hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
太陽励起レーザーの高効率な太陽光キャビティの開発

フレネルレンズを太陽光の主集光系として,またNd : YAG結晶をレーザー媒質として用いた太陽励起レーザーの開発を行った.特に,これまでに用いてきた太陽光の二次集光系に新しく三次集光系を考案,設計,製作,実験および数値計算による解析を行った.従来レーザー媒質の破壊等が起こり定常的なレーザー出力が得られていなかったが,本研究の成果により120Wの定常出力に成功した.これにより太陽励起レーザーの世界最高の効率を1. 5倍にも更新し, 30W/m^2を実現した.フレネルレンズを太陽光の主集光系として,またNd : YAG結晶をレーザー媒質として用いた太陽励起レーザーの開発を行った.特に,これまでに用いてきた太陽光の二次集光系に新しく三次集光系を考案,設計,製作,実験および数値計算による解析を行った.従来レーザー媒質の破壊等が起こり定常的なレーザー出力が得られていなかったが,本研究の成果により120Wの定常出力に成功した.これにより太陽励起レーザーの世界最高の効率を1. 5倍にも更新し, 30W/m^2を実現した.当初の研究実施計画通り,太陽光キャビティをモデル化した数値計算コードの作成を行い,降り注いだ太陽光がどれだけレーザー媒質へと吸収されたか,そしてレーザー媒質長手方向に対して吸収分布がどれだけ平滑であるか,レーザー出力時の出力の安定性を評価指標として用いた.作成した数値計算コードを用いて,従来よりも特に,従来冷却剤を太陽光キャビティ全体に循環させていたのに対し,冷却材の屈折率を利用した3次集光系を提案,計算から設計を行う事によって,太陽励起レーザーの性能が向上するであろう形状を見出した.更に,実際に太陽光キャビティを作成する事により,その性能評価を行った.実際に作成した太陽光キャビティを用いて太陽光を用いてレーザー発振の実験を行った結果,3次集光系の集光性能の向上により,太陽光の吸収効率をこれまでの1.3倍向上する事に成功した.さらに,従来はレーザー出力が15%程度の変動があったのに対し,5%にまで低減する事に成功した.これは3次集光系の形状を最適化した事により,太陽光の媒質内での吸収分布が平滑になった事と冷媒の流路,流速を最適化したために冷却効果が増大した事が理由であると考えられる.以上の事から,研究実施計画通り,太陽光キャビティの数値計算コードを作成し,それを用いる事によって太陽励起レーザーの設計が可能となった.更に,それを利用する事により,太陽励起レーザーの効率の向上を図ることに成功した.当初の研究実施計画通り,前年度に作成した数値計算コードを用いて,降り注ぐ太陽光パワーに対するレーザー媒質での総吸収パワー,太陽光パワーを吸収したレーザー媒質上での最大パワー密度,およびその励起分布の均一性を評価指標として,レーザー媒質,太陽光キャビティの設計・試作を行った.また,本設計には前年度に考案した新しい集光系モデルを組み込んで行った.さらに,レーザー媒質の形状,散乱損失等を計測する事により,従来のCr:Nd:YAGセラミックスからNd:YAG結晶へとレーザー媒質を変更し,形状も変更する事により,レーザー共振器内での損失を減らす設計を行った.その結果,2×2mのフレネルレンズを一次集光系として用いた太陽励起レーザー装置を作成し,最大レーザー出力120Wを得る事に成功した.これはレーザー出力としては1.5倍の向上に成功した事になる.また,この結果は総合エネルギー効率指標(Tbtal area performance)にすると30[W/m^2]となり,他の研究機関で行われた反射型集光系を一次集光系として用いた研究における最高記録である6.7[W/m^2]のおよそ4.5倍に相当し,効率の世界最高記録を大きく更新した事になる.なお,本結果は現在論文投稿中である.以上の事から,研究実施計画通り,前年度に作成した計算コードを用い,総吸収パワー,最大パワー密度および励起パワー密度の分布を考慮する事により評価指標を確立し,それらの評価指標から太陽励起レーザーの集光系およびレーザー媒質を設計する事により,レーザー出力,効率の大幅な向上に成功した.
スピン・ギャップを持つ量子スピン系の理論的研究

