hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
フォトクロミック分子複合構造における光スピン機能物性と革新的磁化制御手法の研究

その中で,金属薄膜に対して有機分子膜を修飾することで,「表面」のスピン軌道相互作用が変調されることにより,スピン流ー電流変換効率の大きさが変化することが明らかとなった.金属系の表面のスピン軌道相互作用を介したスピン流ー電流変換とその変調は,これまでのバルク及び界面を中心としたスピン流ー電流変換の研究では積極的に活用しようという意識が無かった.本研究成果は表面のスピン軌道相互作用を介したスピン流ー電流変換の重要性を指摘するとともに,有機物による表面のスピン軌道相互作用をコントロールする新しいルートを切り拓くものであり,有機物スピンオービトロニクスの研究を加速するものと期待される.研究開始後2年目の研究では,これまでに有機分子膜修飾によって得られているスピン軌道トルクに対する変調効果の増大を目指し,さまざまな有機分子/常磁性体/強磁性体複合構造を作成し,電流ースピン流変換を系統的に調べた.その中で,金属表面のスピン軌道相互作用の大きさが有機分子修飾によって変化し得ることが明らかとなった.このような新しい知見を見出した意義は大きく,次年度の展開に繋がる研究成果と考えられ,本研究はおおむね順調に進展している.また,昨年6月に研究代表者の所属が変わったため,実験装置の移設や再立ち上げを行った.現在,移設前とほぼ同等の実験が遂行可能な状況となっている.初年度の研究により,常磁性体/強磁性体積層構造に対して有機分子を修飾することで,スピン流ー電流変換の大きさを向上可能であることを明らかにした.さらに,有機分子としてフォトクロミック分子を用いることで,スピン流ー電流変換の光学的制御を実現した.今後は,初年度から継続する実験と並行して,全真空下での分子複合膜試料作成を目指す.これにより,金属超薄膜等の比較的酸化の影響を受けやすい材料系の表面に対してもフォトクロミック材料を形成させることが可能となり,より幅広い材料系での界面スピン軌道相互作用の光制御が期待できる.全真空下で作成した試料については,初年度と同様,磁気抵抗測定を用いることでスピン流ー電流変換の光制御とその検出に取り組む.常磁性体薄膜に対して有機分子膜を修飾することで,表面のスピン軌道相互作用の大きさが変調されることに起因して,スピン流ー電流変換の大きさが変化し得ることが本年度の研究により実験的に明らかとなった.このような表面あるいは界面のスピン軌道相互作用を利用することで,今後は全真空下での分子複合膜試料作成をさらに行い,より幅広い材料系での界面及び表面のスピン軌道相互作用の制御を目指す.作成した試料については,これまでと同様,磁気抵抗測定やスピンポンピング,スピントルク強磁性共鳴法を併用することで,スピン蓄積ー電流変換について系統的に調べる.
電気化学発光過程をプローブとする構造規制界面電子移動の解析

本年度は、まず、マイクロメータ単位の微結晶を核とした発光反応が観測できるペリレンの電気化学発光反応系の構造成長や発光反応機構を解明する目的で、ナノメーター単位の微小電極が集積化した電極表面上で電気化学発光観測を行った。50nm,100nm,1μmの各集積型電極を作製して検討した結果、ラジカル塩の針状結晶析出過程に関しては、結晶の形状等には大きな変化は見られなかった。また、その表面上に酸化還元パルスを与えても電気化学発光現象は観測できなかった。この結果は、特に、バルク層で生成する活性種が発光反応に大きく影響していることを示している。また、ペリレンダイマーカチオンラジカルを電子受容結晶核とした新しい固体ECL反応系を検討する目的で、結晶成長後に溶液層を別の分子種を含む溶液と置換してパルス電解を行い、電極反応過程の時間変化の違いを検討した。具体的には、ペリレンの酸化結晶核を析出させた後、バルク層の溶液をピレン及び支持電解質を含むアセトニトリル溶液と置換し、その状態で酸化還元パルスによる電解を開始して発光像の時間変化を観測した。その結果、同一のパルスシーケンスで測定を行った場合には、ピレンに置換した方が、格段に速く結晶核の溶出が進行することがわかった。同様に、ジフェニルアントラセン(DPA)の溶液と置換して測定を行った場合には、ピレンの場合と比較して、結晶上での発光は明らかに結晶核周辺で強く観測できた。また、結晶核がピレンとの反応に比べて明らかに長く残存することがわかった。これは、DPAの励起状態を経由する発光反応やDPAの酸化還元による発光反応も溶液層内でかなり併発していることを示している。
ネフェリン含有フッ素レススラグの熱力学

現在、環境保全の立場から各種産業においてはフッ素イオンの使用が大きく制限されている。ところが鉄鋼精錬プロセスでは溶銑および溶鋼の脱硫用フラックスにホタル石(CaF_2)が多量に使用されており、ホタル石の代替品が希求されている。本研究はホタル石の代替品としてネフェリン(ナトリウム-カリウムアルミノケイ酸塩の鉱物名)に注目し、ネフェリン-CaO擬2元系およびネフェリン-CaO-Al_2O_3擬3元系スラグの脱硫能を評価することを目的としている。この目的達成のため、上記スラグのサルファイドキャパシティを測定した。測定は、スラグ数グラムを密閉した高温炉内、白金皿上に溶解し、これを14501550°Cに加熱し、このスラグとAr-CO-CO_2-SO_2混合ガスとを平衡させ、スラグを急冷し、スラグ中のサルファー濃度を分析するものである。なおサルファイドキャパシティ-(Cs)は次式で定義される。Cs=(PO_2/PS_2)^<1/2>(%S)。この式中の(%S)はスラグ中サルファー濃度(重量%)、PO_2,PS_2は、ガス中のS_2,O_2は分圧である。上記実験温度において、スラグ相は均一液相あるいは固液2相共存となる。スラグ中のネフェリン含有量が増えるに従って、スラグは固液共存から均一液相へと変化する。均一液相領域では、ネフェリン含有量が増大すると供に、サルファイキャパシティーは低下し、ネフェリンはスラグの脱硫能力を低下させることがわかった。しかしながら、固液共存領域では、スラグ中ネフェリン含有量の上昇と供に、サルファイドキャパシティーが上昇することがわかった。また、固液共存領域ではサルファイドキャパシティーは、ホタル石含有スラグとほぼ同等の脱硫能を示す、すなわち、固液共存スラグを用いることにより、ネフェリンをホタル石の代替品として使用出来る可能性があることがわかった。蛍石(CaF2)は、フラックスの流動性改善等々のため、製鋼プロセスの必須材料として過去30年以上使用されてきたが、環境問題への問題により工業的大量使用が禁止された。そこで蛍石(CaF2)の代替品が希求されているが、その候補にネフェリン(Nephelin理想組成は(3/2)Na2O・(1/2)K2O・2Al2O3・4SiO2である)がある。しかしネフェリンの精錬能については、知見が全くない。本研究は、ネフェリンの精錬能なかでも脱硫能を明らかにするのが目的である。スラグによる脱硫反応はあるいはと表せる。[1]は、アルミキルド鋼のように酸素ポテンシャルの低い鋼、[2]はFe/FeO平衡によってスラグ/メタル界面の酸素ポテンシャルが制御される場合である。炭化珪素発熱体電気抵抗炉により、アルミナ製反応管内、白金プレート上にネフェリン-CaO擬2元系あるいはネフェリン-CaO-Al2O3擬3元系スラグを溶融し、反応菅内にAr-CO-CO2-SO2混合ガスを流通させ、1450°C1575°Cの温度範囲においてスラグと平衡させてサルファイドキャパシティーを測定した。予備実験により、612時間で平衡に到達することを確認した。またネフェリンを含有しないスラグと比較するため、CaO-SiO2-Al2O3-MgO4元系スラグについてもサルファイドキャパシティーを求めた。この結果、固体・液体が共存する組成においてサルファイドキャパシティーが最大値を取ることがわかった。

