hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
電荷・軌道秩序相における異方的物性の室温電場制御

電子間のクーロン反発の影響が大きな物質群では、電子の電荷・スピン・軌道自由度の状態がその物性に強く反映される。本研究では、これらの自由度のうち、電荷密度の異方的な分布を与える軌道自由度の電場応答を調べた。その結果、軌道自由度が秩序化することが知られている複数のマンガン酸化物において、軌道自由度が電場に対し顕著な応答を示すことを見出し、電気抵抗や屈折率といった巨視的な物理量の異方性を電場で制御することに成功した。本年度は、室温以上(600K)で電荷・軌道秩序を生じるペロフスカイト型Bi_<1-x>Sr_xMnO_3(x0.5)に対して室温で電場の印加を行い、物性の異方性制御を試みた。具体的には試料に電極を作成し、電流-電圧測定による電気抵抗変化、並びに偏光顕微鏡によるドメイン変化の観察を行った。電流-電圧測定では、電場印加後に電流方向の抵抗が一桁程度小さくなることを観測した。この際、偏光顕微鏡でドメインの変化を観察した所、電場印加前に縞状に入っていた二種類の電荷・軌道ドメインのうち一方のみが発達していることが分かった。これらの結果は、電場印加により電流が流れ易くなるようにMn^3+の3d電子軌道(eg軌道)が向きを変えた為、ドメイン比率が変化し、反射率の異方性を通して観測されたことを表している。また、電場の印加方向を90°切り換えて同様の測定を行ったところ、電場方向切り換え前とは異なる、もう一方の電荷・軌道ドメインの発達が観測された。このことは、電場方向の切り換えによって、再度Mn^3+の3d電子軌道の向きを90°回転させたことに対応付けられる。また、同様の測定を小さな試料に対して行った所、試料表面全体を単一ドメインにすることにも成功した。さらに、揃った電荷・軌道秩序ドメインの情報を得る為に、放射光X線回折により電荷・軌道秩序に起因したブラッグスポットの観測を行った。この測定からは、電場印加により電気抵抗率の低いc軸が電流方向と平行になるように再配列していることを示唆する結果が得られた。前年度は室温で電荷・軌道秩序を有するBi_<1-x>Sr_xMnO_3(x1/2)という系において、電場により電荷・軌道ドメインを制御することに成功した。これは棒状の電子軌道が寝た面と、それと垂直方向の電気伝導度の違いを利用したドメインコントロールであった。これに対し、平成20年度はさらに、電子軌道の寝た面内(MnO_2面内)における軌道自由度を介した異方性制御を目指した。研究対象として取り上げたのはLa_(1/2)Sr_(3/2)MnO_4という系で、層状にMnO_2面が積み重なった結晶構造をとる為、先のBi_<1-x>Sr_xMnO_3と異なり、MnO_2面内のみに電場を印加して電荷・軌道ドメインの応答を調べることが可能であるという利点を持つ。通常この系では電荷・軌道秩序をした状態で、MnO_2面内に軌道配置パターンが異なる2種類の電荷・軌道ドメインが存在し、これを偏光顕微鏡でコントラストとして観測出来る。この状態に電場を印加して変化を調べたところ、電場印加により1種類の電荷・軌道ドメインのみが発達することが観測された。一方、これと90°異なった方向に電場を印加してみたところ、もう一方のドメインの発達が観測された。この結果は、それぞれ偏光顕微鏡でコントラストの変化として可視光で観測されており、異方的な電子軌道を液晶のように見立てて、光学的異方性を電気的に制御することに成功したという意義を持つ。またミクロな観点から、放射光X線回折を用いた超格子反射の観測より、電荷・軌道ドメインの変化のチェックも行ったが、光学顕微鏡での測定結果と一致する結果が得られた。
変成／交代反応と変形の連結に関する速度論的研究

