年度はOne-Potフルオラス合成法を構築するために必要不可欠な分配系を確立するためのフルオラスタグの大きさについての検討に着手した。

種々検討した結果、単糖と二糖および二糖と三糖を分離することができるフルオラスタグの大きさと分配系をそれぞれ明らかにすることができた。また、通常のOne-Pot糖鎖合成において、1回のグリコシル化によって効率的に構築できる糖鎖の大きさは四糖程度までであり、それ以上の大きさの糖鎖は1回目のOne-Potグリコシル化で得られたもの同士をさらに縮合させるという手法をとるのが通常である。つまり、あと三糖と四糖を分離することができる系を見出すことができれば実際にOne-Pot合成とフルオラス合成法を組み合わせたOne-Potフルオラス合成法を用いた糖鎖合成の検討に入ることができると考えられる。以上の点よりおおむね順調に進展していると判断した。本年度は単糖と二糖、二糖と三糖をそれぞれフルオラス溶媒と有機溶媒の分配操作により分離可能な条件を見出すことができたので、次年度はこの延長として、まず三糖と四糖を分配操作により分離することが可能な条件についての検討を行う。具体的には本年度の結果を踏まえて単糖ユニット1残基ごとにフルオラスタグが1つずつ導入された三糖および四糖をそれぞれ合成する。その後それらの分配効率をそれぞれ測定する。この操作を繰り返すことで最適な、タグの構造と分配系の確立を行い分離可能な条件を確定させる。これらの結果を元に、目的とする糖鎖の大きさに応じて適切なフルオラスタグの構造と分配条件を設定し、One-Potグリコシル化と組み合わせることで「One-Potフルオラス合成法」の確立を目指す予定である。本年度の残金および次年度の予算は主にOne-Potフルオラス合成法に必要不可欠なフルオラス溶媒やフルオラスタグの原料、その他糖鎖合成の消耗品、さらには国内、国際学会費などとして使用する予定である。
走査近接場顕微鏡による表面増強ラマン散乱活性ナノ構造と増強機構の解明

金や銀などの貴金属の粗い表面、もしくはそれらの微粒子表面に分子が吸着したとき、そのラマン散乱強度が増大されることが知られている(表面増強ラマン散乱)。本研究の目的は、「ラマン散乱強度を効率的に増大させる微粒子配列を明らかにし、その増強機構を解明する」ことである。この成果は、表面増強ラマン散乱に活性な基板設計の指針を与え、バイオ・環境センサーなどへの応用に多大な貢献をすることが期待される。初年度の平成20年度は以下2点を主な目的として研究を行った。(1)金ナノ粒子一次元規則配列作成法の確立を行う。(2)走査近接場光学顕微鏡を用いて、作成した試料の近接場ラマン散乱強度分布を可視化することで、ナノ粒子が直線方向に増加したときのラマン散乱の振舞いを解明し、二量体との関係を明らかにする。(1)に関しては、これまでに作成法の開発に成功した金属ナノ微粒子単層作成法を一次元の微細加工を行った基板上に適用することで開発を試みた。基板の微細加工には電子線リソグラフィー技術と反応性イオンエッチング法を用いた。シリコン基板と石英基板に対し、レジストの選定、電子線照射時間、エッチング時間の決定、電子線照射による帯電の防止などを行うことで、基板に対し設計通りの微細加工を行うことが可能となった。微細加工を行った基板に対し、これまでに開発した手法を適用し、作成温度や湿度などの条件を調整することで、金ナノ粒子一次元規則配列作成法の確立にも成功した。作成した一次元配列構造に対して、走査近接場顕微鏡を用いて電場分布の観察を行った(2)。現在結果の解析を行っている。
肝阻血再灌流障害の遺伝子治療による制御と肝再生促進に関する研究(特に転写因子レベルでの検討)

1.遺伝子導入による制御に関する検討1)遺伝子導入に関しては未だ導入効率が悪い状況であり今後さらに検討が必要であると考えられた。2)STAT6とNFκBのcoactivatorであるCBPに関しては免疫沈降による検討では現時点では、明かな結果が得られずさらに検討が必要と考えられた。肝阻血再灌流障害の制御に関して、real-time PCRによりCC chemokineの発現の検討を行った。再灌流後経時的にCC chemokineの発現を認め病理組織標本での検討では好中球以外に単核球の集積があることが認められた。またELR motif negativeのCXC chemokineも再灌流後発現しており、様々なmediatorが発現し障害を修飾していることが判明した。(肝臓2002;43:A194)また内因性に障害を制御する機構としてIL-18に注目しその発現と抗体投与による障害への関与を検討した。その結果IL-18は抗炎症性サイトカインの発現を抑制し障害を増悪することが判明した。(日外会雑誌2002;103:198)2.Ischemic preconditioningに関しては、至適時間が決定できこれにより明らかに長時間の阻血再灌流障害が軽減されるという結果が得られた(p<0.01)。さらに組織学的好中球集積やchemokineの発現がreal-time PCRによる検討でmRNAレベルで有意に抑制されるという結果が得られた。今後さらにその機序に関して転写因子レベルで検討を進めるところである。さらに阻血中に発現するmediatorに関してはmacrophage migratoryinhibitory factorの発現があることが免疫組織科学染色並びにmRNAレベルで判明した。肝再生促進実験に関しては、今後検討を進める予定である。2)STAT6とNF_(k)BのcoactivatorであるCBPに関しては免疫沈降による検討では現時点では、明らかな結果が得られずさらに検討が必要と考えられた。肝阻血再灌流障害の制御に関して、新たに今後の展開からCC chemokineの発現の検討が必要と判断されたため、real-time PCRにより検討を行った。(肝臓2001;42:Suppl.1 A188、日消外会誌2001;34:962)2.Ischemic preconditioningに関しては、至適時間が決定できこれにより明らかに長時間の阻血再灌流障が軽減されるという結果が得られた(p<0.01)。またInterleukin-18の発現に関しても検討を加えた。