また、固液共存領域ではサルファイドキャパシティーは、ホタル石含有スラグとほぼ同等の脱硫能を示す、すなわち、固液共存スラグを用いることにより、ネフェリンをホタル石の代替品として使用出来る可能性があることがわかった。
2次元量子固体の整合・非整合転移に見られる量子融解現象の解明

不整合相においてドメイン壁(ソリトン)が巨視的な数現れる事が知られているが、近年の高温超伝導体における不整合ストライプの観測に伴いストライプ構造の量子揺らぎに興味が持たれている。2次元不整合量子ストライプ構造における量子揺らぎと転位の効果を調べ、ストライプ間隔が大きい時にストライプ固体から新しい量液状態ストライプ流へ量子融解する事を示した。この液体状態は銅酸化物の中性子散乱で観測されているストライプ流体相に対応すると思われる。この量子融解転移は2次転移であり、3次元XY模型の転移と等価である。通常、3次元の融解は1次転移であり、ストライプは2+1次元で融解が2次転移となる珍しい例である。また、蜂の巣型ドメイン壁についても議論し、グラファイト上の吸着原子層の不整合固体における不整合流体相と固体相の相図を得た。また、4体交換相互作用による磁性を明らかにするために、4体相互作用を含むスピン梯子系を調べた。この系は、銅酸化物との対応からも興味がもたれている。我々は、この系にスピンとカイラリティの双対性があり、4体相互作用を大きくするとカイラリティ自由度が強くなる事を示した。また、スカラー型カイラリティ秩序相の出現を、厳密な基底状態と数値計算(DMRG法)により示した。不整合相においてドメイン壁がソリトンとして巨視的な数現れることが知られているが、近年の高温超伝導体における不整合ストライプの観測に伴い2次元ソリトン格子の量子効果に興味が持たれる。2次元不整合相にみられるストライプ構造、及び蜂の巣構造のドメイン壁の量子揺らぎの効果を調べ、整合相一不整合相の量子相転移の振る舞いを明らかにした。また、これら2つの構造(固体状態)の量子融解の可能性を調べ、ストライプ構造は、ストライプ間隔が大きい時に量子揺らぎにより転位が現れ融解し、新しい量子液体状態(ストライプ流体)となる事を予言した。この量子融解転移は3次元XY模型の転移と等価である。通常、3次元の融解は1次転移であり、ストライプは2+1次元で融解が2次転移となる初めての例である。この研究により、グラファイト上の吸着原子の不整合相におけるソリトン流体相と固体相の相図を得た。この相図は実験結果を良く再現しており、今後ストライプ流体相が観測されることが期待される。
『初学指南』の満洲文字表記モンゴル語の研究

(1)文献学的観点から『初学指南』と関連文献との比較研究を行い、相互関係を明らかにした。(2)言語学的観点から、『初学指南』のモンゴル語は18世紀後半の北京周辺のモンゴル語口語である特徴を明らかにした。(3)近代モンゴル語の口語資料として『初学指南』の電子化テキスト、モンゴル語の全単語・語尾索引を作成した。この成果の一部は『「三合語録」における満洲文字表記モンゴルの研究』[2012]、日本モンゴル学会2012年度秋季大会および『日本モンゴル学会紀要』[2013]によって発表された。1.最終年度(平成24年)に実施した研究の成果:(1)研究対象である『初学指南』との関連文献資料を調査した。具体的には、10月9日同19日の間、中国内モンゴル社会科学院・赤峰市民族事務委員会・北京中央民族大学にて、『清文指要』・『蒙満文会話読本』など文献資料を閲覧・入手した。また、12月4日に、東京大学文学部漢籍コーナーに蔵されている『初学指南』及び関連文献を調査した。これにより、『初学指南』の文献学的比較・校正が完成された。(2)『初学指南』のモンゴル語の全文に日本語訳を施し、そのモンゴル語の音韻・文法・語彙といった言語的特徴をまとめた。(3)11月17日に、愛媛大学で開催された日本モンゴル学会2012年度秋季大会において「近代モンゴルの学習書『初学指南』の満洲文字表記モンゴル語について」という研究発表を行った。発表の要旨は『日本モンゴル学会紀要』第43号[2013:93-94]に掲載された。2.研究期間全体を通じて実施した研究成果:(1)文献学的観点から、『初学指南』の異本と関連文献資料を調査し、『初学指南』のモンゴル語の校正・分析を行った。(2)言語学的観点から、『初学指南』のモンゴル語の音韻・文法・語彙といった言語的特徴を明らかにし、その方言の要素を指摘することができた。(3)近代モンゴル語の口語資料として『初学指南』の電子化テキストを作成し、そのモンゴル語の全単語索引および名詞・動詞語尾索引を作成した。これらの成果は拙著『「三合語録」における満洲文字表記モンゴルの研究』[2012]、日本モンゴル学会2012年度秋季大会および『日本モンゴル学会紀要』[2013]によって掲載・発表されている。なお、『初学指南』のモンゴル語の言語的特徴ををまとめて『日本モンゴル学会紀要』[2014]に投稿する予定であり、近い将来本課題の成果を出版することを目指す。1.『初学指南』の異本を収集し、テキスト間の比較、校正を行った。具体的には、平成23/9/26平成23/9/29日に東洋文庫で、平成23/12/29平成24/1/18日に中国の大連市図書館、内蒙古社会科学院図書館と故宮博物院図書館で資料調査を行い、『初学指南』の異本を収集し、テキスト間の比較を実施した。こうした資料調査において、東日本大震災の影響もあって出遅れた部分もあるが、研究対象の正確さと完全な状態を確保するためには欠かせないものである。2.『初学指南』の満洲文字表記モンゴル語をローマ字転写して、白話体漢文と共に計算機に入力し、電子化テキストを作成した。こうした作業は、今後の『初学指南』のモンゴル語の言語学・文献学的分析と検討を効率的に実施するためのものであるが、近代モンゴルの口語の資料として『初学指南』の満洲文字表記モンゴル語の全単語索引および名詞・動詞語尾索引を作成する基礎でもある。3.平成24/2/25日に『「三合語録」における満洲文字表記モンゴル語の研究』(東北大学出版会)という学術図書を出版した(日本学術振興会平成23年度科学研究補助金〔研究成果公開促進費〕による)。本書の第1章では、『初学指南』の書誌情報、第2章では『初学指南』と『三合語録』の最初の7話のテキストの比較、第5章では『初学指南』と『三合語録』との一部の語彙の比較が行なわれている。これらは、『初学指南』の全文における満洲文字表記モンゴル語の言語的特徴を明らかにする上で重要な手がかりとなる。資料調査や電子化テキストの作成など研究課題は、基本的に計画通りに進んでいる。一方、23年度内に学会での発表を目指していたが、震災の影響により実施できなかった。1.研究の現段階では、『初学指南』のモンゴル語の全文に日本語訳を施す作業を進めている。これは、同書のモンゴル語を近代モンゴルの口語の資料として位置づけ、日本国内に公開することを前提として実施するものである。

