hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高品質植物苗の人工照明下における高速安定大量生産のための環境調節

高品質苗生産用照明システムにおける赤色、緑色および青色の光量子束密度の比を、任意に変えられる実験装置を、発光ダイオードを用いて試作した。この実験装置を用いて、上記光量子束密度の比がトマト実生苗の光合成および成長に及ぼす影響を検討した結果、上記光量子束密度比の変更によって、トマト実生苗の光合成および成長にかなり影響することが明らかになった。この結果は、人工照明下における植物苗の高速安定大量生産に関する有用な知見となる。第二に弱光照明システムに関する実験において、ナスのセル成型苗を弱光下で低温貯蔵すると、暗黒下で低温貯蔵するのに比較して、1)乾物重の低下が抑制される、2)クロロフィル濃度の低下が抑制される、3)葉の黄化が抑制されるなどの点で、貯蔵性が増大することが明らかにした。また、この時の光強度と明期時間の組み合わせによって貯蔵性がことなることが明らかになった。この結果は、苗の低温貯蔵性の改善に有効で、実用性が高い。さらに、夜間電力料金体系を利用したときの苗生産に必要な電力料金を、種々の条件下で試算して、約2円/本という結果を得た。このことから、人工光下における苗生産は商業的に可能であるとの見通しを得たので、蛍光灯を用いた人工光照明システムを試作し、試験に用いた。その他、1)サツマイモ苗生産における二酸化炭素施用の効果、2)サツマイモ苗の光合成・蒸散特性の測定、3)サツマイモ苗の光合成・蒸散特性におよぼす環境条件の影響、などに関して実験装置を組み立てて、関連データの収集を行なった結果、重要な知見が集積されたので、論文として成果を公表しつつある。植物苗生産における照明システムを開発する第一段階として、植物組織培養苗生産用照明システムにおける赤色と遠赤色の光量子束密度の比を任意に変えられる実験装置を、発行ダイオードを用いて試作した。この実験装置を用いて、上記光量子束密度の比がバレイショ培養小植物体の節間長および成長に及ぼす影響を検討した。その結果、上記光量子束密度比の変更によって、バレイショ培養小植物体の節間長などをかなり任意に制御できることが明らかになった。この結果は、節間長が大である方が好ましい増殖用小植物体と節間長が小である方が好ましい定植用苗小植物体を、上記光量子束密度比の変更によって作り分けるのに有用な知見となる。第二に弱光照明システムに関する実験において、ナスのセル成型苗およびカイワレダイコンを弱光下で低温貯蔵すると、暗黒下で低温貯蔵するのに比較して、1)乾物重の低下が抑制される、2)クロロフィルム濃度の低下が抑制される、3)葉の黄化が抑制されるなどの点で、貯蔵性が増大することが明らかにした。この結果は、苗および葉物野菜の低温貯蔵性の改善に有効で、実用性が高い。上記実験と関連させて、弱光照射下において低温貯蔵されている植物苗の光補償点、二酸化炭素濃度補償点および温度補償点の相互関係をあきらかにした。この結果は未公表であるが、補償点に関する新しい概念の提案に貢献すると期待されている。その他、現在、1)サツマイモ苗生産における光ファイバー利用の側方光照射システムの成長促進への硬化、2)サツマイモ苗の光合成・蒸散特性の測定、3)サツマイモ苗の光合成・蒸散特性におよぼす環境条件の影響、などに関して実験装置を組み立てて、関連データの収集を行っている。植物苗生産における照明システムを開発する第一段階として、植物組織培養苗生産用照明システムにおける赤色、緑色および青色の光量子束密度の比を任意に変えられる実験装置を、発光ダイオードを用いて試作した。この実験装置を用いて、上記光量子束密度の比がトマト実生苗の光合成および成長に及ぼす影響を検討した。その結果、上記光量子束密度比の変更によって、トマト実生苗の光合成および成長にかなり影響することが明らかになった。

この結果は、人工照明下における植物苗の高速安定大量生産に関する有用な知見となる。第二に弱光照明システムに関する実験において、ナスのセル成型苗を弱光下で低温貯蔵すると、暗黒下で低温貯蔵するのに比較して、1)乾物重の低下が抑制される、2)クロロフィル濃度の低下が抑制される、3)葉の黄化が抑制されるなどの点で、貯蔵性が増大することが明らかにした。また、この時の光強度と明期時間の組み合わせによって貯蔵性がことなることが明らかになった。この結果は、苗の低温貯蔵性の改善に有効で、実用性が高い。その他、現在、1)サツマイモ苗生産における二酸化炭素施用の効果、2)サツマイモ苗の光合成・蒸散特性の測定、3)サツマイモ苗の光合成・蒸散特性におよぼす環境条件の影響、などに関して実験装置を組み立てて、関連データの収集を行っている。これに関しては現在重要な知見が集積されつつあり、今後順次公表して行く予定である。植物苗生産における照明システムを開発する第一段階として、高品質苗生産用照明システムにおける赤色、緑色、および青色の光量子束密度の比を、任意に変えられる実験装置を、発光ダイオードを用いて試作した。この実験装置を用いて、上記光量子束密度の比がトマト実生苗の光合成および成長に及ぼす影響を検討した。その結果、上記光量子束密度比の変更によって、トマト実生苗の光合成および成長にかなり影響することが明らかになった。第二に弱光システムに関する実験において、ナスのセル成型苗を弱光下で低温貯蔵すると、暗黒下で低温貯蔵するのに比較して、1)乾物重の低下が抑制される、2)クロロフィル濃度の低下が抑制される、3)葉の黄化が抑制されるなどの点で、貯蔵性が増大することが明らかにした。さらに、夜間電力料金体系を利用したときの苗生産に必要な電力料金を試算して、約2円/本という結果を得た。このことから、人工光下における苗生産は商業的に可能であるとの見通しを得た。その他、現在、1)サツマイモ苗生産における二酸化炭素施用の効果、2)サツマイモ苗の光合成・蒸散特性の測定、3)サツマイモ苗の光合成・蒸散特性におよぼす環境条件の影響、などに関して実験装置を組み立てて、関連データの収集を行なった。これに関しては現在重要な知見が集積されつつあり、論文として成果を公表しつつある。
レチノイン酸を主軸とした皮膚創傷治癒機構の解析

