hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
オンサイト気化-質量分析によって水圏／気圏間の物質移動をはかる

本研究は地球環境・大気環境に影響をもたらしている海洋の揮発性化合物について,海面から大気へ放出される量,すなわちフラックスをモニタリングするための手法を確立し,さらにその手法やシステムを活用して物質のフラックスの変動を明らかにしようというものである。我々は海水試料を逐次自動サンプリングし,かつそこから揮発性物質を追い出して質量分析に導入する手法を確立した。特に海洋の植物プランクトンが生成するDMSPという物質に注目し,DMSPから生じる潮の香りの成分である硫黄化合物のフラックスの変動を明らかにした。平成25年度末に導入した質量分析計の実際の稼働は平成26年度となった。実際に運用してみるとさまざまな問題が発覚し,その対応におわれた。しかし,種々の課題を克服し,順調に質量分析の運用を行えるようになった。さらに,気相と水相の物質を同時分析する装置を初めて構築し,また揮発性物質の前駆物質も含めて分析が可能になった。27年度が最終年度であるため、記入しない。分析化学フラックスの変動があることが確認できたため,プランクトンの活性や挙動の物理的化学的影響も含め,モデル化をはかり,これらの変動をうまく説明できるよう解析をすすめていく。また,できるだけ多くのシチュエーションでデータを得て,得られた結果を検証していくこと必要と考えられる。当初予定していたマイクロチャネル気化器の試作・評価とソフトイオン化質量分析計の導入は予定通り進められた。また,さらに気相・液相同時分析システムの開発についてもプロトタイプを試作し,模擬水槽で評価実験を行った。平成25年度は,気液同時分析のマニホールドとSI-MSはそれぞれ別々に個々の評価を行っただけなので,26年度は,これらを組み合わせた連続同時分析システムを確立する。また実験室内の模擬チャンバーにて,評価実験をすすめていくが,手始めにジメチルスルフィド(DMS)をターゲットに評価を行う。さらに生物由来でありDMSの前駆物質となるジメチルスルフォニオプロピオン酸(DMSP)によるDMSの生成や液/気界面におけるDMSのフラックスを求める模擬実験を行う。次にプランクトンを培養し,プランクトンの活性や環境変化によるフラックスの変動などを解析していく。また,模擬チャンバーではなく,実際の海面などの開放系でのモデル化を含めて自然環境でのフラックスの換算法について検討していく。
原子マイクロ波遷移におけるパリティ非保存の研究

本研究では,電磁力と弱い力の統一理論(標準模型)を精密に検証するために,原子でのパリティ非保存実験を行ったが,それのみならず,パリティの破れのような離散対称性の破れの実験的検証は,標準模型を越える新しい物理が発見できる可能性がある。そこで、まず、原子の光学遷移におけるパリティ非保存実験において、近赤外線領域に共振波長をもった原子として、鉛原子とタリウム原子のパリティ非保存の実験を行った。波長が長いほうがパリティの非保存効果が大きいので,可視領域よりも赤外領域のほうが望ましい。また、タリウム原子や鉛原子の重核原子は、パリティの非保存効果が大きく出るので,これらの重核原子の1.28μm近辺の遷移を調べた結果、標準模型とよく一致することが解明できた。さらに、いろいろなエネルギー領域での遷移におけるパリティの破れを調べ,標準モデルとの精密な検証を行うことは,標準モデルの中核をなす電弱理論を確実な実験的基礎の上に置くものとして重要な意義を持つと思われ、本研究で、もっと波長の長い原子の超微胞構造間でのマイクロ波領域でのパリティ非保存実験を押し進めた。パリティ非保存実験から得られたR値から、Zボゾンの質量やアナポールモーメント定数、アイソスピンパラメータSが推定できる。高エネルギー実験から求められたZボゾンの質量は、パリティ非保存実験と比較でき、よく一致した。また、アナポールモーメント定数の理論値と、パリティ非保存から推定した実験値とほぼ一致した。最後に、アイソスピンパラメータSは、高エネルギー実験ではダイレクトに分離して求められないが、原子のパリティ非保存実験では分離して求めることが可能であり、標準模型を越える新しい物理は、アイソスピン保存パラメータSがゼロでないと,それを越える可能性があるが、パリティ非保存実験では、Sは、誤差範囲内でゼロに含まれて、今のところ標準模型はsafeであった。1本研究は,電磁力と弱い力の統一理論(標準モデル)を検証するために高エネルギー実験や光領域(主に近赤外の波長領域)でのレーザー分光実験がよく行われているが,ここでは,もっとエネルギーの低いマイクロ波領域で検証するものである。弱い相互作用は原子のs電子とp電子とにしか起こらないことや原子占拠数の準備のしやすさから,基底状態での超微細構造間のマイクロ波遷移でのパリティの非保存(P-violation)効果を検出しようとしている。2原子として,ルビジウム原子^<85>Rbの基底状態5^2S_<1/2>の超微細構造準位間遷移(F=3-F=2:3.04GHz)について調べている。このマイクロ波遷移は,M1遷移である。定常状態では,基底状態の超微細構造間の占拠数の違いは少ないので,レーザーにより光ポンピングで占拠数の違いを約100倍大きくする。そのために,ルビジウム原子D_2線(波長780nm)の励起用の単一モードの波長可変CWレーザーとして,コンピュータ制御による外部共振器型半導体レーザーシステムを完成させた。3ルビジウム原子の基底状態の超微細構造間のマイクロ波M1遷移にパリティの保存しない弱い相互作用によるE1遷移が混在している。そこで,マイクロ波の偏光状態により,弱い相互作用による原子の屈折率の違いや吸収係数の違いを引き起こすマイクロ波光学活性を検出しようとしている。つまり,基底状態の超微細構造間の占拠数の違いをレーザーにより光ポンピングで占拠数の違いを大きくして,マイクロ波の偏光状態を右回り左回りと可変位相器で変調し,それを同期検波することにより,その位相差の違いや吸収の違いを計測しようとしている。