肝阻血再灌流障害の制御に関して、real-time PCRによりCC chemokineの発現の検討を行った。再灌流後経時的にCC chemokineの発現を認め病理組織標本での検討では好中球以外に単核球の集積があることが認められた。またELR motif negativeのCXC chemokineも再灌流後発現しており、様々なmediatorが発現し障害を修飾していることが判明した。(肝臓2002;43:A194)また内因性に障害を制御する機構としてIL-48に注目しその発現と抗体投与による障害への関与を検討した。その結果IL-18は抗炎症性サイトカインの発現を抑制し障害を増悪することが判明した。(日外会雑誌2002;103:198)2.Ischemic preconditioningに関しては、至適時間が決定できこれにより明らかに長時間の阻血再灌流障害が軽減されるという結果が得られた(P<0.01)。さらに組織学的好中球集積やchemokineの発現がreal time PCRによる検討でmRNAレベルで有意に抑制されるという結果が得られた。今後さらにその機序に関して転写因子レベルで検討を進めるところである。さらに阻血中に発現するmediatorに関してはmacrophage migratoryinhibitory factorの発現があることが免疫組織科学染色並びにmRNAレベルで判明した。肝再生促進実験に関しては、今後検討を進める予定である。
ドイツ自治体の資金の調達運用と貯蓄銀行(シュパールカッセ)の役割の研究

公営の貯蓄金庫は、一般行政と法人格を共にする、行政の1部門として始まり、19世紀を通じてドイツの経済成長にともなって拡大した。20世紀にはいると、貯蓄金庫間の振替取引を可能にする振替銀行が作られるようになり、貯蓄金庫のネットワーク化が進むようになる。振替銀行は、傘下の貯蓄金庫の預金をベースに、自治体の公金管理やそれにともなう短期金融にとどまらず、長期金融(地方債の引受け)、さらには対民間の与信業務一般にも業務を広げることを要望するようになる。第1次世界大戦後のハイパー・インフレ期から1930年代初めの経済恐慌期には、貯蓄金庫は最大の試練にさらされる。1931年の大統領令によって、貯蓄金庫は設立者たる地方自治体と法人格を異にするものに改変された。ナチス期と第2次世界大戦期の統制経済の時代を経て、戦後、貯蓄金庫はドイツ全土に広く支店網が広がっており、振替銀行を通じてあたかも一つの銀行であるかのごとくネットワーク化されているという利点を生かして、広汎な中産層の預金を吸収し、中小企業の資金需要に応えていくことを特徴とする金融機関として蘇ったとされる。1960年代以後は、欧州統合の進展にともない、業務の国際化も進んだ。貯蓄金庫をベースとして、貯蓄金庫の広域連合体である振替銀行があり、さらに州立銀行へと発展してきた。州立銀行は、州と複数の貯蓄金庫の地域連合体が出資して設立されている。州立銀行は州の数だけあるわけではなく、事実上、小さな州は大きな州の州立銀行に長短金融を依存し、これを通じて大きな州の影響下に置かれている。州立銀行はそういうわけで、ドイツ連邦制の基盤を危うくしているとも説かれる。
サブスタンスPのランゲルハンス細胞に及ぼす影響についての検討

BALB/cマウス骨髄細胞をrecombinant mouse GM-CSF単独で培養して誘導した未熟樹状細胞は、TNF-αによる成熟刺激に対してサブスタンスP(以下SP)を種々の濃度(1x10^<-5>,1x10^<-6>,1x10^<-7>M)で添加すると、24時間後のCD80陽性細胞の割合がSP濃度1x10^<-6>Mと1x10^<-7>M添加群において優位に抑制された。一方でLPSとIFN-γによる刺激では優位な差は認められなかった。培養上清中のIL12p70、IFN-γ、IL-10、IL-2産生をELISAにて検討したが、有意な差は認めなかった。酵素処理で得られたマウス表皮細胞からsortingで分取した表皮ランゲルハンス細胞について、同様にLPS、IFN-γ、TNF-αによるmaturationへの影響ならびにサイトカインの産生を検討したがいずれも有意な差を認めなかった。ランゲルハンス細胞以外の樹状細胞では、ある濃度のSPによって抗原提示能が抑制される可能性を示唆された。一方ランゲルハンス細胞のmigrationに対する影響について、種々の濃度のSPを皮下注したマウス皮膚にFITCを塗布し、24時間後に所属リンパ節に移動してきたFITC陽性のランゲルハンス細胞の数をFCMにて計測したが、SP濃度に関わらず有意な差は認めなかった。OVA感作マウスの脾細胞に対しOVAをpulseした培養樹状細胞とランゲルハンス細胞によるリンパ球刺激試験で、種々のSPを添加してその影響を検討した。CD4陽性T細胞では有意な差は得られなかったが、培養樹状細胞においてCD8陽性T細胞ではSPのある濃度で増殖反応の促進が認められた。抗原特異的な細胞障害性T細胞の活性化にSPの影響が示唆された。BALB/cマウスの大腿骨・頚骨より採取した骨髄細胞を、recombinant mouse GM-CSF単独で6日間培養し骨髄由来の未熟樹状細胞を分化誘導した。この細胞にTNF-αを添加しさらにサブスタンスP(以下SP)を種々の濃度(1x10^<-5>,1x10^<-6>,1x10^<-7>M)で加え24時間後と48時間後に膜表面のCD40、CD80の発現の変化をflow cytometryで観察した。結果24時間後のCD80陽性細胞の割合がSP濃度1x10^<-6>Mと1x10^<-7>M添加群において優位に抑制された。同様にLPSとIFN-γによる刺激では優位な差は認められなかった。培養上清中のIL-12p70、IFN-γ、IL-10、IL-2産生をELISAにて検討したが、有意な差は認めなかった。酵素処理で得られたマウス表皮細胞からsortingで分取した表皮ランゲルハンス細胞について、同様にLPS、IFN-γ、TNF-αによるmaturationへの影響を検討したがいずれも有意な差を認めなかった。一方マウス皮膚のランゲルハンス細胞のmigrationに対するSPの影響を検討するため、マウス皮膚にFITCを塗布し、同時に種々の濃度のSPを皮下注した。24時間後に所属リンパ節に移動してきたFITC陽性のランゲルハンス細胞の数をFCMにて計測したが、SP濃度に関わらず有意な差は認めなかった。OVA

感作マウスの脾細胞に対しOVAをpulseした培養樹状細胞とランゲルハンス細胞によるリンパ球刺激試験で、種々のSPを添加してその影響を検討したが有意な差は得られなかった。またSPの遺伝子導入樹状細胞の作成のため、C57BL/6マウスの表皮細胞よりランゲルハンス細胞分離しcell lineの確立を試みているが、現時点で確立には至っていない。
成長因子の大脳皮質発生に及ぼす影響 : 組織培養を用いた定量的解析