量子スピン系では,低次元性やフラストレーションによって強い量子ゆらぎがはたらくとき,基底状態が無秩序状態となりスピン励起は有限のギャップを持つことがある.このような場合に,基底状態の性質とスピン・ギャップ出現のメカニズムを調べ,量子ゆらぎの効果を明らかにすることを試みた.まず,1次元の混合量子スピン系を非線形シグマ模型に変換する一般的な方法を発見した.本研究以前のほとんどの方法では,変換前後で自由度が変化してしまうなど正当性がなく,モデルに依存した変換で一般性もなかった.非線形シグマ模型の位相項からは直ちにスピン・ギャップの有無が判定できる.特に,いろいろな4倍周期の系に対して無秩序状態間の相境界を表す方程式を得て,相図を明らかにした.各相に対して,シングレット・クラスター・ソリッドの描像を導入して,基底状態の波動関数を定性的に説明した.フラストレーションの効果が大きい場合として,1次元では歪んだダイヤモンド型格子上の,2次元では規則的に格子点を除いた正方格子上のスピン系を検討した.これらが実現している物質としては,前者ではCu_3Cl_6(H_2O)_2・2H_8C_4SO_2,後者ではCaV_4O_9が候補となっている.スピン模型を数値対角化すると共に帯磁率などの実験データを解析して比較し,各交換相互作用の大きさとスピン・ギャップの起源を詳しく分析した.これらの物質ではフラストレーション以外の効果が大きいことがわかった.この研究を通して,量子ゆらぎが大きな効果を持つようないろいろな状況を具体的に把握し,スピン・ギャップを生じる条件をいくつかの場合に明確にすることができた.同じくスピン・ギャップを持つ相であっても連続には移り得ない場合があることもわかった.また,一般性のある合理的な非線形シグマ模型の方法を開発できたことは大きな成果であった.量子スピン系では,低次元性やフラストレーションによって強い量子ゆらぎがはたらくとき,基底状態が無秩序状態となりスピン励起は有限のギャップを持つことがある.このような場合に,基底状態の性質とスピン・ギャップ出現のメカニズムを調べ,量子ゆらぎの効果を明らかにすることを試みた.まず,1次元の混合量子スピン系を非線形シグマ模型に変換する一般的な方法を発見した.本研究以前のほとんどの方法では,変換前後で自由度が変化してしまうなど正当性がなく,モデルに依存した変換で一般性もなかった.非線形シグマ模型の位相項からは直ちにスピン・ギャップの有無が判定できる.特に,いろいろな4倍周期の系に対して無秩序状態間の相境界を表す方程式を得て,相図を明らかにした.各相に対して,シングレット・クラスター・ソリッドの描像を導入して,基底状態の波動関数を定性的に説明した.フラストレーションの効果が大きい場合として,1次元では歪んだダイヤモンド型格子上の,2次元では規則的に格子点を除いた正方格子上のスピン系を検討した.これらが実現している物質としては,前者ではCu_3Cl_6(H_2O)_2・2H_8C_4SO_2,後者ではCaV_4O_9が候補となっている.スピン模型を数値対角化すると共に帯磁率などの実験データを解析して比較し,各交換相互作用の大きさとスピン・ギャップの起源を詳しく分析した.これらの物質ではフラストレーション以外の効果が大きいことがわかった.この研究を通して,量子ゆらぎが大きな効果を持つようないろいろな状況を具体的に把握し,スピン・ギャップを生じる条件をいくつかの場合に明確にすることができた.同じくスピン・ギャップを持つ相であっても連続には移り得ない場合があることもわかった.また,一般性のある合理的な非線形シグマ模型の方法を開発できたことは大きな成果であった.量子スピン系では,強い量子ゆらぎがはたらく場合,反強磁性などのスピン秩序が形成されず基底状態が無秩序状態となることがある.このときスピンの励起には有限のエネルギー,すなわちスピン・ギャップが必要となる.スピン・ギャップ出現のメカニズムや基底状態の性質は,いくつかの特別な系においては理解されてきているが,秩序状態が形成されている系の理解と比較して十分ではない.本年度は,まず2次元の量子スピン系と見なせる物質CaV409の帯磁率の実験を解析した.この物質の基底状態は無秩序状態でスピンの励起エネルギーにはギャップがあることが実験的にわかっている.しかしながら,この無秩序状態の原因については,中性子散乱の実験と帯磁率の実験は異なったものを示唆していた.そこで帯磁率は高温側で温度の逆数の解析関数となりベキ展開できることを使って,帯磁率の実験データを新しい観点から分析し直した.その結果,実験サンプルに非磁性の成分が含まれていることが明らかになり,これを補正すると帯磁率の実験結果は中性子散乱の実験と矛盾しないことが示された.量子スピン系を表すハイゼンベルグ模型を非線形シグマ模型に変換し,スピン・ギャップの有無を判定することは本年度の中心的な課題である.過去の研究では,変換した後に自由度の数が変化しているなどの例も多く,無矛盾で一般的な扱いは確立していない.そこで,周期性を持つ1次元スピン系の場合に,何周期かを1つのブロックとしてブロックごとに変換を行い,非線形シグマ模型を導出した.この定式化は,周期的であればどのような長周期のスピン系にも適用できる一般性の高いものである.

1周期の中においては,すべての交換相互作用の強さが異なっていてもよく,各格子点ごとのスピンの大きさも異なっていてよい.量子スピン系では,低次元性やフラストレーションのために強い量子ゆらぎがはたらき,反強磁性などのスピン秩序が形成されず基底状態が無秩序状態となることがある.このときスピンの励起には有限のエネルギー,すなわちスピン・ギャップが必要となる.スピン・ギャップ出現のメカニズムや基底状態の性質を調べてきた.本年度は,昨年までに開発した周期的混合量子スピン鎖を非線形シグマ模型に変換する方法をいくつかの4倍周期の場合に適用した.この方法では,スピン鎖のハミルトニアンに対して周期の何倍かを1つのブロックとしてブロックごとに変換を行うため,変換の前後で自由度の数が変化せず,あいまさなく非線形シグマ模型を導出できる.その結果,4倍周期の場合に対する無秩序状態間の相境界を表す方程式を得て,これより相図を求めた.これらの相図はどのような大きさのスピンが混合しているかに応じて,特徴的な豊富な相を示す.すなわち,パラメータを変化させることで連続には移り変われないような多数の無秩序状態が見いだされた.各相の特徴を表すためにシングレット・クラスター・ソリッドの描像を導入した.多くの場合,この描像によって各相の基底状態の波動関数を定性的に説明できることがわかった.また,歪んだダイヤモンド型スピン鎖で表される実際の物質が発見され,帯磁率などが測定されたのに応じて,理論的な検討を行っている.ダイヤモンド型スピン鎖については報告者らの厳密解がある.この知識を生かして歪んだ楊合の帯磁率とスピン・ギャップを検討している.量子スピン系では,低次元性やフラストレーションのために強い量子ゆらぎがはたらく.このため,基底状態にスピン秩序が形成されず無秩序状態となり,スピン励起にギャップが生ずることがある.このスピン・ギャップ出現のメカニズムや基底状態の性質を調べてきた.本年度は,まず,最近接に相互作用のある周期的混合量子スピン鎖を非線形シグマ模型に変換する方法を多くの具体的な場合に適用した.この方法では,ハミルトニアンをブロックに分割してブロックごとに変換を行うため,変換の前後で自由度の数が変化ぜず,合理的に非線形シグマ模型を導出できる.その結果,いろいろな量子スピン鎖に対して無秩序状態間の相境界を表す方程式を得て,これより相図を求めた.これらの相図は豊富な相を含んでいる.すなわち,パラメータを変化させることで連続には移り変われないような多数の無秩序状態が見いだされた.各相の特徴はシングレット・クラスター・ソリッドの描像によって定性的に説明した.また,この手法の2次元量子スピン系への拡張も行った.次に,フラストレーションのある場合として,歪んだダイヤモンド型スピン鎖の相図とスピン・ギャップを数値計算によって調べた.実際の物質の帯磁率とスピン・ギャップの測定値とを比較してスピン・ギャップの起源を詳しく分析した.また,量子スピン系にホールをドープした場合にまで研究対象を広げ,ラッティンジャー流体の性質に基づいて,スピン・ギャップと金属絶縁体転移や超伝導の関連を検討した.
昭和初期の農村家計における生産・消費行動の分析

申請者は「昭和初期の農村家計における生産・消費行動の分析」という研究課題のもと、昭和初期の農家を対象に行われた家計調査を用いて、金融ショックによる所得・消費の変化を包括的に分析する。当時の農村では養蚕が主要所得源の一つであったが、大恐慌による生糸価格暴落により深刻な影響を受けたと言われている。本研究では、恐慌の前後を含むデータを用い、恐慌及び回復期においていかなる生産行動の変化・資産変動があったのか、また、消費水準の安定化のためにいかなる方策が取られたのか、計量分析を行う。
一次元連結ハイブリッドドットのキャリア輸送・保持制御と高効率発光デバイス創成