これと同時に、『初学指南』のモンゴル語の音韻・文法・語彙といった言語的特徴を分析し、言語の通時的研究の観点から同モンゴル語の口語の実態を検討している。2. 24年度に日本国内と中国において、『初学指南』のモンゴル語と同時代のモンゴル語口語の資料調査を実施する。こうした資料との比較によって、同書の口語の特徴が一層明らかになることが予測される。また、研究発表と雑誌掲載によって、研究成果を公開することを目指す。次年度の研究費の使用計画は次の通りである:調査資料整備用消耗品・研究書籍など物品費100,000円、成果発表・調査研究・資料収集など旅費351,403円、資料収集/整理・資料提供/閲覧など人件費・謝金50,000円、印刷・複写などその他の費用50,000円。こられのうち、次年度に使用する予定の研究費51,403円が含まれている。これは、23年度に予定していた人件費・謝金などが生じなかったことによるものである。こうした研究費を、次年度の資料調査にかかる旅費に当てる予定である。
ダイニン分子のATP結合部位の機能と役割

ダイニンは、微小管と相互作用して働くモータータンパク質として最初に同定されたが、分子量が巨大で複雑な組成をしており、精製タンパク質としての取り扱いが難しいために、その分子レベルでのメカニズムの研究は後から同定されたキネシンに比べて遅れている。最近我々のグループは、いくつかの種類の精製したダイニンの運動活性をIn vitroで調べることにより、1分子で微小管上を連続的に運動する性質(processivity)をATP濃度によって変化させるもの、ATP非存在下で微小管と結合しないもの、高濃度ATP存在下で運動が阻害され、その阻害がADPによって回復されるものなど、キネシンやミオシンでは見られない興味深い性質を示すダイニンを見いだした。本研究では、これらのダイニンの運動性と生化学的性質を組み合わせて詳細に調べ、4つのATP結合部位の性質とその役割について明らかにすることを目的とした。ATP結合部位が4つ存在することは、進化上よく保存されているのでダイニンにとって積極的な役割があるに違いない。これを明らかにすることは、他のモータータンパク質とは異なるダイニン特有のエネルギー転換機構の解明に不可欠である。鞭毛・繊毛内には多種のダイニン分子が存在するために、その機構を解明するのは不可能であった。本研究では、精製した単頭ダイニンの運動能を調べることにより、タンパク質1分子の性質としてATP濃度感受性を明らかにすることができた。本研究から、モノマーのダイニンが実際に複数のATPやADPを結合すること、加水分解に関与しないADP結合部位が存在し、結合や解離の状態の情報を加水分解部位に伝えて活性を制御していることが明らかになった。ダイニンの調節機構として、重鎖自身による調節、ATPによる調節という概念は全く新しいものである。分子レベル複数のATP結合部位の機能と役割が確認されたことで、今後のダイニン研究に新たな方向を与えることができた。本研究では、ダイニン分子に特徴的な性質である4つのATP結合部位の役割を探ることを目的に、モノマーダイニンを精製し、そのATPase活性と運動活性をさまざまな条件下で測定した。テトラヒメナ繊毛からダイニンを抽出し、ショ糖密度勾配遠心により内腕ダイニンを分画し、さらに陰イオン交換クロマトグラフィーによりaダイニンを単離精製した。このaダイニンはモノマーであることを、密度勾配遠心によるS値とネガティブステイン法による電子顕微鏡観察により確認した。ATP、ADPの濃度を変化させて活性を測定したところ、ATPase活性、運動速度とも、10μM程度のADPが存在するときはミカエリスーメンテン型を示したが、ATP再生系を入れてADP濃度を低く抑えると、単純なミカエリスーメンテンには従わなかった。後者の場合には、Km,Vmaxが異なるような2種類以上のATP加水分解部位が存在するか、ATP加水分解部位とは別にATPを結合することにより加水分解部位の活性を制御するATP結合部位が存在すると考えられる。また、非常に低い濃度のADPを結合できるような、ADPに対して高い親和性を持つ部位が存在することも明らかになった。これらの結果は、モノマーのダイニンでは実際に複数のATPやADPを結合することと、加水分解に関与しないADP結合部位が存在し、結合や解離の状態の情報を加水分解部位に伝えて活性を制御していることを強く示唆している。分子レベルで複数のATP結合部位の機能と役割が確認されたことで、今後のダイニンの研究に方向を与えることができたと考えている。ダイニン分子の4つのATP結合部位の役割を明らかにするために、今年度は、細胞質ダイニンの単頭フラグメントの単離を試み、そのATPase活性と運動活性を調べた。ウシ脳から精製した細胞質ダイニンはホモダイマーであるが、これを尿素で処理することにより単頭に分離することができた。

