hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
フレキシブルディスプレイにむけた酸化物ＴＦＴの劣化特性の解明と高信頼性素子の開発

高度情報化社会の発展に伴い、ディスプレイは産業、民生、医療の分野において重要な情報端末となっている。次世代を担うディスプレイとしてフレキシブルディスプレイの実現は、その軽量性、柔軟性などの観点から期待が高まっている。ディスプレイの画素駆動素子とである薄膜トランジスタ(TFT)のチャネル材料として透明な材料であるa-InGaZnO(a-IGZO)を用いることで透明ディスプレイの実現が可能となる。しかし、現状ではa-IGZO-TFTの長期使用に対する電気特性の信頼性が低く、特性劣化のメカニズムはいまだ解明されていないという問題がある。本研究では新規絶縁膜材料の提案による、高信頼性a-IGZO-TFTの作製、高信頼化機構の解明を目的としている。本研究ではこれまでにフッ素をシリコン窒化膜に添加する(SiN:F膜)ことで高信頼性a-IGZO-TFTを達成することができることがわかっている。信頼性改善機構として考えられるものは以下の2つである。フッ素を絶縁膜中に添加することでSiの未結合手が終端され絶縁膜中のトラップ準位密度が減少するという機構と絶縁膜中にフッ素が含有されることで界面準位密度が減少するという機構である。そこで本年度は上記のどの機構が主たる信頼性改善機構であるのかを調べることを目的として取り組んだ。その結果、熱酸化法により作製したSiO2を界面のみフッ化した場合においてもa-IGZO-TFTの信頼性は大幅に回復した。また、この場合においても界面でInとフッ素の結合が形成されていることが分かった。このことから、絶縁膜/a-IGZO界面にフッ素が存在することで界面準位密度が減少するという機構が信頼性改善に寄与していると考えられる。この知見は、酸化物半導体素子の高信頼化、高性能化全般に役立つものである。27年度が最終年度であるため、記入しない。高度情報化社会の発展に伴い、ディスプレイは重要な情報端末となってきている。ディスプレイの駆動素子にはTFTが用いられている。そのチャネル材料として非晶質In2O3-Ga2O3-ZnO (a-IGZO)には室温形成可能、高い電気性能、超低リーク電流や光透過性など、従来のSiにはないさまざまな魅力的性質があり注目されている。しかし、a-IGZO-TFTは長期使用に対する信頼性が低く、物理的性質や劣化特性のメカニズムが未だ解明されていないという問題が指摘されている。過去の報告では絶縁膜中に含まれる水素がa-IGZOとの間に準位を作ることで劣化が起こるといわれてきたが、原料ガス中に水素が含まれるため絶縁膜中の水素量を減少させることは難しい。そこで本研究では原料ガスにSiF4とN2のみを用いることで、ゲート絶縁膜に含有される水素量を10分の1に低減する事を提案し、信頼性改善に成功した。今年度は、このゲート絶縁膜に含まれるフッ素の影響を明らかにする研究を行っている。印加電圧に対しTFTの特性劣化を誘引する元素やその挙動を元素の結合状態や拡散を測定することで、信頼性改善のメカニズムを提案し、より信頼性の高い素子の作製を可能にできると考えた。20Vのゲート電圧印加ストレス試験の測定温度依存性(25°C・55°C)では絶縁膜にフッ素を含む場合、温度に対しても信頼性が高いという結果が得られた。また、界面におけるIn,Ga,Znの結合状態をX線解析装置(XPS)を用いて測定した。GaとZnではバルクと界面で結合状態の変化は見られなかった。一方、Inはバルクと比較し界面の結合状態のほうが約1eV高エネルギー側にシフトしており、In-FやIn-OFの結合をもつことが分かった。このことから、絶縁膜中のフッ素はIGZOチャネル層との界面においてInと結合をもち、信頼性を改善していることが分かった。

この知見は、酸化物半導体素子の高信頼化、高性能化全般に役立つものである。今年度は、ゲート絶縁膜に含まれるフッ素の影響を明らかにする研究を行っている。印加電圧に対しTFTの特性劣化を誘引する元素やその挙動を元素の結合状態や拡散を測定することで、信頼性改善のメカニズムを提案し、より信頼性の高い素子の作製を可能にできると考えた。20Vのゲート電圧印加ストレス試験の測定温度依存性(25°C・55°C)では絶縁膜にフッ素を含む場合、温度に対しても信頼性が高いという結果が得られた。また、界面におけるIn,Ga,Znの結合状態をX線解析装置(XPS)を用いて測定した。GaとZnではバルクと界面で結合状態の変化は見られなかった。一方、Inはバルクと比較し界面の結合状態のほうが約1eV高エネルギー側にシフトしており、In-FやIn-OFの結合をもつことが分かった。このことから、絶縁膜中のフッ素はIGZOチャネル層との界面においてInと結合をもち、信頼性を改善していることが分かった。この結果を応用物理学会や国際学会で発表し、高い評価を得た。年次計画では、今年度の目標に信頼性の測定、電気特性の評価、さらに結合状態の解析と、シミュレーションを用いた劣化原因の解析を進める予定であった。シミュレーションによる構造評価に関しては現在遂行中であるが、そのほかに関してはすべて明らかにすることができた。現在、界面におけるフッ素の役割に関しての学術論文を執筆中であり、27年度初旬には投稿できると考えている。27年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では、これまでに信頼性改善のメカニズムを電気的、化学的に明らかにすることを目的とし、研究を遂行してきた。これまでにa-IGZO-TFTについて、絶縁膜中のフッ素がIGZO中のInに影響を与えることにより高信頼性化が実現することが分かった。しかし、IGZO界面でのフッ素の電気的な挙動や、Inへの特異性がなぜ起こるのかということは明らかにできていない。そこでこれらの問題を解決するために今後は、化学結合状態の解析をシミュレーションを用いることにより行っていく。また、さらに詳細なメカニズムを明らかにするために、熱酸化SiO2膜上に極薄のSiN:F層を堆積したサンプルを用い、これまで明らかになってこなかった、絶縁膜バルクの現象と界面で起こる現象の切り分けを行う予定である。これらの内容で、今年度も学会発表や論文投稿を活発に行っていく予定である。現在酸化物半導体を用いたTFTは高温でのアニール処理が、高い電気特性や信頼性を保持するための必須プロセスとなっている。アニール処理を低温化した際に、高い電気特性を保持するための研究は盛んにおこなわれてきたが、未だ信頼性の問題は解決していない。現在行っている、信頼性についてのメカニズム解明ができれば、高温でのアニールをしなくても高い信頼性を持つ酸化物半導体TFTを作製することができると考える。このことは、酸化物半導体を用いた透明フレキシブルディスプレイの実用化を大きく前進させる知見であると考える。
データ解析のための知識発見システムの開発と応用