1本研究は,電磁力と弱い力の統一理論(標準モデル)を検証するために高エネルギー実験や光領域(主に近赤外の波長領域)でのレーザー分光実験がよく行われているが,ここでは,もっとエネルギーの低いマイクロ波領域で検証するものである。弱い相互作用は原子のs電子とp電子とにしか起こらないことや原子占拠数の準備のしやすさから,基底状態での超微細構造間のマイクロ波遷移でのパリティの非保存(P-violation)効果を検出しようという新しい試みである。2原子として,ルビジウム原子^<85>Rbの基底状態5^2S_<1/2>の超微細構造準位間遷移(F=3-F=2:3.04GHz)について調べた。このマイクロ波遷移は,M1遷移である。定常状態では,基底状態の超微細構造間の占拠数の違いは少ないので,レーザーにより光ポンピングで占拠数の違いを約100倍大きくした。そのために,ルビジウム原子D_2線(波長780nm)の励起用の単一モードの波長可変CWレーザーとして,コンピユ-タ制御による外部共振器型半導体レーザーシステムを完成させた。3ルビジウム原子の基底状態の超微細構造間のマイクロ波M1遷移にパリティの保存しない弱い相互作用によるE1遷移が混在している。そこで,今後,マイクロ波の偏光状態により,弱い相互作用による原子の屈折率の違いや吸収係数の違いを引き起こすマイクロ波光学活性を検出しようとしている。つまり,基底状態の超微細構造間の占拠数の違いをレーザーにより光ポンピングで占拠数の違いを大きくして,マイクロ波の偏光状態を右回り左回りと可変位相器で変調し,それを同期検波することにより,その位相差の違いや吸収の違いを計測したい。本研究では,電磁力と弱い力の統一理論(標準模型)を精密に検証するために,原子でのパリティ非保存実験を行ったが、それのみならず、パリティの破れのような離散対称性の破れの実験的検証は,標準模型を越える新しい物理が発見できる可能性がある。そこで、まず、原子の光学遷移におけるパリティ非保存実験において、近赤外線領域に共振波長をもった原子として、鉛原子とタリウム原子のパリティ非保存の実験を行った。波長が長いほうがパリティの非保存効果が大きいので,可視領域よりも赤外領域のほうが望ましい。また、タリウム原子や鉛原子の重核原子は,パリティの非保存効果が大きく出るので,これらの重核原子の1.28μm近辺の遷移を調べた結果、標準模型とよく一致することが解明できた。さらに、いろいろなエネルギー領域での遷移におけるパリティの破れを調べ,標準モデルとの精密な検証を行うことは,標準モデルの中核をなす電弱理論を確実な実験的基礎の上に置くものとして重要な意義を持つと思われ、本研究で、もっと波長の長い原子の超微細構造間でのマイクロ波領域でのパリティ非保存実験を押し進めた。パリティ非保存実験から得られたR値から、Zボゾンの質量やアナポールモーメント定数、アイソスピンパラメータSが推定できる。高エネルギー実験から求められたZボゾンの質量は、パリティ非保存実験と比較でき、よく一致した。また、アナポールモーメント定数の理論値と、パリティ非保存から推定した実験値とほぼ一致した。
新任教師の能力基準に基づく体育教師教育カリキュラムとアセスメント・モデルの開発

アメリカ及びイギリスの体育教員養成カリキュラムとアセスメント・システムの現地調査で得た資料を基に,「実践デザイン」,「授業実践」,「リフレクション」,「目標設定」,「改善・学習」の5ステージから構成される職能成長養成モデルとICT(Information and Communication Technology)を用いた学生の自己・他者省察型授業モデル及び「職責」,「実践的知識」,「実践力」の各能力をアセスメントする手法とモデルを開発し,実際の体育教員養成プログラム及び授業で実践し,その成果を国内外で公表した.アメリカ及びイギリスの体育教員養成カリキュラムとアセスメント・システムの現地調査で得た資料を基に,「実践デザイン」,「授業実践」,「リフレクション」,「目標設定」,「改善・学習」の5ステージから構成される職能成長養成モデルとICT(Information and Communication Technology)を用いた学生の自己・他者省察型授業モデル及び「職責」,「実践的知識」,「実践力」の各能力をアセスメントする手法とモデルを開発し,実際の体育教員養成プログラム及び授業で実践し,その成果を国内外で公表した.本研究課題は,新任教師の能力基準に基づく体育教師教育カリキュラムとアセスメント・モデルの開発を4年間かけて行うことである.初年度である本年度は,アメリカとイギリスの「新任体育教師に求められる能力基準」とその能力基準を授業レベルでどのようにして学生に習得させているのかについで情報を収集することである.(1)研究代表者の中井隆司と研究分担者の森博文がアメリカに出張し,INTASC, NASPE, STATE ruleの各能力基準に基づく体育教師教育カリキュラムとアセスメントに関して,カリキュラム・アセスメントで全米から高い評価を得ているジョージア州立大学教育学部の副教育学部長Dr.Michael Metzler氏と,カリキュラム改革を実施しているテキサス大学オースティン校の前NASPE会長Dr.Dolly Lambdin氏から情報・資料を収集した.くわえて,NCATEのユニット及びプログラム・インスペクションに関する情報・資料も同時に収集した.なお,本調査結果の一部はスポーツ教育学会で研究代表者の中井隆司が発表した.(2)研究分担者の木原成一郎がイギリスに出張し,OFSTEDの能力基準と体育教師教育カリキュラムに関して,ロンドンの小学校教員養成を行っているRohempton大学,中等体育教員養成を行っているLiverpool John More大学,そしてラフバラ大学のカリキュラム改善の方法と外部評価であるインスペクション(査察)との関係について情報・資料を収集した.(4)イギリス・ラフバラ大学のDr.Jo Harris氏とアメリカ・ジョージア州立大学のTheresa Walker氏を奈良教育大学に招聘し,日英・日米の体育教師教育カリキュラムに関する情報交換と講演会を実施した.本研究課題は、新任教師の能力基準に基づく体育教師教育カリキュラムとアセスメント・モデルの開発を4年間かけて行うことである。2年目である本年度は、アメリカとイギリスの体育教師教育カリキュラムとアセスメントに関する情報収集とアセスメント・モデル及びその手法を開発するためのデータを収集することである。(2)研究分担者の木原成一郎がイギリスに出張し、ロンドンのローハンプトン大学小学校教員養成コースについて、大学の教員養成責任者や教育実習の訪問指導大学教員に対して現地調査を行い情報・資料を収集した。また、本研究課題の一部を「イングランドにおける体育の教員養成の評価」と題して日本スポーツ教育学会第26回大会で研究発表を行った。(3)研究分担者の森博文が学生に対する調査表を作成するとともに、本研究課題の一部を「アメリカにおけるスタンダードとアセスメントに基づく体育教員養成」と題して日本スポーツ教育学会第26回大会で研究発表を行った。(4)研究分担者の小柳和喜雄がアセスメント・モデル及びその手法を開発するために、研究代表者の中井隆司と共同して奈良教育大学の学生を対象に前期授業で「意欲・態度」、「知識」について、教育実習期間で「意欲・態度」、「パフォーマンス」の視点からアセスメント・データを収集した。本研究課題は、新任教師の能力基準に基づく体育教師教育カリキュラムとアセスメント・モデルの開発を4年間かけて行うことである。3年目である本年度は、引き続きアメリカとイギリスの体育教師教育カリキュラムとアセスメントに関する情報収集とアセスメント・モデル及びその手法を開発するためのデータを収集することである。(1)昨年度に引き続き、海外の体育教師教育カリキュラムとアセスメントに関する情報・資料を現地調査した。英語圏では、アメリカの各大学(ウエスト・バージニア大学、テキサス大学)とペンシルバニア州ピッツバーグで開催された研究集会(Historic Traditions & Future Directions in Research on Teaching & Teacher Education in physical Education)を、アジアについては中国・北京市教育委員会を対象に調査研究を遂行した。(2)能力ベースでみた日本の体育教師教育カリキュラムの実態を明らかにするために、国内の小学校・中高保健体育教員課程認定校(167大学)を対象に調査を実施した。その結果、実践的指導力育成の重要性は認識しつつも、組織的な取り組みが課題であり、教育実習も教免法の最低基準の実施校が多く、実習生の指導も実習校にその多くを頼っており、大学と実習校の連携強化が喫緊の課題であることが明らかになった。(3)新任体育教師に求められる能力基準に基づく「Webctを用いた職能成長能力養成モデルに基づく体育教師教育プログラム」を作成・試行するとともに、アセスメント・データを収集・分析した結果、知識・実践力・職責(Dispositions)の変容とアセスメント手法の有効性・妥当性を検証することができた。(4)これらの研究成果の一部を、国内外の学会で研究発表した。