レチノイン酸(RA)の不活化酵素であるCyp26b1遺伝子欠損(KO)マウスを用いて、皮膚発生におけるRAの役割を探索した。Cyp26b1-KO表皮には皮膚バリア機能不全がみられた。また、角質の形態異常、顆粒層でのケラトヒアリン顆粒の消失、周皮のマーカーであるKrtap13の発現が増強・持続していた。Cyp26b1-KO皮膚は毛包を欠損するが、胎生期の皮膚をヌードマウスに移植すると毛包が誘導された。妊娠マウスを使用した胎仔手術では、Cyp26b1-KO皮膚で創傷治癒の遅延化が認められた。本研究では、皮膚発生および創傷治癒過程におけるRAの重要性が証明された。医療を研究する理想的なモデルの一つである。ビタミンAの誘導体であるレチノイン酸(Retinoic Acid ; RA)は、細胞の分化、成長、器官形成など様々な局面で重要な役割をしている。皮膚もRAの標的組織の一つであり、尋常性乾癬や重度の膿胞性ざ瘡の治療に使用されている。研究代表者はRA不活化酵素であるcytochrome P450-26 (CYP26)に注目して、マウス胚を用いた形態形成を研究してきた。うち、Cyp26b1ノックアウト(KO)マウスの皮膚には毛包形成不全、表皮・真皮細胞の形態および層構造異常など、正常に比して顕著な相違がみられた。本研究の目的は、Cyp26b1 KOマウスをモデルとして用い、皮膚発生におけるRAの標的遺伝子とその役割を探索することである。本年度に得られた知見として、まず胎生11.516.5日の妊娠マウスにRAを経口投与(100mg/kg)し、胎生18.5日での皮膚形態を観察した。その結果、胎生14.5と15.5日にRA濃度が上昇するとCyp26b1 KOマウスと同様の表現型が再現できた。Cyp26b1 (-/-)皮膚では、胎生165日あたりから構築されるバリア機能が欠如していることを見出し、基底細胞から角化への分化異常の解析を行っている。毛包形成に関しては、Cyp26b1 (-/-)皮膚では欠如しているが、胎生18.5日に採取した全層皮膚をヌードマウスに移植すると毛発生がレスキューされることが判明した。また胎生18.5日における野生型とCyp26b1 (-/-)の皮膚に対してMicroarray実験を行い、遺伝子発現の変化をみた。今後RAの標的遺伝子探索を行う予定である。中でもCyp26b1ノックアウト(KO)マウスの皮膚には毛包形成不全、表皮・真皮細胞の形態および層構造異常など、正常に比して顕著な相違がみられた。本研究の目的は、Cyp26b1-KOマウスをモデルとして用い、皮膚発生におけるRAの標的遺伝子とその役割を探索することである。胎生15.5日および17.5日胚に対して胎仔手術を行い、創傷治癒に関する解析を行った。両時期において、Cyp26b1-KO皮膚は正常に比して線維化が強く上皮化が遅延していた。この原因を探るべく、胎仔皮膚より線維芽細胞を培養しTGF-betaに対する関連遺伝子(SMADs、CTGF)の発現をRT-PCRで確認した。その結果、培養条件下においてはCyp26b1-KOと正常皮膚に明らかな違いは認められなかった。今後、培養液にRAを添加する、TGF-beta刺激による反応時間を変えるなどの条件設定が必要と思われた。胎生18.5日皮膚を用いたMicroarray実験では、Cyp26b1-KOにおけるKtrap13(ケラチン関連遺伝子)の特異的誘導がみられた。Ktrap13は胎生16.5日まで胚の最外層を覆っているperidermに発現している。Cyp26b1-KO皮膚ではKtrap13が胎生17.5日を越えても異所性発現が持続しており、Cyp26b1-KOに認められたバリア機能の欠如はperidermの残存によるものと推察された。

ビタミンAの誘導体であるレチノイン酸(Retinoic Acid ; RA)は、細胞の分化、成長、器官形成など様々な局面で重要な役割をしている。皮膚もRAの標的組織の一つであり、尋常性乾癬や重度の膿胞性ざ瘡の治療に使用されている。研究代表者はRA不活化酵素であるcytochrome P450-26(CYP26)に注目して、マウス胚を用いた形態形成を研究してきた。中でもCyp26b1ノックアウト(KO)マウスの皮膚には毛包形成不全、表皮・真皮細胞の形態および層構造異常など、正常に比して顕著な相違がみられた。本研究は、Cyp26b1-KOマウスをモデルとして用い、皮膚発生におけるRAの標的遺伝子とその役割を探索することを目的として行った。本研究では、皮膚発生におけるRAの役割を探索してきたが、表皮においてはバリア機能、真皮においては毛包誘導能に重要であると結論した。また、RAは表皮と真皮に独立した調整機構が存在するも、表皮-真皮間の相互作用にも大きく関与していることが示された。
asid加群の構成に関する研究および応用の検討

本研究の目的はasid両側加群(以下asid加群)の構成法を確立すること、またasid加群全体のなす集合が有する構造を明らかにすることである。当年度は具体的な有限次元自己入射多元環に対してasid加群を計算し、それを元に考察を進めた。自己入射多元環を扱ったのは、この環上のasid加群は片側加群としてみたときに射影的であり、asid性の鍵となる導来テンソルの計算が比較的容易なためである。特に頂点がn個の巡回箙に長さ2の関係式を入れて構成される自己入射中山多元環に対して次の計算を行った。(1)自己入射中山多元環上のasid部分圏を分類した。(2)零圏でないasid部分圏に対応するasid加群の計算を試みた。この例では各asid部分圏に対応するasid加群は複数存在し、一般には無限個である。しかし自己導来テンソルに関して冪零な直和因子を除いたasid加群は有限個であり、そのようなものを全て分類することができた。この計算(2)を元に「岩永-Gorenstein有限次元多元環上のasid加群Dがあるとする。Dのasid部分圏をT(D)で表す。このとき両側加群Eに対して、直和C=D+EがT(D)=T(C)をみたすasid加群となるための必要十分条件」を与えた。この必要十分条件にはEが自己導来テンソルに関して冪零であることが含まれている。上記の事実からasid加群を分析するとき、自己導来テンソルに関して冪零である両側加群(このようなものは全てasid加群)と、上で求めた必要十分条件をみたす直和因子を持たないasid加群に分けて考えても良い。岩永-Gorenstein環上のCohen-Macaulay表現の観点からすると後者のasid加群が重要であり、今後はその性質や構成法について調べる。asid加群に関する計算は困難であるために具体例の観察があまり進んでおらず、一般論を構築するためのデータがまだ少ない状況である。また、asid加群のなす集合のもつ性質や構造として、注目すべきものが見つかっていないことなどから進捗状況は遅れていると判断した。しかし数少ない例からある程度の知見が得られており、遅々とではあるが研究は進んでいる。引き続き具体例の計算及び観察を行いながら、次の事項に取り組む予定である。・傾加群や傾複体により引き起こされる2つの環の間の導来圏同値から、asid加群の集合の間に写像が構成できるかどうかを考察する。道多元環のAPR傾加群から次の考察を始める(1)まず2つの環の完全導来圏におけるasid部分圏が1-1に対応するかどうかを検討する.(2)各asid部分圏ごとにasid加群の対応の有無を調べる。・大域次元が2以下の有限次元多元環に対して、導来圏のSerre関手を引き起こす傾複体のあるホモロジーがasid加群になることが知られている。この現象が他の傾複体でも起こりうるかどうかを考察し、傾複体からasid加群を構成する手法について検討する。・二つの岩永-Gorenstein自明拡大多元環が次数付き特異導来圏同値になるための必要十分条件を調べる。まず、2つの道多元環のasid部分圏が三角圏同値になる必要十分条件について考察を行い、それを元に一般論の構築を検討する。