本研究は、新しい知識発見法を適用し、データ・マイニングを行うことと、知識発見法を使った新しいシステムの開発を行うものであり、研究の成果は以下の通りである。1.テーブル形式データを対象とする市販の知識発見用ソフトDatalogic/RおよびIDISを使って、統計的手法では発見しにくかったデータに含まれるルールの発見を目指した探索的なデータ解析をおこなった。(1)知識発見法により解析を行った結果をビジュアル化するためのシステムDLXを開発した。(2)作家(三島由起夫、井上靖、谷崎潤一郎、中島敦)の文体を分析し特徴抽出を行い発表した。(3)ソニー(株)が市販しているマルチメディア関係の調査データの解析を行った。膨大なデータであり現在分析を続行中であるが、これまでの統計手法では見出せなかったルールを発見できた。(4)時系列データの予測問題を扱うため、過去の時系列のデータ構造パターンから、これに続くパターンを予測する研究をDatalogic/Rを使って行った。これらは株価等のデータで実験を続行中である。2.構造を持つデータ、例えば時系列データや構文木などを対象とする分析法を開発した。(1)構造を持つデータについては構文解析木の構造を直接扱い分析できる新しい方法論を確立し、アルゴリズムを作成した。(2)(1)の方法でSYKDシステムの開発をWindows上でC++を用いて行った。システムは使いやすさを考慮してwindows画面で計算制御を行うことができる。(2)SYKDシステムを日本語の構文木データの解析に適用し、構造上の新しい知識を発見することができた。平成7年度は、下記のような項目について研究を行った。1.テーブル形式を対象とした市販の知識発見用Datalogic/RおよびIDISを利用して、判別分析や数量化理論において有名なIrisデータと循環器系疾患データ、および多数の説明変数が存在する構造活性相関データの解析を実行した。その結果、これらの方法が非常に理解しやすい形式で仮説を提示するため、今後データ解析において有効に活用しうることを確認した。また、解析を効率的に実行するためのパラメータ設定の方法を確認することができた。これらの成果は、情報科学研究および計算機統計学会論文誌(投稿中)に発表した。2.上記の結果を視察する際に、ルールを散布図中で表現することが不可欠であることが判明した。そこで、ExcelとVisual Basicを用いて、ルールに対応する散布図およびクロス表を簡便に表示し、しかもその上にルール領域を表示するシステムDLXを作成した。3.時系列データをグラフ構造化して表現し、その構造を直接にID3アルゴリズムによって取り扱うための方法論を見出した。さらに、これらの構造化されたデータを実際に処理するためのシステムをWindows上にC++によって実現した。次年度は、このシステムを用いて、UCIデータバンク中のバッハのコラール、および経済時系列データの予測問題を取り扱う予定である。4.データセット中のケース毎にグラフ構造自体が変化するような問題、例えば構文解析木を、上述のようにID3アルゴリズムで取り扱う方法を考察した。現在手計算により、非常に少数の文例のみを解析している段階であるが、それでも通常の統計的方法では容易に知り得ないような、構文の特徴を見出すことができた。今後、この方法論に沿ったシステムの開発を進める予定である。本研究は,データ解析に知識発見法を利用するが、研究の進め方は以下のように分類できる。(1)テーブル形式データを対象とする市販の知識発見用ソフトDatalogic/RおよびIDISを使って、これまでの統計的手法では発見しにくかったデータに含まれるルールの発見を目指した探索的なデータ解析法を行う。(2)構造を持つデータ、例えば時系列データや、構文木などを対象とする分析法を開発する。

構造を持つデータを分析するには(2-1)構造自体を種々の観点から数値パラメータ化し,通常の属性/属性値対からなる表式データに変換し(1)の方法で解析する方法,(2-2)知識発見法の分類法であるID3法を拡張して,構造を直接取り扱う新しい分析法を開発する。平成8年度の研究計画の策定においては,(1)と(2-2)を中心としてシステムの開発と応用を行った。1.上記(1)の作家の文体研究に関しては,金氏らにより収集された表形式データを判別分析などの手法で作家の文体上の違いが報告されてきたが、本研究では知識発見法Datalogic/Rを用いて行い作家の文体上の特徴を具体的に発見することができた。2.(1)の解析結果の解釈で必要な視覚化作業を支援するための,知識発見サポートシステムDLXの開発も継続して行った。3.得られた結果は,通常の多変量解析によるものと比較して非常に理解しやすいものであり,今後の文体研究に多く使われていくと考えられる。これらの成果は論文として発表した。4.(2-2)の構造を持つデータについては構文解析木の構造を直接扱い分析できる新しい方法論を確立し、アルゴリズムを作成し、システムの開発をWindows上でC++を用いておこなった。昨年度段階の方法論では,構文木のトポロジー的な属性のみを対象としたが、本年度は解析木中の各節点には,多くの属性が付随していることに着目し、これらの属性を統一的に取り扱うために,viewpoint周辺の連結された節点の集合field-of-viewを定義しその内部属性を拡張されたID3法で分析するシステムを開発した。5.4.に述べたシステムを国語学の研究課題として長い歴史を持つ「が」と「は」の用法に適用し知識発見を行った。またデータについては,最近市販されたEDRコーパスから1000文例の構文情報を利用した。得られた結果は、助詞「が」、「は」に関する既知の文法的制約の発見と、これら助詞の使用法に関する統計的な性質に対して多くの知見を得ることができた。6.時系列データの予測問題を扱うため、過去の時系列データの構造パターンデータから、これに続くパターンのを予測する研究を知識発見法Dtalogic/Rを拡張することによって行った。本研究は、新しい知識発見法を適用し、データ・マイニングを行うことと、知識発見法を使った新しいシステムの開発を行うものであり、研究の進め方を以下に示す。(1)テーブル形式データを対象とする市販の知識発見用ソフトDatalogic/RおよびIDISを使って、統計的手法では発見しにくかったデータに含まれるルールの発見を目指した探索的なデータ解析をおこなう。(2)構造を持つデータ、例えば時系列データや構文木などを対象とする分析法を開発する。構造を持つデータを分析するには(2-1)構造自体を種々の観点から数値パラメータ化し、通常の属性/属性値対からなる表式データに変換し(1)の方法で解析する方法、(2-2)知識発見法の分類法であるID3法を拡張して、構造を直接取り扱う新しい分析法を開発する。平成9年度は、(1)を種々のデータに適用する実験と(2-2)のシステムの開発と応用をおこなった。1.(1)の方法を使って、ソニー(株)が市販しているマルチメディア関係の調査データの解析を行った。
生体インプラント用金属およびセラミックス材料表面反応に及ぼす応力の影響