各種成長因子が神経系幹細胞の細胞分裂動態に及ぼす影響を検討するため、平成9年度に大脳皮質の組織培養法を確立した。すなわち胎生13日のマウスの大脳半球より、先端を鋭利にしたガラス製毛細管を用いて大脳壁をパンチアウトし、コラーゲン中でDMEMを用いて培養した。BUdRによるcumulative labelingの結果、Gl期の長さは6.3-8.3時間、Growth Fractionは0.73という結果を得た。平成10年度には、脳の発生において特に重要な役割を果たしていると考えられるβFGFの細胞周期に及ぼす影響を検討した。また、Gap Junctionの阻害剤である1-Octanol(OCT)を培養液中に加え、分裂動態に及ぼす影響を検討した。これはGap Junctionが分裂上皮の幹細胞同士を結合、細胞周期のレギュレーションに重要な役割を果たしているという知見に基づくものである。また、すべての実験を大脳外側(Area40に相当)でも行い、発生段階の違い(外側が内側に比して約24時間先行)とFGF、OCTの作用の関係について検討した。すべての系においてGrowth Fraction(GF)がin vivoの1.0という値に比して明らかに低いのは、おそらくQ Fractionの細胞が脳室層内に留まっているためと考えられる(平成9年度実績)。したがってArea40におけるFGF、OctanolによるGFの更なる低下は、Q Fractionの増加(分化の誘導)を反映していると考えられる。一方、Gl期の長さに関しては、Area1、Area40ともにFGF、Octともに効果は認められなかった。今後は、分化が進行した部位(Area40)におけるFGFのQ Fractionに及ぼす影響について、検討を進める予定である。各種成長因子が神経系幹細胞の細胞分裂動態に及ぼす影響を検討するため、大脳皮質の組織培養法を確立した。胎生13日のマウスの大脳半球より、先端を鋭利にしたガラス製毛細管(直径約1mm)を用いて大脳壁をパンチアウトし、コラーゲン中でDMEMを用いて培養した。コラーゲンを用いることによって、大脳組織(特に脳室層)の構築は良く保存されていた。BUdR暴露1時間後に固定した場合、脳室層の上半分にBUdR陽性細胞が集積しており、組織培養においてもS期はin vivo同様におこることが示された。しかし、更に2時間経過した後も、M期の細胞はBUdR陰性であり、なんらかの原因により、S期からM期への移行が阻止されていることが示唆された。さらに5時間経過すると、M期の細胞が陽性になり、これらの細胞は脳室壁に沿って分布していた。以上の結果から、1)S期はin vivoと同様に進行すること、2)M期への移行は数時間の遅れをもって再開されること、3)細胞周期が再開された後は、interkinetic nuclear movementが維持されていること、の3点が示された。以上の結果にもとづき、BUdRによるcumulative labelingを培養5時間後から開始することとした。測定されたG1期の長さは約6.5時間、Growth Fractionは約0.7であった。今後はこの実験系を用いて、特定の成長因子(IGF、basic FGF、TGF-β、NT3等)が大脳皮質発生に及ぼす影響について検討する。成長因子を臨床応用する場合,特に子宮内治療に用いる場合の中枢神経系に及ぼす影響を具体的に予測し、成長因子の安全かつ有効な臨床応用に寄与することを目指している。

BUdRによるcumulative labelingの結果、G1期の長さは6.3-8.3時間、Growth Fractionは0.73という結果を得た。本年度は、脳の発生において特に重要な役割を果たしていると考えられるβFGFの細胞周期に及ぼす影響を検討した。また、Gap Junctionの阻害剤である1-Octanol(OCT)を培養液中に加え、分裂動態に及ぼす影響を検討した。これはGap Junctionが分裂上皮の幹細胞同士を結合、細胞周期のレギュレーションに重要な役割を果たしているという知見に基づくものである。また、すべての実験を大脳外側(Area40に相当)でも行い、発生段階の違い(外側が内側に比して約24時間先行)とFGF、OCTの作用の関係について検討した。すべての系においてGrowth Fraction(GF)がin vivoの1.0という値に比して明らかに低いのは、おそらくQ Fractionの細胞が脳室層内に留まっているためと考えられる(平成9年度実績)。したがってArea40におけるFGF、OctanolによるGFの更なる低下は、Q Fractionの増加(分化の誘導)を反映していると考えられる。一方、G1期の長さに関しては、Area1、Area40ともにFGF、Octともに効果は認められなかった。今後は、分化が進行した部位(Area40)におけるFGFのQFractionに及ぼす影響について、検討を進める予定である。
有効間隙率と現場飽和状態を把握する2種類の溶液を使う新たなトレーサー試験法の開発