asid加群に関する計算は困難であるために具体例の観察があまり進んでおらず、一般論を構築するためのデータがまだ少ない状況である。また、asid加群のなす集合のもつ性質や構造として、注目すべきものが見つかっていないことなどから進捗状況は遅れていると判断した。しかし数少ない例からある程度の知見が得られており、遅々とではあるが研究は進んでいる。引き続き具体例の計算及び観察を行いながら、次の事項に取り組む予定である。・傾加群や傾複体により引き起こされる2つの環の間の導来圏同値から、asid加群の集合の間に写像が構成できるかどうかを考察する。道多元環のAPR傾加群から次の考察を始める(1)まず2つの環の完全導来圏におけるasid部分圏が1-1に対応するかどうかを検討する.(2)各asid部分圏ごとにasid加群の対応の有無を調べる。・大域次元が2以下の有限次元多元環に対して、導来圏のSerre関手を引き起こす傾複体のあるホモロジーがasid加群になることが知られている。この現象が他の傾複体でも起こりうるかどうかを考察し、傾複体からasid加群を構成する手法について検討する。・二つの岩永-Gorenstein自明拡大多元環が次数付き特異導来圏同値になるための必要十分条件を調べる。まず、2つの道多元環のasid部分圏が三角圏同値になる必要十分条件について考察を行い、それを元に一般論の構築を検討する。8月8から17日まで開催された国際研究集会ICRAに参加する予定であったが、他業務により前半のWorkshopに参加できなかったため、その分の旅費を消費しなかった。これが次年度使用額が生じた主な理由である。次年度使用額は研究打ち合わせや、セミナー及び研究集会参加のための出張旅費に使用する予定である。
過酷な自然環境下で安全に動作するセンサネットワークの構築

本研究では、過酷な気象環境下でも動作し、利用者が安全に利用できるセンサネットワークを構築する技術開発したことである。具体的には、(1)厳しい環境でも動作するセンサネットワークの設計手法の開発(2)発電量と消費電力を考慮したプロセススケジューリング手法の開発(3)安全に利用できるセンサネットワークプロトコルによる信頼性の向上(4)実証実験による、現実社会への適用である。この技術で、厳しい自然環境下での情報の収集が行えると考えられる。本研究は、過酷な環境で動作するセンサノードの設計およびフロトタイプ開発を行う。平成18年度は、以下の2つの項目について検討、および実装を行った1.過酷な気象環境でも動作する専用センサネットワークの開発厳しい気象環境で動作する専用のセンサネットワークのハードウェアを構築する。具体的には、以下のことを行った。・防水、防雪等の対策を施したセンサネットワークシステムの開発を行った。市販されているガーデンライトを改造し、適切な設置器具を使うことで、実現した。平成18年度の冬(約3ヶ月間)の間、岩手県立大学の屋外にて動作確認を行った。・太陽電池、風力発電などの自然条件を味方につけた発電手法の検討と実装自然条件の変動により発電が難しくなり、動作が難しくなった場合の自己復旧の手法の検討と実装を行い、限られた電力を有効に活用するためのシステム構築を行う。今年度は、まず回路の消費電力の見積もりを行い、余った電力を活用し,発電量,電池残量を細かくモニターすることで,ネットワークノードのCPUパワー,ネットワークスピードを可変にし,発電能力に応じて動的にセンサノードの能力を変更する仕組みを提案し,一部の実装をおこなった。電池の残量を,起電力で計算し,その計算料でノードのDuty Cycleを変更する手法を考案した。このことは,今後センサネットワークを屋外で利用する際に,センサネットワークの電池交換の必要性が大幅に低減するメリットがある。(電池そのものの寿命は,ここでは取り扱わない)。また,このプラットホームを使い,プロトタイプシステムの構築を行った。具体的には,センサネットワークのデータの可視化の研究とセキュリティの研究である。センサネットワークの可視化の研究では,集まってくる様々なデータを,実際の位置情報にあわせながら立体的に可視化する手法である。京都大学が開発した,KVSを用い,実装を行った。このことで,本研究で利用するデータを可視化することが可能なことを示した。セキュリティの研究では,生体情報を利用した,防犯システムをターゲットにした。生体情報は,専用の脈波センサーを設計し,制作を行った。作成した脈波センサーは,今後過酷な環境で活動する人間の状態を計測しうる可能性がある。また,本システムの胃運用の際,正しく異常状態を管理者に伝える必要があり,その際のネットワークの構築手法について,安全にデータを使える手法を考案した。本年度は、昨年度までの実績を生かし、具体的なセンサノードを構築し、データの取得を行った。特に、寒い2月の次期を選びフィールド試験を行い、データを取得した。市販のガーデンライトのケースを利用したとしても、外気温が氷点下をしたまわるにもかかわらず、内部がほぼ0°Cと安定していたため動作に支障が無いことが確認された。よって、本手法で特殊なケースを用いることなしに、屋外でのセンサネットワークの設置が可能なことを確認した。また、小型の風力発電機(最大出力2W程度)であったとしても、動作に十分な発電量を得ることが出来、過酷な環境で安定した動作が出来ることを確認した。また、動作状況を常に確認するために電源の状態を確認するためのノードを作成し、その情報をシンクノードに伝えるためのシステムも作成した。(ただし、本システムは長期間の検証ができていないために、今後検証を行う予定である。)また、岩手大学寒冷フィールドサイエンス教育研究センターの敷地を利用させて頂き、センサネットワークの野外実証実験を行った。通常状態の伝送試験においては、雪、草木による電波の散乱、減衰が発生し、それについての対策を検討した。また、仮想的にセンサノードを雪山の中に隠してやると電波の送受信が不可能になった。今回利用しているセンサノードは、コストをかけずに設置することを考えているために、攻撃者が簡単にセンサノードの通信を遮ることができることがわかる。これに対する対策を今後検討する予定である。
高非線形ガラスを用いた超高速・全光学的デバイスの実現とその高性能化

