hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
液晶溶媒を用いた高移動度有機半導体単結晶薄膜の液相エピタキシャル成長

今後の情報化社会を先導するフレキシブルエレクトロニクスを構築するためには、真空成膜やフォトリソグラフィとは異なり、容易に塗布・印刷で形成できて、柔軟構造の高移動度有機半導体の単結晶が必要となる。そこで、まず従来の摩擦配向膜付きガラス基板に可溶性有機半導体の液晶溶液を塗布することで、単結晶の析出成長を確認した。さらに、配向の面内制御が容易で平坦な光配向膜上に塗布することで、単結晶膜の方位を制御した。この単結晶膜の形成は、分子配向を伴う配向膜面からの層状成長に起因すると思われる。析出した単結晶を用いてトランジスタを試作して、移動度の異方性を評価した。これにより、トランジスタ応用の設計指針を得た。今後の情報化社会を先導するフレキシブルエレクトロニクスを構築するたるためには、真空成膜でなく塗布印刷が可能で柔軟な高移動度有機半導体が必要となる。本研究は、分子配向性の液晶溶媒と高分子配向膜を用いて、高移動度有機半導体薄膜の単結晶方位の制御技術を構築して薄膜トランジスタに応用することを目的とする。初年度は、ネマチック液晶と可溶性有機半導体の溶液を用いた結晶の析出制御に取り組んだ。最初に、液晶・有機半導体溶液が結晶方位に及ぼす影響を確認するため、ラビング配向処理済みのポリイミド配向膜で溶液を封じたセル構造を作製した。ここでは有機半導体が加熱溶解した溶液セルを冷却して、過飽和にすることにより結晶析出を促進した。実験の結果、数mmに達する単結晶薄膜が析出した。これらの単結晶の屈折率や紫外線偏光吸収を測定したところ、明確な異方性が認められた。そこで、X線による面外・面内回折測定を行ったところ、細長い分子軸は基板に垂直であった。さらに偏光ラマン散乱測定により、アルキル鎖はラビング方向(液晶配向)に近い方向に配向していることが判明した。次に、加熱型スピンコーターを用いて、液晶・有機半導体溶液を基板上のラビング配向膜に塗布した後、冷却して放置することで液晶溶媒を揮発させた。これにより溶液が過飽和状態となるため、セル構造の場合と同様に有機半導体結晶の析出が可能になる。実験の結果、溶液体積が減るのに伴って溶液が配向膜状に凝集するものの、ラビング方向に屈折率異方性を有する有機半導体薄膜が基板上に析出することが確認できた。塗布溶液中の単結晶形成には、結晶核の発生と成長の過程があり、それらを配向制御した溶液と基板表面で的確に制御できたことになる。なお次年度研究の予備検討を行った結果、偏光紫外線の露光により作製した光配向膜を用いたセル構造でも、単結晶方位を制御できることを明らかにした。27年度の目標は、有機半導体・液晶溶液を基板上に塗布することにより、有機半導体の単結晶化と方位制御を実現して、研究全体の基盤技術を確立することである。まず、液晶溶媒中に析出する単結晶を、溶液を配向膜付きの基板で挟んだセル構造で確認した後、得られた結晶構造をX線回折測定で明らかにした。次に、有機半導体・液晶溶液をラビング配向膜上に塗布して、液晶溶媒を取り除いたところ、有機半導体の単結晶薄膜を得るとともに、単結晶方位がラビング配向膜で制御できることを確認した。そのため、おおむね目標が達成できたと考える。次世代のフレキシブルエレクトロニクスを構築するには、真空成膜でなく塗布・印刷製法が可能で高移動度の有機半導体が必要になる。本研究は、分子配向性の液晶溶媒と高分子配向膜を用いて、可溶性有機半導体の単結晶方位の制御技術を構築し、電界効果トランジスタに応用することを目的とする。初年度にはラビング配向膜付き基板で有機半導体の液晶溶液を挟むことで単結晶の析出成長が認められたため、2年目となる28年度は、配向制御が容易な光配向膜上に溶液を塗布することで、単結晶方位を制御することに取り組んだ。表面が偏光紫外線を吸収して分子構造が異方性化する高分子の光配向膜では、照射する紫外線の偏光方向を変えることで、塗布溶液の分子配向を制御できる。ここでは、加熱した半導体溶液を光配向膜上にスピンコート法により塗布した。その溶液は、直交した偏光板による光学的観察から、分子が配向していることが確認できた。その後、塗布溶液は室温に戻されて過飽和状態となり、単結晶の析出・成長が促された。最後に液晶溶媒をエタノールで取り除いた結果、結晶形態が異方性化した薄板状の単結晶形成が認められた(面内サイズ100200μm、厚み400500nm)。さらに、光配向膜に照射する紫外線偏光を面内で90°違えて2分割した基板に溶液を塗布することで、結晶群の面内制御が可能になることが分かった。なお単結晶薄板は、エタノール洗浄時に基板から剥離しやすいものであった。そこで、単結晶の基板定着を促進するため、液晶溶液に微量のモノマーを添加して単結晶析出後に紫外線を照射し、単結晶・基板間に微小なポリマーを形成することを試みた。その結果、重合の酸素阻害が起こりにくい厚い塗布溶液では、単結晶薄板が固定されることが分かった。またトランジスタの試作に向けて、単結晶への金属電極形成の実験環境整備を行うとともに、ゲート絶縁膜を設けた基板を作製した。