このときダイニン重鎖と中関軽鎖に変化はなかったが、中間差が約40%解離していた。この単頭ダイニンフラグメントは、in vitroで双頭ダイニンとほぼ同じ速度で微小管をすべり運動させたが、溶液中のATPaseは約3倍に上昇していた。この原因として、単頭ダイニンの性質であるためか、あるいは中間軽鎖の解離によるため、尿素処理による影響のためなどが考えられる。細胞質ダイニンにはCTPase活性が存在するが、CTPでは微小管のすべり運動をひき起こすことはできなかった。さらに、単頭内に存在する6つのサブドメインの機能を明らかにするために、D1, D1-D2, D1-D4,に相当する領域の酵母細胞質ダイニンの遺伝子を大腸菌内で発現し、そのフラグメントの性質を調べた。D1にはほとんどATPase活性がみられなかったが、D1-D2では脳から精製したintactな細胞質ダイニンと同等のATPase活性が存在し、さらに、D1-D4フラグメントでは、尿素処理して得られた単頭ダイニンと同等のATPase活性が存在した。これらの結果から、今後、ATPase機能ドメインとCTPase機能ドメインを特定し、書くATP結合部位の役割を明らかにしていくことができると考えている。
サイトカイン固定化培養床を用いたヒロ造血前駆細胞の大量培養系の開発

造血幹細胞移植は、骨髄移植、末梢血輸血、臍帯血輸血と発展してきた。臍帯血造血幹細胞は、ドナーへの負担なく採取できること、組織適合性が比較的ゆるいこと、冷凍保存できることなどから将来有望な供給源として期待されている。しかしながら、大量に得ることが困難で、大人の治療には使用しにくい欠点があった。この欠点を克服するための方法として、生体外増殖法の検討が多くなされている。その一つの方法として細胞増殖環境を生み出すストローマ細胞を用いて造血幹細胞の増殖を加速することが検討されている。しかし、ストローマ細胞の由来を考えると問題がある。ストローマ細胞を用いない、できるだけ人工的な培養系の確立が望まれる。そこで本研究では、サイトカインを固定化することによる人工的な細胞増殖環境の創出を目指した。本研究では、まずサイトカインとしてエリストポエチン(Epo)を選び、ヒト造血前駆細胞のモデルとしてEpo依存性ヒト白血病患者由来細胞UT7-EPOを選んだ。まず、Epoを固定化するために光反応性ゼラチンの合成を行った。ゼラチンにアジド安息香酸の活性エステル体を反応させ合成した。ゼラチン誘導体とEpoを混合し水溶液としてポリスチレン基板に塗布した。風乾した後、マイクロパターンを刻んだ光マスクを載せUV光を照射した。その後、水洗し、細胞培養実験に供した。調製した基板の上にUT7-EPO細胞を播種し、培養を行った。すると、まずEpo固定化領域にだけ接着が見られた。その後2,3日後には、Epo非固定化領域の細胞はアポトーシスを惹起され、死滅したが、Epo固定化領域の細胞だけ生存した。1週間後には、培地の交換を行ったが、依然Epo固定化領域の細胞は増殖を続けた。そして2週間後も細胞成長を支持することがわかった。以上の実験により固定化サイトカインがヒト血液系細胞を活性化することがわかってきた。今日、臍帯血移植が骨髄移植に代わって本格化しようと試みられているが、臍帯血だけでは造血細胞量が十分ではなく成人患者への使用には問題があることが指摘されている。現在、造血細胞を大量培養して移植に用いようとする検討が行われているが、この細胞培養には、ストローマ細胞というフィーダー細胞が必要で、主にマウス由来のものが用いられている。しかし動物由来の細胞の共存は、ウイルスやプリオン感染の可能性があり、臨床応用のためには、これを避けたい。ストローマ細胞の役割は、各種因子の分泌と足場の提供と考えられる。本年度は、これまでに造血細胞培養に必要とされているサイトカインとしてエリスロポエチン(EPO)を選び、これと接着因子を様々に固定化した基板を調製し、その上でEPO依存性細胞株(UT7/EPO)の成長を観測した。ポリアリルアミンあるいはゼラチンにアジド安息香酸を反応させ、各々光反応性ポリアリルアミンあるいは光反応性ゼラチンを調製した。細胞培養用ポリスチレンプレートの上にこれらの光反応性高分子の水溶液を滴下した後、乾燥した。次に同じ場所にエリスロポエチンの水溶液を滴下し、乾燥した。その後、紫外線を照射した。このように調製した基板上でEPO依存性細胞株(UT7/EPO)を6日間培養したところ、溶解状態のエリスロポエチンを添加した場合と同程度の細胞増殖を観測することができた。特に光反応性ゼラチンをマトリックスとして用いてエリスロポエチンを固定化した基板上では高い細胞増殖性が観測された。このように一度細胞培養に用いた基板を洗浄に再度用いた場合にも細胞増殖活性が観測され、基板の繰り返し利用が可能であることがわかった。

1週間後には、培地の交換を行ったが、依然Epo固定化領域の細胞は増殖を続けた。そして2週間後も細胞成長を支持することがわかった。以上の実験により固定化サイトカインがヒト血液系細胞を活性化することがわかってきた。
大自由度力学系における不可逆性の法則化

補助金が交付された期間中に行った研究によって以下の成果を得た。(1)非平衡定常状態間の遷移について、拡張された熱力学第2法則が成り立つことを、具体的なモデルを用いて示した。その結果として、定常状態に拡張されたエントロピーがミクロな分布関数に対するシャノンエントロピーと一致することがわかった。(論文として出版。)(2)ハミルトンカオス系で理論的に予想されていた不可逆情報損失を数値的に測定し、理論の正しさを確認した。(論文として投稿中。)(3)散逸多体系で外側から刺激を加えたときに空間構造が発生する。その構造を維持するための代償を定量化するエントロピー生成を定義した。この量は、熱力学的な非平衡定常状態で標準的に定義されるエントロピー生成に関連して提出された「揺らぎの定理」として知られている関係式をみたす。また、この物理量と力学系的な情報損失率との関係を示唆する結果を得た。(論文として投稿中。)(4)非平衡定常状態における現象論としての熱力学を再考察し、非平衡定常状態に拡張された熱力学関数を測定量から計算する手続きを明らかにした。これにより、熱力学の拡張の仕方が具体的になり、熱力学関数が存在するための必要十分条件がわかった。非平衡性に由来する新しい力の存在や気液転移温度が非平衡性による変化を予言した。(論文として投稿中。)補助金が交付された期間中に行った研究によって以下の成果を得た。(論文として出版。(論文として投稿中。(論文として投稿中。(論文として投稿中。)以下の3点について、論文としてまとめた。(1)非平衡定常状態間の遷移について、拡張された熱力学第2法則が成り立つことを、具体的なモデルを用いで示した。(論文として出版予定)(2)散逸多体系で外側から刺激を加えたときに空間構造が発生する。これは、散逸系での刺激応答関係を理論的に考察する鍵になるだろう。(論文として投稿中。)(3)ハミルトンカオス系で理論的に予想されていた不可逆情報損失を数値的に測定し、理論の正しさを確認した。ただし、低自由度力学系を対象にしており、本来の目的である大自由度系に対しては、その足掛かりという位置づけである。もちろん、低自由度力学系において不可逆性の指標を与えたこと自体にも意義がある。(論文として投稿中。)今年度は非平衡定常状態の熱力学構造の理解に関してめざましい発展があったので、それに集中し以下の研究成果を得た。(1)非平衡定常状態における現象論としての熱力学を再考察し、非平衡定常状態に拡張された熱力学関数を測定量から計算する手続きを明らかにした。この条件を満たすかどうかは、定量的に検証できるものであり、実験的に肯定的な結果がでれば大きなブレークスルーになるだろう。この理論は、非平衡秩序パラメータという新しい物理量をもたらし、それによって非平衡性に由来する新しい力の存在や気液転移温度が非平衡性による変化を記述できる。これらの効果も具体的に実験で測定できる。以上の点を簡潔にまとめた論文を投稿中である。(2)非平衡定常状態にある大自由度動力学系からこの現象論を抽出できるかどうかを考察した。具体的には、外力で駆動された格子気体モデルを例題に数値実験を行い、非平衡状態に拡張された熱力学関数が存在するための条件を満たすかどうかを調べた。現在のところ、期待はもてるが、まだ確実な結果にはいたっていない。