本研究は,自然地盤において有効間隙率を原位置で簡便かつ迅速に求める試験法を提案するとともに,この手法を応用して現場での飽和状態を確認することを目的としており,初年度はトレーサー注入試験装置を試作して原位置試験を実施するとともに,サンプリング試料に対する室内透水試験結果との妥当性を検証した。2年目となる本年度は,引き続きサンプリング試料に対する室内透水試験を実施するとともに,現地をモデル化した鉛直一次元カラムによる降雨実験を行い,原位置で測定した擬似飽和状態と現場飽和状態に対する整合性を確認した。具体的な実施内容と成果を下記に列挙する。(1)初年度に引き続き,現場から採取した試料に対する不飽和透水試験を実施した。その結果,現場で測定した擬似飽和状態及び現場飽和状態の体積含水率の値が整合したことから,室内試験によりこれらのパラメータを推定することが可能であることが判明した。(2)現地をモデル化した鉛直一次元カラムによる降雨実験を実施した。実験は排気条件と非排気条件で実施したところ,両者の体積含水率の変化に大差が認められることが判明した。さらに,注水後の体積含水率の低下挙動において,現場観測結果とは異なる現象を確認した。(3)試作したトレーサー注入試験装置は地表面付近から削孔した深度15cm程度のボーリング孔を対象にしていることから,深度方向の値を求めるにはトレンチを開削する必要がある。この点を改善するために,新たに長さ約1mの多深度土中水分計(6深度)を用いた注水試験方法を実施した。具体的には,水分計の測定影響範囲を考慮したアルミ製の円筒を深度1mまで打設してその中心部に土中水分計を設置し,円筒内に注水を行った際の水分量の経時変化を測定した。この方法により,一度の注水で深度方向の擬似飽和状態と現場飽和状態における体積含水率の値を評価することが可能となった。当初計画では,今年度に実施を延期していた一次元の室内トレーサー試験が装置の不具合で実施できなかったため,引き続き,擬似飽和状態での体積含水率と現場飽和状態から測定の有効間隙率,飽和状態から測定の有効間隙率の値についての関係性を明らかにする必要があることが課題として残った。その一方で,現地をモデル化した鉛直一次元カラムによる降雨実験や初年度での課題を踏まえた新たな注水試験方法を実施できたことから,更なる課題を抽出することができた。これらの研究成果は国内および国外の学会発表により公表するとともに,査読付き論文にまとめることができたことも鑑み,概ね順調に進展していると判断した最終年度となる本年度は,これまでの成果をベースに得られた結果の妥当性について検証を行う。具体的には,擬似飽和状態での体積含水率と現場飽和状態から測定の有効間隙率,飽和状態から測定の有効間隙率の値についての関係性を明らかにするとともに,トレーサー試験等によりこれらの値の妥当性を検証する。また,初年度で課題となった注水流量の制御に対応できるよう試験装置の改良を行うとともに,当初計画に合わせてテンシオメータにより,注入時におけるサクションの変化と孔内水位の値も得ることができるようにする。本研究は,自然地盤において有効間隙率を原位置で簡便かつ迅速に求める試験法を提案するとともに,この手法を応用して現場での飽和状態を確認することを目的としており,初年度は実際に現地トレーサー注入試験装置を試作し,室内での模擬土槽を用いて試験方法と装置の有効性を確認した。さらに,法面崩壊の予測に関する実証実験サイトで原位置試験を実施するとともに,サンプリング試料に対する室内試験により妥当性を検証した。(1)トレーサー注入試験装置のプロトタイプとして,まずは水分センサーのみを組み込んだ装置として設計した。ボーリング孔内に一定注水圧が確保できるようにマリオットタイプの注入管を用い,その注入範囲に設置した水分センサーで定常状態までの変化を測定するシステムを試作した。(2)試験装置の有効性を検証するため,岡山県内のまさ土により模擬土槽を製作し,試作したトレーサー注入試験装置でパラメータの測定を行うことで適用性を検討した。現場飽和状態の再現性を確認するとともに,擬似飽和状態の体積含水率の値と飽和状態からエタノール注入により求めた有効飽和度の値が概ね一致する結果を得ることができた。(3)法面崩壊の予測に関する実証実験サイトである盛土法面で原位置試験を実施した。試験は水による注入のみとし,擬似飽和状態,現場飽和状態,飽和状態での体積含水率の値をそれぞれ散水及び注水による体積含水率の経時変化から求めることができた。(4)現場から採取した乱れの少ない試料に対して,室内での飽和及び加圧型透水試験等により測定した体積含水率と透水係数の関係と現場で測定した擬似飽和状態及び現場飽和状態の体積含水率の値が整合する結果が得られたことから,室内試験によりこれらのパラメータを推定することが可能であることが判明した。当初計画では,原位置トレーサー注入装置を試作し,室内での模擬地盤により装置の作動状況を確認するとともに,室内で別途実施するトレーサー試験結果と比較することで試験方法と装置の有効背を確認することとしており,主な課題に対しては概ね取り組めたものの,別途実施を予定していた一次元の室内トレーサー試験が実施できなかったため,擬似飽和状態での体積含水率と現場飽和状態から測定の有効間隙率,飽和状態から測定の有効間隙率の値についての関係性を明らかにする必要があることが課題として残った。

その一方で,次年度以降に予定していた原位置試験と現地地盤のサンプリング,室内透水試験を前倒して実施できたことから,新たな課題を抽出することができた。初年度に得られた研究成果は学会発表により公表するとともに,査読付き論文にまとめることができたことも鑑み,概ね順調に進展していると判断した。本研究は,自然地盤において有効間隙率を原位置で簡便かつ迅速に求める試験法を提案するとともに,この手法を応用して現場での飽和状態を確認することを目的としており,初年度はトレーサー注入試験装置を試作して原位置試験を実施するとともに,サンプリング試料に対する室内透水試験結果との妥当性を検証した。2年目となる本年度は,引き続きサンプリング試料に対する室内透水試験を実施するとともに,現地をモデル化した鉛直一次元カラムによる降雨実験を行い,原位置で測定した擬似飽和状態と現場飽和状態に対する整合性を確認した。具体的な実施内容と成果を下記に列挙する。(1)初年度に引き続き,現場から採取した試料に対する不飽和透水試験を実施した。その結果,現場で測定した擬似飽和状態及び現場飽和状態の体積含水率の値が整合したことから,室内試験によりこれらのパラメータを推定することが可能であることが判明した。(2)現地をモデル化した鉛直一次元カラムによる降雨実験を実施した。実験は排気条件と非排気条件で実施したところ,両者の体積含水率の変化に大差が認められることが判明した。さらに,注水後の体積含水率の低下挙動において,現場観測結果とは異なる現象を確認した。(3)試作したトレーサー注入試験装置は地表面付近から削孔した深度15cm程度のボーリング孔を対象にしていることから,深度方向の値を求めるにはトレンチを開削する必要がある。この点を改善するために,新たに長さ約1mの多深度土中水分計(6深度)を用いた注水試験方法を実施した。具体的には,水分計の測定影響範囲を考慮したアルミ製の円筒を深度1mまで打設してその中心部に土中水分計を設置し,円筒内に注水を行った際の水分量の経時変化を測定した。この方法により,一度の注水で深度方向の擬似飽和状態と現場飽和状態における体積含水率の値を評価することが可能となった。当初計画では,今年度に実施を延期していた一次元の室内トレーサー試験が装置の不具合で実施できなかったため,引き続き,擬似飽和状態での体積含水率と現場飽和状態から測定の有効間隙率,飽和状態から測定の有効間隙率の値についての関係性を明らかにする必要があることが課題として残った。その一方で,現地をモデル化した鉛直一次元カラムによる降雨実験や初年度での課題を踏まえた新たな注水試験方法を実施できたことから,更なる課題を抽出することができた。これらの研究成果は国内および国外の学会発表により公表するとともに,査読付き論文にまとめることができたことも鑑み,概ね順調に進展していると判断した初年度の成果をベースに測定結果の蓄積を図るとともに,得られた結果の妥当性について検証を進める。具体的には,擬似飽和状態での体積含水率と現場飽和状態から測定の有効間隙率,飽和状態から測定の有効間隙率の値についての関係性を明らかにするとともに,トレーサー試験等によりこれらの値の妥当性を検証する。
地方ガバナンスにおける社会教育行政の構造変革と機能転換に関する研究