28年度の目標は、基板上に塗布した有機半導体・液晶溶液の分子配向を光配向膜で制御することにより、溶液中に析出する有機半導体単結晶の結晶方位を制御することであった。塗布工程と光配向膜を用いた試作実験の結果、トランジスタ応用が可能な単結晶薄板を形成でき、その結晶方位を的確に制御できることが明らかになった。そのため、おおむね目標を達成できたと考える。生活環境への適応性が高いフレキシブルエレクトロニクスを実現するためには、柔軟な構造の有機半導体が必要になる。特に低コストの印刷製法が可能で高移動度の可溶性有機半導体は、電界効果トランジスタに応用が期待されており、今後の情報化社会のキーマテリアルになる可能性がある。しかし、有機半導体の電荷移動には異方性があるため、結晶方位を的確に制御する必要がある。そこで本研究は、分子配向性の液晶溶媒を用いて、可溶性有機半導体の単結晶方位の制御技術を構築することを目的とした。初年度には、摩擦配向膜付きガラス基板で有機半導体の液晶溶液を挟むことで、単結晶の析出成長が確認できた。2年目には面内配向制御が容易な光配向膜上に溶液を塗布することで、単結晶方位を制御できることを示した。最終年度は、析出した有機半導体を用いてトランジスタを試作し、電荷移動度を評価することに取り組んだ。最初に有機半導体の単結晶板を得るため、酸化膜(SiO2)付きSi基板に塗布した光配向膜に、偏光紫外線を照射することにより水平配向処理を施した。次に、液晶溶媒に濃度6wt%の有機半導体(C8BTBT)を溶かした溶液を光配向膜上に塗布して、室温下で単結晶を育成した。残留した溶媒は低真空環境下で揮発させた。析出した単結晶のX線回折測定から、細長い有機半導体分子は基板面からほぼ直立する一方で、面内の分子配置は液晶配向に平行および垂直方向に、それぞれb軸(おおよそ分子面の積層方向)およびa軸(b軸に垂直方向)を有することが分かった。次に有機半導体上にソース・ドレイン電極を形成することで、ボトムゲート・トップコンタクト型の有機トランジスタを作製した。評価の結果、b軸方位の移動度はa軸方位より高くなることが分かった(約2倍)。そのため、液晶溶媒を用いてトランジスタを作製する場合、b軸方位に電荷が走行するゲートチャネルを形成する必要がある。今後の情報化社会を先導するフレキシブルエレクトロニクスを構築するためには、真空成膜やフォトリソグラフィとは異なり、容易に塗布・印刷で形成できて、柔軟構造の高移動度有機半導体の単結晶が必要となる。そこで、まず従来の摩擦配向膜付きガラス基板に可溶性有機半導体の液晶溶液を塗布することで、単結晶の析出成長を確認した。さらに、配向の面内制御が容易で平坦な光配向膜上に塗布することで、単結晶膜の方位を制御した。この単結晶膜の形成は、分子配向を伴う配向膜面からの層状成長に起因すると思われる。析出した単結晶を用いてトランジスタを試作して、移動度の異方性を評価した。これにより、トランジスタ応用の設計指針を得た。今後、有機半導体・液晶溶液の分子配向を基板配向膜の面内分割により2次元的に制御して、これまでに実現が困難とされてきた有機半導体単結晶薄膜の2次元パターンを形成する。ここでは、基板上に塗布した溶液の分子配向を面内で制御するため、偏光紫外線照射により分子構造が変化して配向処理の微細パターン化が可能な光配向膜を導入する。析出した単結晶については、光学異方性やX線回折測定により詳細な結晶構造を解明する。
先進超音波計測と計算力学を融合させた新たなFRP非破壊診断システムの開発

まず,昨年度に引き続きA)FRPに対する弾性波動伝搬シミュレーターの開発に取組んだ.特に,今年度は,異方性を示すFRPに対応すべく,その基礎となる純面外波動問題に対する演算子積分時間領域境界要素法の高速化に取組んだ.MPI-OpenMPハイブリッド並列等を実施することで,高速化を実現した.またB)FRPに対する新たな非接触弾性定数推定法については,昨年度に引き続き実施し,群速度から位相速度を推定する際に,qP波の波面の方程式を直接求めることで,位相速度を求める方法を開発した.擬似等方積層CFRPや,GFRPへ適用することで,概ね正しく弾性定数を推定できていることを確認した.また,C)FRPに対する非線形超音波法の定量化では,無限FRP中の層間剥離を模擬し,その接触状態を,層間剥離が固着した接触状態である場合,接触はしているが,層間面が滑動している場合,開口している場合に分けて力学的に表現することで,高調波の発生等を確認することができた.一方,D)FRPに対する新たな欠陥形状再構成手法の開発では,まず,無限FRP中の欠陥を層間剥離とした場合の純面外波動問題における線形化逆散乱解析手法を開発した.また,開発した手法を純面内波動問題へと拡張した.いずれの場合においても,層間剥離に対して様々な角度から超音波を送信した場合に得られる散乱波形を用いて,線形化逆散乱解析を実行することで,正しく層間剥離を再構成することができた.一方,E)FRPに対するAE法の開発では,破壊源の推定が重要な鍵を握る.そこで,複数の破壊源で受信した信号を時間反転させ,それらの集束位置から破壊源の位置を推定する方法を検討した.現状では,数値シミュレーションを用いた基礎的検討であり,かつ対象の材料を等方性として扱ったが,破壊源の推定にトポロジー感度を導入することで,欠陥位置を正しく推定することができた.A)FRPに対する弾性波動伝搬シミュレーターの開発と高度化については,き裂を厳密に評価可能な純面外問題に対する演算子積分時間領域境界要素法を効率化することができた.計算効率を確認し,予想通りの高速化を実現できたと言える.今後は,面内問題へ拡張する予定である.B)の目的であるFRPの弾性定数推定法の開発は,概ね順調に進んでいるものの,擬似縦波の45度方向の位相速度推定方法に課題がある.45度方向の位相速度は推定精度に大きく影響を与えるため,適当な制約条件を設けて推定を進める必要がある.C)FRPに対する非線形超音波法については,FRPにおいても非線形超音波の発生機構は等方性材料の場合と同じであるため,今後は,非線形超音波を利用した欠陥形状再構成が必要になるかと思われる.ただし,計測実験の際は,FRPの減衰が大きいため,今後工夫が必要であろう.一方,D)は,当初の計画以上に進展している.実際,線形化逆散乱解析を用いた欠陥形状再構成については2つの論文をまとめることができている.今後は,時間反転法を用いた逆解析を進めることが重要であろう.特に,時間反転波の集束位置判定にクロススペクトルを使う方策については,論文をまとめているが,トポロジー感度を用いた場合は論文にまとめ切れていない.そのため,今後は,FRPに対してトポロジー感度を用いた逆解析手法を開発する必要がある.E)一方,FRPに対するAE法の開発は,現在破壊源の推定に関して数値シミュレーションによる考察を行なっている.今後は,試験体を準備し,実験によるアプローチを進めること,AEセンサの配置の検討など,より具体的に進める必要がある.なお,ここで紹介した結果のいくつかは,論文に未投稿であるため,今後は,それらを国際学術雑誌に順次,投稿していくことを考えている.以上総じて,本研究は,おおむね順調に進展していると判断出来る.以上より,A)-E)の各項目に対して,今年度は以下のような推進方策の下,研究を実施する.まずA)については,純面外波に対する演算子積分時間領域境界要素法の高速化コードを,純面内波動問題へと拡張することを行なう.MPIやOpenMP等のハード面の高速化のみならず,高速多重極法等を用いた高速化も検討する.また,有限要素法については,ボクセルメッシュを見直すことを考える.B)については,45度方向のqP波の位相速度を高精度に求める方法を開発し,弾性定数推定法の精度向上を図る.GFRP等の異なるFRPへの適用と,精度確認を引き続き実施する.また,センサの選定と配置が弾性定数の推定精度に大きく影響するため,これらについても再検討する.一方,C)では,前年の成果を論文にまとめるとともに,き裂群による非線形超音波シミュレーションや,D)と関連し,非線形超音波を用いた逆解析手法の開発を検討する.その際,E)への応用を考え,き裂に超音波を入射した散乱波をシミュレーションするだけでなく,破壊による弾性波伝搬シミュレーションの実施についても検討する.次に,D)については,これまでに開発してきた空洞に対する二次元線形化逆散乱解析手法を,三次元へと拡張する.様々な性質を持ったFRPに対して,本手法を適用し,有効性を示すことを行なう.また,時間反転法を用いた場合の欠陥形状再構成については,手法の新規性を考慮し,まずは三次元スカラー,等方性弾性波動問題へ適用する.