GeコアSi量子ドットからのPLでは、Geコアでの電子ー正孔再結合が支配的であり、GeコアへのPのデルタドーピングにより、Pドナー準位を介した発光再結合が顕著に増加することがわかった。さらには、Geコアの量子準位間の発光再結合に起因するPLの強度は、励起光強度6W/cm^2以上で、オージェ再結合が顕在化するため飽和することが分かった。また、SiO2上の極薄Pt/Fe積層膜をリモートH2プラズマ処理することで、規則合金FePtナノドットを高密度一括形成でき、保磁力の異なるナノドットの二層構造の局所電気伝導特性では保磁力差を反映して、ドットの磁化状態に起因する電子輸送変化が室温で観測できた。初年度は、一次元縦積み連結Si系ドットを低密度形成し、個々の連結ドットにおける帯電状態および連結ドット内での電荷移動をAFM/KFMにより定量評価し、上部ドットに単一電子注入した場合、一旦上部ドットにおいて保持された後、下部ドットに移動し、下部ドット内で安定保持されることが分かった。具体的には、導電性AFM探針にTipバイアス-1.5Vを印加して、孤立形成した連結ドット(200nm×200nm2の領域内)を表面走査した後の表面電位像には、Tipからドットへの電子注入に起因した負帯電(電位変化量:-150mV)が認められた。一方、単一Si量子ドットでは、同条件で表面電位を計測した場合、表面電位変化量は-40mV程度であった。単一ドットにおいて、等価回路を用いて電位変化量から見積もった保持電子数は1個であることから、連結ドットにおける大幅な電位変化量の増大は、上部ドットへの単電子注入・保持を示唆する。また、電子注入後、表面電位像の経時変化を測定した結果、連結ドットにおける負帯電領域の表面電位は、25分程度までは安定に保持されるものの、30分後の測定では、-50mVに低減しており、その後80分以上安定であることが分かった。これに対し、単一Si量子ドットでは、電子注入後における初期表面電位変化量が安定に保持される。これらの結果から、連結ドットにおける表面電位の経時変化は、電圧印加直後に表面側の上部ドットへ注入された電子が一時的に保持されるものの、チャージングエネルギーがより低い基板側の下部ドットへ移動して安定化する結果として解釈できる。サイズおよび価電子を精密制御したIV半導体ナノ結晶(ドット)を自己整合的に一次元縦積み連結することで、一次元トンネル接合シリコン/ゲルマニウム量子ドットを創成し、接合ドット系固有の電子物性やこれに付随する新規機能を実験的に明らかにすることを第一の目標・目的とする。さらには、申請者らが独自考案した金属ナノドット手法を用いて、金属ナノドットと半導体ナノドットが極薄酸化膜を介して一次元トンネル接合したハイブリッドドットを新たに創成し、このハイブリッドドットにおけるキャリアダイナミクスを精査することで、高効率キャリア注入とキャリア閉じ込めを両立できる高輝度エレクトロルミネッセンス(EL)の実現を目指す。最終年度は、下記2項目に力点を置いて研究を実施した。【不純物添加がSi量子ドット多重集積構造のEL特性に及ぼす影響】昨年度までに、n-Si(100)基板上に形成した極薄Au電極を有する高密度Si量子ドット多重集積発光ダイオード構造において、基板から電子、電極から正孔を同時注入することで、室温で量子準位間遷移に対応する近赤外領域のエレクトロルミネッセンス(EL)が認められ、さらには、Si量子ドットへの不純物添加がEL強度の増大に有効であることを明らかにしてきた。また、P添加ドット(基板側)とB添加ドット(上部電極側)を積層したP/N制御Si量子ドット構造において、キャリア注入効率の向上に起因して発光強度が顕著に増大することも明らかにした。本年度は、P/N制御Si量子ドット多重集積構造からの室温EL特性を真性Si量子ドットあるいは不純物添加Si量子ドット多重集積構造と比較することで、Si量子ドットの価電子制御が発光効率に及ぼす影響を評価し、P/N制御Si量子ドットにおいては電子及び正孔の注入効率向上に起因して、発光効率が0.15%改善することを明らかにした。【外部磁場が高密度FePtナノドットスタック構造の電子輸送特性に及ぼす影響】熱酸化SiO2薄膜上に形成した極薄Pt/Fe積層膜をリモートH2プラズマ(H2-RP)処理(外部非加熱)することで、L10規則合金FePtナノドットを高密度一括形成でき、磁性AFM探針を用いてFePt合金ドットの局所電気伝導特性を評価した結果、FePtナノドットの磁化特性を反映した電子輸送変化が室温で観測できることを明らかにしてきた。本年度は、異なるサイズのFePtナノドット二層構造において、外部磁場印加方向が局所電気伝導特性に及ぼす影響を評価し、ナノドットの保磁力差を反映して、ドットの磁化状態に起因する電子輸送変化が室温で観測できた。

本年度は、Si量子ドットの価電子制御が発光特性に及ぼす影響を精査することで、高効率発光への指針が得られた。また、SiO2上に形成した極薄金属積層膜/SiおよびGe構造にリモート水素プラズマ照射することで、シリサイドおよびジャーマナイドナノドットが高密度(面密度: 10^11/cm^2)に一括形成できることを明らかにした。27年度が最終年度であるため、記入しない。半導体工学最終年度は、Ge量子ドットあるいはGeコアSi量子ドットにおける効果的な電子・正孔の閉じ込めを検証するため、Ge系量子ドットのサイズと発光特性の相関を明らかすると共に、初年度・次年度で得られた成果を踏まえ、価制御Si量子ドットあるいはGe系量子ドットと金属シリサイド(ジャーマナイド)ドットが極薄酸化膜を介して接合したハイブリッドドット系において高効率発光に向けた指針を得ると共に、超高密度化に挑戦し、高効率・高輝度ELを実現する。本申請では、サイズおよび価電子を精密制御したIV半導体ナノ結晶(ドット)を自己整合的に一次元縦積み連結することで、一次元トンネル接合シリコン/ゲルマニウム量子ドットを創成し、接合ドット系固有の電子物性やこれに付随する新規機能を実験的に明らかにすることを目指している。初年度では、Si系量子ドットの一次元縦積み構造の形成技術を確立するとともに、形成した連結ドット内における電荷保持・輸送特性を実験的に明らかにしていることから、おおむね順調に巣親展しているといえる。今後は、GeコアSi量子ドットの一次元トンネル接合構造形成と電荷保持・輸送特性評価を定量評価し、平成27年度では、金属ナノドットと半導体ドットで構成したハイブリッドドット構造を新奇に作成し、キャリアダイナミクスを精査するとともに、高効率キャリア注入とキャリア閉じ込めを両立できる構造において、光物性制御および機能探索を進め、高効率発光デバイスを創成する。
数値流体力学解析を用いた未破裂脳動脈瘤の破裂予測に関する研究