学会で発表し、数値実験の精度を検討しながら投稿論文を準備中である。(3)非平衡定常状態での臨界温度の平衡のものからのずれに関する理論的考察を行った。平衡のオーダーパラメータ場と流れ場の動力学を出発点にする従来の理論とは全く異なったアプローチとして、平衡のオーダーパラメータ場と非平衡オーダーパラメータの結合によって臨界性の変化を定量的に議論した。既存の理論との関係などを明らかにしないといけない。学会で発表し、投稿論文を準備中である。
知的財産マネジメント能力の形成および蓄積に関する国際比較研究

知的財産マネジメントおよびマネジメント能力の形成・蓄積について国際比較を行うため,中国における日中国企業の技術開発,知的財産戦略,知的財産マネジメント政策と組織能力について(1)日本企業(京都・島津製作所ほか)知的財産部および知財担当者へのヒアリング(2)中国・北京市および日本における中国知的財産政策,知的財産マネジメント能力に関するヒアリング調査を通して研究を行った。中国における知的財産マネジメントに関する調査研究は,日中知財フォーラムにおいてその研究結果の一部を発表し,現在成果を論文としてまとめ刊行する作業を行っている。第二に,今日のグローバル競争下における知的財産マネジメントの発展段階を形成史的に明らかにするために,アメリカにおける初期知的財産マネジメント能力の形成に関する経営史的手法を用いた研究を行った。アメリカ合衆国セントローレンス大学を訪問し,所蔵されているオーウェン・D・ヤング文書を調査閲覧した。国際的契機を媒介とした知的財産マネジメントの形成を明らかにするに資する資料の収集ができ,目下分析を継続して行っている。第三に,現代日本における知的財産マネジメントについて,とくに研究開発の側面からアプローチする研究においても進展があった。産官学連携に代表される日本のイノベーションシステムの形成と,そこにおける知的財産権の役割を,大学における科学研究と産学連携の視点から調査し,歴史分析論文として研究をまとめ刊行したまた,最先端の技術開発現場における知的財産の役割を明らかにするために,ナノテク分野における特許データを解析した研究を取りまとめ,論文記事を刊行した。(1)日本およびアメリカの電機・エレクトロニクス企業のいくつかを抽出し、各社の知的財産管理活動の実態を明らかにするための基礎調査を行った。研究対象とする企業がアメリカ特許商標庁、日本国特許庁に対して出願した特許について、各国特許官庁の公開する電子データおよび電子データ化されていない範囲については『特許公報』、『オフィシャル・ガゼット』等の紙媒体を用いてデータベース作成を行った。特許データは各国毎に膨大に存在し、またその大部分はテキストデータではなく紙媒体形態で存在するので、これを相当程度網羅的にデータベース化するには一定程度時間が必要であり、現在も引き続きこの作業を行っている。現在進行中のデータベース作成作業は、研究対象企業の日本、アメリカ、そして中国等への国際特許出願のダイナミックな傾向を明らかにしつつあり、日米電機・エレクトロニクス企業の国際的な知的財産マネジメント能力の特徴およびその能力形成の経路に関する定量的な分析結果を成果として公表するところまで進めることができた。研究成果は来年度に数本の学術論文として発表する予定である。(2)知的財産マネジメント能力の形成に関する歴史分析を行うために、9月にアメリカ合衆国ニューヨーク州のスケネクタディ・ミュージアム文書館およびメリーランド州の国立公文書館にて現地資料調査を行った。19世紀末アメリカ企業(エジソン社、トムソン=ヒューストン社、ゼネラル・エレクトリック社)の社内の知的財産マネジメント形成期の資料、日本の戦後特許制度や日本企業の知的財産マネジメント能力に影響を与えたと考えられるアメリカ政策当局およびアメリカ電機企業の行動に関するGHQ資料を収集し持ち帰ることができた。これらは現在鋭意解析中であるが、来年度に数本の学術論文として発表する予定である。(1)日米エレクトロニクス企業の知的財産マネジメントを定量的・定性的に分析しその形成と展開を叙述するため,昨年度より引き続き日米の特許庁の発行する公報媒体を用いた特許書誌データベース作成を行うとともに,企業に対するヒアリング調査を実施した。ゼネラル・エレクトリック社の日本子会社であるGE横河メディカルシステム株式会社特許室長・高木昭雄氏へのヒアリングを実施し,米多国籍企業の東アジアにおける国際的な知的財産マネジメントと組織について情報を得た。これらの定量的・定性的データを用い1990年代以降のグローバルな知的財産マネジメントの展開について論文を作成中である。(2)知的財産マネジメントの形成を国際比較の点から行う一環として,デラウェア州ウィルミントンおよびニューヨーク州スケネクタディにて資料収集を行った。19世紀末から20世紀前半までのGE社が締結した特許契約・ライセンス契約文書を中心とした史料の収集に成功した。知的財産契約を類型分析しその変化を研究開発や経済情勢の推移と関連付けることによって,アメリカにおける知的財産マネジメント能力の形成と発展が叙述できると考えられる。現在,これら収集した史料を解読し類型化している作業中であるが,来年度には研究成果を学術論文として発表する予定である。(3)日米企業の知的財産マネジメント能力の形成と展開をより実践的な観点から分析するために,産学連携における知的財産マネジメントに関する調査・分析を行った。福井謙一博士(ノーベル化学賞受賞)が発明者となっている特許が199件あること,産学連携を利用した研究マネジメントを行っていたこと,知的財産マネジメントも社会的リソースを利用していたことを明らかにした。これらの分析手法は,現代の大学における研究開発指針への応用とともに,本研究課題である知的財産マネジメント能力の史的分析にも応用できるものである。