近代公教育制度が公法・私法の二元論的な法形式観念に基づいた解釈によって形成されてきたことを示し、しかし今後の実定法体系としての教育法は、二元論的な公法と私法の区別を前提とした法原理に拠らない公教育の枠組みを構成するものであるべきだということを提示した。公法・私法の二元論的な理解に基づいて公教育を見るならば、そこでは国家と国民の二項的な関係においてしか「公」を概念化できない。こうして近代公教育制度は、国家が関与するという意味での「公」教育として発展してきた。しかし公教育の実態は、子どもを取り巻く大人相互の私法上の関係や事実行為による関係など、多くの複雑な私法・非法関係に支えられている。ゆえに、公教育の現状を理解し、あるいは今後の公教育のあり方を探究するためには、公法・私法の枠組みに依拠しない「公共」を法概念として構想する必要がある。この新たな「公共」は、公法の枠組みに拘束されないゆえに、必ずしも憲法や教育基本法に根拠を持たなくても、住民自治あるいは私的自治の原則のもとで「公共」を観念することが可能となる。個人の権利を単位としながら、そこに導出される法原理・規範として「公共」を概念化することで、公教育は、アプリオリに「公」教育であった近代公教育観から脱却し、「公共」を根拠とした教育、「公共」のための教育へと向かうことになる。公教育に関わる私法関係を実証するためのモデルとして、複数の事例を調査した。公法上の関係は公教育において当然に重要となるが、実際の教育現場においては、社会と学校が有効に連携し、協働して子どもの教育を行っていくために、教師と親権者と住民との間の私法上の関係が重要であることが確かめられた。そして、そのような人のネットワーク形成を法的に保障していくためには、現行の公法としての教育法原理を見直し、新たな公私観念と法原理の探究を必要とすることが明らかになった。今後の社会教育行政研究のなかで、新たな制度や政策を構想あるいは設計する際に関わってくる「権利」概念を改めて位置づけなおす作業を試みた。これまでの社会教育行政研究は、社会教育法制に関する研究が中心であった。そこでは、社会教育法体系における社会教育を、「権利」との関わりのなかで解釈し理解してきたと言える。しかし現代、とりわけ社会教育や生涯学習に関する政策については、地方分権化を強め、国が定める法令による規律を弱める流れにある状況下で、社会教育法制の法解釈を中心とした社会教育行政研究では限界があると考えられる。ただ、地方分権や規制緩和が進んだとしても、地方自治や地方ガバナンスを主眼に据えた社会教育とそれに関わる制度を構想するに当たって、これまで問題とされてきた「権利」概念がどのようなもので、今後はどのように理解していくべきなのかを検討する必要があると思われた。社会教育に関わる「権利」概念は、限定されたより厳密な理解を必要とし、その意味で、「権利」概念をめぐる今後の研究は重要である。これまでの社会教育行政研究の蓄積の中では、「権利」の内実を深める作業の一方で、範囲と限界が明確にされないままであり、そのことが社会教育行政の研究や実務において「権利」概念の有効性を減じさせてきたと考えられる。行政が社会教育活動に何らかの形で関与することが、真に「権利」に関わる義務と理解できるのか、あるいは政治的な選択の問題であるのかを、具体的な状況ごとに見極めていく必要がある点を示唆した。本年度は、主に以下の2つの視点から、作業・分析を行った。(1)社会教育行政を捉える法的枠組みの仮説を構築するための整理(憲法学・行政法学の見地を基にした整理)(2)上記の仮説と照らしながら、仮説を構築・修正し、あるいは検証を行う作業上記(1)は理論的な研究作業であり、先行研究から知見を得ながら、各地方自治体の行政資料等を収集・分析した。しかし特に研究関心の対象である近隣自治の仕組みについては、行政法学分野においても研究途上であり、社会教育行政の領域においてどのような意義や限界を持つかの分析には、さらなる吟味と法的検討が必要であることが明らかになった。よって、これらの課題を次年度に活かし、理論的研究の成果としてまとめる予定である。(2)は、年度当初の計画では今年度に実際の調査を予定していたが、その前段階として、仮説の検証を行うため、東京大学社会科学研究所よりデータの寄託を受け、2次分析を行った。背景として、これまでの社会教育団体や社会教育施設の活動を中心とした社会教育行政事業では十分な役割を果せないことが明らかになってきていた中で、具体的には、ボランティアや民間組織が中心的主体として期待される理念的市民社会においては、社会教育行政の役割が縮小するという見解が一定の説得力を持ってきていた。しかし、実際は相互に関連性があるのではないかという仮説に基づき、JGSSデータの2次分析を行った。結果、これらが相互補完的に作用する場合もあることを示した。つまり、市民社会の担い手となる市民を社会として育てていく過程で、社会教育行政が少なからず貢献している可能性を示すことができたと考えている。

公法・私法の二元論的な理解に基づいて公教育を見るならば、そこでは国家と国民の二項的な関係においてしか「公」を概念化できない。こうして近代公教育制度は、国家が関与するという意味での「公」教育として発展してきた。しかし公教育の実態は、子どもを取り巻く大人相互の私法上の関係や事実行為による関係など、多くの複雑な私法・非法関係に支えられている。ゆえに、公教育の現状を理解し、あるいは今後の公教育のあり方を探究するためには、公法・私法の枠組みに依拠しない「公共」を法概念として構想する必要がある。この新たな「公共」は、公法の枠組みに拘束されないゆえに、必ずしも憲法や教育基本法に根拠を持たなくても、住民自治あるいは私的自治の原則のもとで「公共」を観念することが可能となる。個人の権利を単位としながら、そこに導出される法原理・規範として「公共」を概念化することで、公教育は、アプリオリに「公」教育であった近代公教育観から脱却し、「公共」を根拠とした教育、「公共」のための教育へと向かうことになる。公教育に関わる私法関係を実証するためのモデルとして、複数の事例を調査した。公法上の関係は公教育において当然に重要となるが、実際の教育現場においては、社会と学校が有効に連携し、協働して子どもの教育を行っていくために、教師と親権者と住民との間の私法上の関係が重要であることが確かめられた。そして、そのような人のネットワーク形成を法的に保障していくためには、現行の公法としての教育法原理を見直し、新たな公私観念と法原理の探究を必要とすることが明らかになった。
原始的棘皮動物有柄ウミユリ類の形態形成・遺伝子の解析による棘皮動物体制進化の解明