仮想脳動脈瘤モデルを用いて、まず、複雑な三次元血流の定量化を可能とする新しいパラメーターとして、時間依存性のゆらぎなどを示す複数のパラメーターを開発した。このパラメーターの脳動脈瘤破裂や増大との関連は、三重県脳動脈瘤ネットワークを介し構築した脳動脈瘤データベースに登録された未破裂脳動脈瘤と破裂脳動脈瘤の数値流体力学的特徴を比較検討することで検証した。これらの成果は多くの国内外の学会や国際誌で公表した。数値流体力学Computational Fluid Dynamics (CFD)は脳動脈瘤の病態を解析する目的で発展してきたが、解析技術の標準化および解の検証や妥当性に関して、未だに多くの課題が残っている。本研究では、第一にCFD解析技術の標準化を行う。次いで、主観的評価である脳動脈瘤の形状不整を、CFDを利用して客観的に定量化し、脳動脈瘤の破裂リスク評価に役立てる。即ち、三次元的に血流の構造複雑性および時間依存性ゆらぎを示す新たなパラメーターを開発し、CFD的に脳動脈瘤の形状不整を定量化することを目的とする。その妥当性はまず脳動脈瘤モデル、次いで臨床例で検証する。本年度は、CFD解析結果に影響する可能性がある画像データの質や種類、格子作成技術、解析条件、造影剤注入速度や画像解像度などを含め、手技を標準化し、最適なデータ獲得および解析法を確立した。さらに3-matic 7.0と呼ばれるソフトで分岐部動脈瘤の理想モデル(Control model)および複雑な形状の動脈瘤としてブレブモデル(Bleb model)を作成し、三次元的に血流の構造複雑性および時間依存性ゆらぎを示す新たなパラメーター開発を試みた。いくつか候補となるパラメーターを開発したので、その有効性をまず後方視的に検証した。同時に地域病院との間にVirtual Private Network (VPN)を利用した三重県脳動脈瘤ネットワークを構築し、未破裂脳動脈瘤データベース、解析法の普及、臨床応用を開始した。3-matic 7.0と呼ばれるソフトで分岐部動脈瘤の理想モデルおよび複雑な形状の動脈瘤としてブレブモデルを作成した。ブレブモデルは先端、側部、前方にブレブを付けた3種類のモデルを作成し、全てのモデルの形状データはMimics Innovation Suiteにてstereolithographyで出力した。格子作成はANSYS ICEMCFD 14.5で行い、最小格子サイズは0.1 mmとし、tetrahedral elementsでvolume meshを作成した。さらに血管壁において安定した速度勾配を担保するために3層のprism elementsを追加した。数値モデリングはANYS CFX 14.5で行った。血流は非圧縮性のニュートン流体で、連続の式およびナビエストークスの式を基礎方程式とした。4つのモデルのドームにおける血流速度の三次元流線を可視化し、壁剪断応力および壁剪断応力ベクトルのゆらぎを示すoscillatoryshearindex、OSIを定量した。複雑な三次元血流の定量化を可能とする新しいパラメーターとして時間依存性のゆらぎoscillatory velocityindex (OVI)、ベクトルに沿った速度勾配flow velocity gradient (FVG)、速度勾配ベクトルの時間依存性ゆらぎfluctuation FVGindex (FFI)を考案し、三次元血流領域内における速度ベクトルに基づき計算式を作成した。完成した新しいパラメーターが動脈瘤の破裂と関連するか、現在までに蓄積した動脈瘤データベースで、後方視的に従来のパラメーターと比較検討しつつ検証した。当初計画通りに研究は順調に実施できている。脳血管障害引き続き、計画通りに研究を実施する予定である。
酸性ほ乳類キチナーゼはマウスとブタの消化器系において糖質分解酵素か？

キチンは,N-acetyl-D-glucosamine (GlcNAc)の重合体で,昆虫の主要な構成成分である。昆虫は普遍的な生物で,タンパク質に富み,飼料転換効率が高い。最近,我々は,酸性ほ乳類キチナーゼ(AMCase, acidic mammalian chitinase;別名称Chia, chitinase acidic)が,マウス,ブタ,ニワトリ(雑食性)で消化酵素として働き,イヌ(肉食性)とウシ(草食性)ではそのような働きが認められなかったので,食性がAMCaseの発現レベルに影響し,特定の動物におけるキチンの消化性を決める,と報告した。今年度は,霊長類について検討した。非ヒト霊長類のカニクイザル(Macaca fascicularis)は旧世界ザル,コモンマーモセット(Callithrix jacchus)は新世界ザルに属している。まずカニクイザルにおけるAMCaseの遺伝子発現解析をqPCR法で行った。AMCase mRNAは胃で非常に高いレベルで発現していた。次に,カニクイザル-マウス-ヒトハイブリッド標準DNAを使用して,マウス,カニクイザル,ヒトでの遺伝子発現解析の種間比較を行った。AMCase mRNAレベルは,ヒトの胃ではとても低かったが,マウスとサルの胃において非常に高い発現をしていた。次にマーモセットを解析した。マーモセットは,ペプシン,トリプシン,キモトリプシン耐性のAMCaseを,胃で多量に発現していた。マーモセットのAMCaseは,pH 2.0で最大活性を示し,消化器系条件下で,キチンとミールワームの殻を(GlcNAc)2へと分解した。以上の結果は,AMCaseが,非ヒト霊長類のサルの胃で,プロテアーゼ耐性の消化酵素として働いていることを示す。キチナーゼは,キチン(N-アセチル-D-グルコサミン(GlcNAc)がβ-1,4結合した重合体)を加水分解する酵素である。キチンは食物繊維で,これまで,ほ乳類の消化器系では分解されないと考えられてきた。我々は,本研究で,酸性ほ乳類キチナーゼ(acidic mammalian chitinase, AMCase)が,マウスの胃と腸の条件下で常にキチンを分解し,(GlcNAc)2を生成する主要な消化酵素として機能できることを示した。マウスの胃抽出物中のAMCaseは,pH 2.0で,内在性のペプシンCによる消化に耐性があり,強いキチナーゼ活性を維持していた。AMCase mRNAの発現レベルは,マウスの胃において,4種類の主要な胃粘膜タンパク質と2種類のハウスキーピング遺伝子より高く,ペプシンC前駆体であるペプシノーゲンCのレベルに匹敵した。さらに,AMCaseはペプシノーゲンCが合成される胃の主細胞(chief cells)で発現していた。AMCaseは,pH 7.6でトリプシンとキモトリプシン存在下でも安定であり(この条件でペプシンCは完全に分解された),キチナーゼ活性を維持していた。さらに,マウスAMCaseは,タンパク質分解酵素存在下の胃と腸の条件において,高分子量コロイド状キチンと結晶性キチンを分解した。以上のことから,AMCaseが,胃と腸の状況下において,プロテアーゼ耐性の主要な糖質分解酵素として,キチンを分解し,炭素,窒素,エネルギー源となりうる(GlcNAc)2を生成することを証明した。平成28年度の研究で、上記の研究実績の概要で研究論文をまとめ、国際学術雑誌に受理され、公開された。キチンは,N-アセチル-D-グルコサミン(GlcNAc)のポリマーで,甲殻類,昆虫,真菌類などのキチン含有生物の主要な構成成分である。ほ乳類は二種類の活性を有するキチナーゼ,キトトリオシダーゼ(Chit1)と,酸性ほ乳類キチナーゼ(AMCase),を発現している。我々は,AMCaseが,ブタの消化系条件下において,多量の内在性ペプシンAとCの存在下で,主要な糖質分解酵素として機能することを示した。我々は,qPCRシステムを用い,ブタの組織において,キチナーゼと対照遺伝子の発現レベルを定量した。Chit1 mRNAは目で高く発現していた。一方,AMCase mRNAは胃で特異的に発現しており,そのレベルはハウスキーピング遺伝子よりも顕著に高かった。ブタの胃からAMCaseを精製し,その酵素学的性質を解析したところ,ブタAMCaseはpH 2.04.0付近で活性が最も高く,pH 7.0まで活性を保持していた。また,AMCaseは,pH 2.0でペプシン,pH 7.6でトリプシン・キモトリプシンの強力なプロテアーゼ活性に対し耐性を持っていた。AMCaseは,高分子量キチン,ミールワーム幼虫の殻に含まれるキチンを分解し,(GlcNAc)2を生成した。さらに,胃の抽出液中の内在性AMCaseが,ペプシンとともに,ハエの翅のキチン質の分解を可視化した。したがって,ブタAMCaseは,胃のみならず,腸における幅広いpHにおいて,プロテアーゼ耐性のキチン分解酵素として働くことが出来る。以上の結果は,キチン含有生物が,持続可能なブタ飼料として利用できる可能性を強く示した。当初の目標であった、マウスとブタでの解析が終了した。さらに、計画していなかったニワトリ、イヌ、ウシについても研究を進め、解析を終了した。これらについても論文が受理されている。そこで、研究を非ヒト霊長類のカニクイザルに展開している。