種々のインプラント用材料の摩耗特性とそれに伴う摩耗紛形成、イオン溶出、摩耗特性向上のためのガス法による表面処理および粉末と細胞との反応などを明らかにした。(1)擬似体液中におけるインプラント用材料の摩耗挙動1.摩耗試験における1%乳酸溶液中への金属イオン溶出量は、ハンクス溶液中と比較して大きな値を示した。2.いずれの材料を用いた場合も、摺動距離および接触応力の増加に関わらずWear lossは一定の値を示した。一方、Elution rateは摺動距離の増加に伴い増加した。3.C.P.チタンを用いた場合、他のチタン合金と比較してElution rateは高い値を示した。これは、生成した摩耗粉の平均粒径および摩耗痕の平均表面粗さの違いによるものと考えられる。4.PSZおよびSi_3N_4のピンを用いた場合、他のセラミックスのピンを用いた場合と比較してWear lossは小さい値を示したが、Elution rateは大きな値を示した。(2)チタンの摩耗挙動に及ぼす表面硬化処理の影響1.C.P.チタン、β型チタン合金Ti-14Mo-3Nb-1.6Zrいずれにおいても、COガスによる表面硬化処理は、摩耗に伴う質量損失を減少させた。2.COガスによる表面硬化処理は、β型合金よりもC.P.チタンで有効であった。これは、α相中への酸素および炭素の溶解度が大きく、表面最高硬さが大きいためである。(3)摩耗紛の生体内外評価1.生体環境でチタン粉末からはイオン溶出するが、イオン溶出量は摩耗試験における全体の中で占める割合は大きくない。2.チタンイオンは、RAW264細胞の生存率を減少させ、SOD活性量やTNF-α分泌量にも影響を与えることがわかった。3.RAW264細胞が直径約10μmのチタン粉末を貪食する様子が観察され、チタン粉末と細胞との活発な相互作用が示唆された。1.摩耗試験装置の改良CO_2およびO_2ガス分圧制御可能なインキュベータ内(310K飽和水蒸気雰囲気)で稼働する雰囲気制御Pin-on-Disk型回転摩耗試験器を設計・作製した。予備実験の結果、駆動系からの発熱により使用時間は2時間程度に制限されることがわかった。2.チタン系材料の摩耗試験既存の非消耗型電極アルゴンアーク溶解炉を用いて、実用α+β型チタン合金(Ti-6Al-4V,Ti-6Al-7Nb)および当グループで開発した冷間加工性に優れた新β型チタン合金(Ti-14Mo-3Nb-1.5Zr)を溶製した。これらの加え、工業用純チタン(α型,CP Ti)を試料として、Hanks溶液および1mass%乳酸中でのPin-on-Disk型回転摩耗試験を行った。PinおよびDiskには同一種の材料を用いた。β型のTi-14Mo-3Nb-1.5Zrにおいて耐摩耗性の指標となるwear lossがCP Ti, Ti-6Al-4VやTi-6Al-7Nbよりも大きいことが判明した。この原因はヤング率が小さいβ型合金においては付着摩耗が顕著なためと考察したが、詳細は次年度における課題である。1mass%乳酸中における摩耗試験においては、合金組成比に対応したイオン溶出が観察された。一方、Hanks溶液中における溶出イオン濃度はICPの検出限界以下であった。3.表面硬化処理の影響ガス法による表面硬化処理を施したβ型Ti-14Mo-3Nb-1.5Zrのwear lossは、未処理材でのものと比較してその値は減少しており、耐摩耗性の向上が確認された。

4.細胞毒性評価β型Ti-14Mo-3Nb-1.5Zrを含め種々のチタン合金に関してL929を使用した細胞毒性試験を行い、チタン合金の優れた生体適合性を確認した。また予備実験としてマクロファージ系RAW264と市販のチタン粒子との反応を調べ、チタン粒子が貪食されることを確認した。実験中にチタン粒子が凝集するという問題点が明らかとなり、次年度における課題と思われる。本年度は、ピンオンディスク法によるチタン-チタン系及びチタン-セラミックス(またはUHMWPE)系の1mass%乳酸溶液中(pH:2.2-2.3)における摩耗特性評価を行った。(1)チタン-チタン系ピン材およびディスク材にチタン材料(CP-Ti, Ti-6Al-4V, Ti-6Al-7Nb, NiTi)同種材を用いた。摺動距離およびピン荷重で規格化したwear lossに着目すると、CP-Ti系が最も大きく、この原因は、CP-Tiを用いた際に凝着摩耗を生じるためと考察した。これに関連し、CP-Ti系では摩耗粉が大きいことが確認できた。摩耗試験中、チタンイオンに加えて各構成元素の溶出も確認された。NiTi系ではニッケルイオン溶出も確認された。ニオブの溶出はその構成比と比較して小さく、Ti-6Al-7Nb合金が優れた耐食性を有することが確認された。(2)チタン-セラミックス(またはUHMWPE)系セラミックス(アルミナ、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素)またはポリマー(UHMWPE)のピンおよびCP-Tiのディスクを用いた場合、ジルコニア(3Y-PSZ)およびUHMWPE系で他のセラミックス系と比較して小さいWear lossが得られた。これは、ジルコニアおよびUHMWPEの摩擦係数が小さいためと考察した。ジルコニアおよび窒化ケイ素のピンを用いた際には、摩耗試験に伴う質量減少に占めるジルコニウムおよびシリコンの溶出割合が大きく、ピンおよびディスクの摩耗界面における界面反応の関与が示唆された。すなわち、ジルコニアでは水分子によるZr-O結合の切断、窒化ケイ素ではアンモニウムイオンの形成、などである。これらの結果の総括として、CP-Tiディスクのwear lossに及ぼすピン材料硬度の影響を考察した。
PP波背景上の超膜理論と行列模型