最終年度である本年度は、昨年度までで開発・実施した「職能成長養成モデル」の修正を行うために、アメリカの体育教師教育カリキュラムとアセスメントに関する情報収集と能力ベースの視点から日本の教員養成カリキュラムの課題を明らかにすることである。(1)本研究課題で開発した「職能成長養成モデル」の修正を実施するために,アメリカの2つのプログラムを現地調査した。カリフォルニア州立大学チコ校は4年+1年の計5年間で教員資格を習得する実践的内容の系統性を重視したプログラムで、オハイオ州立大学はデジタルコンテンツを用いた教科内容ベースのプログラムである。これらの現地調査結果を基に職能成長養成モデルの修正・再開発を実施し、その結果を,日本体育学会第59回大会で発表した.(2)新任教員に要求される知識に関して国内の教員免許課程認定校で教育実習履修前と履修後の学生(274名,125名)を対象に調査を実施した結果、授業運営能力、授業実践能力など計13個のカテゴリーを抽出したが、学生は能力より「教師としての心得」を重要と考えおり、現在の教員養成カリキュラム内容が能力ベースを重視していない現状とともに、カリキュラムと授業内容の改革の必要性が明らかになった。この結果は、日本スポーツ教育学会第28回大会で発表し、論文として公表した。(3)アメリカの現地調査を基に、新任体育教師に求められる能力基準に基づく「Webctを用いた職能成長能力養成モデルに基づく体育教師教育プログラム」を修正・実践し、アセスメント・データを収集・分析した結果、本モデル実施にともなう学生の能力変容を確認することができた。
那覇都市圏の過剰都市化に関する社会学的研究

(1)本研究の目的の1つは、那覇都市圏の過剰都市化のメカニズムを解明する上で「沖縄的生活様式」の説明力が大きいとする仮説の確からしさを量的調査によって高めることにある。(2)また、Uターン現象が沖縄過剰都市化の主要な一因と考えられることから、すでに戦前から1980年代までのUターン経験者のライフヒストリー調査は実施済みである。そこで今回は、90年代以降のUターン経験者のライフヒストリーを採集し、「沖縄的生活様式」の説明力を時系列の次元でも確証しようと目論みた。(1)と(2)のいずれの目的も達成することができた。本研究の目的は、那覇都市圏の過剰都市化の社会文化的メカニズムを解明することにある。そのため、本年度は、那覇都市圏に在住する本土Uターン経験者にライフヒストリーのインタビュー調査を行った。研究代表者による先行研究は、本土Uターン経験者の多くが新規学卒後に本土へ行き、20代のうちにUターンしていることを明らかにしている。また、1970年代以前のUターン経験者のライフヒストリーは、すでに谷富夫著「過剰都市化社会の移動世代』にまとめているので、今回は1980年代以後のUターン経験者に的を絞って調査を行った。その狙いは、70年代以前の移動世代と80年代以後の移動世代のそれぞれのUターン経験を時系列的に比較することにある。調査対象者のサンプリングは、主として琉球大学法文学部社会学研究室の学生による機縁法で行った。地元の学生諸君の身内や知人のなかには必ずといっていいほどUターン経験者が存在するので、ラポールの取り付けはさほど困難ではなかった。結局、30人からライフヒストリを聞くことができた。すでにテープ起こしは完了している。平成19年度は、万事計画通りに調査を遂行することができたといえる。平成20年度は、上のインタビュー記録の分析と、那覇都市圏のUターン経験者を対象とする住民意識調査とを実施することを計画している。平成20年810月に、沖縄本島中南部の7市町(那覇市、宜野湾市、浦添市、豊見城市、糸満市、北谷町、南風原町)の人口集中地区(DIDs)に在住の2059歳男女2,000人(選挙人名簿からの無作為抽出)を対象に、自記式調査票を用いた統計調査を行い、766票の有効回収票(有効回収率38.3%)を得た。主な調査項目は、家族規範意識、生活構造、沖縄と本土に対する見方・イメージ、県出身者の本土移住経験(移住時期、経験の内容、主観的意味づけ)であり、とりわけ、家族規範意識と生活構造については、先行調査研究と比較可能な質問構成とした。また、本土移住経験については、昨年度実施した質的インタビュー調査の結果をふまえて質問項目を設定した。このような沖縄県出身者の本土移住経験に関する確率標本データは、どちらもこれまでにあまり例がなく、当該分野の研究の進展にとってきわめて価値が高いものになると予想される。予備的な集計を行った結果によれば、成人期への移行イベント(進学・就職と本土移住経験の強い結びつき、本土移住経験の多様化、人情の厚さ、時間感覚、上下関係などに関する本土と沖縄に対する正反対のイメージ、についての知見が明らかになっている。平成20年度が終了した時点で、データクリーニングがほぼ終了した段階であり、本格的な分析は次年度に行う。また、その結果をふまえて、対象者の中から承諾を得られた方へのインタビュー調査を計画しており、現在調査協力依頼を行っている。そのため、平成19年度には那覇都市圏に在住する31人のUターン経験者(本土生活経験者)からライフヒストリーを聞き取った。次いで平成20年度には、那覇都市圏で計画標本2,193人に質問紙調査を実施した。そして今年度は、過去2年間の調査実績を踏まえ、ライフヒストリーの補足調査、沖縄県人会の訪問調査(大阪、東京、福岡、北海道等)、およびデータ分析と報告書作成を行った。ライフヒストリーの補足調査は、質的データの豊富化をめざして行われた。平成20年度に実施した質問紙調査の対象者の中から、インタビュー調査に協力していただける方を募集したところ、新たに13人のUターン経験者からライフヒストリーを聞くことができた。これにより、3年間で44人のUターン経験者からライフヒストリーを聞き取ったことになる。きわめて貴重な生活史データを収集できたと考えている。また、Uターンをしないで本土に留まった人々を対象とする県人会調査も、Uターンを逆の角度から観察できて有意義であった。本研究の意義をさしあたり2点指摘しておきたい。第1に、従来の沖縄Uターン研究に新しい世代を追加できたことである。それを私たちは「沖縄ブーム期の移動世代」と名付けた。
多光子の無損失な波長変換法の構築と大規模量子計算への応用