研究論文をまとめ、国際学術雑誌に投稿した。キチンは,N-acetyl-D-glucosamine (GlcNAc)の重合体で,昆虫の主要な構成成分である。昆虫は普遍的な生物で,タンパク質に富み,飼料転換効率が高い。最近,我々は,酸性ほ乳類キチナーゼ(AMCase, acidic mammalian chitinase;別名称Chia, chitinase acidic)が,マウス,ブタ,ニワトリ(雑食性)で消化酵素として働き,イヌ(肉食性)とウシ(草食性)ではそのような働きが認められなかったので,食性がAMCaseの発現レベルに影響し,特定の動物におけるキチンの消化性を決める,と報告した。今年度は,霊長類について検討した。非ヒト霊長類のカニクイザル(Macaca fascicularis)は旧世界ザル,コモンマーモセット(Callithrix jacchus)は新世界ザルに属している。まずカニクイザルにおけるAMCaseの遺伝子発現解析をqPCR法で行った。AMCase mRNAは胃で非常に高いレベルで発現していた。次に,カニクイザル-マウス-ヒトハイブリッド標準DNAを使用して,マウス,カニクイザル,ヒトでの遺伝子発現解析の種間比較を行った。AMCase mRNAレベルは,ヒトの胃ではとても低かったが,マウスとサルの胃において非常に高い発現をしていた。次にマーモセットを解析した。マーモセットは,ペプシン,トリプシン,キモトリプシン耐性のAMCaseを,胃で多量に発現していた。マーモセットのAMCaseは,pH 2.0で最大活性を示し,消化器系条件下で,キチンとミールワームの殻を(GlcNAc)2へと分解した。以上の結果は,AMCaseが,非ヒト霊長類のサルの胃で,プロテアーゼ耐性の消化酵素として働いていることを示す。平成28年度の研究で、マウスの胃で消化酵素として機能する可能性が示された。そこで、家畜である、ブタで同様の現象が認められるかどうか詳細に検討する。非ヒト霊長類のカニクイザル(Old World Monkey)、マーモセット(New World monkey)について、酸性ほ乳類キチナーゼが消化酵素として働いているかどうかを検証している。平成30年度もさらに研究を進め、論文をまとめる。他の外部資金が採択されたため、本科研費の遂行がスムースに進みました。次年度の外部資金鎖宅が不明確であったため、次年度使用額が生じました。(理由)他の外部資金が採択されたため、本研究の遂行がスムースに進みました。次年度の外部資金の採択が不明確だったため、次年度使用額が生じました。(使用計画)抗体の作成、各種動物組織の購入、DNAの塩基配列の決定、DNAオリゴヌクレオチドの合成、タンパク質解析試薬の購入、論文掲載費で使用予定です。抗体の作成、ブタの組織の購入、DNAの塩基配列の解析、DNAオリゴヌクレオチドの合成、タンパク質解析試薬の購入で、2か月程度で使用が終了する見込みです。
3d電子系における奇パリティ磁気多極子秩序に由来する電気磁気応答と量子伝導現象