その後,純面外問題に取組むことを検討している.いずれも,リニアアレイやフェーズドアレイの利用下を想定する.そして,E)では,大きめのFRP試験片を複数用意し,擬似AE源からのAEを取得することで,音響異方性の影響を考慮したセンサ配置について検討する.検討した配置から,時間反転法を用いてAE源を推定することを,実験と数値計算の両面から実施する.H29年度は、主にA)FRPに対する弾性波動伝搬シミュレーターの開発と高度化およびB)FRPに対する新たな非接触弾性定数推定法の開発に関する研究を行った。A)については動弾性有限要素法(EFIT),有限要素法(FEM),境界要素法(BEM)の3つの数値解析手法の特徴を活かすため、それぞれの手法に対する異方性弾性波動シミュレーターを開発した。幾何座標系に対して、任意の異方性主軸を設定した場合でも、正しくFRP中の弾性波動伝搬解析を行えることを確認した。次にB)については、まず、新たに導入したレーザー超音波可視化試験機を用いてFRP中の超音波伝搬を可視化することを行った。FRP中では、基本的に繊維方向に超音波速度が異なる。そのため、弾性定数も複数推定する必要があるが、可視化結果された時刻の異なる画像を複数用意し、超音波の伝搬方向と時間差から速度を求め、かつ異方性弾性波動論を駆使することで弾性定数を推定する新たな方法を提案した。提案手法の妥当性を確認するために、一方向繊維強化CFRP、疑似等方性CFRP等の異方性の性質が異なる複数のCFRP試験体を用意し、それらに対して提案手法を実施することで、それぞれのCFRPに対する異方性弾性定数を推定した。さらに、推定した弾性定数を、A)で開発を行ったFRPに対する弾性波動伝搬シミュレーターの入力として与え、超音波伝搬シミュレーションを実施し、実際のレーザー超音波可視化試験結果と比較・検討することで、推定された弾性定数の妥当性を示した。また、H30年度以降に取組む予定であった、FRP中の欠陥形状を再構成する逆散乱解析法について、2次元問題に対して開発を行った。また、H30年度以降に実施する予定であるAE計測実験や時間反転法を用いた欠陥形状再構成法に関する予備的な検討を行い、材料が等方性である場合の結果を示すことができた。研究計画段階におけるH29年度に実施予定の研究内容は、先に述べたようにA)FRPに対する弾性波動伝搬シミュレーターの開発と高度化およびB)FRPに対する新たな非接触弾性定数推定法の開発である。A)については、当初の計画通り、動弾性有限積分法、有限要素法、境界要素法3つの数値解析手法について、弾性波動伝搬シミュレーターを開発することを行った。動弾性有限積分法は、FRPの主軸と幾何座標軸が一致しない場合は、予想通り解析は不安定となったものの、いずれの手法も通常の解析では、問題なく数値解を導くことができている。また懸念された境界要素法を用いた場合の高速解法も、基礎的な検討は概ね終えており、予定通り進んでいると言える。B)については、レーザー超音波可視化試験結果を援用した新たな弾性定数推定法を開発することができた。しかも、その方法は、単に複数枚の超音波伝搬可視化結果の時間差を取ることで、超音波伝搬速度を求める予定していた手法のみならず、フーリエ変換を応用して求める予定とは別の方法についても開発することができた。加えて、当初、懸念された高額なレーザー超音波試験機が故障するといった事項も生じなかった。そのため、B)については予定通り研究が進展している。一方、H30年度以降の研究目標として、D)
リエントラント形状記憶合金－異常なマルテンサイト変態を示す新規Co系合金の開発－

一般に、マルテンサイト(M)変態は冷却時に母相→M相の正変態が生じるが、最近、代表者らは、Co2Cr(Ga,Si)形状記憶合金において冷却で母相→M相→母相の挙動を示すM変態を報告し、リエントラント形状記憶合金と命名した。リエントラント形状記憶合金は学術面だけではなく実用面も大きく期待されているが、現在のところ1合金しか見つかっていない。本研究は第一原理計算と実験を併用した研究手法を駆使し、新規リエントラント形状記憶合金の開発を目指す。
塩化物環境におけるジルコニウムの腐食機構の解明

新規医療用金属材料としての応用が進むジルコニウムについて、これまで不明であった、塩化物イオン環境中の局部腐食の発生機構を明らかにすることを目的とした。微小領域に限定した特殊な電気化学測定を行い、腐食の起点となる因子を分析した結果、精錬時に導入されるごく微量の不純物により、低確率で表面に露出する欠陥が、ジルコニウム局部腐食を誘発し、耐食性を損ねていることを明らかにし、ジルコニウムは本来、チタンと同等の優れた耐局部腐食性を潜在的に有していることを解明した。これらの結果を基に、耐食性改善を実現する表面処理法に成功し、医療用にとどまらず、一般工業用へのジルコニウムの用途拡大つながる成果を得た。本研究課題では、新たな生体用金属材料としての応用が期待されるジルコニウムについて、これまでほとんど明らかにされてこなかった、塩化物イオン環境における局部腐食の発生機構を明らかにすることを目的としている。研究にあたっては、従来のような広域な試料表面ではなく、マイクロメートルオーダーのごく微小な領域の試料表面のみが電解質溶液と接触し、欠陥部の有無およびその種類を任意に選択可能な電気化学測定装置と顕微鏡を融合した測定システムを用いる必要がある。このシステムは、類似した原理の装置に関する報告されている一方、製品として市販品されていないため、研究の初期段階では、このシステムの確立が必須となる。初年度となる平成25年度は、主にこの電気化学測定システムの構築と、良好な測定結果を得るための条件の最適化を行うこととした。また、この電気化学測定システムを用いて実験を行うにあたり、測定対象となる微小な欠陥部に対し、顕微鏡で位置決めを行う必要があるため、これらを明確に判別・可視化するための研磨、エッチング、およびスパッタ等の前処理を検討した。この結果、Zr表面の微小領域における電気化学測定のための機材の準備や試料の表面処理についてのプロトコールを確立し、実際にZr表面に存在するいくつかの欠陥部、および欠陥の存在しない領域において測定を行った。市販の純Zr表面には局所的に鉄濃度の高い欠陥部が無数に存在していることが観察されたが、この欠陥部の大きさは、Zrの局部腐食発生には影響しないことがわかった。また、欠陥を含まない領域において、Zrは3V(Ag/AgCl電極基準)まで局部腐食発生を起こさず、本質的には耐局部腐食性が非常に高い金属であることが証明された。このシステムは、類似した原理の装置に関する報告されている一方、製品として市販品されていないため、研究の初期段階では、このシステムを用いた測定方法と、安定した測定条件の確立が必須となった。研究計画の2年目となる平成26年度は、昨年度に引き続き、研究協力者の所属する東北大学工学部において、微小領域における電気化学測定システムを用いた測定を繰り返し、基礎データの収集に取り組んだ。特に今年度は市販の純ジルコニウム(99.2%)の表面分析と腐食試験結果との対応について重点的に検討を行った。Zr表面には数十マイクロメートルから1マイクロメートル未満の多数の介在物が露出しており、そのほとんどが約10%程度の鉄を含むことがわかった。一方、このような鉄を多く含む介在物が起点となって腐食が発生するのは約2.0V(Ag/AgCl電極基準)であり、広域での測定結果より高い値を示した。すなわち、ジルコニウムの表面にはこれらの介在物よりさらに腐食発生において致命的な因子が潜在していることがわかった。測定エリアの面積を変化させながら測定を繰り返した結果、このような致命的な欠陥因子は、1平方mmまで領域を拡大しても、1個未満の確率でしか表面に露出していないことがわかり、特異的な欠陥であることが示唆された。このシステムは、類似した原理の装置に関する研究がいくつか報告されている一方、製品として市販化されていない。研究計画の3年目となる平成27年度は、昨年度までに引き続き、研究協力者の所属する東北大学工学部において、微小領域における電気化学測定システムを用いた測定を繰り返し、ジルコニウムの局部腐食を誘発する因子の解明に取り組んだ。今年度は試料表面に存在する多数の介在物を明確に露出させるため、グロー放電による前処理を行った。この結果、Zr表面に多数存在する鉄を含む介在物の鉄の濃度は、これまで最大で10%程度と思われていたが、30%に近い濃度を持つものも存在することが明らかとなった。