前年度の研究に引き続き、PP波背景上の行列模型における重力子解の構成、およびその間の重力ポテンシャルの計算をいった。今回行ったのは、前年度の球面状の重力子解とは異なる点状の重力子解の構成である。これに対しても、行列模型において同様なポテンシャルの計算が可能であり、結果として1/r^7の振る舞いをすることを示した。この結果は、ゲージ/重力対応を強く示唆する興味深い結果である。また、PP波背景上の行列模型を有限温度系に拡張し、自由エネルギーの考察をし、真空の安定性を調べた。ゼロ温度では超対称性のため二つの真空が縮退しているが、有限温度ではこの対称性が破れて縮退が解けるため、どちらの真空がより安定かを調べることは、M理論の真空を理解する上で非常に興味深い。すべての温度領域で解析的な計算を実行するのは困難であるため、モンテカルロシミュレーションを用いた解析を行い、二つの真空の自由エネルギーの大きさを比較した。その結果、高温領域ではtransverse M5-brane真空と呼ばれる真空が最も安定であること、中間温度領域に非可換球面真空が安定化する非常にせまい領域があること、がわかった。PP波背景上の行列模型における重力子解と考えられる非可換球面解のダイナミクスについて調べた。まず、非可換球面解の二体相互作用について考察した。PP波背景上の行列模型には質量項が存在するため、二体相互作用の計算においてさえもセットアップを工夫する必要がある。我々は、楕円運動する非可換球面解と円運動する非可換球面解を考え、その相互作用ポテンシャルを導出した。得られたポテンシャルの主要項は11次元超重力理論から期待される1/r^7型であり、この結果からPP波背景上の非可換球面解が重力子解として解釈されることが強く裏付けられた。また、有限温度の場合を考えて、非可換球面解の配位の安定性について議論した。一方、AdS_4xS^7とAdS_7xS^4背景上の開いた超膜理論における超対称性を半分保存する(1/2 SUSY)境界面(ディリクレブレイン)の分類を、理論のκ対称性と境界条件の整合性から行った。この結果はペンローズ極限を通じて、PP波背景上の開いた超膜の持ち得るディリクレブレインの分類と整合的である。また、AdS_5xS^5背景上のtype IIB超弦理論における1/2 SUSYディリクレブレインの分類をした。これらの結果はブレインプローブと呼ばれる別の方法で導かれるAdS-ブレインの分類と一致する。我々の方法は、ブレインプローブの方法と比べて、許される配位の系統的な分類ができるという利点がある。更に、ブレインプローブではフェルミオン変数について低次を残す近似を用いるが、我々の方法はフルオーダーでの分類が可能である。AdS_5xS^5上のタイプIIB型超弦理論の古典可積分性について調べた。この古典可積分性は、近年、Bena-Polchinski-Roibanにより指摘された。Metsaev-Tseytlin形式のAsS上の超弦理論において、無限個の保存するnon-localな電荷の存在が示された。しかしながら、この形式では、AdS空間上の超弦の拘束条件を取り扱うために困難があり、その電荷のκ不変性や、電荷のなす代数関係式は得られていなかった。我々は、Metsaev-Tseytlin形式と等価であると考えられているRoiban-Siegel形式のAdS上の超弦を考えることにより、κ不変な無限個の保存するnon-localな電荷を構成した。この形式の利点は、AdS上の超弦に付随する拘束条件をきちんと取扱うことができることにあり、我々はその利点を利用した。そして、さらにその電荷のなす代数関係式を求め、超Yangian代数を満たすことを示した。また、古典的r-matrixの導出も実行し、Yang-Baxter方程式を満たすことを示した。つまり、Roiban-Siegel形式におけるAdS上の超弦の古典可積分性を陽的に示した。また、AdS空間中にD5-ブレインが含まれる場合におけるAdS/CFT対応の検証をした。この場合には、D-ブレインに端を持つ開弦の自由度がAdS側に導入されることになり、この開弦セクターに対して、AdS/CFT対応を考えることができる。近年、BPSセクターから大きく離れた領域でのAdS/CFT対応の研究が盛んになされており、この領域での解析では可解なスピン鎖模型が重要な役割を果たす。我々の考えたセットアップでは、開いた可解なスピン鎖模型が現れる。我々は、SO(3),SU(2),SL(2)の各セクターに注目し、このスピン鎖模型のエネルギーの解析をした。このエネルギーは弦の古典解のエネルギーと比較できるものであり、開弦の場合にも閉弦セクターの場合と同様に、2-loopレベルで一致するが、3-loopレベルで一致しないことを示した。また、開弦の古典解は閉弦の古典解の部分集合であることを明示し、どのような場合に閉弦の古典解から開弦の古典解が得られるかを示した。特に、スピン鎖の解析で現れるリーマン面の言葉では、偶数カットの配位に対応する解が開弦にできる解になっていることを示した。

これに対しても、行列模型において同様なポテンシャルの計算が可能であり、結果として1/r^7の振る舞いをすることを示した。この結果は、ゲージ/重力対応を強く示唆する興味深い結果である。また、PP波背景上の行列模型を有限温度系に拡張し、自由エネルギーの考察をし、真空の安定性を調べた。ゼロ温度では超対称性のため二つの真空が縮退しているが、有限温度ではこの対称性が破れて縮退が解けるため、どちらの真空がより安定かを調べることは、M理論の真空を理解する上で非常に興味深い。すべての温度領域で解析的な計算を実行するのは困難であるため、モンテカルロシミュレーションを用いた解析を行い、二つの真空の自由エネルギーの大きさを比較した。その結果、高温領域ではtransverse M5-brane真空と呼ばれる真空が最も安定であること、中間温度領域に非可換球面真空が安定化する非常にせまい領域があること、がわかった。
低次元カルコゲナイドを中心とした新超伝導物質の探索

BaTaS_3はCsNiCl_3型構造を有する擬一次元物質である。しかしこの物質はバンドギャップが0.1eV程度の半導体であることがわかっている。本研究ではBaの替りにBiを置換して電子を導入することを試みた。X線回折の結果、Biは7%までは置換することがわかった。1.5Kまでの電気低抗を測定したところ、Biが2%までの試料は半導体であるが、35%の試料は約200Kで半導体から金属への転移を示す。6%以上の試料は全温度域で金属的伝導を示し、かつ3Kで超伝導になることがわかった。この挙動は母体となる半導体がキャリアのド-プによって金属化し、同時に超伝導が発現するという点で、酸化物超伝導体のそれとよく似ている。今後BaにKなどの一価金属の置換による影響を検討する予定である。上記物質は(Cu_4S_4),Cu_4Se_4)のカラムによって構成された擬一次元物質である。BaCu_4Se_3は今回、初めて合成された。いずれも金属的伝導を示したが、それぞれ150Kは近に大きな山が観測された。今のところCDW転移ではないかと考えている。超伝導は1.5K以上では観測されなかった。
新規ヒト型IgG4産生マウスを用いたIgG4の病理的意義の解明

IgG4関連疾患は様々な臓器の肥厚性病変を認める全身性疾患であり、血中IgG4の高値と、罹患部のIgG4陽性プラズマ細胞の浸潤および線維化を特徴とする。自己免疫機序の関与が想定されているが、未だに原因は不明であり、疾患発症機序の解明と新規治療法の開発が急がれる。本研究では、新規マウスモデルを樹立し、免疫グロブリンIgG4産生B細胞の応答とIgG4抗体の疾患への関与を解明することにより、IgG4関連疾患およびアレルギー疾患病態の理解を目指す。
テレビ会議システムによる法律相談・弁論準備の諸問題