次世代の光通信に用いる超高速で動作する全光学的デバイスを実現する為に、高非線形カルコゲナイドガラスを用いて、方向性結合器やマイクロリング共振器等の光デバイスが製作された。これらのデバイスは、断面積が1x2μm^2程度の単一モードの光導波路から構成されている。これらの試作デバイスの線形及び非線形特性が1.06μmの波長において調べられた。共振器の場合、共振器内の光強度が増大するために、コンパクトなマイクロリング共振器でも光双安定性が観測された。これらの非線形デバイスの開発と関連して、本研究で用いたカルコゲナイドガラスの非線形光学特性が、Z-スキャン法と誘導ブリルアン散乱によるパルス圧縮技術を組み合わせた新しいアプローチにより調べられた。またフォトニック結晶リング共振器がコンパクトな非線形光デバイスに応用できるかどうかを調べるために理論的研究がなされた。本研究は,我々が開発したAg-As-SeやAs-Se系カルコゲナイドカラスの高い非線形性とガラス固有の優れた加工性を利用して,全光学形の超高速光スイッチと光双安定デバイスの実現を目指すものである。19年度は,方向性結合器による非線形スイッチの実現を主に目指した。尚,方向性結合器は2素の単一光導波路が数μmの間隔で接近したものであり,入射光強度の強弱によって2つの出力ポートからの光出力を空間的に切り替えるものである。光リソグラフィと光ドーピングによりデバイスを作製しているが,ウェットエッチングを数回行う関係で,膜が剥離してしまうなどの問題点が発生した。しかし,現在では,高い歩留まりでデバイスが作製できるようになっている。試作したデバイスに光を導波して実験を行っているが,非線形動作を実験的に確認するまでには至っていない。計算による設計だけでは不十分であることが分かったので,色々な寸法のデバイスを試作し,実験的に最適なパラメータを見い出しているところである。また非線形動作確認の指針けを得るために,デバイスを構成する光導波路の線形吸収,非線形吸収,入射パルス幅等がデバイスの特性に与える影響を数値的に明らかにした。これらの研究と平行して,Ag-As-SeとCu-As-Seガラスの光酸化と光黒化に関する研究を行い,Ag(Cu)の添加が有効であることを見い出した。本研究では,全反射を利用した光導波路から構成される光デバイスの開発を目指しているが,デバイスの小型化の観点から,フォトニック結晶化の検討も行い,幾つか成果を上げた。本研究で購入した主な装置は,縦単一モードYAGレーザであるが,液体(フロリナート)の誘導ブリルアン散乱によるパルス圧縮を行い,12.5nsから1.5nsの範囲でパルス幅を変えることができた。現在,パルス圧縮されたレーザ光を用いて、As_2Se_3ガラスとSi結晶の非線形光学特性(非線形屈折率と吸収係数)と誘導ブリルアン散乱のパルス幅依存性の実験を行っており,成果を逐次発表していく予定である。又,試作した非線形デバイスの特性評価に利用していく。本研究は、Ag-As-SeやAs-Se系カルコゲナイドガラスの高い非線形性とガラス固有の優れた加工性を利用して、全光学形の超高速光スイッチと光双安定デバイスの実現を目指すものである。本年度は、これらの非線形デバイスの実現に向けて、光リソグラフィと光ドーピングを利用して非線形方向性結合器と非線形リング共振器を高い歩留まりで作製できるようにした。前者のデバイスは2本の単一モード・ストリップ装荷型導波路を1-2μmの間隔で接近させ、入射光強度の強弱によって2つの出力ポートからの光出力を空間的に切り替えるものである。また後者のデバイスはストリップ装荷型導波路のリングに直線導波路を結合させたものであり、光双安定デバイスとして動作する。試作したリング共振器の半径は、曲げ損失を考慮して、100μmとした。波長可変レーザを用いて線形な透過スペクトルを測定し、試作したリング共振器が共振器として動作していることを確かめた。これらの試作デバイスの非線形動作を検証するための光源に使うために、縦単一モードYAGレーザからの光パルス(波長1.06μm,パルス幅12.5ns)を、液体の誘導ブリルアン散乱により1.5nsまでパルス圧縮を行った。この圧縮パルスを使って、鋭意非線形動作の検証を行っているが、まだ確認できていない。非線形デバイスの研究と並行して、パルス圧縮されたレーザ光を用いた非線形光学特性(非線形屈折率と吸収係数)の評価法を提案、開発し、そのための基礎理論を構築した。

As_2Se_3ガラスとSi結晶の非線形光学特性のパルス幅依存性を測定し、入射パルス幅が試作した非線形デバイスの特性に与える影響を明らかにした。本研究では、全反射を利用した光導波路から構成される光デバイスの開発を目指しているが、デバイスの小型化の観点から、フォトニック結晶化の検討も行い、幾つか成果を上げた。本研究は、Ag-As-SeやAs-Se系カルコゲナイドガラスの高い非線形性とガラス固有の優れた加工性を利用して、全光学形の超高速光スイッチと光双安定デバイスの実現を目指すものである。本最終年度は、光リソグラフィと光ドーピングを利用してストリップ装荷型導波路からなる非線形方向性結合器と非線形リング共振器を試作し、線形及び非線形特性を明らかにし、更に実験結果と導波シミュレーションの比較・検討を行った。昨年度、Z-スキャン法に入射パルス幅の依存性を取り入れた新技術により、As-Seガラスに対して光誘起現象に起因すると思われる遅い非線形性が存在することを見い出しているが、Ag-As-SeとCu-As-Seガラスに対しても同様に詳しく調査した。またそれらの応答速度は15-20msであることを過渡吸収実験により明らかにした。この遅い非線形性はデバイスの非線形特性に影響を与えるが、入射パルス幅を狭くするとその影響を軽減できる。試作したリング共振器(半径100μm)にモード同期・QスィツチYLFレーザからの強い光パルス(波長1.053μm、パルス幅60-600ps)を入射し、透過光パルスの波形を観測して、デバイスの入出力特性を求め、特徴的なヒステリシスループを得た。遅い非線形性を考慮して、これまで得られた物理諸定数を用いた現時的なシミュレーションを行い、そのヒステリシスループはデバイスの光双安定性によるものであることを明らかにした。誘導ブリルアン散乱は光カー効果と同じ三次非線形光学現象であり、ロングパルスに対して非線形デバイスが動作するかどうかの限界を決める一つの要因となるので、非線形デバイスの研究と並行して、YAGレーザからのパルス圧縮されたレーザ光を用いて、As_2S_3マルチモードファイバの誘導ブリルアン散乱の実験を行い、その過渡特性を明らかにした。本研究では、全反射を利用した光導波路から構成される光デバイスの開発を目指しているが、デバイスの小型化の観点から、フォトニック結晶化の検討も行い、光パワー分割器、リング共振器を使ったチャンネル・ドロップ・フィルタと光双安定デバイスに関して、幾つか成果を上げた。
第5回「NOの生物学」国際学術集会の研究内容に関する企画