微小領域電気化学測定により、約2.0V(Ag/AgCl電極基準)での孔食発生の起点となるのは、この鉄を含む介在物の中でも特異的にスズ濃度の高いものが優先されることを明らかにした。一方、ジルコニウムの表面にはこれらの介在物よりさらに腐食発生において致命的な因子が非常に低確率ながらも存在することが示唆されており、この因子を完全に解明することを次年度における課題となることが認識された。研究協力者との連携により、本研究において重要となっている微小領域における電気化学測定は問題なく実施できる状態となっている。本年度は実際にこの装置を用いることで、孔食発生の起点となる因子の一つを明らかにすることができた。最終目標であるジルコニウムの腐食因子の完全な解明には、未だ解明すべき点が残されているが、研究計画の一部は既に達成された状況であり、順調に進展していると判断できる。本研究課題では、新たな生体用金属材料としての応用が期待されるジルコニウムについて、これまでほとんど明らかにされてこなかった、塩化物イオン環境における局部腐食の発生機構を明らかにすることを目的としている。研究課題の最終年度となる平成28年度は、当初の予定通り、従来法による評価と、微小領域における電気化学測定システム(東北大学工学部)による評価を平行して行い、得られた結果の比較検討を行った。従来法による測定面積約0.3平方cmの領域では、孔食電位は平均値1.1V(飽和カロメル電極基準)、測定面積約15平方cmの領域では孔食電位は平均値0.6Vで、それぞればらつきの大きな値を示す一方、測定面積約0.01平方cmの微小領域では2.0Vの安定した孔食電位を示した。このことから、1ジルコニウムは本来、チタンと同様に塩化物イオンによる局部腐食の発生が起りにくい、優れた耐局部腐食性を有していること、および2精錬時に導入されると思われる、ごく微量の不純物により非常に低い確率で表面に露出する欠陥が、ジルコニウム局部腐食を誘発し、耐食性を損ねていることを明らかにした。さらに、微小領域における試験における2.0Vでの孔食発生は、試料表面に数多く露出しているジルコニウムー鉄系複合欠陥のうち、スズ濃度の最も高いものが優先して基点となることまでも明らかにした。本年度はジルコニウムの耐食性改善のための対策にも取り組んだ結果、ジルコニウムの孔食電位を1V近く上昇させる表面処理法を開発した。これらの成果はこれまでほとんど明らかにされていなかったジルコニウムの腐食挙動の完全な解明に大きく貢献するものであり、医療用だけでなく、一般工業用としてもジルコニウムの用途を拡大することにつながると期待される。新規医療用金属材料としての応用が進むジルコニウムについて、これまで不明であった、塩化物イオン環境中の局部腐食の発生機構を明らかにすることを目的とした。微小領域に限定した特殊な電気化学測定を行い、腐食の起点となる因子を分析した結果、精錬時に導入されるごく微量の不純物により、低確率で表面に露出する欠陥が、ジルコニウム局部腐食を誘発し、耐食性を損ねていることを明らかにし、ジルコニウムは本来、チタンと同等の優れた耐局部腐食性を潜在的に有していることを解明した。これらの結果を基に、耐食性改善を実現する表面処理法に成功し、医療用にとどまらず、一般工業用へのジルコニウムの用途拡大つながる成果を得た。
窒化インジウムガリウム混晶の赤外領域における光物性

数種類のInGaN試料を用いて、赤外域での光学定数を決定し混晶比依存性を明らかにする、光学フォノン周波数とダンピング強度の温度依存性を決定する、n形試料のプラズマ振動周波数の温度依存性を求める、が本研究の目的である。試料は、サファイア基板上に有機金属気相エピタキシー法により厚さ数mmのGaN層およびその上にInGaN層を成長させたものを用いた。GaN低温成長バッファの厚さは5nm程度であった。InGaN層の厚さは非常に薄いので、精度の高い測定が必要である。その前段階としてGaN層のみを成長させた試料について昨年度より精度の高い測定を行ったところ、ラマン散乱法とATRスペクトルより得られるフォノン周波数に2cm^<-1>程度の食い違いがあった。また、各種レーザ光源(半導体レーザ装置を本補助金で購入)を用いた反射率測定より得られるGaN膜厚とATRスペクトルより得られる膜厚とでも、数%の食い違いが見られた。ATRスペクトルで観測される様々な光学モードについての検討により、ATR測定でのみ観測される表面ポラリトンの励起が、これら食い違いの原因であることが明らかになった。表面ポラリトンのうちサファイア/GaN界面にエネルギが集中するものはバッファ層の光学的特性に強く影響を受けるため、ATRスペクトルにのみバッファ層の影響が現れたのである。また、バッファ層の誘電率パラメータはGaN層の値と10%以上異なる事が判明した。キャリア密度が高い試料についてのラマン信号の温度依存性については、基本的にキャリア密度とフォノン周波数の温度依存性により解釈されるが、より正確な解釈はGaN膜中の歪みの効果を取り入れなければ難しい。InGaN試料については、つい最近、ATRスペクトルにInGaNのスペクトル情報がはっきりと分るほどの十分な厚さの試料を入手できたので、現在スペクトル信号を解析中である。本研究では,窒化ガリウム、窒化インジウムガリウムの赤外領域での波長811ミクロンでの光学定数を決定し、光学フォノン周波数、フォノン振動子強度、ドープされた試料のプラズマ振動周波数の100400Kでの温度依存性を求めることを目的とした。本年度は、その第一段階として、全反射減衰(ATR)法とラマン散乱法を用いて、実際の素子に用いられている品質のGaN薄膜の赤外域での光学特性を得ると共に光学フォノンとプラズマ振動の情報を得た。サファイア基板上に有機金属気相エピタキシ-法により厚さ数μmのGaN層を成長させた試料を用いた。不純物(Si)ドープを行った試料と行っていない試料を用意した。ATRスペクトルに、試料中におけるフォノンポラリトン励起に由来する信号強度の落ち込みが観測された。GaNとサファイアのモードが存在するので構造の多いスペクトルが観測された。また、ラマン散乱スペクトルにも、サファイア基板とGaNのフォノンが観測された。ATR理論スペクトルを実験スペクトルに一致させることで、LOフォノンの振動周波数と振動子強度、ダンピング周波数、GaN薄膜の膜厚および高周波誘電率が決定された。GaNの異方性を無視した場合の赤外領域での高周波誘電率の値は5.32と決定された。さらに、キャリア密度が十分大きな試料ではプラズマ振動周波数とプラズマ振動ダンピング周波数が得られた。プラズマ振動ダンピング周波数値の値は他の化合物半導体に比較すると数十%以上大きな値で、ダンピングパラメータは、他の化合物半導体に比べ数倍以上大きく、結晶性に改善の余地があることをうかがわせた。
タンパク質発現動態の光制御と多重蛍光計測のための基盤技術の構築