本年は、研究計画の最終年度であったことから、残された課題であるテレビ会議システムを用いた法律相談と、3年間の研究のとりまとめを行った。まず前者にっいては、日弁連の法律相談センターの協力を仰ぎ、現在テレビ会議システムを用いた法律相談を実施している岡山弁護士会および青森弁護士会でのヒアリング調査を実施した。その結果、テレビ会議を用いた法律相談では、感情面の伝達に不自由が感じられるものの、その評価には二面性があり、相談者の意図が伝わりにくい反面、弁護士が相談者に対して良い感情を抱いていない場合などには、それを覆い隠すことができるといった評価も聞かれた。全般的な評価としては、遠隔地に実際に赴く、時間と経費の点を考えると、テレビ会議システムを用いることのメリットは大きく、今後積極的な運用を期待する声が大きかった。ただ、複数の相談者がきた場合、全員が一度には写りにくい点、書面の利用にはFAXを併用する必要がある点などの問題点も指摘された。これらの結果からすれば、テレビ会議による法律相談は、技術的障害を克服しつつも、今後積極的に利用されるべきと考えられるが、近時の法律相談の面接技術に関する研究では、相談者と弁護士との信頼関係の形成の重要性が指摘されているが、この面に関して、テレビ会議システムを用いることの影響をさらに検討する必要があろう。3年間を通じての研究成果では、テレビ会議システムを用いた方が、弁論準備および法律相談のいずれに関しても、緊張感や恐怖心が和らぐといった効果が得られるが、反面、態度や性格の評価などに関しては、テレビ会議システムを用いた場合の方が、支障が大きいことが明らかになった。このようなテレビ会議システムの特性はある程度一般的なものであろうが、今後、テレビ会議システムを弁論準備手続や法律相談に用いる場合には、このような特性を十分に理解した形での利用が期待される。弁論準備においても法律相談においても情緒的対立要素の大きなものに関しては、テレビ会議システムの利用は適しない可能性はあるが、反面、貸し金の取り立てや破産事件などの定型的な処理が大部分である事件に関しては、迅速性や経済性の要求などから、テレビ会議システムの一層の利用が期待されるところでもある。本年度は,本研究のテーマであるテレビ会議システムを用いた法律相談と弁論準備手続の諸問題の検討のうち,とくに弁論準備手続の有用性や問題点を探るべく模擬実験を実施した.実験は,同一のシナリオに基づき原告,裁判官が実験補助者,被告が被験者となる設定のもと,一方の被験者集団はテレビ会議システムを用い(福島大学とソニー品川ショールームと結んで実施),他の被験者集団は通常の弁論準備手続と同様に原告,被告,裁判官が対面で手続をすすめるといった形で行われた.テレに会議システム条件の被験者と対面条件の被験者の評価の平均を比較することによって,テレビ会議システムと,直接対面の場合とで被験者の相手方や裁判官に対する印象,手続の評価などが異なるか否かを検証した.その結果によれば,テレビ会議システムを用いたほうが,緊張感や強恐怖心は和らぐが,反面,裁判官への意思がうまく伝わったかの評価では,テレビ会議システムを用いた場合の評価かが低いなどの問題点も見出された.とくに態度や性格の伝達にはテレビ会議システムを用いた場合は支障が大きいことが示された.このような結果は,相手側弁護士の評価にも見られ,テレビ会議システムの情緒的要素に関する伝達能力の低さが明らかになった.

今後は,これらの結果が,弁論準備手続の実施にどのような意義をもつかを検討する予定である.なお,次年度は,これらの成果も踏まえたうで,テレビ会議システムによる法律相談についての考察を行う予定である.本年度の研究は、研究代表者および分担者の双方が転勤により所属が変わったことから、研究計画を大幅に変更し、実験研究ではなく、文献研究を中心にした研究を行った。また、弁論準備手続に関しては、現在名古屋大学法学部において法廷教室を建設中なので、その完成をまち、来年度実験研究を再開する予定である。以上のような状況のもと、本年度は、とくに法律相談における来談者と相談担当者との間のコミュニケーションの特質探求を中心に検討を試みた。その結果、法律相談場面におけるコミュニケーションには、来談者からの事情聴取に基づき、来談者に正確な法的な情報を提示する側面と、来談者の感情に配慮し来談者に対する共感を示すことなど、相手方との間の信頼形成を目的とする情緒的側面が存在することが明らかになった。従来の実務においては、前者の側面が重要視され、情報の正確な聴取と伝達に力点が置かれていたが、近時の議論においては、法律相談内容の多様化に伴い、前者の情緒的コミュニケーションの確立が信頼関係をもとにした正確かつより多くの情報伝達の基礎でもあり、より満足度の高い法律相談をもたらす要因でもあることが指摘されている。テレビ会議を用いて法律相談を行う場合には、正確な情報の伝達という前者の側面においてはある程度の機能を期待しうるが、情緒的コミュニケーションをどのようにして高めるかが課題となる。今後、研究体制の立て直し、実験研究を再開し、テレビ会議による法律相談における情緒的コミュニケーションの維持の可能性について検討を深める予定である。本年は、研究計画の最終年度であったことから、残された課題であるテレビ会議システムを用いた法律相談の問題と、3年間の研究のとりまとめを行った。まず前者については、日弁連の法律相談センターの協力を仰ぎ、現在テレビ会議システムを用い法律相談を実施している岡山弁護士会および青森弁護士会でのヒアリング調査を実施した。その結果、テレビ会議を用いた法律相談では、感情面の伝達に不自由が感じられるものの、その評価には二面性があり、相談者の意図が伝わりにくい反面、弁護士が相談者に対して良い感情を抱いていない場合などには、それを覆い隠すことができるといった評価も聞かれた。全般的な評価としては、遠隔地に実際に赴く、時間と経費の点を考えると、テレビ会議システムを用いることのメリットは大きく、今後積極的な運用を期待する声が大きかった。ただ、複数の相談者が来た場合、全員が一度には写りにくい点、書面の利用にはFAXを併用する必要がある点などの問題点も指摘された。これらの結果からすれば、テレビ会議による法律相談は、技術的傷害を克服しつつも、今後積極的に利用されるべきと考えられるが、近時の法律相談の面接技術に関するでは、相談者と弁護士との信頼関係の形成の重要性が指摘されているが、この面に関して、テレビ会議システムを用いることの影響をさらに検討する必要があろう。
非可換微分幾何学における収束問題および巡回ホモロジーについて