本研究は、低温高圧型変成帯の蛇紋岩メランジに見られる交代作用を主な対象として、反応と変形の連結現象を速度論的に記述することを目的とする。物質移動解析を応用して反応の進行に伴う流体相と固相の体積変化を推定し、間隙水圧変化が岩石の変形に与える影響を考察した。その結果、反応と変形の連結現象にはさまざまなタイプのものが認められ、それらは(A)流体相の体積増加が卓越して間隙水圧が上がる「水圧破砕タイプ」、(B)固相の体積減少が卓越して間隙水圧が下がる「反応促進型延性変形タイプ」、(C)固相の体積増加が卓越する「目詰まりタイプ」に大別された。本研究は、変成岩における反応と変形の連結現象を速度論的に解明することを目的とし、蛇紋岩メランジにおける交代作用を主な対象として反応の進行に伴う岩石と流体の体積変化が岩石の変形に与える影響を考察する。昨年度は西彼杵変成岩類の蛇紋岩メランジに見られる泥質片岩ブロックの交代作用について研究を行い一定の成果を得た。今年度も野外調査および室内研究を実施して成果の補強を行った。まとめられた成果を日本鉱物科学会にて発表したほか、その一部を論文としてEarth, Planets and Space誌に投稿し受理された。また、今年度は野母変成岩類の蛇紋岩メランジに見られる泥質片岩ブロックの交代作用について研究を行った。こちらは泥質変岩ブロック中の裂罅に沿った流体の浸透を原因としており、様々な進行度のものが認められる。速度論的な解析の結果、反応の進行とともに空隙率の上昇と流体圧の低下が起きたことが推定された。この結果は西彼杵変成岩で得られたものとよく似ており、同様の現象が蛇紋岩メランジでふつうに起き得ることを示唆する。平成24年度には野外調査を重点的に行う予定であったが、後述する健康上の理由により実施できなかった。そこで本研究の準備段階で採集された試料について室内研究(薄片顕微鏡観察、全岩化学組成分析など)を実施した。その結果、以下のような知見を得た。(1)蛇紋岩メランジ中の泥質変成岩塊の周縁部には曹長岩化が見られる。その部分では石墨の消失が生じているほか、メタンに富む流体包有物が特徴的に含まれる。このことから、蛇紋岩メランジでは石墨からメタンへの転換を伴う交代作用が起きていると考えられる。(2)この交代作用は、生成される流体層の体積よりも固相の体積減少量の方が大きく、全体として反応促進型延性変形のタイプに属する。ただし間隙流体圧と反応進行度の関係を見ると、初期段階において流体生成による間隙流体圧の上昇が起き、その後に固相の体積減少による間隙流体圧の下降が起きたことが明らかになった。言い替えると、変形のタイプが水圧破砕から反応促進型延性変形へと移り変わったと考えられる。(3)変形のタイプの変化は、蛇紋岩メランジにおける流体移動に影響する可能性がある。まず水圧破砕が岩石中の空隙を連結して交代作用を促進する。交代作用は固相の体積減少により空隙率を増大し、その結果として変成流体の流路を形成すると考えられる。現在、得られた結果の検証を行うとともに、平成25年度に学会発表と論文投稿を行う準備を進めている。平成26年度は、主に野母変成岩類の蛇紋岩メランジに見られる交代作用について研究を進めた。野外調査では、泥質片岩ブロックの曹長岩化や苦鉄質変成岩ブロックの曹長岩化および緑簾石化といった多様な交代作用が観察された。特に泥質片岩ブロックの曹長岩化では、クラックに沿って浸透した変成流体との反応を示す典型的な産状が見られ、さまざまな反応進行度の状況が記載された。室内研究では、泥質片岩ブロックの曹長岩化が進行するにつれて間隙率の増加と間隙流体圧の低下が生じるという結論を得た。成果公表として、研究結果を日本地質学会にて発表したほか、論文として投稿する準備を進めている。変成岩岩石学昨年度に健康上の理由から進捗状況に遅れが生じた。現在はほぼ回復し、研究に復帰することができた。

今年度は積極的に研究を進めた結果、野外調査、室内研究、成果公表ともほぼ順調に進めることができた。当初計画からの遅れはまだ残っており、取り戻すまであと少しの努力が必要である。平成24年5月に研究代表者である森が重度の十二指腸潰瘍を罹病した。10ヶ月にわたり通院と療養を余儀なくされ、現在も経過観察中である。そのため平成24年度の重点項目としていた野外調査が実施できなかった。代わりに室内研究を中心とした研究を実施して一定の成果を得たが、計画全体に遅れが生じた感は否めない。また、研究分担者にも健康上の障害が生じてディスカッションなど機会をほとんど持てなかったことも進捗に影響した。引き続き積極的に研究を進める。特に今年度は、野外調査と室内研究の着実な実施を目指すとともに、研究分担者および研究協力者とのディスカッションと成果公表に重点を置く。野外調査:長崎県西彼杵半島および野母半島にて踏査し、蛇紋岩メランジにおける交代作用の記載、反応と変形の連結現象の抽出、室内研究用試料の採集を行う。室内研究:採集試料の薄片顕微鏡観察、密度測定、全岩化学組成分析、顕微ラマン分析などを行う。得られたデータを解析し、反応と変形の連結現象について速度論的考察を行う。成果公表:研究成果を論文として投稿するほか学会にて発表を行う。早急に体制を立て直して研究を推進する。具体的には、野外調査の早期の実施、研究分担者との連携強化、学会発表および論文執筆の重点化を行う。野外調査:長崎県西彼杵半島および野母半島にて踏査を行う。蛇紋岩メランジにおける交代作用を記載し、反応と変形の連結現象の抽出を行う。また、室内研究に用いる試料を採集する。室内研究:採集試料について、偏光顕微鏡観察、全岩化学組成分析、密度測定、鉱物化学組成分析、流体包有物の顕微ラマン分析などを行う。得られたデータを速度論にもとづいて解析し、反応と変形の連結について議論する。成果公表:研究成果を論文として国内外の学術雑誌に発表するほか、学会で口頭発表を行う。次年度の研究費使用計画は次のとおり。上記の推進方策のために野外調査に関わる費用を多めに割り振っている。消耗品費: 320千円(薬品、消耗品、論文別刷など)国内旅費: 750千円(野外調査、研究打ち合わせ、学会など)人件費・謝金: 80千円(外国語論文の校閲など)その他: 150千円(野外調査および室内研究などに関わる雑費)
数式処理を用いた不等式と固有値問題の関連の研究