「一酸化窒素(NO)の生物学」国際学術集会は、1989年以来2年毎に開催され、NO研究の専門家集団の情報交換および討論の場として、学術的に極めてレベルの高い集会と位置づけられてきた。今回、第5回をアジア地域で初めて開催するにあたり、出来るだけ多くの国内および海外の研究者、特に若手研究者に参加してもらうべく、組織委員を中心にして準備委員会を開催し、討議を重ねた。その結果、海外の若手研究者が参加しやすいように、優れた発表が期待できる人にはトラベルグラントを提供することにした。また、国内の大学院生に対しては、参加費を減額することにして、少しでも多くの若手研究者に折角の機会を利用してもらえるように配慮した。広報活動としては、1)会告を、後援を頂いた国内諸学会の学会誌、国内学術雑誌、医学情報誌などに掲載した。また、国際的には「Nature]誌に2回会告を掲載し、参加と発表を呼びかけた。2)各委員の専門分野における国内および国際的な関連学会およびシンポジウムにおいて、アナウンスすると共に、ファーストサ-キュラーの配布およびポスターの掲示を行った。3)参加および演題募集を行うにあたり、出来るだけ詳しい内容のセカンドサ-キュラーを作成することに心がけ、同時にその内容をインターネット上のホームページに載せることにした。学術プログラムは、国際委員の審査を経て、優れた内容のものをplenary lectureとする予定であるが、出来るだけ多くの研究者に発表の場を提供する意味でポスター発表を充実させることにした。さらに、発表された論文はモノグラフの形での出版を予定している。学術集会の前後には、一流のNO研究者を交えた専門別のミニシンポジウムや講演会を日本各地で開催する予定である。現在なお登録中のため集会の規模は不明であるが、出来るだけ多くの研究者が分野を超えて集結し、優れた協同研究などが芽生える機会を提供するために更なる検討を重ねる予定である。
中世後期ヴェネツィア領クレタの形成におけるギリシア文化と正教会

すべての共同体は固有の歴史を持っており,それゆえに紛争と裁判形態に着目して地域の形成・創造の過程をたどることは歴史学者にとってきわめて魅力ある作業である.本年度はとりわけ複数の法的領域の境目にある地域(ブリウリ地方とクレタ島)に着目して,研究に従事した.フリウリ地方はヴェネツィアとオーストリア,スラブ世界という異なる法的枠組みを持つ地域に囲まれており,その紛争の事例は法的に辺境にある世界での紛争解決について知るうえで示唆的である.その代表的な論文を本年度は翻訳・出版した〔F・ビアンコ(拙訳)「復讐するは我にあり-15・16世紀フリウリのフェーデにおける貴族クランと農村共同体-」服部良久編訳『紛争のなかのヨーロッパ』京都大学学術出版会,2006年,181-114頁〕.紛争の性質の変化のなかに政治的環境・社会構造・エリート層の意識など社会を支える枠組みそのものの変化を読み込むビアンコ論文の姿勢は他地域の地域社会について研究するうえでも指針となるものである.また、かつてヴェネツィアの海外領土であったクレタ島の中近世史を専門的に研究するために,平成18年7月31日から同年10月24日にかけて,また同年11月9日から平成19年3月31日にかけてヴェネツィアのギリシア文化研究所にて調査・研究活動に従事した.この期間の成7果として,まず14世紀なかばの対ヴェネツィア反乱前後島内の社会の権力構造を解明した.あわせて,14世紀から15世紀にかけての民事訴訟記録を調査し,法にもとついて共同体的秩序が形成される過程を明らかにした.以上の調査にもとついて課程博士論文の準備をすすめた.その一環として学習院大学の亀長洋子助教授と共同で中近世イタリア都市の海外領土についての研究をすすめた(特別研究員はヴェネツィアの海外領土にかかわる部分を担当した)〔亀長洋子・高田良太「海のかなたのイタリア-イタリア都市の海外領土-」齊藤寛海・山辺規子・藤内哲也編著『イタリア都市社会史入門』昭和堂,2007年(刊行予定)〕.クレタにおけるビザンツ時代からの信仰や文化が、ヴェネツィア統治とその社会的構造の中でどのように位置づけられているのか、それらの担い手たちの主体的な意識の所在がどこにあるのか、という本研究の目的に沿う成果のひとつは、ヴェネツィア領クレタにおける「民族」の社会構造的生成を主張する従来説の論拠となっているティリエの見解を再考したことである。彼はギリシア正教会とローマ・カトリック教会のそれぞれの俗人信徒集団が身分階層化されていたとしたが、都市社会の文脈にみるかぎり、両者の境界は中下層において限定的に存在するにすぎないことが分かった〔「中世後期クレタにおける教会とコミュニティ」『史林』89-2、2006年〕。この結果は、一般的に民族的意識が希薄であると理解される中世社会を対象として「民族」を掬いとるための方法論を提示するものとなった。いまひとつは、ヴェネツィアの辺境地域における紛争事例の比較研究を行ったことである。まず、1363年にクレタで起きた反乱の原因として後世の年代記記述が拠り所とする、「入植者の現地化説」を批判的に検討した。その結果明らかになったのは、制度化された権力基盤の構築を模索する本国の統治政策から乖離するような、大司教座である聖テトス教会を求心力とする入植者の地縁的紐帯の存在である〔「ヴェネツィア領クレタの地域社会--聖テトスの貴族反乱(1363-1365)を中心に--」(日本西洋史学会第55回大会にて口頭発表)〕。あわせて、中世末期フリウリ地方の紛争研究の翻訳を進めるなかで、ヴェネツィアの領域秩序におけるネイションの所在を実証的かつ立体的に検討するための手がかりを得た。〔F・ビアンコ「復讐するは我にあり--15・16世紀フリウリのフェーデにおける貴族クランと農村共同体--」服部良久編訳『紛争のなかのヨーロッパ』京都大学学術出版会、2006年(刊行予定)に所収〕すべての共同体は固有の歴史を持っており,それゆえに紛争と裁判形態に着目して地域の形成・創造の過程をたどることは歴史学者にとってきわめて魅力ある作業である.本年度はとりわけ複数の法的領域の境目にある地域(ブリウリ地方とクレタ島)に着目して,研究に従事した.フリウリ地方はヴェネツィアとオーストリア,スラブ世界という異なる法的枠組みを持つ地域に囲まれており,その紛争の事例は法的に辺境にある世界での紛争解決について知るうえで示唆的である.その代表的な論文を本年度は翻訳・出版した〔F・ビアンコ(拙訳)「復讐するは我にあり-15・16世紀フリウリのフェーデにおける貴族クランと農村共同体-」服部良久編訳『紛争のなかのヨーロッパ』京都大学学術出版会,2006年,181-114頁〕.紛争の性質の変化のなかに政治的環境・社会構造・エリート層の意識など社会を支える枠組みそのものの変化を読み込むビアンコ論文の姿勢は他地域の地域社会について研究するうえでも指針となるものである.また、かつてヴェネツィアの海外領土であったクレタ島の中近世史を専門的に研究するために,平成18年7月31日から同年10月24日にかけて,また同年11月9日から平成19年3月31日にかけてヴェネツィアのギリシア文化研究所にて調査・研究活動に従事した.この期間の成7果として,まず14世紀なかばの対ヴェネツィア反乱前後島内の社会の権力構造を解明した.