(1)巡回(コ)ホモロジーの計算についてLie-Poisson構造の変形量子化によって得られるスター積に関しては巡回(コ)ホモロジーが決定できた。更に、平面の上のquadratic Poisson構造π=(x^2+y^2)∂_x∧∂_yに関するスター積の巡回ホモロジーおよびコホモロジーが決定できた。ついでintegrableならびにunimodularと呼ばれるPoisson構造のクラスについても完全な決定はなされていないが、ホモロジーとコホモロジーの関係が見えてきた。(2)変形量子化の収束問題についてこれに関しては高次元のシンプレクティック群の量子化として二次式のスター指数関数の計算を行った。また、球面の変形量子化から構成されるstack(あるいはgerbe)を考察し、齟齬多様体という概念に到達しつつある。gerbeはいろいろな係数を持つ高次元コホモロジーの幾何学的な実現のため提案された概念ともみなすことが出来るし、Chern-Simcms理論の解釈のためにも用いられている。今回の結果は、それ以外の対象から自然にこのような概念が出現したと言うことになる。さらに、二次特性類であるMaslov類との関係がわかりつつある。(1)巡回(コ)ホモロジーの計算について。一般ポアソン構造、ユニモデュラーポアソン構造、そして2次ポアソン構造の変形量子化によって得られる非可換結合環のホッホシルトならびに巡回(コ)ホモロジーの計算を行なった。まず、一般の場合にはホッホシルトコホモロジーがリヒネロヴィッツ・ポアソンコホモロジーによって計算できることがわかった。また、ホッホシルトホモロジーはユニモデュラーと言う条件のもとでリヒネロヴィッツ・ポアソンコホモロジーによって計算されることも証明できた。また何の条件も無い場合にはコシュール・ポアソンホモロジーによって計算できることもわかった。そして、2次ポアソン構造の場合は空間が2次元の場合にのみ限定してホッホシルトコホモロジーが決定できた。これらの結果を用いると巡回(コ)ホモロジーなども計算できることがわかる。以上については現在論文を準備中である。(2)量子接続の応用(変形量子化における局所指数定理について)シンプレクティック多様体の変形量子化において吉岡朗氏は(フェドソフの接続を拡張して)曲率から得られるファーストチャーン類がスター積の完全不変量を与えるような接続(量子接続)を構成する事に成功した。これを受けて筆者は量子接続を積極的に用いる事によって変形量子化における局所指数定理を定式化し、その熱核構成と共形変換に基づく簡単な証明を与えた。これを多様体で積分することでフェドソフの指数定理と関連づける事が出来る。これについても現在論文準備中。(3)変形量子化の収束問題について。変形量子化の際に通常は形式的パラメーターと考えていたプランク定数を正実数と考えることによりスター積の収束を論じることができる。その結果、「結合律の崩壊」というプランク定数を形式的パラメーターと考えているときには見られなかった異常な現象が観察されることが分かってきた。これに関連してハイゼンベルグ型のポアソン構造に対応するスター積が結合環になるための必要かつ充分条件を決定した。(3)は大森氏、前田氏、吉岡氏らとの共同研究。
新カテゴリー農薬創製を目指す種子死滅誘導性微生物生産物質の探索

雑草防除で最重要なポイントは、土壌中の雑草種子数をいかに低減させるかである。しかし、殺種子作用をもつ農薬は存在していない。われわれは、雑草の埋土種子が微生物作用で死滅する生態現象を見出した。この発見を背景として、本研究では、畑地雑草コハコベの種子が高い割合で死滅する土壌が分布する植生条件を明らかにした。次に、種子死滅誘導活性を有する土壌微生物の単離法を確立した。この方法に基づいて単離した菌株は、菌体の生産物質によって種子死滅を誘導した。以上の研究成果から、殺種子剤リード化合物の探索プロセスが明確になった。しかし、現在まで殺種子作用をもつ農薬は上市されていない。われわれは、土壌中におかれた雑草種子が短期間で死滅する新規な生態現象を見出した。土壌を滅菌しておくと種子死滅が起こらないので、この現象には微生物が関与している。そこで、本生態現象のアッセイシステムを用いて雑草種子を死滅させる土壌微生物を単離し、殺種子剤創製のリード化合物あるいはリード生物を見出すことが本研究の目標である。平成26年度には、種子死滅誘導活性の高い土壌および菌株のスクリーニングを実施した。福井、秋田の植生が異なる64地点から採取した土壌にコハコベ種子を60日間埋土したところ、秋田2地点、福井6地点の土壌で高い種子死滅が認められた。種子死滅の起こった土壌は、いずれも本来コハコベが生育する植生の土壌であった。また、種子死滅の起こった土壌ではほぼ全ての種子が死に、起こらなかった土壌では死滅種子はわずかであった。つまり、コハコベを死滅させる土壌微生物はコハコベの生育地点に限って存在し、存在すれば強力に種子死滅を引き起こすものと考えられる。つぎに、種子死滅誘導活性のある土壌菌株を単離した。上記の土壌中に埋土した種子を半切し、一方はTTC検定による死滅度判別、他方を菌株単離に用いた。1次アッセイで死滅作用が強く死滅初期段階の種子から単離された細菌7菌株を選抜し、菌株培養液を、生菌、菌体破砕残渣、および菌体破砕濾液に分けて、種子死滅誘導活性を調べたところ、菌体破砕残渣に活性のある菌株Fb7が見出された。この菌株は、種子死滅を誘導する物質を生産するものと考えられる。しかし、殺種子作用をもつ農薬カテゴリーは存在しない。われわれは、土壌中におかれた雑草種子が、微生物作用で死滅する生態現象を見出した。この発見を背景として、種子死滅誘導活性を有する土壌微生物を単離し、殺種子剤創製のリード化合物あるいはリード生物を見出すことが本研究の目標である。平成26年度には、種子が死滅する土壌をスクリーニングした。福井、秋田の植生が異なる64地点から採取した土壌にコハコベ種子を埋土したところ、秋田2地点、福井6地点の土壌で高い種子死滅が認められた。平成27年度研究では、種子死滅誘導活性を有する土壌微生物の単離方法と検定方法を確立した。単離のポイントは、土壌そのものでなく、土壌中で死滅初期段階にある雑草種子に存在する微生物をターゲットにすることである。確立した方法により、福井市の土壌から2種類のBacillus属細菌を選抜し、FK11-5-B、Fb7とした。FK11-5-Bは、菌培養液とその超音波破砕液ともにコハコベ種子を死滅させる作用を示した。これは、菌の生物的作用ではなく、菌が生産する物質によって種子死滅が誘導されたことを示している。また、Fb7は液体培養では種子死滅作用を示すが、固形培地で種子に感染させると、種子に内在する雑菌の繁殖を防いで、種子死滅の抑制に働いた。以上の研究成果から、殺種子剤のリード化合物および種子死滅予防剤のリード微生物を探索するプロセスが明確になった。本研究は、平成26、27年度の2年間で(1stフェーズ)種子死滅が起こる土壌の選抜、(2ndフェーズ)種子死滅誘導活性をもつ菌株の選抜、(3rdフェーズ)選抜菌株と生産物質の単離と同定を実施し、殺種子剤創製のリード化合物あるいはリード

生物を見出すことが目標である。平成26年度では、上記のとおり、1stフェーズが完了し、2ndフェーズが進行中であることから、本研究はおおむね順調に進展していると判断している。植物保護科学当初、平成27年度は上記の3rdフェーズを実施する研究計画であった。しかし、(2ndフェーズ)種子死滅誘導活性をもつ菌株の選抜において、見いだされた菌株Fb7の活性はアッセイ条件によって大きく変化し、高種子死滅活性が認められる場合、逆に他菌株の種子死滅を抑制する活性が認められる場合、および活性が認められない場合が生じた。そこで、培養条件によらず安定した活性を示す菌株の単離および培養条件の確立を優先したい。研究分担者が菌生産物質の単離と同定のアッセイ系確立を進めるので、安定した種子死滅活性を有する菌株が得られ次第、3rdフェーズを進行する。
希土類元素を含む高分子金属錯体を前駆体とする新規材料化プロセスの開発