量子情報通信において重要な単一光子の波長変換技術に関する新規手法を構築した。光ファイバ中の相互位相変調(XPM)を用い、従来法では困難であった常に効率100%の光子波長変換技術を確立するとともに、最大0.4 THzの光子波長シフトなどに成功した。変換に伴い単一光子の光子統計性や他の光子との量子もつれが保持されていることを確認し、本手法が量子情報通信実験へと適用可能であることを示した。さらに被変調光子数を増やし、相関2光子スペクトルの外部変調や、識別不可能な4光子の周波数空間ボゾン出力分布の観測に成功した。加えて、XPMを用いた時間領域光全反射という新たな光状態制御技術の知見を得た。本研究の目的は、単一光子の波長(周波数)分布を決定論的に変換・制御する手法の構築である。その方法として、相互位相変調(XPM)を用いる。XPMは媒質の屈折率変化を通じた光による他の光の制御を制御を可能にする決定論的な非線形光学効果である。本年度開始前に、分散制御されたフォトニック結晶ファイバ(PCF)を用いることで、強いポンプ光パルスが単一光子波束に誘起するXPMを用いて、ノイズフリーな波長変換が可能であることを実験により確認した。本年度においては、本手法の特性評価、量子光学実験への応用可能性に関する研究を行った。・相関二光子間の識別可能性を制御する実験を行った。光通信波長帯において、中心波長の異なる時間相関二光子を用意する。このうち片方の光子の波長分布をXPMによって変換し、もう片方の光子の波長分布との識別可能性を減少させた。二光子干渉実験により、識別可能性が制御されていることが確認された。さらに、波長変換が単なる波長フィルタリングによるものではないこと、波長変換が決定論的に行われていることを示唆する結果を得た。・光子の量子コヒーレンスが保持されていることを確認するため、二光子の量子もつれ状態がXPM後に保存されていることを確認する実験を行った。二光子の周波数自由度における量子もつれが、XPMの後にも存在することを実験により確認した。XPM波長変換の量子情報処理技術への応用可能性を示した。・XPMに付随する非線形過程として、相互吸収変調(XAM)と呼ばれる非線形な吸収過程が存在する。XAMが存在しても90%以上という高い変換効率で波長変換が行えることを示した。・光波長領域における量子情報実験のための多状態基底フィルタとして波長選択スイッチ(WSS)が有用であることを見出し、実験により検証した。・相関光子に対する非線形パルス伝搬の数値計算手法を構築した。本研究の目的は、単一光子波束の周波数スペクトルを無損失かつ決定論的に変換する手法の構築である。その手法として、相互位相変調(XPM)を用いる。XPMは光による他の光の周波数の決定論的制御を可能にする非線形光学効果であるが、これまで単一光子波束に適用された例はなかった。研究代表者はこれまで、分散制御されたフォトニック結晶ファイバ(PCF)を用いることで、強いポンプ光パルスが単一光子波束に対して高効率・低雑音な周波数変化を付与できる条件を見出すとともに、実験に成功した。さらに、2光子の間の周波数空間における量子相関(量子もつれ等)を変調可能であることを確認した。今年度は以下の研究を行った。・周波数変換された光子の単一光子性(光子統計性)が保存されていることを実験で確認した。・昨年度観測されていたXPMに付随した光子損失の原因究明を行った。結果、PCF中においてXPMにより誘起される微小な非線形偏波回転が、特定の実験条件下で損失として観測されていることがわかった。すなわち、実際には波長変換に伴う光子損失がなく、文字通り「無損失な」周波数変換が達成されていることが示された。・周波数変換による2光子の非古典的な干渉を制御する実験において、詳細な解析を行うとともに、実験条件を改善し、各種干渉明瞭度を向上させた。このことにより周波数変換がほぼ「決定論的に」生じていることを実証した。・光子対発生から周波数変換までの一連の過程の数値シミュレーションを行い、その結果が実験結果と良い一致を示すことを確認した。また、実験条件の改善により周波数変換量を現状の0.4 THzから少なくとも1.2 THz以上へと増大可能であることを示した。・空間位相変調器を用いたポンプ光短パルスの波形整形装置、すなわち周波数制御自由度を向上するための系を構築した。また、多光子スペクトル相関測定の実験系を構築した(後述)。XPMによる周波数変換の無損失性及び決定論性を強く裏付ける一連の結果を得ることができたためである。当初予定していたよりも多くの検証実験を行い、多くの新たな知見を得るとともに、研究成果をまとめた論文を発表した(Science Advances)。また、当初の予定通り周波数制御自由度向上のための波形整形装置を構築した。加えて、周波数空間における多光子干渉実験のための実験系(後述)も構築し、次年度に向けた準備を整えた。これまで、非線形ファイバ(フォトニック結晶ファイバ)中の群速度整合下における相互位相変調を用い、無損失かつノイズの少ない単一光子波長変換技術を構築することに成功している。