あわせて,14世紀から15世紀にかけての民事訴訟記録を調査し,法にもとついて共同体的秩序が形成される過程を明らかにした.以上の調査にもとついて課程博士論文の準備をすすめた.その一環として学習院大学の亀長洋子助教授と共同で中近世イタリア都市の海外領土についての研究をすすめた(特別研究員はヴェネツィアの海外領土にかかわる部分を担当した)〔亀長洋子・高田良太「海のかなたのイタリア-イタリア都市の海外領土-」齊藤寛海・山辺規子・藤内哲也編著『イタリア都市社会史入門』昭和堂,2007年(刊行予定)〕.
電子機器の信号系および電源系に生じるコモンモードノイズの統合的な低減設計法

電子機器内部のプリント回路基板やそれに接続されるケーブルでは、信号伝送系や電源系において流れるコモンモード電流が、不要電磁放射や信号品質の劣化の原因となっている。信号伝送系においては、特に差動伝送線路に着目し、平衡度が変化する点においてコモンモード電位差が生じ、これがコモンモード電流を励振することを定式化し、実験により検証した。また、信号印加は電流源励振した方がコモンモードの発生を抑制できる可能性を示した。電源系においては、インピーダンスバランス法をパワエレ回路に適用し、MOSFET近傍の寄生容量を考慮することで、コモンモード電流を低減できることを示した。電子機器内部のプリント回路基板上に配線された線路や基板に接続されるケーブルにコモンモード電流が流れることにより、不要な電磁放射や信号品質の劣化を引き起こす。そのために、コモンモードの低減設計法の開発が重要な課題となっている。本研究では回路動作のための電流(ノーマルモード電流・ディファレンシャルモード電流)からコモンモードへの変換メカニズムを明確にし、回路設計の上流段階でのモード変換を抑制する回路設計手法の開発を行う。また、回路内部に発生する微小な寄生結合とモード変換や信号品質との関係を明確にする。今年度は1チャンネルの差動伝送線路の構造が変化する点における等価回路モデルを検討した。特に、層間をまたいで配線されているような差動伝送線路において、層間ビアやそのパッド配線が寄生共振を引き起こし、その共振によって信号品質が著しく悪化することを示した。さらに、共振により蓄積されるエネルギーに着目して共振キャパシタンスと共振インダクタンスを用いて等価回路表現した。等価回路の妥当性を検証するために、ダングリングビアと呼ばれる貫通ビアが線路に対して分岐となる構造を用いてその計算精度を確認した。また、ダングリングビアから不要放射が発生し、それによって共振のQ値は低くなるが、放射したエネルギーから等価抵抗を算出し、等価回路に組み込む方法を示した。今後は、ビア構造によるコモンモードへの変換メカニズムの解明やその抑制法について検討をすすめる。層間ビアなどの伝送線路の不連続構造において生じる伝送特性劣化を表現するための等価回路構築を行い、その回路パラメータである電磁界エネルギーの蓄積を表現するキャパシタンスやインダクタンスの算出方法を提案した。一方で、当初課題では実測による評価も検討していたが、試験基板設計・試作の遅れによりそこまで至っていない。電子機器内部のプリント回路基板上に配線された信号線路や電源線、またプリント回路基板に接続されるケーブルに流れるコモンモード電流が、不要放射や信号品質の劣化を引き起こす。コモンモードへの変換メカニズムを明らかにし、回路設計の上流段階においてコモンモードの低減設計法を導入できる環境を作ることが本研究の課題である。今年度は、多導体伝送線路に対して、信号励振部におけるコモンモード発生を検討した。信号線2本と有限幅からなる近接グラウンドからなる差動伝送線路に対して、多導体線路の固有モードと一般的に知られているディファレンシャルモードとコモンモードとの関係を明らかにし、差動伝送線路の励振箇所における低コモンモード励振法について検討した。差動線路の位置をグラウンド端側に移動した場合に、平衡励振源によって励振されるコモンモード電流の量を計算した。また、電圧源励振と電流源励振を比較し、電流源励振とすることで特に低周波帯域でのコモンモード電流を抑制することができることを示した。また、このような信号の励振源となるICの電源系に流れるコモンモード電流を抑制する手法として提案しているインピーダンスバランス法について、差動ドライバICを対象にその効果を実験的に示した。非接地導体を置くことでIC近傍に発生する寄生結合を調整し、電源グラウンド配線の寄生インダクタンスとの関係により、コモンモード電流が最小となるパラメータの導出方法を示した。平成28年度以降の研究計画として、当初の計画にあった「信号電流が影響する電源系コモンモード発生抑制法の検討」については、差動励振源との関係を実験的に示し、非接地導体を用いた電源系コモンモード発生抑制法を実証した。「非対称差動伝送線路の低コモンモード励振法の検討」については、電流源励振と電圧源励振を比較し、電流源励振が適していることをシミュレーションにより示した。プリント回路基板上の信号配線や電源配線、それに接続されるケーブルに流れるコモンモード電流が不要電磁放射の原因となる。コモンモード電流の発生メカニズムを明らかにし、回路設計時に低コモンモードとなるような設計法の提案が本研究の課題である。今年度は、グラウンド構造が変化する差動伝送線路において、ガードトレースを配線することによりコモンモード電流が低減することを実験的に示した。また、線路の平衡度を計算することにより、その低減量を予測できるが、予測値は実験値とほぼ一致した。さらに、多ビット配線においても各線路の平衡度を定義した。特に、従来の考え方では、各導体に流れる電流の比を平衡度ととらえていたが、ノーマルモード電流を流すための電圧比というとらえ方をすることで、多ビットへ拡張可能であることを示した。伝送線路の固有モードを用いて平衡度を表し、それにより低コモンモード電流となる他ビット伝送線路の設計法を提案した。加えて、電源系のコモンモード発生については、インバータ回路を対象にインピーダンスバランス条件を検討した。特に、2つのMOSFETの中点となる端子に付加される寄生容量を小さくすることで、高周波帯でインピーダンスバランス条件が周波数に寄らず一定になることを等価回路モデルで示し、実験により確認した。