国際的契機を媒介とした知的財産マネジメントの形成を明らかにするに資する資料の収集ができ,目下分析を継続して行っている。第三に,現代日本における知的財産マネジメントについて,とくに研究開発の側面からアプローチする研究においても進展があった。産官学連携に代表される日本のイノベーションシステムの形成と,そこにおける知的財産権の役割を,大学における科学研究と産学連携の視点から調査し,歴史分析論文として研究をまとめ刊行したまた,最先端の技術開発現場における知的財産の役割を明らかにするために,ナノテク分野における特許データを解析した研究を取りまとめ,論文記事を刊行した。
環境ストレス耐性に関連した翻訳開始因子の同定とその発現機構の解析

イネのセシウム(Cs)抵抗性を示す6つの突然変異系統(CSR系統)の原因遺伝子を簡易ディファレンシャル・ディスプレイ(DD)法により検出を試みたところ、すべてのCSR系統において、ストレスに関係する翻訳開始因子をコードする遺伝子(eIF5A)の3'-UTRに変異(繰り返し配列が1回多い)が生じていることが明らかになった。Cs抵抗性とeIF5Aの関係を明らかにするためCSR系統と日本晴の幼植物にCs(CsCl)を処理し、処理後のeIF5Aの発現をリアルタイムPCRにより継時的に調査した。その結果、eIF5Aの発現は根の方が葉より多いこと、Cs抵抗性が強くなるにしたがって発現量が多くなる傾向があること、根においては日本晴ではCs処理後の時間とともに発現量が増えるが、CSR系統では処理開始1時間後に発現量が極大に達した後、24時間後に再び増加することが認められた。一方、根におけるCs蓄積量についてみると、日本晴が処理後時間の増加とともにCsが多くなるのに対して、CSR系統では処理開始後数時間でCs量はプラトーに達することが認められた。以上のことから、eIF5AがCs抵抗性に何らかの影響を及ぼしていることが明らかになった。しかしながら、Cs抵抗性とeIF5Aの直接的な関係、eIF5Aの3'-UTRの変異とCs抵抗性の関係等の問題については今後の調査に待たなければならない。簡易ディファレンシャルディスプレイ法(簡易DD法)によるイネのセシウム抵抗性突然変異系統6系統と野生型品種日本晴の遺伝子を比較から、すべての突然変異系統の葉と根において発現が認められないPCR産物が確認されている。このPCR産物の塩基配列はイネの翻訳開始因子eIF-5Aと相同であることまで、すでに明らかになっている。本年度はまず簡易DD法の追試を行い、突然変異系統でもかすかなバンドが検出した。これをドットブロット法により確認したところeIF-5A遺伝子は突然変異体でも発現していることがわかった。そこで突然変異系統のうち2系統について日本晴のeIF-5A遺伝子との塩基配列の比較を行ったところ、open reading frameには両者の間で差異はなく、突然変異系統ではeIF-5A遺伝子の3'-UTR領域においてみられる繰り返しの数が1回多く4回であることがわかった。突然変異系統と野生型の間では5'上流側とイントロン部分でも差異が認められたが、これらが形質発現に影響を及ぼすとは考えられず3'-UTRの変異がeIF-5A遺伝子の発現に何らかの効果を及ぼしていると結論した。eIF-5A遺伝子の3'-UTRにおける変異がセシウム抵抗性とどのように関係しているかを調査することにした。これまでにRT-PCR法による発現解析を行ったところ、同遺伝子はセシウムによりup-regulateされるが、それでも突然変異系統の発現量は野生型に及ばないことが明らかになった。また既存の遺伝資源のなかから見出されたセシウム抵抗性イネ品種(indica)の同領域は日本晴と同じ繰り返し回数であった。今後は突然変異系統の特性とeIF-5Aの発現の関係について詳細な調査を行う予定である。日本晴を原品種とするイネのセシウム抵抗性突然変異体について、簡易ディファレンシャルディスプレイ(DD)法により抵抗性遺伝子の検索を行ったところ、翻訳開始因子のひとつeIF-5Aの関与が示唆された。しかも、突然変異体はeIF-5Aをコードする遺伝子の3'-UTRに変異が生じていることも明らかになった。本年度は前年度までの成果の追試を主に行って、セシウム耐性とeIF-5Aの関わりについて詳細に検討した。1)突然変異体と同程度、あるいはそれ以上のセシウム抵抗性を示す品種の存在が明らかにした。これら品種のeIF-5A遺伝子の3'-UTRを調べているが、これまでに突然変異体と同様の配列は認められていない。

ただ、抵抗性弱の品種のなかに突然変異型のeIF-5Aをもつ品種(金南風)の存在も明らかになり、セシウム抵抗性とeIF-5Aの関係をコンタミの可能性を含めて再検討中である。2)eIF-5A遺伝子の発現に及ぼすセシウム処理の影響について、RT-PCRおよびリアルタイムPCR法により調査したが、発現は生育環境等の条件により変化することが明らかになった。以上の結果は、eIF-5Aの変異が単純にセシウム抵抗性に結びつかないことを示唆しており、シュートと根に及ぼす生育環境、他の遺伝子の発現との相互作用によりeIF-5Aの発現が異なっていると推察される。そこで、3)DD法により得られた他の突然変異体特異的DNA断片がどのような遺伝子と関係するのかを調べることにして、現在cDNA断片のクローニングを進めている。さらに突然変異体の形態、セシウム抵抗性の遺伝について予備調査を行った。イネにおけるeIF5Aの発現とセシウム抵抗性の関係を、eIF5Aの3'-UTRに変異があるセシウム抵抗性突然変異系統(CSR系統)と原品種日本晴を用いて、リアルタイムPCR法により調べた。その結果は以下の通りである。20μMのセシウム処理を播種後20日目の幼植物に行ったところ、eIF5Aの発現量は葉より根で大きいこと、CSR系統の発現量には系統間差異があり、日本晴と同程度の系統から、日本晴の数倍を示す系統まであった。根におけるeIF5Aの発現量を処理開始より経時的にみたところ、日本晴は時間とともに発現量が増加するが、CSR系統では処理後1時間でいったん極大となり、その後24時間目に急増した。一方、葉におけるeIF5Aの発現量は処理後612時間目で多く、24時間後には減少した。根と葉におけるセシウム含量を調べたところ、セシウムは葉へはほとんど移動せず、根に留まっていることが認められた。根におけるセシウム含量のセシウム処理開始後の変化はCSR系統と日本晴の間で差異があった。すなわち、日本晴ではセシウム含量が処理時間とともに増大するのに対して、CSR系統は処理1時間後で最大となり、その後減少傾向にあった。この傾向は根におけるの発現量の時間的変化と対応していた。以上の結果はeIF5Aの変異が直接セシウム抵抗性に結びつくものではないが、eIF5Aの発現がセシウム抵抗性に何らかの影響を及ぼしていることを示すものである。また、eIF5Aがストレス状態にある細胞で作用しているという報告を考えれば、本実験結果は塩分ストレスや重金属ストレス条件にも適用できるものと思われる。eIF5Aがどのようにセシウム等への抵抗性と結びついているかは今後の課題として残った。
プロテオミクスを用いた自己免疫性肝炎における抗体の網羅的解プロ免疫解析