当年度においては、さらなる波長変換量および制御技術の向上をめざし、「時間光全反射(空間的な屈折率境界において生じる光全反射の時間領域におけるアナロジー)」という新規物理現象の実験的観測に向けた取り組みを行った。時間全反射面においては光の波数が保存され周波数は変化することが知られており、この周波数変化を単一光子波長変換に適用することができる。まずは、本研究テーマでこれまで用いてきた相互位相変調によって時間全反射が実現可能かどうかについて理論検討を行った。時間軸上の屈折率境界は、制御光が誘起するファイバの屈折率変化によって実現する。手持ちのフォトニック結晶ファイバの各種パラメータをもとに、光パルスの非線形伝搬シミュレーションを行った結果、実現可能な実験条件のもとに光全反射の観測が可能であることを初めて示すことができた。さらに実験を行い、部分的な光反射により、伝令付単一光子の波長変換量をこれまでの約2倍に向上することに成功した。この際、従来より長尺なファイバが必要であったため、ファイバ中での信号光偏波回転や制御光自身の波形ひずみが問題となった。そこで、これらの現象を観測するための測定装置を研究費で購入した。今後は、より最適化された動的屈折率界面を作成するための変調用パルス波形整形、導波路媒質の最適化などを行い、時間全反射の実験的観測につなげる。量子情報通信において重要な単一光子の波長変換技術に関する新規手法を構築した。光ファイバ中の相互位相変調(XPM)を用い、従来法では困難であった常に効率100%の光子波長変換技術を確立するとともに、最大0.4 THzの光子波長シフトなどに成功した。変換に伴い単一光子の光子統計性や他の光子との量子もつれが保持されていることを確認し、本手法が量子情報通信実験へと適用可能であることを示した。さらに被変調光子数を増やし、相関2光子スペクトルの外部変調や、識別不可能な4光子の周波数空間ボゾン出力分布の観測に成功した。加えて、XPMを用いた時間領域光全反射という新たな光状態制御技術の知見を得た。本年度に計画していた研究をほぼ遂行することができた。単一光子のスペクトル制御性の向上(「今後の研究」に記載)は今年度に予定していた課題であったが、次年度以降に計画していた研究(数値計算手法の構築)及び新規な研究(量子もつれの保存、XAMの影響の評価、WSSの導入)に先行して取り組んだため、順序を入れ替え次年度に持ち越した。これまでの研究により、XPMによる単一光子波束制御の基盤技術をほぼ確立することができた。構築した周波数変換技術を応用し、周波数空間における多光子量子相関の制御へと展開する。これに向け、今年度、別予算にてマルチチャネル高効率超伝導単一光子検出器を導入するとともに、多光子相関の測定に成功している。また波長分散モジュールを用いた波長-時間変換装置を導入し、高速な多光子分光系を構築した。これを用い、当初の予定である周波数領域における最大4光子の多光子干渉制御実験を行う。また、空間位相変調器を用いた制御光パルス波形整形装置を用い、周波数変換量の向上や、時間レンズ操作(時間領域直接フーリエ変換)といった高度な操作を行う。また、周波数空間における高度な多光子干渉制御へと応用する。28年度が最終年度であるため、記入しない。
単一分子デバイスの精密動作制御と新奇機能の創出

単一分子デバイスの実現へ向けて、単一分子の両側を電極で挟んで形成した単一分子接合の伝導機構の研究が必要不可欠である。単一分子接合のコンダクタンスは分子形状によって大きく変化するが、分子形状を精密操作することにより分子の伝導特性を制御できれば、伝導機構の解明に貢献できるだけでなく、分子形状効果を利用したスイッチなどの応用も期待できる。本研究では、走査トンネル顕微鏡(STM)を用いて探針-試料間に形成した単一分子の形状を3次元的にサブオングストロームの精度で制御し伝導特性を調べる方法を開発した。この方法を用いて分子のシス-トランス異性化を制御し、単一分子のスイッチングを観測することに成功した。これまでのSTMを用いた実験研究からSiを電極として作成したジエチニルベンゼン単一分子接合において、電極間距離に依存して接合のコンダクタンスが変化し、ある電極間距離において不連続にスイッチングする現象が観測された。そのメカニズムを解明するために、昨年度、電子輸送計算ソフト「Quantumwise」及びガウシアンを使用し理論的な検討を行った結果、観測された単一分子コンダクタンスの変化は分子のシス-トランス異性化に由来することが示唆された。今年度は、得られた理論予測を再度実験により検証するため、原子間力顕微鏡(AFM)とSTMを組み合わせた複合装置を用いた実験に取り掛かった。これまでのSTMを用いた測定の場合、単一分子接合はSi製STM探針とSi(100)基板の間に形成されていたが、今回は探針をSi製AFMカンチレバーに変えることによって、探針-試料間に流れる電流値に加えて、単一分子に印加される力(フォースカーブ測定)と分子長変化を同時に測定することが可能となる。この3つの測定量を同時に測定しそれぞれの対応関係を調べるできれば分子の微細な構造変化とコンダクタンス変化の対応を実験的に観察することが可能と考えられる。そのための新しい計測ソフトと、カンチレバー探針先端のSi酸化膜を除去し探針先端表面を清浄化するシステムも作成し実験を進める準備を整えた。Siを電極として作製したジエチニルベンゼン(以下DEB分子)単一分子接合において、DEB分子を介して流れる電流が電極間距離に強く依存して変化することが、これまでの実験によって明らかにされていたが、メカニズムは不明であった。本年度はQuantumwise社製ソフトウェアを用いたDFT+NEGF法を使用して現象の理論的な解析を行った。実験では、Si-DEB分子接合において電極間距離を遠ざけると分子に流れる電流が連続的に増大する現象が観測された。その現象の解析のためDEB分子接合における電子状態の計算を行った。結果、DEB分子接合における電気伝導はDEB分子のLUMO準位を介した電子電流によって担われることを確認した。さらに電極間距離を変化させ同様の計算を行ったところ、電極間距離変化によるSi-分子間の電荷移動量の変化によってLUMO準位の位置が変化し、電極間距離を遠ざけるとLUMO準位がSiのフェルミ準位に接近し電流量が増大することを明らかにした。さらに上記の変化に加えて、電極間距離変化に対して電流値がスイッチする現象が観測されていたが、これについても同様に理論計算による解析を行った。DEB分子は両端の3重結合がSiと化学結合することで2重結合に変化し、シス型とトランス型の2つの構造を取りうる。2つの構造の安定性を電極間距離に対して計算したところ、電極間距離が近いとシス型が安定、遠いとトランス型が安定となり、その中間ではシス-トランス転移が起きうることが分かった。加えて電子状態の計算を行ったところ、トランス型はシス型に比べてHOMO-LUMOギャップが小さいこと分かり、トランス型の方がより電流を流すことを明らかにした。実際、実験では電極間距離を遠ざけると、分子接合は電流の流れやすい状態にスイッチを起こすため、シス型からトランス型への転移によって変化が起こったものと理解できる。単一分子を電極に挟んで形成される単一分子接合の伝導特性は分子の形状に強く依存することから、光や電場、外力によって分子の形状を自在に操作することができれば、単一分子素子の伝導特性制御が可能と考えられる。本研究では、ジエチニルベンゼン(DEB)単一分子接合をSi-STM探針とSi基板の間に形成し、その伝導特性と分子形状効果についての研究を行った。これまでは電極間距離(探針-試料間距離)を伸縮方向(Z方向)に1次元的に変化させて分子形状を変化させていたが、より精密な分子形状制御を行うため本年度は新しい測定システムの開発を行った。新しいシステムでは、単一分子接合の片方の電極であるSTM探針をサブオングストロームの精度で3次元(XYZ方向)に走査しながら単一分子中を流れる電流を測定する。この新測定法を用いてDEB分子の形状を3次元的に変化させ、分子形状が伝導に及ぼす影響を調べた。