本年度は棘皮動物の神経形成過程の進化に重点をおいて研究を行った。トリノアシ、ニッポンウミシダ、マナマコを用いて、これまでの免疫組織化学だけでなく新たに透過型電子顕微鏡観察も取り入れ、発生過程を通じた神経系の挙動の網羅的な記載、比較検討を行った。棘皮動物のディプリュールラ型幼生において、幼生神経節が一つであることが祖先形であることを強く支持する結果が得られた。また、トリノアシのドリオラリア幼生の上皮神経網が半索動物等の成体の上皮神経網と相同な可能性が考えられ、新口動物全体の体制進化を考察する上で重要な指標となる。この仮説の検証のため、珍渦虫の研究も始めた。また、幼生神経系は発生の進行とともに消失し、成体神経系はそれとは独立に形成された。このことは棘皮動物共通祖先でも幼生神経系と成体神経系が独立に形成されたことを示唆する。これらの結果、考察をまとめた論文2編を現在執筆中である。そして、(1)ウミシダ類は有柄ウミユリ類の茎部の成長がある段階で停止してしまう変異によって生じた、(2)址板内の反口神経節が有柄ウミユリ類の体制の維持に必須である、(3)遊在類はその神経節を放棄することで多種多様な体制へ進化した、という3つの重要な仮説を提示した有柄ウミユリ類の茎部再生に関する論文が掲載された。また、今年度後半はスウェーデンのクリスティーネバーグ臨海実験所に赴き珍渦虫の研究を開始した。珍渦虫はその単純な体制から系統的位置が長く謎であったが、200$年に棘皮動物と近縁な新口動物であることが報告された。その系統的位置が確定するにはさらなる研究が必要なものの、私はすでに珍渦虫が新口動物である新たな証拠を得て、現在投稿中である。また、その長期飼育法も確立済みであり、今後は珍渦虫の構造、発生過程、遺伝子発現パターンなどをトリノアシと比較することで、棘皮動物、新口動物の共通祖先や進化過程を解明する予定である。本年度は2回目のトリノアシの発生過程の観察に成功し、走査型電子顕微鏡による外部構造の、そして共焦点レーザー顕微鏡による内部構造のより詳細で網羅的な観察に成功した。特に、原腸陥入前の胞胚期で卵割腔内に間充織性の細胞が確認された。これは棘皮動物の祖先的な原腸陥入様式を考える上で重要な知見である。また、様々な着底誘起実験を行ったところ、幼生の飼育容器に成体の茎部断片や貝殻をいれることで着底が促進されることが判明した。今後はこの条件を用いることで、着底後の個体も多く得られることが期待される。トリノアシ幼生固定胚を複数の神経抗体で染色し、発生過程を通じた神経系の挙動の網羅的な記載を行った。ドリオラリア幼生期に前方によく発達した幼生神経節が形成され、また、上皮神経網が体全体に出現したが、着底間近になると消失した。この上皮神経網は半索動物等の成体の上皮神経網と相同な可能性が考えられ、新口動物全体の体制進化を考察する上で重要な指標となる。トリノアシと同じウミユリ綱に属するウミシダ類、及びトリノアシと酷似した発生様式をもつナマコ類を用いて同様な実験を行い、詳細に比較検討した。両種とも幼生神経系は発生の進行とともに消失し、成体神経系はそれとは独立に形成された。私が確立した茎部再生系によって有柄ウミユリ類の茎部の成長過程の各段階が明らかになり、ウミシダ類は祖先的な有柄ウミユリ類の茎部の成長がある段階で停止してしまう変異によって生じたごとが示唆された。また、冠部の最も下にある址板が茎部の成長、再成長に重要であることが示された。このことから、址板内の反口神経節が有柄ウミユリ類の体制の維持に必須であると考えられ、遊在類はその神経節を放棄することで、多種多様な体制への進化が可能になったと考えられる。そして、(1)ウミシダ類は有柄ウミユリ類の茎部の成長がある段階で停止してしまう変異によって生じた、(2)址板内の反口神経節が有柄ウミユリ類の体制の維持に必須である、

(3)遊在類はその神経節を放棄することで多種多様な体制へ進化した、という3つの重要な仮説を提示した有柄ウミユリ類の茎部再生に関する論文が掲載された。また、今年度後半はスウェーデンのクリスティーネバーグ臨海実験所に赴き珍渦虫の研究を開始した。珍渦虫はその単純な体制から系統的位置が長く謎であったが、200$年に棘皮動物と近縁な新口動物であることが報告された。その系統的位置が確定するにはさらなる研究が必要なものの、私はすでに珍渦虫が新口動物である新たな証拠を得て、現在投稿中である。また、その長期飼育法も確立済みであり、今後は珍渦虫の構造、発生過程、遺伝子発現パターンなどをトリノアシと比較することで、棘皮動物、新口動物の共通祖先や進化過程を解明する予定である。
電気応答性流体の材料設計に関する研究

エレクトロレオロジー(ER)流体は、電場印加に伴う大きな流動特性変化(ER効果)や電場に対する高速な応答性から電気・機械変換機能を有した新規の機械要素作動流体として現在盛んに研究開発が行われている。代表的なER流体として絶縁性オイルに固体微粒子を分散させた粒子分散系が挙げられ、そのER効果は電場により誘電分極した粒子の電気的な引力作用による鎖状構造の形成に起因するとされている。しかしながら、電場強度やせん断速度あるいは電場周波数といった種々の因子とER効果との関連性については不明確な点が多く、ER流体の材料設計は未だ確立されていないのが現状である。従来、分散粒子の粒径が大きい(ミクロンオーダー)ほど高いER効果を示すどとが報告されているが、粒子の沈降などが生じ、系の安定性に対する問題点が指摘されている。そこで本研究では、金属アルコキシド重合法を用いてサブミクロンオーダーのシリカ粒子を合成し、ER効果の粒径依存性に関する検討を行った。その結果、サブミクロンオーダーを対象としたシリカ粒子分散系においてミクロンオーダーの粒子分散系に匹敵する高いER効果が現れることがわかった。また、光学顕微鏡実験により電場印加に伴う粒子鎖状構造の形成も確認した。さらに、電場が高いほどかつ粒径が小さいほど大きな履歴挙動が現れることも観測された。通常、分散系のレオロジー特性において高せん断場での構造破壊のため、せん断減少時の方が低いせん断応力を発生することが予想されるが、本系はせん断増加時より減少時の方が高いせん断応力を発生する流動特性を示した。この履歴挙動について検討したところ、せん断速度下での電場印加がこれに大きく影響することがわかった。また、粒子表面構造との関係を明確にするため、粒子表面の吸着水量や電解質添加量との関係も測定した。
分子形態を制御したカーボンオニオンナノ砥粒による超精密ポリシングの高度化