近年の光遺伝学技術の発展に伴い、多様な細胞内活動を極めて高精度の時空間分解能で制御することが可能になってきた。しかし、タンパク質の発現ダイナミクスを光誘導すると同時に、誘導されたタンパク質の細胞内動態を直接イメージングする技術は未だ確立していない。もしそのような技術が確立すれば、光誘導による転写・翻訳を経て生成されたペプチド鎖が、ゴルジ体などの適切な細胞小器官へと輸送・修飾・成熟化され、さらに下流の経路へとシグナル伝達するまでの様子を系統的に観察することが可能になり、細胞内情報処理機構のさらなる理解に繋がると考えられる。そこで本研究では、光遺伝学技術によって発現誘導されたタンパク質の細胞内ダイナミクスを多色の蛍光チャンネルによって可視化することを可能にする基盤技術の確立を目指した研究を行った。本年度は、青色光遺伝学と相補的な新規蛍光イメージング技術の検討を進めた。その結果、青色光照射条件においても褪色しない有用な蛍光イメージング技術を見出した。この当該蛍光イメージング技術によって、光誘導したタンパク質の発現量の3時間周期の増減を定量することができた。また、同様に青色光照射条件において使用可能な、細胞内局在マーカーの選定も進めた。その結果、青色光照射条件下において、細胞内局在マーカーを蛍光イメージングしながら光誘導したタンパク質の発現ダイナミクスをモニターすることが可能になりつつある。目的に合致する新規蛍光イメージング技術が確立しつつあるため。今後は、当該蛍光イメージングを活用することで、光誘導によって産生したタンパク質の細胞内局在ダイナミクスを直接観察することを試みる予定である。
浮遊ゲート発光トランジスタの開発

アルミニウムをドープした酸化亜鉛(AZO)の導電性薄膜を浮遊ゲートとした有機発光トランジスタを開発した。ゲート絶縁膜の上にAZO薄膜と有機半導体薄膜を順に積層した素子では、低電圧駆動(10 V)による高輝度発光を実現した。AZO薄膜とゲート絶縁膜で有機薄膜を挟み込んで構成を変えた素子では、低電圧(10 V未満)発光に加え、113 cm2/Vsもの高いホール移動度を達成した。有機薄膜を結晶に変えた素子では、当初100 V以上の駆動電圧が必要であったが、AZOのエッチング、電極形成法と電極金属の修飾などの工夫により、100 V以下での高輝度発光を実現した。有機半導体薄膜と金属酸化物半導体薄膜とからなる浮遊ゲート発光トランジスタのプロトタイプ構築を目的として研究を進めた。金属酸化物半導体薄膜として、アルミニウムをドープした酸化亜鉛(AZO)を用いた。当年度は、有機半導体の蒸着膜(アモルファス膜)と結晶膜を用い、これらをAZOと積層してデバイス特性を調べた。この結果、(i)蒸着膜の場合、比較的低電圧(10 V)でデバイスが発光する。有機半導体材料の違いによって、主要な発光が電子注入側およびホール注入側で起こるという発光形態の相違が観察された。発光場所の違いが何に起因するかを観察するために、パーティションで電子注入極とホール注入極を仕切って両種の電極材料が混合しないように工夫した。この工夫が発光場所にどのように影響するか、現在、より数多くのデバイスを作製してデータを蓄積しつつある。(ii)一方、結晶膜を用いて浮遊ゲート発光トランジスタを作製し、デバイスの動作特性を観察、解析した。この場合、蒸着膜の場合と比較して発光を観察するために高い電圧(数十100 V)を印加することが必要であった。発光場所は、チャネル部分(電子注入極とホール注入極の中間部分)で発光する場合が多かった。当年度は、新たにゲート絶縁膜に対して有機半導体薄膜と金属酸化物半導体薄膜の位置関係を変えたデバイスを作製した。即ち、これまでは後者をゲート絶縁膜に直接接触させたデバイスを評価したが、当年度は金属酸化物半導体薄膜とゲート絶縁膜とで有機半導体膜を挟み込む形態のデバイスを作製して特性評価した。この結果、ホール移動度として100 cm2/Vsの高い移動度を観測した。これは、現況において有機トランジスタの最高レベルと考えられる。浮遊ゲート発光トランジスタデバイスのプロトタイプを確立するために、以下のアプローチを通して研究を遂行した。「浮遊ゲート」を電極に直接接触せず、有機半導体層に完全に覆われるという広義の意味に捉えてデバイスを開発した。本年度は簡易なデバイス構成を可能にする薄膜デバイスを作製して動作特性を調べた。即ち、トランジスタのゲート絶縁膜(シリコン酸化膜)上に金属酸化物半導体(酸化亜鉛)からなる薄膜をスパッタなどの手法によって形成し、浮遊ゲートを構成した。この浮遊ゲートを覆うように有機半導体薄膜を真空蒸着によって形成した。有機半導体として、(チオフェン/フェニレン)コオリゴマー(TPCO)を選択した。浮遊ゲートに導電性をもたせるために、酸化亜鉛にアルミニウムをドープした材料(AZO)を用いた。以上のようにして作製したデバイスに関して、デバイス駆動条件を探り、デバイスの発光強度および発光位置を調べた。ソースおよびドレイン電圧およびゲート電圧を様々に変えてデバイスの電気特性を測定・解析した結果、通常のトランジスタデバイスと比較してゲート電圧の変調によるドレイン電流の変化が著しく小さいことを確認した。反面、浮遊ゲートをもたない通常のトランジスタに比べて低電圧(20 V)で強く発光することを確認した。また、ソースードレイン間の電位差を大きくするにつれて、チャネル部全体からの発光を明らかにした。上記の実験を通して浮遊ゲートトランジスタのプロトタイプを確立し、本研究の実用的意義および独創性に訴求することができた。金属酸化物半導体薄膜にアルミニウムをドープした酸化亜鉛(AZO)および有機半導体層に気相法で成長した結晶を用い、ゲート絶縁膜の上にAZO薄膜と有機結晶を順に積層した浮遊ゲート発光トランジスタを構築した。しかしながら、本研究において、これまでに有機層にアモルファス膜の代わりに結晶膜を用いたデバイスでは、発光を観察するために高い電圧(100 V以上)の印加が必要であるという難点があった。これらの研究の現状に鑑みて、今年度は以下のような改良を加えた。1AZO薄膜上に貼り付けた有機結晶をマスクとして用いてAZO薄膜をエッチングした。AZOが有機結晶の面積より一回り小さくなるようエッチングできるため、ソースやドレイン電極との意図しない接触(短絡)を防ぐことができた。本手法によって有機結晶とAZOの密着性が向上し、チャネル部分(ソースとドレイン電極の中間部分)から安定した発光を観測することに成功した。