平成6年度は、錯体重合法を用いて、自動車用触媒として有望視されているLaMO_3ペロブスカイト型酸化物、超伝導体として有名なLnBa_2Cu_3O_7(Ln=Y,Er,Dy,Gd)、誘電体材料として注目されているLa_2Ti_2O_7の合成研究を中心に行った。金属錯体としてクエン酸錯体を用い、130°Cのエチレングリコール溶媒中でポリエステル化反応を進行させて、ポリエステル樹脂を合成した。この樹脂は透明であり、均一な希土類含有セラミックスを合成するための前駆体として有用であることが明らかとなった。とくにLa/Tiの組み合わせにおいて、エチレングリコール/クエン酸溶液中で1:1複合クエン酸錯体が生成することを^<13>C-NMR分光法により初めて見い出した。この複合錯体は加熱重合のあいだ分解することなく安定に存在し、このため均一なLa_2Ti_2O_7を固相法と比較して600°C以上も低温で純粋な物質として合成できることが明かとなった。またLaMO_3酸化物粉体は400°C以下の低温で単相で合成できることがわかり、比表面積も30m^2/gを越え固相法での5m^2/gあるいはゾルゲル法での14m^2/gより優れた結果を示した。さらに、LnBa_2Cu_3O_7(Ln=Y,Er,Dy,Gd)についても高純度な試料を得ることができた。とくに超伝導の転移の幅(ΔΤ_c(10-90%))はいずれの試料も1.0K以下と例外的に小さな値を示した。これは、錯体重合法が少なくともこれまでに発表されている合成法の中で最も満足のできる方法であることを示すものであった。
最適レーザーパルスによる分極誘起の分子整列・光化学反応制御とＸ線回折像による追跡

本研究の目的は、時間分解X線回折を利用したポンプ・プローブ法による化学反応中の分子構造の観測を念頭に、分子状態を初期する効果的な制御機構を、最適化シミュレーション法により解明することである。高いエネルギーの超短パルスX線を用いれば、反応に伴う分子構造の変化を時間分解X線回折像のスナップショットとして直接観測できる。しかし、繰り返し測定を行う際に試料分子の向きを揃えなければ、高い分解能で分子構造を追跡することは難しい。分子配向を特定の空間固定系に対して揃える整列制御には高強度の非共鳴パルス列の照射が有効であることが知られている。赤外レーザーパルスは整形技術が進んでおり、制御に十分な強度(GV/m)のパルスを得ることが容易である。特にレーザーパルスを用いた直線分子の整列制御は既によく発達しており、分子軌道の測定などの応用実験が報告されている。しかし非直線分子の場合、三次元的に分子を整列させるのに最適な制御機構は、明らかになっていない。本研究では我々が開発した非共鳴の最適制御シミュレーション法を拡張し、高い整列度合いを実現するためのレーザーパルスを数値設計する。さらに整列ダイナミクスの観測法の1つとして時間分解X線回折に着目し、回折パターンと回転波束の関係をシミュレーションにより考察した。整列させる方向など複数の条件でシミュレーションを行った結果、2つ以上の相互に直交する直線偏光サブパルスの組み合わせが常に最適なレーザーパルスとして得られた。最適化されたパルス内の各サブパルスは回転励起を瞬間的に誘起し、効果的に回転波束を作成する。このシミュレーションで得られた回転波束を用いて時間分解X線回折像のシミュレーションを行ったところ、整列した分子にX線回折を適用することで各原子間の距離を明確に表した構造情報を得ることが示された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。高い光子フラックスの超短X線自由電子レーザー(X-FEL)パルスを用いれば、化学反応に伴う分子構造の変化を時間分解X線回折像のスナップショットとして直接観測できる。しかし、繰り返し測定を行う際に試料分子の向きを揃えなければ、分子の異方性を反映した情報は配向平均により失われてしまう。このように、分子配向を特定の空間固定系に対して揃える整列制御は気相分子の操作や測定の実験において重要な技術である。3次元的な整列制御には、高強度の非共鳴パルスの照射が有効であることが知られているが、どのような偏光条件・パルス強度・時間間隔が3次元整列制御に最適なのかは、明らかになっていない。本研究ではSO2分子を例に、我々が開発した非共鳴の最適制御シミュレーション法を拡張し、高い3次元整列度合いを実現するレーザーパルスを数値設計する。さらに整列分子の時間分解X線回折像から分子構造情報をどの程度得られるのかシミュレーションする。最適化の結果、最適パルスを照射することでa,b,c軸方向の整列度合いの平均値を0.33から0.77まで高められた。最適化したパルスの波形によると、最適パルスは互いに直交する直線偏光パルスの組み合わせからなる。また、最適パルスをダブルパルスで近似したところ、最適パルスによる達成度合いの85%程度まで3次元整列度合いを高められるという知見が得られた。目的時刻にX-FELパルスを照射して得られる時間分解X線回折像のシミュレーションを行った。整列制御した分子にX線回折を適用することで、回折像には分子の整列方向に対して明瞭な異方性が現れる。これを逆フーリエ変換すると、整列した分子の各原子間の距離を明瞭に表した構造情報が得られる。また、3次元整列した分子に対して異なる方向からX-FELパルスを照射し回折を測定することで、立体的な分子構造情報を得られる。本研究の研究計画では、3次元整列制御に加えて分子の振動状態まで制御する目標であったが、計画段階にはなかった整列制御方向について複数の与え方を考えるという拡張を行った結果、シミュレーションの収束までに時間がかかってしまい、その前段階である分子を剛体とみなした場合の整列制御の制御機構の解析までしか研究が進展していないから。ただし、もう1つの目標である時間分解X線回折像から分子構造を得ることは達成できたため、その点では研究を計画通りに進めることができたと考えている。本研究では我々が開発した非共鳴の最適