一般的なパワーMOSFETでは、ドレイン電極がヒートスプレッダに接続されれ、大きな寄生容量となる。一方で、ソース電極がヒートスプレッダに接続されているMOSFETも市販されている。2つのMOSFETの中点の寄生容量を小さくするためには、上下のスイッチに異なるパッケージのMOSFETを用いれば実現できる。電子機器内部のプリント回路基板やそれに接続されるケーブルでは、信号伝送系や電源系において流れるコモンモード電流が、不要電磁放射や信号品質の劣化の原因となっている。信号伝送系においては、特に差動伝送線路に着目し、平衡度が変化する点においてコモンモード電位差が生じ、これがコモンモード電流を励振することを定式化し、実験により検証した。また、信号印加は電流源励振した方がコモンモードの発生を抑制できる可能性を示した。電源系においては、インピーダンスバランス法をパワエレ回路に適用し、MOSFET近傍の寄生容量を考慮することで、コモンモード電流を低減できることを示した。今後の検討としては、信号線のような受動配線だけでなく、信号ドライバICにおけるコモンモード発生のメカニズムを等価回路を用いて検討する。また、差動ドライバの出力インピーダンスとモード変換の関係を明確にし、低コモンモードとなるような励振方法を検討する。今年度検討した、非対称な差動伝送線路に対する低コモンモード励振を拡張し、多導体線路においても低コモンモードとなる励振法および平衡度調整法の提案に向けて研究をすすめる。また、励振源となるロジックICなどで多電源をもつ場合においてもインピーダンスバランスが成立する条件を定式化し、その効果を実証する。環境電磁工学当該年度では試験基板の作製を予定していたが、多くの検討を電磁界シミュレーションおよび回路シミュレーションで行った。また、モード変換を表現するモデル化には至っていない。試験基板試作は複数種類を同時に作成したほうがコスト面で良い。そのため、当該年度で使用する予定であった基板試作費や部品費は、次年度に行うモード変換を表現する等価回路モデルの評価用試験基板の試作費としてあわせて用いる。昨年度検討した内容の実証のための実験基板の他、今年度検討したインピーダンスバランス法の実証のための試験基板作成に使用した。一方で、差動伝送線路に対する検討は主にシミュレーションによる検討であったため、当初実測による検証を予定していた使用予定額と際が生じた。当該年度で提案した等価回路モデルや、次年度検討するモード変換を表現する等価回路モデルを構築した後に、その妥当性や精度を検証するための試験基板試作および実装部品費に使用する。同時に、次年度以降に検討予定の非対称差動伝送線路の低コモンモード励振法について、その実現法を実証する基板試作に用いる。次年度前半において、基板試作を行い差動伝送線路の低コモンモード励振法について実証する。
植民地期における朝鮮民衆の学習・教育活動と地域社会の実相

本研究では、植民地期における朝鮮民衆の学習・教育活動と地域社会の実相を明らかにすることを目的とした。その際注目すべき点は、植民地期朝鮮を「支配と抵抗」という2項対立的な図式で捉えるのではく、朝鮮農民の学習・教育活動と地域社会の実相を「支配と自立の混在領域」及び「同化と抵抗の混在領域」としてみることであった。研究の結果、地方行政団体による「公共事業」によって朝鮮の集落と朝鮮総督府が密接な関係になっていった点を明らかにした。一方、朝鮮農民の自立と生活向上を目指した朝鮮農民団体である「朝鮮農民社」の活動においては、農民たちの識字教育を目的とした『農民読本』の発行にみられるように、朝鮮農民に対し「自立」「自由」「平等」などをキーワードにしながら朝鮮総督府の支配体制に対し、批判的な立場をとりつつも、次第に朝鮮農民の生活向上のため農業技術の向上に重点がシフトし、結果として朝鮮総督府の支配を支援する結果となったことを明らかにした。2008年度では、主に韓国を中心に以下の2点に関する史料収集と分析を行った。まず1点目は、1920年代の植民地期朝鮮において、朝鮮総督府からの厳しい監視と活動の検閲をうけながらもハングル語を使い、朝鮮民衆を対象に識字(ハングル)教育や農業技術促進等を掲載した雑誌「朝鮮民衆」の原本を探すことができた。同史料は国会図書館及び東国大学図書館に所蔵されていた。同史料は、古来のハングル(日本でいう古文にちかい)で書かれていたため、本年度は、同史料の翻訳に大きく時間を使用した。同史料の翻訳によって当時の朝鮮農民に対する識字教育の教科書となった「農民読本」の内容が明らかになるとともに、当時の集落における農民たちの生活課題や問題意識等も明らかとなった。これらの史料はまだ論文としては発表していないものの2009年度には、まとまった形で発表する予定である。2点目は、当時の朝鮮民衆の集落に関する朝鮮総督府による記述を同図書館で発見した。朝鮮総督府による集落調査から、詳細なデータとともに支配者からみた朝鮮民衆の生活の実情が明らかにされている。特に今回は、平安北道地域における集落の詳しいデータに着目した。朝鮮農民たちが自ら夜学開き、自主的な学習教育活動が活発に展開されたのが平安地域であるため、2009年度では、調査対象を平安地域に限定し、詳細なデータと農民たちの活動の実績から植民地期朝鮮における地域の実相に迫る事にしたい。本研究では、192030年代の植民地朝鮮における「支配と自立の混在領域」及び「同化と抵抗の混在領域」、すなわちアンビバレントな活動についてリアルに描き出すことを命題に「植民地期における朝鮮民衆の学習・教育活動を通した地域社会の実相」を明らかにすることを目的とした。その際、地域社会の実相を朝鮮半島平安北道地域を中心に明らかにする予定であったが、史料不足のため、特定の地域に限定することができなかった。そこで、まず、当時の朝鮮総督府朝鮮集落に関するデータを基に、朝鮮における農村の実相について、明らかにしながら、朝鮮農民の生活の実態について、当時における3大農民団体の一つである朝鮮農民社が出版した『朝鮮農民』(朝鮮語)を中心に、農民の生活の実相について明らかにした。これらのデータを基に、アンビバレントな活動として、朝鮮農民を対象に実施された「夜学」及び「私設講習所」そして「改良書堂」の内実について詳しく分析をした。アンビバレントな活動としては、(1)設立背景の違いによる目的の違い、(2)活動の内実は使用している教材の違い、(3)教育対象の違い等を明らかにした。具体的には、それぞれの施設で使用された教材の内実が、設立背景の違いによって、農村の生産向上、技術革新に特化したもの、分衆衛生など社会事業的側面が強いもの、植民地支配に抵抗するための基礎的力量を育てようとしたものに分類されるが、それらの施設が同時期に同じ地域に存在していた点を明らかにすることによって、地域社会における学習・教育活動のアンビバレントな状態について不足ながらも証明することができた。
99mTc-MIBIイメージングによるミトコンドリア病の全身骨格筋評価法の開発