2有機結晶を用いた発光トランジスタを作製するに当たり、ソースとドレイン金属電極の形成時にパーティションで両電極の形成場所を仕切って双方の電極材料が混合しないように工夫した。さらに、これらの電極金属を酸化物や炭酸塩で修飾して正孔および電子の注入効率を向上させた結果、100 V以下の印加電圧で高輝度発光が実現できることを明らかにした。以上のように、本年度の成果として、比較的低電圧の印加でトランジスタのチャネル部分から安定した発光を生み出すデバイスを作製することに成功した。光電子機能材料の創製と構造・物性研究有機半導体薄膜と金属酸化物半導体薄膜とからなる浮遊ゲート発光トランジスタという、これまでに例を見ないデバイスのプロトタイプを構築し、デバイス動作特性の解析を通して浮遊ゲート発光トランジスタの特徴を明らかにしつつある。この意味で、上記の研究実績は、研究の当初目標をかなりの程度達成したと言える。特に、有機半導体の形態(アモルファス膜か結晶膜か)の違いによってデバイスの発光場所やデバイス駆動電圧に違いが見られた点は、本デバイスの特徴を理解する上で重要である。上記の研究実績概要で触れたように、金属酸化物半導体薄膜、ゲート絶縁膜および有機半導体膜の位置関係の違い(積層順序の違い)がキャリア移動度等のデバイス特性を大幅に左右することが明らかになった。このことは、無機半導体をベースとするトランジスタデバイスと有機トランジスタとの大きな違いの一つと考えられる。特に、100 cm2/Vsを超える移動度は、有機デバイスとして極めて大きい値であるので、再現性と共に原因を追究したい。研究の開始当初、上記デバイス形態の違いによる優れた動作特性の発現を予期しなかった。今後、有機浮遊ゲート発光トランジスタの動作原理を解明することによって、本研究の特長に訴求したい。有機半導体薄膜と金属酸化物半導体薄膜とからなる浮遊ゲート発光トランジスタのプロトタイプを構築することができた。特に、低電圧駆動による高輝度発光を実現することができたのは、大きな収穫である。ただし、ゲート電圧の変調によるドレイン電流および発光輝度の変化が通常の発光トランジスタデバイスと比較して著しく小さいことは、当初予想しなかった。この原因として、金属酸化物半導体中の豊富なキャリア(電子)の存在をあげることができる。このことは、同時にデバイスの高輝度発光を可能にするので、デバイスの動作特性をさらに詳細に解析して浮遊ゲート発光トランジスタの特徴を明らかにしたい。上記の結果をまとめて論文投稿(Adv. Mater.誌)し、受理されて近日中に出版予定である。当年度に実施した研究によって浮遊ゲート発光トランジスタデバイスが高い移動度をもつという特徴を示すことができた。同時に、有機半導体膜の形態(アモルファス膜か結晶膜か)の違いによってデバイスの発光場所やデバイス駆動電圧に違いが見られるのは何故か、という問題が新たに生じた。特に、金属酸化物半導体薄膜、ゲート絶縁膜および有機半導体膜の位置関係の違い(積層順序の違い)がデバイス特性を大きく支配するのは、どのような原因に由来するかという疑問を解決する必要が起こった。
口腔内センサーのX線応答特性を考慮した最適化口内法ディジタルX線診断装置の開発

まず、既存の装置の暗電流特性、特性曲線、粒状性、特性曲線の管電圧依存性および管電流依存性、コントラスト分解能を評価した。その結果、装置によって特に暗電流特性と階調度が異なっていた。暗電流の影響を無視できる程度にするには、濃度値の量子化を12ビット以上で行う必要があると思われた。階調度はダイナミックレンジとトレードオフ関係にあり、ダイナミックレンジとしては1:251:35であった。次に、CCDセンサー評価キットを用いて、センサーからのアナログ出力信号を種々の増幅率のもとでディジタル信号に変換し、増幅率と特性曲線の関係を調べた。その結果、増幅率の設定により階調度、ダイナミックレンジを調整できることが明らかになった。また、増幅率によっては1:45程度のダイナミックレンジを示した。このことから、既存装置よりも広いダイナミックレンジを利用できると思われた。最適な階調度を決定するためには、撮影対象となる被写体のX線コントラストを調べ、最小限必要となるダイナミックレンジを検討する必要がある。そこで、口内法X線撮影時に最もX線コントラストが大きくなる上顎大臼歯部に関して、各年代層の男女の平均的なX線コントラストを分析した。その結果、現在のところ各群の標本数が不十分なために明確な結論は得ていないが、口内法X線撮影に要求されるダイナミックレンジは1:12程度と思われた。このことから、既存の装置よりさらにダイナミックレンジを狭くし、階調度を大きくすることが可能と思われた。本年度は、Sens-A-Rayシステム、CDRシステム(Schick Technologies)、COMPURAYシステム(ヨシダ)のX線応答特性を評価し、比較した。評価項目は、基本的な特性曲線、その管電圧依存性と管電流依存性、粒状性、暗電流特性とした。また、多くのシステムで利用されているCCDセンサー(EEV)からの出力電圧を直接パーソナルコンピュータに取り込み、センサー自体のX線応答特性についても検討した。その結果、1.特性曲線はシステムによって異なっていた。すなわち、システムによって感度、階調度が異なっており、良好な順にSens-A-Ray、CDR、COMPURAYであった。最も階調度の小さいCUMPURAYのダイナミックレンジは、線量比にして約1:25であった。2.いずれのシステムにおいてもX線応答に管電圧依存性がみられ、管電圧が高くなるほど感度、階調度が低下した。3.いずれのシステムにおいても管電流依存性は認められなかった。4.粒状性もシステムによって異なっており、良好な順にCDR、COMPURAY、Sens-A-Rayであった。5.暗電流特性もシステムによって異なっており、良好な順にCDR、COMPURAY、Sens-A-Rayであった。6.CCDセンサー自体のダイナミックレンジは、線量比にして約1:25であった。といった知見が得られ、システムによってX線応答特性に違いがみられることが明らかになった。また、CCDセンサー自体のダイナミックレンジが狭く、それを最大限に利用しているシステムがあることも明らかになった。最適化されたCCD方式の口内法ディジタルX線画像診断装置を開発するために行った本年度の研究および成績は、以下の通りである。昨年度に引き続き、市販の装置のX線応答特性を調べた。その結果、装置によって主に暗電流による影響と階調度が異なっていた。暗電流の影響を無視できる程度にするには、濃度の量子化を12 bit以上で行う必要があると考えられた。次に、CCDセンサーの評価キットを用いて、センサーからのアナログ出力信号を種々の増幅率のもとでディジタル信号に変換し、パーソナルコンピュータに取り込んで増幅率と特性曲線の関係を調べた。その結果、増幅率を上げると階調度が大きくなり、使用する増幅率によって階調度を調整できることが明らかになった。口内法の撮影対象は硬組織のみであるため、階調度大きい方が好ましい。しかし、CCD方式の口腔内