カーボンオニオンの超精密ポリシング作用の基礎的特性の検討を続けた.生成温度に起因するカーボンオニオンの分子形状の差異が砥粒としての研磨特性にどのような影響を与えるのかを明らかにすることを目的とした.一次粒径がそれぞれ5nm,18nmのナノダイヤモンドとカーボンブラックを原料とし,2000°C(球形),2400°C(多角形),2800°C(中空多角形)の計6種類のカーボンオニオンを生成した.ナノダイヤモンドから生成した3種類のカーボンオニオンを用いて石英ガラス,単結晶SiC,単結晶シリコンに対して,カーボンブラックから生成した3種類のカーボンオニオンを用いて石英ガラスに対して研磨実験を行った.研磨特性を研磨速度・最終到達面粗さで評価した結果,10Nの荷重では分子形状の差による研磨特性の大きな違いは見られず,5Nでは多角形のカーボンオニオンで最も研磨速度が高くなった.これは,高荷重ほど研磨中に圧縮状態にある粒子の変形が影響して,研磨特性が分子形状に依存しないと推察される.また,走査型プローブ顕微鏡法/ナノインデンテーション法を複合した試験法によるカーボンオニオン単一独立粒子の圧縮挙動を評価するため,分子動力学法によるモデリング,解析も進めた.表面を酸素終端したダイヤモンド平板により上下からカーボンオニオンを挟み込むモデルとし,圧縮による変形の解析を行った.カーボンオニオン粒子モデルには経験的ポテンシャルとしてBrennerポテンシャルとLJポテンシャルの複合を用いた.以上の条件で計算した結果,カーボンオニオンの変形過程と荷重変位線図を得た.そして,実測と計算でスケールが大幅に異なるため,荷重変位線図において粒径で規格化することで比較を行った結果,実測値と計算値で大きな差はない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。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。グラフェンが閉殻構造をなすナノカーボン粒子であるカーボンオニオンついて,分子レベルでの形態を制御して,ナノスケール砥粒としての超精密ポリシング機能の高度化を図り,その新たな学術創出を目的とし,物理的作用により原子レベルの平坦性とダメージフリーの加工面を実現し,低環境負荷,グリーンプロセスに寄与するナノ粒子援用ポリシング技術開発の基礎とする成果を得ることを目指している.平成28年度のひとつ目の課題として,分子形態・構造・粒径が多様なカーボンオニオンの多量生成技術の確立を検討した.カーボンオニオンの生成法として不活性雰囲気での熱処理法を選択した.熱処理法では,ナノダイヤモンド,カーボンブラックを原料として用いるが,原料粒子の加熱温度によってカーボンオニオンの分子形態がコア/シェル構造,球形,多角形,中空構造などに変化し,特に中空多角形構造のカーボンオニオンを生成するには2500°C以上の高温が必要となることから,最高温度2500°C以上の不活性雰囲気中での加熱を実現するため,最高出力10 kW以上の高周波電源を用いた雰囲気調整炉を製作した.高周波電源は設備備品として購入した.安定して目標の高温を得るための黒鉛るつぼの形状・寸法の規定,カーボンフェルトを用いた断熱構造の工夫を進めている.ふたつ目の課題として,申請者所有の自公転平行平板型超精密研磨盤により実験的にカーボンオニオンの超精密ポリシング機能の基礎的特性の検討を行った.その結果,純水を用いたカーボンオニオンでは,濃度上昇とともに到達面あらさを維持したまま研磨速度が増加すること,硬質かつナノ粒子を保持しやすいパッドが高研磨効率に適すること,微細粒径のカーボンオニオンほど研磨速度が高いことを明らかにした.大きな課題である「分子形態・構造・粒径が多様なカーボンオニオンの多量生成技術の確立」と「カーボンオニオンの超精密ポリシング機能の基礎的特性の検討」について,ほぼ計画通りに進展し,有用な結果が得られている.カーボンオニオンの超精密ポリシング作用の基礎的特性の検討を続けた.砥粒の突き出し量や切り込み深さが研磨速度に影響を及ぼすことから,ポリッシャの材質や砥粒の粒径,研磨圧力を最適化することにより研磨速度の向上を試みた.その結果,硬質かつ微細粒子を保持しやすいポリッシャがカーボンオニオンを用いた超精密研磨の研磨速度向上に適していることが分かった.さらに,砥粒径が微細であるほど研磨速度が速いことを明らかにした.また,研磨圧力によらず超精密研磨が可能であるが,研磨速度はほとんど変化しないことが分かった.次に,単位時間あたりの擦過距離を増やすために研磨機の回転速度を上昇させ研磨速度向上を試みた.その結果,回転速度によらず超精密研磨が可能であるが研磨速度はほとんど変化しなかった.また,超音波加振を援用する研磨機を作製し研磨を行ったが,研磨速度の増加を確認するには至らなかった.砥粒の切り込み深さの増加により研磨速度を向上させるために,砥粒のキャリアとなる硬質粒子を添加したスラリーによる研磨を行った.砥粒となる原料粒径5nmのカーボンオニオンに対し,粒径200nmのシリカや原料粒径18nmのカーボンオニオンを複合することで切り込み深さの増加を試みた.その結果,どちらのキャリア粒子を用いた場合でも,用いない場合に対し研磨速度の大きな違いはみられなかった.さらに走査型プローブ顕微鏡法/ナノインデンテーション法を複合した圧縮試験法によるカーボンオニオン単一独立粒子の機械的特性評価を行うとともに,関連して分子動力学法にもとづいたモデル化に着手した.