本研究では奇パリティ磁気多極子に由来する新しい物性応答の発現を目指して、奇パリティ磁気多極子の電気磁気応答と、局所的な反転対称性の破れに伴う量子伝導現象のそれぞれについて重点的に研究を行う。本年度の成果としてCo4Ta2O9の電気磁気効果、極性かつキラルな磁性体Ni2InSbO6およびNi2(In,Cr)SbO6における磁気光学効果について紹介する。本年度は非単調な電気磁気効果を示すCo4Ta2O9を対象としてNbドープによる電気磁気効果の変化を調べた。これまでの我々の研究により、Co4Nb2O9では比較的大きな線形の電気磁気効果を示すこと、Co4Ta2O9では非線形な電気磁気効果を示すことが分かっていたが、その電気磁気効果の起源については明らかになっていなかった。そこでCo4Nb2O9とCo4Ta2O9の混晶を作成し、電気磁気特性を調べることで、線形から非線形な電気磁気効果への遷移がどのように生じているか調べた。結果として電気磁気効果は組成と温度に依存して変化し、Taの量が多いほど、低温ほど非線形性が大きくなることが分かった。奇パリティ磁気多極子秩序を持つ誘電体では、光学的電気磁気効果によって光の入射方向の反転に伴って光吸収が変化する非相反方向二色性が現れる。本年度は極性かつキラルな磁性体であるNi2InSbO6およびNi2(In,Cr)SbO6における磁気光学効果を調べた。Ni2(In,Cr)SbO6においてはCrドープによる効果として、3テスラ程度の磁場印加下においてらせん磁性からフェリ磁性へと変化するが、これに伴う光吸収の変化を観測し、その起源についてもスピンの向きに依存した光学遷移として説明することに成功した。またCrの光学遷移に伴う光吸収において方向二色性が現れることが分かった。本年度の研究により、奇パリティ磁気多極子に由来する電気磁気効果および電気磁気光学効果について、研究実績の概要において記述した以外の物質においても物質探索や物性測定などの研究を進めており、いくつかの物質系において新たに電気磁気効果や電気磁気光学効果を見つけることができた。また多極子秩序に対して有効な外場となりうる一軸応力印加下での物性測定系の構築や、プローブとして有用な超音波測定系についても整備が進んだことから、これらの新しい測定系を利用して今後の研究を推進できると考えられる。(1)奇パリティ磁気多極子の電気磁気応答検出素子としてCCDカメラを使用した偏光顕微測定系を使用し、透過や反射配置での偏光回転を精密に調べることにより、奇パリティ磁気多極子ドメイン構造の検出を行う。実験では電流、電場、磁場などを印加し、それらの外場の印加による構造変化を詳細に測定することにより、ドメイン構造のダイナミクスについての知見も得る。対象物質は線形の電磁気効果を示す極性磁性誘電体、極性かつキラルな結晶構造を持つ磁性体、ハニカム構造などの局所的な反転対称性の破れを持つ磁性体などであり、それぞれの物質の単結晶試料を育成し、透過あるいは反射配置での光学測定を行う。(2)局所的な反転対称性の破れに伴う量子伝導現象局所的な反転対称性の破れをもつモチーフとしてハニカム構造がある。この構造に反強磁性秩序が存在すれば、対称性の複合的な破れが実現される。このような観点から、上下に折れ曲がったハニカム構造を持つCaAl2Si2型の磁性半導体を対象とした研究を進める。単結晶試料をBiフラックス法によって育成し、それぞれの基礎物性を調べる。その後、強磁場や一軸応力、パルス電流の印加による物性変化を調べる。また超音波測定による精密物性計測などの研究も行うことで、局所的な反転対称性の破れに伴う量子伝導現象についての知見を得る。公募研究の最終年度であるため、これらの研究成果をまとめ、論文として報告していく。

Ni2(In,Cr)SbO6においてはCrドープによる効果として、3テスラ程度の磁場印加下においてらせん磁性からフェリ磁性へと変化するが、これに伴う光吸収の変化を観測し、その起源についてもスピンの向きに依存した光学遷移として説明することに成功した。またCrの光学遷移に伴う光吸収において方向二色性が現れることが分かった。本年度の研究により、奇パリティ磁気多極子に由来する電気磁気効果および電気磁気光学効果について、研究実績の概要において記述した以外の物質においても物質探索や物性測定などの研究を進めており、いくつかの物質系において新たに電気磁気効果や電気磁気光学効果を見つけることができた。また多極子秩序に対して有効な外場となりうる一軸応力印加下での物性測定系の構築や、プローブとして有用な超音波測定系についても整備が進んだことから、これらの新しい測定系を利用して今後の研究を推進できると考えられる。(1)奇パリティ磁気多極子の電気磁気応答検出素子としてCCDカメラを使用した偏光顕微測定系を使用し、透過や反射配置での偏光回転を精密に調べることにより、奇パリティ磁気多極子ドメイン構造の検出を行う。実験では電流、電場、磁場などを印加し、それらの外場の印加による構造変化を詳細に測定することにより、ドメイン構造のダイナミクスについての知見も得る。対象物質は線形の電磁気効果を示す極性磁性誘電体、極性かつキラルな結晶構造を持つ磁性体、ハニカム構造などの局所的な反転対称性の破れを持つ磁性体などであり、それぞれの物質の単結晶試料を育成し、透過あるいは反射配置での光学測定を行う。(2)局所的な反転対称性の破れに伴う量子伝導現象局所的な反転対称性の破れをもつモチーフとしてハニカム構造がある。この構造に反強磁性秩序が存在すれば、対称性の複合的な破れが実現される。このような観点から、上下に折れ曲がったハニカム構造を持つCaAl2Si2型の磁性半導体を対象とした研究を進める。単結晶試料をBiフラックス法によって育成し、それぞれの基礎物性を調べる。その後、強磁場や一軸応力、パルス電流の印加による物性変化を調べる。また超音波測定による精密物性計測などの研究も行うことで、局所的な反転対称性の破れに伴う量子伝導現象についての知見を得る。公募研究の最終年度であるため、これらの研究成果をまとめ、論文として報告していく。
RC造プレキャト構造壁-床接合部における接合鉄筋の挙動に関する研究

本研究は、RC造プレスキャスト構造のうち、有効な耐震要素となり得る耐震壁と床(梁)の接合部に着目して、接合部の要素実験を通して、接合部の力学的挙動モデル、特に耐震壁と床(梁)との接合部で最も基礎的で簡易かつ有効なせん断力伝達機構として多用されている接合鉄筋の挙動の考察・解明を目的とした。研究の結果、おおよそ次の項目が明らかになった。1)接合鉄筋の挙動は従来から考えられている直接せん断(いわゆるダボ)だけではなく、軸方向の伸び(引張り)も認められた。2)接合部にずれひび割れが入るまでは、鉄筋には全く応力が作用しないことが確認された。3)接合部の粗さの増加に伴い、接合鉄筋の伸びも増大した。このことから、鉄筋の伸びの反力として接合面に圧縮力が作用し、あたかも外部からの圧縮力なしに摩擦が作用するという現象が確認された。4)接合部におけるコンクリート同士の付着力は、その粗さに関わらずコンクリート圧縮強度の約1割であることが確認された。5)上記現象を有限要素解析で再現した。
表面再構成制御成長法を用いたSi基板上InSb-CMOSの研究