センサーはX線に対する応答範囲が狭いため、階調度を大きくしすぎると構造物によってはその応答範囲から逸脱してしまう危険性がある。すなわち、最適な階調度を決定するためには、口内法X線撮影時の被写体コントラストを調べる必要がある。口内法X線撮影時に最も被写体コントラストが大きくなるのは上顎大臼歯部である。そこで、各年代層の同部位の平均的な被写体コントラストを分析するため、本年度4月より、保存科あるいは矯正科を受信し、上顎大臼歯部の口内法X線撮影を依頼され、さらに同部位に外科的処置を要する疾患がない患者に対して、銅で作成したステップウェッジを同時に撮影することにした。そして、その画像から銅当量で表した被写体コントラストを算出することにした。ところが、未だ各年代層のサンプルが十分に集まっておらず、分析は現在進行中である。この結果を待って最適な階調度を決定する予定である。
妊卵着床におけるブルコーストランスポーター(GLUT)発現の意義

卵自身の内分泌代謝活動を研究する方法を各種開発し、特に非代謝性のグルコースを用い1個の卵のグルコース取り込み能の発達解析法を確立した。卵を培養発育させ、各種パラメーターを用い体内発育卵と比較した。培養液に各種物質を添加卵の発育生存能に対する効果を検索した。受精卵が発育するにつれて取り込み能が発達すること、体外培養によって発育した卵では取り込み能発達に遅延があり着床能も低いことを明らかにした.この発達遅延は糖輸送担体GLUTの発現が遅れることが原因であることを微量ウエスタンブロット法、RTPCR法により蛋白、mRNAレベルで明らかにした。体外培養の条件に問題があると考え環境因子や生理活性物質の検定を行なったところ増殖因子であるepidermalgrowthfactor (EGF)がGLUTの発現を促進しグルコース取り込みを亢進し着床能も増加させ、生理活性物質であることが明らかになった。ヒトを含めた未発育の卵はグルコースの利用性が悪く、発育途上で利用能が高まることが知られた。2-DGの取り込みを用いた動物実験では、胚発育に伴い数百倍の上昇を認めた。この変化は糖輸送担体(GLUT1)の発現と代謝酵素ヘキソキナーゼ活性によることが本研究で明らかになった。この発達は培養卵では遅延し糖取り込み能が卵発育生存能検定へ応用できることが示唆された。EGFはGLUT1の発円を制御し同時に着床能も高め卵の発育促進因子であることも明らかになった。
水‐アルコール混合系の固液間および液体内の運動量輸送機構に関する分子動力学解析

ナノスケールの流路における液体の抵抗低減を目的として,分子動力学シミュレーションを用いて固体壁面と液体の界面に生じる速度すべりに対して液体の混合が与える影響,および,その変化の要因について解析を行った.工学的に広く用いられる水とメタノールの混合液と無極性の壁面を用いた流路を作成し,速度すべりを特徴づける物性値である固液摩擦係数について,壁面を移動させて流れを生じさせた非平衡系,および,壁面を静止させた平衡系を用いた解析を行った.非平衡系における解析の結果,10%程度のメタノール濃度の増加であっても固液摩擦係数が大きく低減,すなわち,速度すべりが促進され液体の粘性抵抗力が低減されるようになることがわかり,これはメタノール分子が疎水性のCH3基を無極性の壁面に向けるように固液界面に吸着する性質があるためであることを示した.また,既存の速度すべりのモデルでは,経験的に固体に対する液体の濡れが悪いほど固液摩擦係数が小さいとされているが,本研究で用いた水とメタノールの混合液の場合ではこの逆の傾向であり,濡れ性は速度すべりの変化の本質的な要因でないことを示した.平衡系ではHuangとSzlufarska(HS)が提案したGreen-Kubo式を用いた解析を行った.HSの方法により平衡系において算出した固液摩擦係数は非平衡系の値と濃度依存性が一致し,混合液に対してでもHSの方法が妥当であることを検証した.また,HSのGreen-Kubo式の導出の過程で用いた考え方を応用して,液体分子1つあたりの固液摩擦係数の算出を行い,混合液の固液摩擦係数の変化の要因について壁面近傍の液体分子の構造と関連させた新たな解析手法を提案した.さらに,固液摩擦が壁面近傍の液体分子の拡散係数に与える影響が小さいことを示した.これらの成果を査読付き国際学術誌で発表したほか,国際学会を含む複数の学会で発表した.27年度が最終年度であるため、記入しない。27年度が最終年度であるため、記入しない。分子動力学法を用いたシミュレーションにより固液間の速度差である速度すべりについての解析を行った.特に,無極性の固体壁面と工学的に広く用いられる水-アルコール混合液の間の速度すべりについて扱った.アルコール成分としてメタノールを使用した結果,メタノールは疎水性のメチル基を壁面に向けるように固液界面に吸着され,壁面近傍のメタノール濃度がバルクの濃度に対して高くなることが分かった.また,クエット型の流れを生じさせた非平衡系において,メタノールの吸着に起因して速度すべりが増加し,それにともない壁面が流体から受ける抵抗力が低下することが分かった.抵抗力の変化に関わる因子として固液間の速度すべりと液体の粘性係数の変化が挙げられるが,混合液の粘性係数を均質な系において別途算出することにより,ナノスケール流路の抵抗力では粘性ではなく速度すべりが支配的であることを確認した.速度すべりの定量的な評価の指標としてナヴィエ境界条件における固液摩擦係数を,上記の非平衡系および壁が静止した平衡系において算出した.平衡系での算出には線形応答理論の観点から導出された既報の2通りの理論式を用いた.算出の結果,平衡系で求めた値が非平衡系と同様の濃度依存性を示すことを確認し,平衡系では非平衡系の約1/20の計算時間で同程度の精度の値が得られることが分かった.この平衡系の算出で用いた式は,並進拡散係数,回転拡散係数,分子の大きさなどの局所的なミクロな分子の性質と速度すべりとを理論的に結ぶ糸口となるものであり,今後の解析において有用となる.これらの成果を国際学会を含む複数の学会で発表したほか,査読付き国際学術誌へ投稿した.ナノスケールの流路における液体の抵抗低減を目的として,分子動力学シミュレーションを用いて固体壁面と液体の界面に生じる速度すべりに対して液体の混合が与える影響,および,その変化の要因について解析を行った.工学的に広く用いられる水とメタノールの混合液と無極性の壁面を用いた流路を作成し,速度すべりを特徴づける物性値である固液摩擦係数について,壁面を移動させて流れを生じさせた非平衡系,および,壁面を静止させた平衡系を用いた解析を行った.非平衡系における解析の結果,10%程度のメタノール濃度の増加であっても固液摩擦係数が大きく低減,すなわち,速度すべりが促進され液体の粘性抵抗力が低減されるようになることがわかり,これはメタノール分子が疎水性のCH3基を無極性の壁面に向けるように固液界面に吸着する性質があるためであることを示した.また,既存の速度すべりのモデルでは,経験的に固体に対する液体の濡れが悪いほど固液摩擦係数が小さいとされているが,本研究で用いた水とメタノールの混合液の場合ではこの逆の傾向であり,濡れ性は速度すべりの変化の本質的な要因でないことを示した.平衡系ではHuangとSzlufarska(HS)が提案したGreen-Kubo式を用いた解析を行った.HSの方法により平衡系において算出した固液摩擦係数は非平衡系の値と濃度依存性が一致し,混合液に対してでもHSの方法が妥当であることを検証した.また,HSのGreen-Kubo式の導出の過程で用いた考え方を応用して,液体分子1つあたりの固液摩擦係数の算出を行い,混合液の固液摩擦係数の変化の要因について壁面近傍の液体分子の構造と関連させた新たな解析手法を提案した.さらに,固液摩擦が壁面近傍の液体分子の拡散係数に与える影響が小さいことを示した.これらの成果を査読付き国際学術誌で発表したほか,国際学会を含む複数の学会で発表した.計画通り,無極性の壁面間における水ー