予備的な検討として,C60フラーレンをダイヤモンド平面間で圧縮する過程を模擬した解析を行うとともに,多角形状のカーボンオニオン粒子のモデル化をした.カーボンオニオンの超精密ポリシング機能の基礎的特性の検討については,計画に沿ってカーボンオニオンの生成,カーボンオニオンスラリーの作製,ポリシング実験,ポリシング面性状である幾何学的形状の詳細な観察,ポリシング速度の測定および高速化を実施した.残る課題としては,ポリシング面性状の詳細な観察・分析に関連して,加工変質層,結晶性,化学的構造,電気的特性の変化を電子線回折法や透過型電子顕微鏡法,光てこ方式プローブ型顕微鏡などによって調べ,より詳細にカーボンオニオンの分子形態・構造との関係について考察することである.また,走査型プローブ顕微鏡法/ナノインデンテーション法を複合した圧縮試験法によるカーボンオニオン単一独立粒子の機械的特性評価については,測定用試料作製技術であるカーボンオニオンの純水中への高分散性確保,試料配置基板の平滑化,平滑ダイヤモンド基板上へカーボンオニオン高分散配置を実現し,試験に供する測定用試料は作製できている.また,圧縮試験プロセスに関連して,測定試料粒子径に最適な圧子形状・寸法の最適化,最適圧縮荷重速度の設定については引き続き検討する.圧縮プロセスのモデル化は計画より早く進展している.カーボンオニオンの超精密ポリシング作用の基礎的特性の検討を続けた.生成温度に起因するカーボンオニオンの分子形状の差異が砥粒としての研磨特性にどのような影響を与えるのかを明らかにすることを目的とした.一次粒径がそれぞれ5nm,18nmのナノダイヤモンドとカーボンブラックを原料とし,2000°C(球形),2400°C(多角形),2800°C(中空多角形)の計6種類のカーボンオニオンを生成した.ナノダイヤモンドから生成した3種類のカーボンオニオンを用いて石英ガラス,単結晶SiC,単結晶シリコンに対して,カーボンブラックから生成した3種類のカーボンオニオンを用いて石英ガラスに対して研磨実験を行った.研磨特性を研磨速度・最終到達面粗さで評価した結果,10Nの荷重では分子形状の差による研磨特性の大きな違いは見られず,5Nでは多角形のカーボンオニオンで最も研磨速度が高くなった.これは,高荷重ほど研磨中に圧縮状態にある粒子の変形が影響して,研磨特性が分子形状に依存しないと推察される.また,走査型プローブ顕微鏡法/ナノインデンテーション法を複合した試験法によるカーボンオニオン単一独立粒子の圧縮挙動を評価するため,分子動力学法によるモデリング,解析も進めた.表面を酸素終端したダイヤモンド平板により上下からカーボンオニオンを挟み込むモデルとし,圧縮による変形の解析を行った.カーボンオニオン粒子モデルには経験的ポテンシャルとしてBrennerポテンシャルとLJポテンシャルの複合を用いた.以上の条件で計算した結果,カーボンオニオンの変形過程と荷重変位線図を得た.そして,実測と計算でスケールが大幅に異なるため,荷重変位線図において粒径で規格化することで比較を行った結果,実測値と計算値で大きな差はないことを明らかにした.
新しい機能性非シリケート酸化物ガラスの構造ならびに物性

本研究は、赤外透過性やイオン伝導性などの機能物性において新しい特性を示すことが期待されるガリウム酸塩、アルミン酸塩、チタン酸塩の非シリケート酸化物ガラスの機能設計、すなわち、組成と物性との関連から希望の機能を示すガラスの組成を求めることを可能にするために、これらのガラスの構造を明らかにすることを目的として始めたものである。ガラス形成酸化物を含まずにガラス化するガリウム酸塩ガラス、アルミン酸塩ガラス、チタン酸塩2成分系ならびに3成分系ガラスについてX線動径分布解析、ラマン分光、蛍光X線の化学シフトによって構造を調べた。その結果、ガリウム酸塩ガラス、アルミン酸塩ガラス、チタン酸塩ガラスのいずれにおいても、ガラス網目を形成すると思われる主要酸化物のカチオン、すなわち、Ga^<3+>、Al^<3+>およびTi^<4+>イオンの大部分はガラス中で4配位の状態で存在することが明らかとなった。このことは、網目をつくるカチオンが3または4の小さい配位数を持ち、構造単位の多面体MO_3またはMO_4(Mは金属)が頂点の酸素を共有してつながるときにガラス化がおこるとするZachariasenのガラス網目構造説がガリウム酸塩、アルミン酸塩およびチタン酸塩ガラスにもあてはまることを示している。ガリウム酸塩およびアルミン酸塩ガラスについて密度、強度、熱膨脹、電気伝導度などの物性の組成変化を測定し、ラマンスペクトルの組成変化と関連づけることによって、物性の組成による変化が、ガラス中での架橋酸素と非架橋酸素の濃度の違いおよび結合の強さの変化によって説明できることを明らかにした。以上の成果により、ガリウム酸塩、アルミン酸塩、チタン酸塩ガラスの組成設計が可能になったと考えている。ラマン分光法を用い【K_2】O(もしくは【Cs_2】O)-【Nb_2】【O_5】-【Ga_2】【O_3】ガラス中のGa及びNbの配位状態を調べた。ラマンスペクトルの解析は、ガラスのラマンバンドの強度比の組成による変化ならびに類似組成の結晶のラマンスペクトルとの比較により行った。ガラスのラマンスペクトルには、約500【cm^(-1)】と約880【cm^(-1)】とに明確なバンドが観測された。特に約880【cm^(-1)】のバンドは【Nb_2】【O_5】含有量が10モル%と少量のときでさえ顕著に観測された。約500【cm^(-1)】のバンドは酸素によって四配位されたGaと架橋酸素とによる振動であり、約880【cm^(-1)】のバンドは結合距離の短いNb-O結合による振動であることがわかった。これらのことより、上記ガラス中で、Gaは主に酸素に対し四配位しており、こうしてできたGa【O_4】四面体がガラス網目を形成しGaは網目形成カチオンとして働いていることが明らかとなった。また、Gaの周囲の構造は組成により系統的に変化することも明らかとなった。Nb-O振動のバンドは約880【cm^(-1)】という高波数領域に観察されたが、これはNbが網目形成カチオンとして働く可能性があることを示唆している。Nbは結合距離の短かいNb-O結合を有し、歪んだNb【O_6】八面体を形成していると考えられる。このNb-O結合は、【K_2】【O_1】【Cs_2】O含有量の増加にともない弱化してゆくことがわかった。上記ガラスが、従来ガラス形成に必要とされていた単純ガラス形成酸化物を含まず、しかも通常の融液冷却法によって広い組成範囲で得られる原因は、(1)【Ga_2】