DEB分子接合はこれまでに、電極間距離を近づけるとコンダクタンスが瞬間的に減少(スイッチング)することが確かめられ、分子形状がトランス体からシス体へと構造変化を起こしたことがその機構と予測してきた。今回新たに3次元計測を行うことによって、スイッチングが起こるZ位置はXY座標に強く依存し、分子を中心として球状に分布することを明らかにした。この結果は、上述の予測を強く支持するものである。スイッチング以外にも、電流が大きく流れやすい探針位置(分子形状)が3次元のスポット状に複数存在するなど、分子形状に対してコンダクタンスが複雑に変化する様子が観測されている。このように3次元に電極間距離を変化させる測定により、これまで分からなかった分子形状の変化による伝導特性の詳細な評価が可能になった。この手法は分子接合の種類によらず用いることが出来るため、様々な単一分子接合に対して広範な応用が期待できる。走査プローブ顕微鏡昨年度の主な成果としては、「研究業績の概要」で述べたように、これまでに得られた実験結果の理論的解釈を与えたことである。年次計画では24年度25年度の2年間で行う予定としていたが、集中的に研究を行ったことで1年で目標を達成することに成功している。今年度得られた知見をもとに本年度以降の実験研究を円滑に進めることが可能になると考えられる。単一分子スイッチングの動的メカニズムの解明のために、昨年度完成したシステムを用いて単一分子のフォースカーブとコンダクタンスの同時測定に加え、本年度はさらに、精密な分子形状の制御を行うための装置開発を行う。これまでは片側の電極位置を接合の伸縮方向(Z方向)に変化させて、分子形状を変化させていたが、さらに横方向(XY方向)にも動かしながらコンダクタンスを計測することによって分子形状を自由に操作可能なシステムを構築し、単一分子伝導の精密計測を行う。昨年度の結果から、単一分子接合の電気伝導は分子形状の僅かな形状変化の影響を強く受けることが明らかになった。この知見を元に、分子伝導の能動的な制御を可能とする新しい分子を設計し、測定により実証することが本年度の目標である。具体的には光や電場によるシス-トランス構造異性化が引き起こされるアゾベンゼン分子を構成要素とする分子を合成し、単一分子接合の作製および分子伝導測定を行う。光や電場に依存した分子伝導の変化の測定と、理論計算による解析により、アゾベンゼン分子接合の分子スイッチとしての特性を評価する。次年度使用額の23742円は前年度3月中に執行した分が前年度の内に計上されなかったために生じた金額差である残額はすでに執行済みであり当初の予定に計画の変更はない研究費の大部分をQuantumwise社製分子伝導ソフトウェアの更新・保守料(56万円)に割り当てる。残りの研究費は試薬の購入費用、装置の保守料に割り当てる。
精神遅滞児における語連鎖開始期の言語知識に関する研究:普通児・第二言語獲得者との比較

伊藤は、今年度は普通児における語連鎖の成立過程を検討することにし、特に「形容詞+名詞」の獲得過程で生ずる「ノ」の過剰生成(「形容詞」+ノ+「名詞」)について検討した。その結果は、「幼児における『ノ』の過剰生成」として、「Kansai Linguistic Society」に掲載された。その論文の中で伊藤は、「ノ」の過剰生成に関する3つの説(準体助詞説、格助詞説、補文標識説)を比較し、格助詞説が他の二つの説よりも、仮説の予測と矛盾するデータがないという点で優れていると論じ、さらに、従来の格助詞説の問題点を指摘するとともに、新しい格助詞説を提示した。白畑は、上述の伊藤の研究を踏まえ、第2言語として日本語を獲得しつつある韓国人幼児(4歳)を対象として、「ノ」の過剰生成を検討した。その結果は、「幼児の第2言語としての日本語獲得と『ノ』の過剰生成-韓国人幼児の縦断研究」として、「日本語教育」に掲載された。その論文の中で白畑は、「ノ」の過剰生成は第2言語としての日本語獲得過程にも生じることを明らかにし、その統語カテゴリーは、伊藤が母語について検討した結果と同様、格助詞説を支持するものであったと述べた。上田は幼児の音素獲得の順序を明らかにすべく、本年度は理論的基盤の整備をめざし、インディアナ大学のコーパスの分析を試みた。その結果は、「依存音韻論からみた音韻習得」として、日本言語学会において発表された。その発表において上田は、上述のコーパスでは、すべての幼児は5段階の素性分化を経て音素を獲得することを示し、この獲得過程は、依存音韻論の立場でうまく説明できることを明らかにした。
道具的行動における予期的対比の特徴と脳内機序