メタノール混合系のクエット流の分子動力学系を構築し,メタノールの吸着に起因して速度すべりが増加し,それにともない壁面が流体から受ける抵抗力が低下することを見出した.この系において長時間平均を取ることで,系内の速度勾配,応力分布,粘性抵抗,速度すべりなどを高い精度で求めた.また,本課題の核心となる速度すべりの定量的な評価において,指標となるナヴィエ境界条件における固液間摩擦係数を見積もった.ここまでの成果は国際学会を含む複数の学会で発表したほか,国際学術誌への投稿を行った.27年度が最終年度であるため、記入しない。これまでに,非平衡系において得られた固液間摩擦係数が線形応答理論に基づく理論式を用いて平衡系においても算出できることを確認しており,この理論式を変形することにより速度すべりのモデルの構築を行っていく.特に,回転拡散係数,並進拡散係数,分子の大きさ,固液界面エネルギーなどの固液界面近傍の局所的なミクロな分子の性質と速度すべりを結びつけることにより,本研究で取り扱う混合系においても適用可能なモデルの構築を行っていく.27年度が最終年度であるため、記入しない。
硝酸イソソルビドの放射線増感剤としてのエビデンスの蓄積

がん細胞・腫瘍組織および正常細胞・正常組織における二硝酸イソソルビド(ISDN)の放射線照射時の薬理作用および放射線増感剤としての作用メカニズムを、治験薬検討指針に基づいて、染色体異常の誘発、DNA損傷の誘発およびその修復制御、細胞周期制御、アポトーシスの誘発およびその制御、血管新生の誘発およびその制御等の局面から詳細に明らかにし、臨床試験の実施に必要となるエビデンスの蓄積を図り、ISDNが放射線増感剤として臨床応用可能であることを明らかにした。1.ヒト正常線維芽細胞における硝酸イソソルビドの放射線増感効果:増殖状態にあるヒト線維芽細胞AG1522において硝酸イソソルビド(0.3mM)は放射線(X線)増感効果を示さなかった.非増殖状態(GO期)にある細胞においても僅かな放射線増感効果しか示さなかった.2.ヒトがん細胞における硝酸イソソルビドの放射線増感効果:増殖常態にあるヒトがん細胞A-172およびH1299において硝酸イソソルビド(0.3mM)は顕著な放射線(X線)増感効果を示した.3.ヒトがん細胞における硝酸イソソルビドの放射線誘発DNA損傷促進効果:増殖常態にあるヒトがん細胞A-172およびH1299において硝酸イソソルビド(0.3mM)処理によりX線照射により誘発されるYH2AXのフォーカス形成が増幅され,硝酸イソソルビドは顕著な放射線誘発DNA損傷促進効果を示した.4.ヒトがん細胞における硝酸イソソルビドの放射線誘発アポトーシス促進効果:増殖常態にあるヒトがん細胞A-172およびH1299において硝酸イソソルビド(0.3mM)処理によりX線照射により誘発されるアポトーシス頻度が増幅され,硝酸イソソルビドは顕著な放射線誘発アポトーシス促進効果を示した.1.ヒト正常線維芽細胞における硝酸イソソルビドの放射線増感効果:増殖状態にあるヒト線維芽細胞AG1522において硝酸イソソルビド(0.3mM)は放射線(X線)増感効果を示さなかった.非増殖状態(GO期)にある細胞においても僅かな放射線増感効果しか示さなかった(前年度に引き続き検討し、確認した).2.ヒトがん細胞における硝酸イソソルビドの放射線増感効果:増殖常態にあるヒトがん細胞A-172およびH1299において硝酸イソソルビド(0.3mM)は顕著な放射線(X線)増感効果を示した(前年度に引き続き検討し、確認した).3.ヒトがん細胞における硝酸イソソルビドの放射線誘発DNA損傷促進効果:増殖常態にあるヒトがん細胞A-172およびH1299において硝酸イソソルビド(0.3mM)処理によりX線照射により誘発されるYH2AXのフォーカス形成が増幅され,硝酸イソソルビドは顕著な放射線誘発DNA損傷促進効果を示した(前年度に引き続き検討し、確認した).4.ヒトがん細胞における硝酸イソソルビドの放射線誘発アポトーシス促進効果:増殖常態にあるヒトがん細胞A-172およびH1299において硝酸イソソルビド(0.3mM)処理によりX線照射により誘発されるアポトーシス頻度が増幅され,硝酸イソソルビドは顕著な放射線誘発アポトーシス促進効果を示した(前年度に引き続き検討し、確認した).1.ヒト正常線維芽細胞における硝酸イソソルビドの放射線増感効果:増殖状態にあるヒト線維芽細胞AG1522において硝酸イソソルビド(0.3mM)は放射線(X線)増感効果を示さなかった.非増殖状態(G0期)にある細胞においても僅かな放射線増感効果しか示さなかった(前年度に引き続き検討し、確認した).2.ヒトがん細胞における硝酸イソソルビドの放射線増感効果:増殖常態にあるヒトがん細胞A-172およびH1299において硝酸イソソルビド(0.3mM)は顕著な放射線(X線)増感効果を示した(前年度に引き続き検討し、確認した).3.ヒトがん細胞における硝酸イソソルビドの放射線誘発DNA損傷促進効果:増殖常態にあるヒトがん細胞A-172およびH1299において硝酸イソソルビド(0.3mM)処理によりX線照射により誘発される_YH2AXのフォーカス形成が増幅され,硝酸イソソルビドは顕著な放射線誘発DNA損傷促進効果を示した(前年度に引き続き検討し、確認した).4.ヒトがん細胞における硝酸イソソルビドの放射線誘発アポトーシス促進効果:増殖常態にあるヒトがん細胞A-172およびH1299において硝酸イソソルビド(0.3mM)処理によりX線照射により誘発されるアポトーシス頻度が増幅され,硝酸イソソルビドは顕著な放射線誘発アポトーシス促進効果を示した(前年度に引き続き検討し、確認した)