制御シミュレーション法を拡張し、高い整列度合いを実現するためのレーザーパルスを数値設計する。さらに整列ダイナミクスの観測法の1つとして時間分解X線回折に着目し、回折パターンと回転波束の関係をシミュレーションにより考察した。整列させる方向など複数の条件でシミュレーションを行った結果、2つ以上の相互に直交する直線偏光サブパルスの組み合わせが常に最適なレーザーパルスとして得られた。最適化されたパルス内の各サブパルスは回転励起を瞬間的に誘起し、効果的に回転波束を作成する。このシミュレーションで得られた回転波束を用いて時間分解X線回折像のシミュレーションを行ったところ、整列した分子にX線回折を適用することで各原子間の距離を明確に表した構造情報を得ることが示された。3次元整列制御と同時に振動状態を制御するのに最適なレーザーパルスを最適化シミュレーション法により数値設計する。その際、どのような整列方向が振動制御に適しているのか調べるため、複数の空間配置を考える。さらに非対称コマ分子の振動・回転カップリングをそのまま扱うのは計算コストの観点から困難であるため、従来の最適化シミュレーションアルゴリズムにTDSCF(時間依存自己無撞着場)法を加え、振動状態と回転状態を分けて扱う。また、TDSCF法を用いずに振動・回転状態の同時制御を行う最適化シミュレーションアルゴリズムも開発し、両者の結果および計算コストを比較して、TDSCF法の妥当性を検証する。さらに、振動・回転状態の同時制御を効果的に行う機構を得られたパルスより解析する。また、時間分解X線回折のシミュレーションを拡張して、分子の回転・振動ダイナミクスを追跡する。分子構造が時間変化する様子を、時間分解X線回折像の逆フーリエ変換を用いて、スナップショットとして追跡する。さらに、光化学反応制御に最適なポンプパルスを数値的に設計する最適化シミュレーションアルゴリズムを開発する。ポンプパルスの制御目的はピロールの光異性化とする。その際、偏光条件や偏光方向を変えた計算を行い、制御結果の偏光方向依存性を調べ、どのような偏光条件が制御に適しているのか議論する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
イネ科作物における根の内皮・外皮細胞壁の形態・組成の環境応答と機能的意義

作物の根は,培地の環境条件に応じて,長さや分枝などの外部形態だけでなく,内部構造にも差異が生じる.とくに皮層の最外層と最内層に当たる外皮・内皮では,細胞壁の2次修飾に変化が生じることが知られている.本研究では,イネ科作物の根について,乾燥・過湿あるいは塩や浸透圧などのストレスが加わったときの反応を調査した.乾燥に対しては,イネの内皮において細胞壁の肥厚がみられたが,その程度は耐乾性が高い陸稲品種で著しく,さらに細胞壁へのケイ素の沈着量も耐乾性品種で大きかった.こうしたイネの内皮細胞壁の肥厚は,湛水条件下では抑制されていた.一方,畑作物であるコムギの内皮細胞壁においては,湛水による嫌気的条件下での肥厚は,好気的条件下と同程度もしくはやや厚くなっていた.さらに,コムギとトウモロコシでは,嫌気的条件下で窒素をアンモニア態で与えた場合には,硝酸態で与えた場合に較べて,内皮細胞壁の肥厚とリグニン化が顕著であった.こうした畑作物の根の反応は,嫌気条件下において培地中の物質の還元により発生する有害物質の中心柱への浸入を低減することに関わっている可能性が考えられる.塩ストレスについては,根における外部ストレスや有害物質への防御機構に関わると考えられているカスパリー線に着目して研究を行った.イネ種子根において,塩ストレス下では内皮・外皮のカスパリー線の形成部位が根の先端に近づく傾向が見られた.そこで,カスパリー線形成の開始が本当に早まっているのかを確認する目的で,イネ種子根の片側にだけマンニトールによる高浸透圧処理が加わるような実験系を考案し,1本の根の内部の左右が,同一のageでありながら処理側と対照側に分かれるような根を作って観察したところ,処理側は,対照側に較べて,カスパリー線の形成開始期は違わないものの,その後のスベリン層の発達が早まっていた.作物の根は,培地の環境条件に応じて,長さや分枝などの外部形態だけでなく,内部構造にも差異が生じる.とくに皮層の最外層と最内層に当たる外皮・内皮では,細胞壁の2次修飾に変化が生じることが知られている.本研究では,イネ科作物の根について,乾燥・過湿あるいは塩や浸透圧などのストレスが加わったときの反応を調査した.乾燥に対しては,イネの内皮において細胞壁の肥厚がみられたが,その程度は耐乾性が高い陸稲品種で著しく,さらに細胞壁へのケイ素の沈着量も耐乾性品種で大きかった.こうしたイネの内皮細胞壁の肥厚は,湛水条件下では抑制されていた.一方,畑作物であるコムギの内皮細胞壁においては,湛水による嫌気的条件下での肥厚は,好気的条件下と同程度もしくはやや厚くなっていた.さらに,コムギとトウモロコシでは,嫌気的条件下で窒素をアンモニア態で与えた場合には,硝酸態で与えた場合に較べて,内皮細胞壁の肥厚とリグニン化が顕著であった.こうした畑作物の根の反応は,嫌気条件下において培地中の物質の還元により発生する有害物質の中心柱への浸入を低減することに関わっている可能性が考えられる.塩ストレスについては,根における外部ストレスや有害物質への防御機構に関わると考えられているカスパリー線に着目して研究を行った.イネ種子根において,塩ストレス下では内皮・外皮のカスパリー線の形成部位が根の先端に近づく傾向が見られた.そこで,カスパリー線形成の開始が本当に早まっているのかを確認する目的で,イネ種子根の片側にだけマンニトールによる高浸透圧処理が加わるような実験系を考案し,1本の根の内部の左右が,同一のageでありながら処理側と対照側に分かれるような根を作って観察したところ,処理側は,対照側に較べて,カスパリー線の形成開始期は違わないものの,その後のスベリン層の発達が早まっていた.培地の水条件への応答に関しては,イネ・コムギの乾燥・湛水への反応を検討した.徒手切片法で根の内部形態をみたところ,イネでは乾燥・湛水に関わらず通気組織が形成されたが,コムギでは湛水条件下で一部に形成されたのみであった.内皮細胞壁は,イネでは,乾燥条件下で肥厚がみられたのに対して,コムギでは逆に,湛水条件下で肥厚した,こうした根の内部形態の違いが,湛水処理にともなうどのような培地の理化学的特性の変化によって引き起こされているのかを検討するには,水耕栽培を用いて,通気の有無や水耕液の化学組成を変えてみることが有効である.現在,引き続き,実験中であるが,嫌気・還元状態の土壌で発生することが多い有害物質の硫化水素の有無が,こうした根の形態変化を引き起こす誘因物質として,有力な候補である.一方,塩分ストレスへの応答については,イネを対象に,耐塩性が強いと考えられている品種である日本晴と耐塩性が弱いと考えられているコシヒカリを用いて,培地中の塩分が種子根のカスパリー線の発達や形態に与える影響を調べた。100mM NaClまたは200mMNaClの存在下で生育させた5日齢芽生えの種子根から、ミクロスライサーを利用し横断切片を作成した。切片は、ベルベリンおよびアニリンブルーにより染色し、蛍光顕微鏡下でカスパリー線を観察した。種子根のカスパリー線の先端部位を特定し、カスパリー線の先端から根の先端までの距離を求めた。