表面再構成制御成長法を用いたSi(111)基板上へのInSb薄膜を用いたAl2O3/InSb/Si n-MOSFETの特性向上のため、ゲート電極をオーバーラップ構造としたり、レーザー露光装置の導入とソース・ドレイン電極を2回に分けて形成するなどのプロセスの見直しを行った。また、Si基板上のInSb-CMOS実現に向けたp-MOSFET用のGaSbやInGaSb薄膜の成長技術の蓄積、そしてTFET実現に向けたn-InSb/p-Siヘテロ界面を理解するための電気的特性の評価を行った。今年度は、表面再構成制御成長法を用いることにより可能となったMOSFETの高性能化について検討を行った。Al2O3/InSb/SiQuasi-pseudomorphic QW-MOSFETの高性能化について検討した。これまでの問題点の1つとして、ゲートリーク電流が挙げられる。これまでは、相互コンダクタンスgmの向上を目的として、ゲート電極がゲート絶縁膜を挟んでソースやドレイン電極上まで覆いかぶさった構造(オーバーラップ構造)を採用し、またゲート絶縁膜を薄くしたが、ソースやドレイン電極側面の絶縁膜厚が薄く、また、段差が大きいことで、リークが発生したものと考えられる。そこで、リーク電流を低減するため、ゲート絶縁膜の厚膜化、及び電極の薄膜化を行った。これによりソース及びドレイン電極側面とゲート電極間の絶縁膜厚が増加するため、ゲートリーク電流の抑制が期待できる。今回、得られたデバイスはgm=86mS/mmというこれまで最も高いgm値を示した。この結果は、オーバーラップ構造を持つデバイスの特性的優位性を示している。今後、構造やプロセスの更なる最適化を行うことにより、さらに高性能化することができると考えられる。また、チャネルを流れる電流の一部がSi基板にリークしていた問題を解決するため、SOI基板上に、表面再構成制御成長法を用いた高品質InSb薄膜の成長を試みた。一部の成長条件を変更する必要があったが、Si基板上に直接成長させた試料と同程度の電子移動度を示すInSb薄膜の再生に成功した。今後、この試料を用いてデバイスを作製し、評価及び比較を行う予定である。今年度は、InSb-CMOS実現のため、表面再構成制御成長法により、p-MOSFET作製のための、高性能なGaSb薄膜の成長を試みた。当初、表面再構成制御成長法を用いてGaSb薄膜を成長しようと試みたが、Ga誘起表面再構成上へSb原子を吸着させても、その上に成長させたGaSbは面内回転しなかった。そこで、2段階成長法を用いて、低温、低成長レートで1層目のGaSb層を成長させたのち、2層目のGaSbを高温成長させることにした。この際、1層目のGaとSb原子のフラックス比を精密に1:1に制御することにより、アンチフェーズドメインや積層欠陥フリーの単結晶GaSb薄膜が得られた。得られたGaSb薄膜は、100arcsecというピーク半値幅が示すように、他研究期間が報告している値と同等あるいはそれ以上の結晶性を示し、AFM測定により1nm以下の平坦性を有する非常に高品質な膜である。MOSFETの特性向上には、ゲート絶縁膜/InSb界面に存在する界面準位密度の低減が課題となっている。そこで、界面準位に関する理解を深めるため、ゲート絶縁膜を、SiO2膜をスパッタ法、SiO膜を電子ビーム蒸着、Al2O3膜をALD法により堆積し、MOSFETを作製し特性を評価した。C-V特性の評価は今後行う予定のため、界面準位に関する理解は来年度に進めることになるが、作製したMOSFETの特性の評価から、ゲート絶縁膜として電子ビーム蒸着法で堆積したSiO膜を用いたMOSFETが動作したこと、また、Al2O3膜を用いたMOSFETにおいて、これまでで最大の相互コンダクタンス140mS/mmが得られた。Si基板上のp-MOSFET作製に向けて、Si(111)基板上へのGaSbバッファ層を介したInGaSb薄膜の作製とその特性評価を行った。Si(111)基板上にAb/Gsフラックス比を正確に1.0に制御して成長すると、双晶を含まない高品質なGaSb薄膜が成長できる。このGaSbをバッファ層として、In組成0.050.3までのInxGa1-xSb薄膜を作製し、結晶性、面内配向性、表面性、電気的特性の評価を行った。この結果、Inが含まれると双晶になりやすい傾向があるものの、In組成0.2程度までのInGaSb薄膜は、結晶性、表面性が良好であった。この他、Ge-III-V CMOS実現に向けたGe(111)基板上へのInSb薄膜の成長についても検討した。基板洗浄法の改良と低温バッファ層を用いた2段階成長により、高品質なInSb薄膜を成長できるようになった。n-MOSFETのデバイス特性向上については、スパッタ、EB蒸着、ALDの3種類の成長方法を用いて、SiO2、Al2O3、SiOの各絶縁膜をゲート絶縁膜として堆積し、デバイス特性の比較を行った。この結果、過去の研究結果と比べてリーク電流の増加など問題点があるものの、ALD以外の成長方法で堆積した絶縁膜がゲート絶縁膜として機能し、MOSFET特性が得られることが分かった。得られたMOSFETの最大相互コンダクタンスは、140mS/mmであった。