予期的対比(AC)は、後により価値の高い報酬が与えられるとき、それ以前に与えられる報酬へのアプローチが減少することを言う。例えば、休憩後に32%の甘いショ糖液を舐めることができるラットは、休憩前に舐められる4%のショ糖液を飲む量を減少させる。しかし、ラットのACは完了行動でのみ確認され、道具的行動においては見られないとされてきた。本研究はラットの道具的行動においてACが見られる条件を見いだし、脳内メカニズムを探ることを目的としている。H30年度は、前年度に引き続きAC発現に関するパラメータの検討を行った。報酬量と強化スケジュールのパラメータを組み合わせる実験とコンポーネント間間隔(ICI)に関する実験であった。これまで、1日に1回被験体に与えられる実験の手続きのうち、休憩前を第1セッション、休憩後を第2セッションと呼んでいたが、今後これをそれぞれ第1コンポーネント(1st.comp)、第2コンポーネント(2nd.comp)と呼び、その間に挟まれる休憩をICI、1日の実験手続きすべてをセッションと呼ぶ。パラメータを組み合わせる実験では、被験体にFR3スケジュール(3回のノーズポーク<NP>に対して1粒の餌報酬が与えられる)でNPを学習させた。その後被験体はP3R1群とP1R3群の2群に分けられ、それぞれ2nd.compにおいて3回または1回のNPで1粒あるいは3粒の報酬ペレットを与えられた。1st.compでは両群とも、FR1、報酬1であった。その結果、P1R3群において1st.compでのNPが有意に抑制され、ACが発現することが明らかになった。ICIパラメータを検討する実験においては、コントロール群(P3R1)の他の3群はすべてP1R3であったがICIを5秒,30秒,180秒の3条件とし、有意ではないもののICIが長くなることでACが小さくなる傾向にあった。H30年度においてはH29年度に引き続き、これまで確認されていない「道具的行動」における「予期的対比」について確認するとともに、その発現に関与するパラメータに関する研究を行った。H29年度中には「道具的行動」において「予期的対比」が確認できなかったため、H30年度に条件を工夫して、さらに「予期的対比」が確認できなければ計画を変更し、「道具的行動」ではなく、これまでにも確認されている「完了行動」における脳内メカニズムを検討する予定であった。しかし、報酬量と強化スケジュールのパラメータを組み合わせることによって、はじめてラットの「道具的行動」における「予期的対比」を確認することができた。その後、コンポーネント間間隔パラメータについても実験を行うことができ、これらによって、およそ「予期的対比」に関与する脳内メカニズムを推測することができた。H29年度末に行われた予定外の空調工事による若干の遅れをいぜん引きずってはいるものの、今年度パラメータを十分検討することができたことにより今後すぐに取り戻せると思われるため、研究全体はほぼ予定通り推移しているものと考えている。H30年度まで進めてきた研究により、ラットの道具的行動においては見られないとされてきた「予期的対比」がノーズポーキング行動において見られることを世界ではじめて示すことができた。H29年度においては、ノーズポーキング行動を用いて「報酬量パラメータ」ならびに「強化スケジュールパラメータ」の影響について検討してきたが、いずれのパラメータの効果も限定的で平均値上では「予期的対比」が観察され、第2セッションにおいてより有利な報酬が与えられた動物ほど第1コンポーネントにおいてノーズポーキングを抑制する傾向が見られたものの、いずれも統計的に有意な「予期的対比」は観察することができなかった。この原因を、検討したパラメータの範囲にける行動への影響が限定的で個体差による分散に埋没してしまったものと考え、より個体差が小さいと考えられる近交系ラットを被験体とするなどの対策を考えていたが、2つのパラメータを組み合わせることで1行動あたりの報酬価を広げることにより「予期的対比」が得られる条件を見いだすことができた。したがって、今後においてはこれまでに見いだした条件(第1コンポーネントにおけるFR3スケジュール1粒報酬、第2コンポーネントにおけるFR1スケジュール3粒報酬、ICI30秒)を用いて実験を行うこととする。さらにH30年度においては、脳内メカニズムの検討を始めるためにその候補部位を探る目的でICIパラメータの検討を行い、古典的条件付けの関与を示す結果を得ることができた。これによって、いくつかの候補部位を特定できたものの、残された時間を考えるとさらに候補部位を絞る必要があると考えられる。H31(R元)年度は国際学会などで成果を報告すると同時に、早急に脳内関連部位の候補を絞り込みを行い、候補となった脳部位を対象としたNMDA微量投与法などによる損傷実験を行う予定である。H29年度は、「道具的行動」における「予期的対比」の発現と発現パラメータに関する研究を行った。H29年度に検討を行った道具的行動の条件(パラメータ)は「報酬量パラメータ」と「強化スケジュールパラメータ」の2つであった。(1)報酬量パラメータに関する検討1:被験体(Wistar-Imamichi系雄性ラット21匹)にFR1スケジュール(1回のNPに対して1回報酬が与えられる)によってノーズポーキング(NP)を学習させた。被験体は1-1群、1-2群、1-4群の3群に分けられ、それぞれ第2セッションにおいてNPを行うと1粒、2粒、4粒の報酬ペレットを与えられた。第1セッションでの報酬はすべての群で1粒であった。セッション間間隔は30秒であった。

その結果、平均値においては1-2群、1-4群で第1セッションのNPが抑制される「予期的対比」の傾向にあったものの統計的に有意ではなかった。(2)報酬量パラメータに関する検討2:被験体(24匹)に対して前述(1)とほぼ同様の手続きで実験を行った。異なった点は馴化の時間を3日から6日に伸ばした点のみであった。結果は(1)と同様、平均値においては「予期的対比」が見られたものの、統計的に有意ではなかった。(3)強化スケジュールパラメータに関する検討:被験体(24匹)をFR2-FR2群、FR2-FR1の2群に分け、第2セッションにおいてFR2、FR1スケジュールによってそれぞれ1粒の報酬を与えた。第1セッションではいずれの被験体においてもFR2スケジュールを用いた。その結果、平均値においてはFR1群において第1セッションでのNPが抑制される「予期的対比」の傾向にあったが、統計的には有意でなかった。今後、いずれのパラメータ検討においても条件間の差を広げるなどの手続きによって十分な「予期的対比」が得られる条件を検討していく予定である。当初の計画によれば、初年度であるH29年度においてはこれまで確認されていない「道具的行動」における「予期的対比」について確認するとともに、その発現に関与するパラメータに関する研究を行う予定であった。そのためには助成金による装置の改良、増設、強化が必要であり、まずはそのための設計から開始した。装置の関連の準備がすべて整うまで多少時間がかかり、実験の準備が整ったのは秋になってしまったが、その後速やかに、道具的行動の1つである「ノーズポーキング」を指標とした「予期的対比」の実験を行った。H29年度に検討を行った条件(パラメータ)は(1)定率強化スケジュール(F1:1回のノーズポーキングに対して1回報酬が与えられる)において第2セッションにおける報酬量を1,2,4の3種類用いた報酬両パラメータと、(2)第1セッションのスケジュールをF2(2回のノーズポーキングに対して1回の報酬が耐えられる)とし、第2セッションの強化スケジュールにF1とF2の2種類を用いる強化スケジュールパラメータの2つであった。他に予定していたセッション間間隔パラメータについては、予定していなかった実験室のエアコン工事が入ったため行うことができなかったものの、今後速やかに行うことができると考えられるため計画の遅延とは考えていない。予期的対比(AC)は、後により価値の高い報酬が与えられるとき、それ以前に与えられる報酬へのアプローチが減少することを言う。例えば、休憩後に32%の甘いショ糖液を舐めることができるラットは、休憩前に舐められる4%のショ糖液を飲む量を減少させる。しかし、ラットのACは完了行動でのみ確認され、道具的行動においては見られないとされてきた。本研究はラットの道具的行動においてACが見られる条件を見いだし、脳内メカニズムを探ることを目的としている。H30年度は、前年度に引き続きAC発現に関するパラメータの検討を行った。報酬量と強化スケジュールのパラメータを組み合わせる実験とコンポーネント間間隔(ICI)に関する実験であった。
量子ホール系端状態における局所的スピン偏極率決定