本研究は、自己免疫性肝炎(AIH)におけるプロテオミクスの手法を用いた網羅的な自己抗体の対応抗原について検討し、AIH患者に特異的な自己抗体の対応抗原として、phosphoenolpyruvate carboxykinase(PEPCK)を同定した。抗PEPCK抗体は、健常人での陽性はなく、AIHでは30例中10例(33. 3%)、原発性胆汁性肝硬変(PBC)患者とのオーバーラップ例16例中7例(43. 7%)、PBC30例中2例(6%)とAIHで高頻度に検出され、特異性が高いことが確認された。この自己抗体の測定は、AIHの診断に役立つ知見と考えられる。本研究は、自己免疫性肝炎(AIH)におけるプロテオミクスの手法を用いた網羅的な自己抗体の対応抗原について検討し、AIHに特異的な自己抗体を発見することを目的とした。本年度は、研究実施計画に則り、抗原蛋白の抽出、二次元電気泳動ならびにWestern blotの準備段階まで施行した。まず、抗原蛋白の抽出においては、過酸化永素負荷が無い状態で培養正常ヒト肝実質細胞(Cryo hNHeps)から細胞膜成分、細胞質成分、核成分を抽出し蛋白抗原とした。抽出抗原を濃縮し(ReadyPrep 2Dクリーンアップキット)二次元電気泳動システムを用いて泳動した。泳動ゲルの確認のため蛋白染色(染色溶液キット)を行い、スポットを確認した。スポットの確認されたゲルは、ニトロセルトース膜に転写し、Western blotを進めている。現時点では、膜への蛋白転写が確認されている。その後、一次抗体として使用する血清は、国際診断基準を満たす典型的なAIH患者でステロイド未治療患者2例および全身性エリテマトーデス患者2名、健常者1例の血清を用いる予定であり、現在、本学倫理委員会に申請予定である。本年度の成果として、ヒト由来の抗原蛋白抽出から二次元電気泳動までの一連の手法が確立されたので、過酸化水素負荷による培養正常ヒト肝実質細胞からの抗原抽出、培養ヒト肝類洞壁細胞からの抗原抽出も併せて現在進めている。なお、当初の実施計画では疾患群のみ陽性の蛋白スポットと同部位のスポットをゲルより切り出し、質量分析を行う予定であったが、二次元電気泳動の習得に時間を要し次年度へ予定が延期された。本年度は、前年度に引き続き、二次元電気泳動ならびにWestern blotによる抗原蛋白の同定を施行した。抗原蛋白は、培養正常ヒト肝実質細胞(Cryo hNHeps)から細胞膜成分を抽出し蛋白抗原とした。抽出抗原を濃縮し(Ready Prep 2Dクリーンアップキット)二次元電気泳動システムを用いて泳動した。スポットの確認されたゲルは、ニトロセルトース膜に転写し、Westem blotを進めた。本学倫理委員会の許可のもと、一次抗体として使用する血清は、国際診断基準を満たす典型的なAIH患者でステロイド未治療患者2例および全身性エリテマトーデス患者2名、健常者1例の血清を用いた。本年度の成果として、AIH患者群のみ陽性の蛋白スポットと同部位のスポットをゲルから切り出し、質量分析を行い、アミノ酸のN末端10残基がIle-Gh-Thr-Leu-Arg-Val-Leu-Ser-Gly-Aspであることから抗原蛋白のホモロジーサーチめ結果、この抗原蛋白がphosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCK)であること同定した。さらに、リコンビナントPEPCK蛋白、植物抽出PEPCK蛋白、抗PEPCK抗体を用いて、患者血清がPEPCK蛋白と特異的に反応することが確認された。現在、AIH症例数を増やしWestern blot法にてその陽性率や臨床背景との比較を今後予定している。今後は、抗PEPCK抗体がAIH患者に特異性が高いことが判明した場合は、肝組織における免疫組織化学による局在やモデル動物の作成に着手したいと考えている。前年度の成果において、AIH患者に特異的な自己抗体の対応抗原として、phosphoenolpyruvate carboxykinase (PEPCK)を同定した。

本年度は、AIH症例数を増やしWestern blot法にてその陽性率や臨床背景との比較をおこなうた。抗原としてリコンビナントPEPCK蛋白が最も安定したデータが得られたため、抗原として用いることとした。Western blotによる検討では、健常人での陽性は認められず、AIHでは30例中10例(33.3%)、Paris診断基準を満たす原発性胆汁性肝硬変(PBC)患者とAIHとのオーバーラップ例16例中7例(43.7%)、PBC30例中2例(6%)とAIHで比較的高頻度で抗体が検出され、特異性が高いことが確認された。ELISA法の検討では、条件設定で課題が見つかり、安定した結果が得られず使用する抗原蛋白、ブロッキング法について現在も調整中である。ElISA法が確立した段階で、多施設での検討も予定したい。さらに今後は、抗PEPCK抗体がAIH患者に特異性が高いことが判明したので、肝組織における免疫組織化学による局在やモデル動物の作成に着手したいと考えている。
トポロジカル凝縮系の理論