ミトコンドリア病はミトコンドリア機能が低下することによって様々な症状、経過をとる難病である。骨格筋は比較的侵されやすい臓器であるが、ミトコンドリア病における全身の骨格筋を低侵襲に評価をする目的で、ミトコンドリア病における99mTcーmethoxyisobutylisonitrile(以下MIBI)を用いたシンチグラフィによる全身の骨格筋イメージング、SPECT/CTによる筋集積定量評価を行うこととした。なおMIBIは心筋血流、副甲状腺イメージング製剤として広く用いられており、対照群としては筋に明らかな異常のない、副甲状腺機能亢進症の患者にご協力いただき、評価を行った。2017年度2018年度にかけて、ミトコンドリア病の患者4名と対照群18名にMIBIシンチグラフィの全身Planar像および頚部大腿部のSPECT/CTの撮像を行い、データ収集した。これまでのデータによる解析は途中の状態ではあるが、ミトコンドリア病においてはいずれの患者においてもMIBIの筋集積は対照群と比較して、低い傾向にあるようであった。2019年度にもう少し症例を追加し、より詳細にデータ解析を行う予定ではあったが、2018年度までで本研究はミトコンドリア病に対する骨格筋評価の目的ではMIBIが適応外使用になることから、特定臨床研究法の実施に伴い、継続が難しいと判断し、本研究は中止とした。少ない症例数ではあるが、ミトコンドリア病の骨格筋評価にMIBIシンチグラフィはある程度役立つ可能性があると思われた。ミトコンドリア病はミトコンドリア機能が低下することによって様々な症状、経過をとる難病であるが、本研究はミトコンドリア病において比較的侵されやすい臓器である骨格筋の評価を99mTcーmethoxyisobutylisonitrile(MIBI)シンチグラフィを用いて低侵襲に行い、ミトコンドリア病の重症度や経過予測などに役立てることを目的としている。MIBIを用いたシンチグラフィは心筋および副甲状腺のイメージング製剤としても広くもちいられており、本年度においてはミトコンドリア病患者の筋評価を行うにあたっての対照群として、明らかなミトコンドリア病および骨格筋症状のみられない副甲状腺機能亢進症患者のうち、骨格筋のSPECT/CTの撮像追加に同意いただけた方11名にご協力いただき、MIBIシンチグラフィの全身Planar像および頚部大腿部の骨格筋SPECT/CTデータの収集を行った。得られた全身Planar像をもとにした各部位の筋肉の集積カウントと対照部位カウントとの集積比測定、また骨格筋SPECTデータをもとに各部位の筋肉のStandard uptake value(SUV)値の測定、CTデータをもとにした筋肉の断面積測定を行い、MIBIを用いたシンチグラフィによる全身の骨格筋イメージング、SPECT/CTによる最適な筋集積定量評価法を確立させるべく、症例を積み重ねているところである。また同時にミトコンドリア病患者での評価方法を計画し、神経内科を通して、ミトコンドリア病患者でMIBIシンチグラフィでの評価にご協力いただける方を募集した。本研究にご協力いただいけるミトコンドリア病患者を募集しているが、予定していたよりも患者が少なく、症例が集まっていないため。神経内科との連携を強化し、ミトコンドリア病患者に本研究、検査にご協力いただけるよう、積極的に働きかけ、症例データをまずは蓄積したい。MIBIシンチグラフィを行うミトコンドリア病患者が予定していたよりも集まらず、予定していた検査薬費を使用できなかったため。次年度に繰り越して、予定どおり、MIBIシンチグラフィのための検査薬費として使用したい。
界面制御による超低熱膨張ポリイミド／Zr2WP2O12の作製

負の熱膨張率を有するセラミック粒子(Zr2WP2O12とZr2MoP2O12)を合成し、ポリイミドと複合化することで熱膨張率が20 ppm/K以下のポリマー/セラミックス複合材を作製した。まず、Zr2MoP2O12の焼結体を作製し、その熱的機械的性質を明らかにした。次に、ポリマー/セラミックス複合材を作製した。ポリマーの前駆体とセラミック粒子の混合プロセス、ポリマーの重合プロセスを最適化することで、ポリマーとセラミック粒子の界面を密着させることに成功した。その結果、ポリマーの熱膨張をセラミックスの熱収縮で効果的に相殺することに成功した。負の熱膨張率を有するセラミックス「Zr2WP2O12」とポリイミドを複合化することで、熱膨張率が約18 ppm/Kの電子機器用の絶縁フィルムを作製する。また、作製のプロセスを界面化学の観点から精査し、低添加量でも効果的にZr2WP2O12が機能する有機/無機界面や膜の微構造を設計し、フィラーの効果的に性能を発揮するための界面の設計指針を提案する。本年度は、Zr2WP2O12の基板を作製し、ポリイミド前駆体溶液との濡れ性および、溶媒の蒸発挙動を解析した。さらに、Zr2WP2O12の基板表面を各種シランカップリング剤で処理することで、表面の化学的性質が蒸発挙動に与える影響を調査した。その結果、最適なシランカップリングの選定に成功した。3年計画の2年目にあたる本年度は、研究計画書に基づき、ポリイミド/Zr2WP2O12複合膜を作製し、その特性を、熱膨張率、分光学的手法、AFMによる微小空間観察により評価した。様々な表面処理を施したZr2WP2O12とポリイミドの界面状態をAFMで評価したところ、全てのサンプルで違いが見られなかった。これは、Zr2WP2O12を用いると、表面状態にかかわらず高度に作製できるためと考えられる。また、ポリイミドに混合するZr2WP2O12の添加量を変化させて、Zr2WP2O12の添加量が複合膜の熱膨張率に与える影響を調査した。その結果、添加量の増加に伴い連続的に熱膨張率を低減させることに成功した。作製した複合膜の膜厚と平均算術粗さのZr2WP2O12添加量依存性を調査した。その結果、膜厚はペーストの粘性を温度や溶媒の添加量を高度に制御することで、3-50マイクロメールの範囲で、任意の膜厚を得ることに成功した。一方、表面粗さは無添加に比べて表面粗さが増加したものの、電子部品し使用できる程度の低い表面粗さだったとわかった。上記のように、またZr2WP2O12は、ZrW2O8と比較して、極めて効果的に熱膨張率を制御できることが明らかになった。一方、その理由を解明するには至ってないことから、今後、「なぜ、Zr2WP2O12がZrW2O8より効果的に熱膨張率を制御できる材料なのか?」について、詳細な検討を行う予定である。本年度は、昨年度までに作製したポリイミド/Zr2WP2O12複合膜の熱膨張率の評価に取り組んだ。その結果、添加量が増加するとともに熱膨張率が低下した。また、熱膨張率のポリマー/セラミックスの界面の結合状態と熱膨張率の関係の調査に取り組んだ。セラミックスの表面をシランカップリング剤で改質することで、界面の密着性が向上できた。また、この構造を、有限要素法でモデル化し、界面の密着性と熱膨張率の関係を考察した。その結果、複合膜の熱膨張率は、単に、ポリマーの体積膨張とセラミックスの体積収縮による相殺だけではなく、界面設計が重要と実験的、計算科学的双方から確認することが出来た。昨年度までに作製したポリイミド/Zr2WP2O12複合膜の特性を評価した。また、有限要素法で材料内部の応力を解析した。その結果、複合材の熱膨張率は複合則だけでなく、ポリマー/セラミックスの界面の結合状態にも影響されると結論付けることに成功した。また、上記の知見を基に、新たな負熱膨張材料Zr2WP2O12を見出し、部材化に成功するとともに、熱的・機械的性質を明らかにした。本年度は、昨年度までに得られた研究成果を論文発表や国内会議等を通じて発信した。