量子ホール系おける局所的な電子スピン偏極率を実験的に決定するため、抵抗検出型核磁気共鳴におけるナイトシフト測定と核スピン緩和時間の決定を行った。本研究では量子ホール端状態および量子ホールバルク状態を利用した2種類の核スピン制御手法を実現し、これらを利用した。前者においては端状態間電子散乱に伴う電子スピン反転、後者では量子ホール効果ブレークダウンに伴う電子スピン反転を用いている。いずれも超微細相互作用を通じて核スピンを動的に偏極することが可能であり、電気抵抗値の変化として核スピン偏極が検出できる。素子上の微小コイルによる核スピン量子状態のコヒーレント制御、スピンエコーによるコヒーレント時間の決定、電子スピン-核スピン間超微細相互作用のゲート電界制御によるナイトシフト測定を実現した。量子ホール端状態を利用した手法により、量子ホール端状態近傍におけるナイトシフトの空間分布検出にも成功した。本研究で得られた成果により、既存の実験技術ではアクセスできなかった電子スピン偏極率に関する情報を得るための強力な実験手法が確立された。核スピンをプローブとすることで、量子ホール系におけるスピン物性で鍵となる局所的な電子スピン偏極率の決定や電子スピンダイナミクス情報が検出できることになり、今後の研究への展開が期待できる。量子ホール系端状態における局所的電子スピン偏極率を決定するために、抵抗検出型核磁気共鳴を用いたナイトシフト測定の手法を開発した。ナイトシフトは核スピンと相互作用する電子系の電子スピン偏極率に比例するため、電子スピン偏極率決定の最も直接的な手法である。そこで量子ホール系の局所領域において核スピン偏極の検出が可能である抵抗検出型核磁気共鳴検出を利用した。量子ホール端状態間散乱または量子ホール効果ブレークダウンを利用して、超微細相互作用を通じて核スピンを動的に偏極する。ゲート電圧を印加して電子系のランダウ準位充填率を調整して高周波磁場を印加し、電子系を初期状態に戻して電気伝導測定を行うことで、抵抗検出型核磁気共鳴周波数が高周波磁場印加過程における電子系のランダウ準位充填率に依存して変化する様子が観測された。電子系を消失させて高周波磁場を印加して得られた核磁気共鳴周波数からの変化がナイトシフトに相当する。この手法を利用することで、量子ホール系のバルク領域およびエッジ領域の電子スピン偏極率が実験的に決定できることになる。この手法は既存の手法では不可能であった量子ホール系端状態における局所的な電子スピン偏極率の決定を可能にする強力な実験手法である。この手法を利用して、量子ホール端状態におけるスピンテクスチャー励起の観測を示唆するナイトシフトの急激な変化を観測している。また抵抗検出型核磁気共鳴に特有のS字型の核磁気共鳴スペクトルの起源に関して、核磁気共鳴ピークおよびディップ周波数が完全偏極および無偏極状態の電子系領域からの核磁気共鳴信号であることを明らかにした。量子ホール系における電子スピン偏極率を実験的に決定するためには、核磁気共鳴におけるナイトシフト測定を行うことが最も直接的な手法である。今年度の研究においては、量子ホール効果ブレークダウンを利用した動的核スピン偏極と抵抗検出型核磁気共鳴の手法を実現した。さらには抵抗検出型核磁気共鳴を用いたナイトシフト測定を実現するとともに、核スピン量子状態をコヒーレントに制御することにも成功した。奇数整数量子ホール状態において二次元電子系に印加する電流値を増大すると、ある臨界電流値以上において有限の縦電圧が生じる。これは量子ホール効果ブレークダウンと呼ばれる現象である。この量子ホール効果ブレークダウンにおいては電子が高エネルギー側のランダウ準位へ励起されるため、奇数整数量子ホール状態においては電子スピンの反転を伴うことになる。その結果、電子スピン-核スピン相互作用を通じて核スピンが動的に偏極する。実際、縦電圧値のヒステリシスや時間変化という形で動的核スピン偏極が検出された。さらに高周波磁場を印加することにより、抵抗検出型核磁気共鳴が実現できた。また、高周波磁場を印加する際の電子系の電子濃度をショットキーゲートを用いて制御することにより、核磁気共鳴周波数が電子系のランダウ準位充填率に、応じて変化する様子が観測された。この実験からナイトシフトの大きさが求まるため、電子スピン偏極を実験的に決定することができる。また、高周波磁場をパルス的に印加することにより、核スピンのラビ振動が明瞭に観測された。

これは核スピン量子状態のコヒーレントな時間発展に相当する。量子ホール系における電子スピン偏極率の決定には、抵抗検出型核磁気共鳴手法を利用してナイトシフト測定を行うことが最も直接的な手法である。また、量子ホール系における電子スピンテクスチャー構造のダイナミクスに関する情報を得るためには、抵抗検出型核磁気共鳴手法を利用してフリーインダクションディケイ(FID)法とスピンエコー法により核スピン緩和時間を決定することが重要である。特に、核スピンエネルギー緩和時間である縦緩和時間T1、本質的な核スピンコヒーレント時間である横緩和時間T2、不均一幅を含む横緩和時間T2*をそれぞれ議論することが重要である。そこで今年度の研究においては、量子ホール効果ブレークダウンによる動的核スピン偏極手法を用いて、量子ホールバルク状態におけるナイトシフト測定および核スピン緩和時間測定を行った。スピンテクスチャーの存在による核磁気共鳴周波数の変化および核スピン緩和時間の延長が観測された。また量子ホール端状態間散乱を利用した動的核スピン偏極手法を用いて、量子ホール端状態におけるナイトシフト測定および核スピン緩和時間測定を行った。量子ホール端状態においてもスピンテクスチャーの存在による核磁気共鳴周波数の変化および核スピン緩和時間の延長が観測された。さらにランダウ準位充填率依存性、磁場依存性なども明らかにした。これらの結果は本手法以外の実験では情報を得ることが困難であり、量子ホール系における電子スピン物性の新たな情報である。