しかし、スパッタやEB蒸着で堆積させた全煙幕は、結晶性が悪くプロセス途中で使用する薬品に溶解することが分かりなど、今後プロセスの改良が必要である。Si基板上のInSb系CMOS実現に向け、n-MOSFETの特性向上及び、p-MOSFET実現に向けた高品質InGaSb薄膜の成長にある程度成果を上げることができている。n-InSb/Al2O3/Si(111) MOSFETの性能向上を目的として、短ゲート化を試みた。エミッタ電極用金属パットとコレクタ電極用の金属パットを別々に形成することで、合わせ精度が0.9umの電子ビーム露光装置を用いて0.14umのゲート長を持つデバイスの作製に成功した。また、これまで作製したデバイスでは、ゲート電圧により電流をオフできないという問題があった。この解決策として、InSbチャネル層の厚さをこれまでの40nmよりも薄くすることを検討した。しかし、InSbの厚さが薄いデバイスは動作しなかった。このため、InSb成長後のSEM像を観察したところ、膜厚40nm未満の試料ではInSbが連続膜になっておらず、InSb薄膜の厚さが少なくとも40nmは必要であることが分かった。さらに、これまでのデバイスでは、InSbチャネル層とゲート絶縁膜との間に存在する界面準位密度、及びInSbチャネル層から下地のSi基板へのリーク電流がデバイス特性の低下を引き起こしていた。このため、これらを低減するため、InSbチャネル層とゲート絶縁膜との間に薄いGaSb層を挿入し、チャネル層を絶縁膜から引き離す構造の作製を試みた。また、昨年のGaSb層を介した高品質なInGaSb薄膜上にInSb薄膜を成長し、InGaSb薄膜がリーク電流を抑えるバリア層として機能するかどうかを電気的特性により確認した。上記の試料を用いてデバイス作製プロセスを行い、ゲート絶縁膜としてSiOを用いたMOSFETを作製しデバイス特性を測定した。しかし、ゲート絶縁膜のリークがありデバイス特性の測定はできなかった。表面再構成制御成長法を用いたSi(111)基板上へのInSb薄膜を用いたAl2O3/InSb/Si n-MOSFETの特性向上のため、ゲート電極をオーバーラップ構造としたり、レーザー露光装置の導入とソース・ドレイン電極を2回に分けて形成するなどのプロセスの見直しを行った。また、Si基板上のInSb-CMOS実現に向けたp-MOSFET用のGaSbやInGaSb薄膜の成長技術の蓄積、そしてTFET実現に向けたn-InSb/p-Siヘテロ界面を理解するための電気的特性の評価を行った。InSb-CMOS実現のため、p-MOSFET学生が不可欠である。今年度作製した高品質なGaSb薄膜を用いることで、pチャネルMOSFETの作製が可能となる。n-MOSFETの高性能化と合わせてp-MOSFETの作製および特性評価へと研究段階を進めることができる。また、ゲート絶縁膜とInSbとの界面における界面準位密度の評価が進めば、材料の変更、デバイス構造の変更などにより一層の特性向上が期待でいる。Si(111)基板上に成長したInGaSb及びGaSb薄膜のさらなる結晶性の向上に取り組むとともに、p-MOSFETの作製およびその特性評価に取り組む。n-MOSFETの特性向上については、Al2O3が薬品に溶解する問題を解決するための作製プロセスの見直しや、InSb薄膜表面に薄いInGaSb
固相反応拡散法に基づく新しい電子機器用導電性材料の開発と評価・解析

純度99.99%の純Auおよび純Agを溶解原料に用い,Ar雰囲気中のアーク溶解法により種々の組成のAu-Ag二元系合金を25gの鋳塊として溶製した。同鋳塊より,機械切断および冷間圧延により最終厚さが100μm程度の薄膜試片を作製し,真空雰囲気中において1223Kで2hの焼鈍加熱処理を施した。焼鈍加熱処理した12×5×0.1mm^3の大きさの薄膜試片を王水で化学研磨した。また,純度99.9%以上の純Snの棒状試料を機械切断および冷間圧延し,12×5×2mm^3の大きさに整形した。同冷間圧延薄板試片をシリコン油中において473Kで10h再結晶化加熱処理し,面積が12×5mm^2の表面の一方を粒径1μmのダイヤモンドを用いて鏡面研磨した。上記の手順で準備した2枚の純Sn薄板試片の鏡面研磨面の間にAu-Ag二元系合金の薄膜試片を挟み,サンドイッチ状のSn/(Au-Ag)/Sn拡散対を作製し,433473Kのシリコン油中において最長1272h加熱処理した。その結果,拡散対の接合界面には,AuSn_4やAuSn_2等のAu-Sn系化合物とAg_3Sn等のAg-Sn系化合物から構成される層状領域の生成することが明らかになった。その際,層状化合物領域の総層厚さl[m]は,反応時間t[s]のべき乗に比例して増加する:l=k(t/t_0)^n。ここでt_0は,単位時間1[s]である。層状化合物領域の成長速度は,Ag濃度が87at%の拡散対において最も小さくなっている。このことより,同組成のAu-Ag二元系合金を導電性材料に用いると,ハンダ接合部の対経年劣化特性が向上するものと結論される。純度99.99%の純Cu, AgおよびPd(Mと略記する)を溶解原料に用い,Ar雰囲気中のアーク溶解法等により25gの鋳塊として溶製した。同鋳塊より,機械切断および冷間圧延により最終厚さが100μm程度の薄膜試片を作製し,真空雰囲気中において1273Kで10hの再結晶化加熱処理を施した。再結晶化加熱処理した12×5×0.1mm^3の大きさの薄膜試片を王水で化学研磨した。上記の手順で準備した2枚の純Sn薄板試片の鏡面研磨面の間にM薄膜試片を挟み,サンドイッチ状のSn/M/Sn拡散対を作製し,433473Kのシリコン油中において最長1000h加熱処理した。その結果,Sn/Pd/Sn拡散対では,接合界面においてPdSn_4,PdSn_3,PdSn_2等のPd-Sn系化合物が層状に生成することが明らかになった。

その際,Pd-Sn系化合物の総層厚さl[m]は,反応時間t[s]の平方根に比例して増加する:l=k(t/t_0)^<0.5>。ここでt_0は,単位時間1[s]であり,比例係数の値は433Kで9.4×10^<-8>m,453Kで2.2×10^<-7>m,473Kで4.3×10^<-7>mとなっている。Ag-Sn系化合物やCu-Sn系化合物の成長速度は,Pd-Sn系化合物よりも一桁程度小さくなっている。純度99.99%の純Auおよび純Agを溶解原料に用い,Ar雰囲気中のアーク溶解法により種々の組成のAu-Ag二元系合金を25gの鋳塊として溶製した。同鋳塊より,機械切断および冷間圧延により最終厚さが100μm程度の薄膜試片を作製し,真空雰囲気中において1223Kで2hの焼鈍加熱処理を施した。焼鈍加熱処理した12×5×0.1mm^3の大きさの薄膜試片を王水で化学研磨した。また,純度99.9%以上の純Snの棒状試料を機械切断および冷間圧延し,12×5×2mm^3の大きさに整形した。同冷間圧延薄板試片をシリコン油中において473Kで10h再結晶化加熱処理し,面積が12×5mm^2の表面の一方を粒径1μmのダイヤモンドを用いて鏡面研磨した。上記の手順で準備した2枚の純Sn薄板試片の鏡面研磨面の間にAu-Ag二元系合金の薄膜試片を挟み,サンドイッチ状のSn/(Au-Ag)/Sn拡散対を作製し,433473Kのシリコン油中において最長1272h加熱処理した。その結果,拡散対の接合界面には,AuSn_4やAuSn_2等のAu-Sn系化合物とAg_3Sn等のAg-Sn系化合物から構成される層状領域の生成することが明らかになった。その際,層状化合物領域の総層厚さl[m]は,反応時間t[s]のべき乗に比例して増加する:l=k(t/t_0)^n。ここでt_0は,単位時間1[s]である。層状化合物領域の成長速度は,Ag濃度が87at%の拡散対において最も小さくなっている。このことより,同組成のAu-Ag二元系合金を導電性材料に用いると,ハンダ接合部の対経年劣化特性が向上するものと結論される。