固体の超伝導、超流動ヘリウム3、冷却原子気体を横断的に研究してトポロジカル量子現象の理論構築に貢献した。既存の異方的超伝導が、対称性によって保護ざれたトポロジーによって理解されることが明らかになった。その結果、超流動3Heの磁場下相転移のような新奇な相転移の存在も明らかになった。さらにCuxBi2Se3やInSnTeのような新物質のトポロジカル超伝導も明らかにより、トポロジー概念を用いることで超伝導・超流動を俯瞰し、新奇な系をデザインできるような段階に到達した。また奇周波数クーパー対とマヨラナ型準粒子励起との関係も明確になり、エッジ状態としての局在したクーパーペアの性質の理解が深化した。スピン3重項奇パリティ超伝導体接合、強磁性体接合における奇周波数電子対がもつ局所的な負の超流動密度が、表面インピーダンスの異常やマイスナー磁化率の異常を引き起こすことを明らかにした。また奇周波数超伝導ギャップ関数がバルクの状態の解として現れることを擬1次元電子系に対してRPA、3次摂動の範囲内で示すことに成功した。BECの研究では、磁気的双極子相互作用が存在する状況下で、強磁性的相互作用をするボース・アインシュタイン凝縮体が自発的に磁気秩序を形成するダイナミックスを調べた。その結果、バークレーの実験を再現するためには磁気的双極子相互作用が現実の値よりも数倍大きい必要があることが理論的に明らかになった。更に、スピンが2のスピノール凝縮体において素粒子の分野で議論されている擬南部-ゴールドストーンモードが表れることを見出し、またそれが実験的に観測可能であることを指摘した。非自明な量子渦に関しては、中性原子気体系で実現が期待されるp波超流動体の量子渦について系統的に研究を行った。特に、トポロジカル相転移とマヨラナ型準粒子励起の存在の関連性について数値的及び解析的に明らにした。また、薄膜に閉じ込められた超流動ヘリウムでのエッジ状態の存在と熱力学的特性への影響について明らかにした。スピン軌道相互作用とゼーマン磁場を考慮することにより、スピン1重項超伝導やノードのある超伝導状態であっても、非可換トポロジカル状態が実現可能であることを明らかにした。また、時間反転対称性を破らない系においても、空間反転対称性の破れと強い電子相関により、平坦な分散をもつ特異なマヨラナ型エッジ状態が生じうることを明らかにした。スピン軌道相互作用により従来型s波超伝導体からカイラルエッジ状態が作れることがすでに佐藤の理論で知られていたが[M. Sato et al., Phys. Rev. Lett.103, 020401 (2009)]同様の機構から半導体2次元電子ガスを強磁性体と従来型s波超伝導接合系でサンドイッチした系でもカイラルエッジ状態が存在することが理論的に示せる。田仲らは、この系のエッジ状態および常伝導金属との接合のトンネル効果を研究し、エッジ状態形成における量子臨界を理論的に解明した。その結果、エッジ状態が強磁性体の交換磁場および2次元電子ガスの化学ポテンシャルにより制御可能であることが明らかになった。近年、52Crなどの大きい角運動量を持った原子のボース・アインシュタイン凝縮(BEC)が実現している。これら内部自由度が大きい系では、相互作用パラメターに依存して様々な磁性を示す相が出現するため、エネルギーを最小化する方法で基底状態を求めるのは容易ではない。そこで上田らは、対称性をもとに、スピン自由度を持ったBECの基底状態を求める方法を開拓した。この方法をスピン3のBECに適用し、先行研究では見落とされていた相を発見した。制限空間中の超流動3He-Aはスピン自由度を持ったカイラルp波超流動体である。水島らは、この系における半整数量子渦状態の熱力学的安定性についてギンツブルグ・ランダウ理論により調べた。特に、スピン揺らぎフィードバック効果による強結合効果とフェルミ液体補正の効果が半整数量子渦の安定性に与える影響を明らかにした。また、低エネルギー準粒子状態についてBogoliubov-de Gennes方程式の数値解析により調べ、そのマヨラナ性について議論した。また、非可換ゲージ場中でのボース凝縮体に自発的に現れる様々なスピンテクスチャー構造について統一的に理解した。結晶のもつ対称性を用いることで新奇なトポロジカル超伝導の分類が可能となった。実際のSr2RuO4はスピンの自由度があるスピン3重項超伝導体であるが、dベクトルの向きによってトポロジカル超伝導としての分類がより詳しくできることになった。

重い電子系UPt3においても結晶対称性によって守られたトポロジカル相が実現され、イジング的磁気応答や渦束縛準粒子のトポロジカル相転移など新しいトポロジカル量子現象を抽出することに成功した。人工ゲージ場下の高速回転する2成分ボース気体の性質を厳密対角化の手法で調べ、この系が充填率1+1の場合にトポロジカル秩序を持たない整数量子ホール状態のボソン版ともいえる状態を示すことを明らかにした。また、ラシュバ型のスピン軌道相互作用をするスピノールボース・アインシュタイン凝縮(BEC)系において、ゲージ、スピン、そして、空間回転の自由度が結合した対称性が自発的に破れる結果として、系を回転させることなく様々な渦状態が現れることを明らかにした。トポロジカル絶縁体上では、電荷とスピンが結合した自由度の低い電子系が実現されているが、この系における磁気抵抗効果の計算が拡散伝導領域において行われ従来のスピントロニクスで得られない大きな磁気抵抗効果を予言した。またシリコンの単原子層物質であるシリセンを用いた接合系におけるpn接合の特性を明らかにした。トポロジカル超伝導体として知られているSr2RuO4のトンネル効果の理論の研究を行い、多軌道の効果を取り入れた微視的な理論を提案した。2011年に柏谷らによって測定されたコンダクタンスの様々な形状は再現できることを明らかにした。CuxBi2Se3の超伝導体における超伝導近接効果がペアポテンシャルの持つ空間依存性を考慮することで理論的に調べた。トポロジカルに自明な超伝導状態が実現された場合、軌道の自由度のためにBCS理論で得られる典型的なs波的U字型状態密度は得られないことが明らかになった。またワイル半金属を研究して、ワイル半金属固有の軸性流の性質を明らかにし、スピン注入に制御できることを示した。またドープしたワイル半金属超伝導体においてこれまで全く予想されていなかったクロス型フラットバンド零エネルギーアンドレーエフ束縛状態が磁気鏡映対称性により現れることを明らかにした。トポロジカル結晶絶縁体SnTeでは、従来のトポロジカル絶縁体の概念では理解できない表面状態が予言され、実際に実験で観測されている。その一方、結晶対称性は非常に複雑であるため、トポロジカル結晶絶縁体・トポロジカル結晶超伝導体の系統的な分類は難しいと考えられてきた。そのような状況の中、K理論がトポロジカル結晶絶縁体・超伝導体の分類に有効であることに気が付き、位数2の点群によって守られたトポロジカル結晶絶縁体・超伝導体の完全な分類を行った。2成分ボース気体のそれぞれの成分が反並行磁場中におかれた場合の相図を理論的に明らかにした。その結果、各成分の分数量子ホール状態が成分間の相互作用が強い領域でも安定に存在することが分かった。また、成分間相互作用が引力で、大きさが成分内の斥力相互作用と等しい場合には、2成分がスピンシングレットペアーを作った状態が厳密な多体基底状態であることを明らかにした。田仲、佐藤らは超伝導トポロジカル絶縁体CuxBi2Se3にの超伝導物性を系統的に研究した。アンドレーエフ束縛状態の分散関係を明らかにして、表面マヨラナ型準粒子励起であることを示した。常伝導金属とのトンネルコンダクタンスを計算して、安藤らのトンネル効の実験に現れる零電圧ピークの起源が分散関係の持つ特殊性に起因することを解明した。またクーパー対の対称性の違いによる比熱、帯磁率に与える影響を解明し、トポロジカル超伝導状態のdベクトルについての解析も行った。