ヒルベルト空間上の一対の非負定値有界線形作用素に対して知られている算術平均と幾何平均の間の不等式やそれに関連して安藤-久保の作用素平均の一般的な不等式理論に対して,作用素の数を増したとき(3以上に),それらの間の電機回路的な組み合わせによって得られる不等式が予想されている.即ち,2個の作用素の場合からにn個の作用素の場合へと帰納的に一般化して得られる対称関数平均と呼ばれる作用素平均に対して電機回路的に自然な作用素不等式が予想されている.ヒルベルト空間上の非負定値有界線形作用素の間の予想されている不等式の内,比較的作用素の数の小さい作用素不等式に対して,電流の分岐をモデルとする一種の極値問題の解として作用素不等式を捉え直し,その双対問題を考察する事で行列の固有値問題に問題を還元した後,数式処理ソフトの利用など多様なアプローチを試みた.不等式に対応する行列はサイズが巨大になることが知られているが,上記の数式処理などを利用した試行の結果としてその行列の具体的な形を得る事が出来,また,その固有値及び固有ベクトルを計算することが出来た.これにより,5個迄の作用素の間に成り立つと予想されていた作用素不等式は総て成立する事が証明出来た.また,作用素に関する幾つかの代数的特徴付けに関する結果を数式処理を用いて求める事が出来,これをWebページとして作成し,公表した.ページ作成に当たっては,画像処理向きのワークステーションを用いてネット・サーファーの注目を引くようにした.ヒルベルト空間上の一対の非負定値有界線形作用素に対して知られている算術平均と幾何平均の間の不等式やそれに関連して安藤-久保の作用素平均の一般的な不等式理論に対して,作用素の数を増したとき(3以上に),それらの間の電機回路的な組み合わせによって得られる不等式が予想されている.即ち,2個の作用素の場合からにn個の作用素の場合へと帰納的に一般化して得られる対称関数平均と呼ばれる作用素平均に対して電機回路的に自然な作用素不等式が予想されている.ヒルベルト空間上の非負定値有界線形作用素の間の予想されている不等式の内,比較的作用素の数の小さい作用素不等式に対して,電流の分岐をモデルとする一種の極値問題の解として作用素不等式を捉え直し,その双対問題を考察する事で行列の固有値問題に問題を還元した後,数式処理ソフトの利用など多様なアプローチを試みた.不等式に対応する行列はサイズが巨大になることが知られているが,上記の数式処理などを利用した試行の結果としてその行列の具体的な形を得る事が出来,また,その固有値及び固有ベクトルを計算することが出来た.これにより,5個迄の作用素の間に成り立つと予想されていた作用素不等式は総て成立する事が証明出来た.また,作用素に関する幾つかの代数的特徴付けに関する結果を数式処理を用いて求める事が出来,これをWebページとして作成し,公表した.ページ作成に当たっては,画像処理向きのワークステーションを用いてネット・サーファーの注目を引くようにした.
単電子トンネリング現象を利用した集積化神経回路に関する基礎的研究

単電子デバイスにより構成されるニューラルネットワークの実現を目的として、確率的な単電子トンネリング現象を数値シミュレーションによって解析した。前年度に得られた成果を基にSETトランジスタを基本としたニューロン、シナプス両回路を実現し、ネットワークの動作を確認した。4クイーン問題などの最適化問題を対象として、所望の動作が実現されることを確認した。動作温度やキャパシタンスの大きさなどに依存して、協同トンネリング現象の発生確率が大きく変わりその結果最適解への収束確率も大きく変化する様子を調べた。動作温度を室温とした場合に必要とされるパラメータ(キャパシタンスや電源電圧の大きさ、回路構成など)を最適化し、これら結果を国際会議で発表した。以上から、単電子デバイスを用いたニューラルネットワーク設計手法を確立した。デバイス製作においては、単電子デバイスの製作のために必要不可欠の基本技術である電子ビーム露光装置を利用したリソグラフィー技術、薄いトンネル酸化膜形成作製技術、電子ビーム斜め蒸着法を用いた微小接合形成技術等の確立を図った。これら技術を用いてAl-AlOx-Alのトンネル接合を形成し、その基本特性を調べた。以上により、単電子デバイス製作上の基礎技術を確立した。まずシミュレーション技術の確立のため、モンテカルロ法とマスター方程式による方法の二つについて比較検討を行い、両者のシミュレーション特性を評価した。本研究で対象となるようなニューラルネットワークの動作分析にはモンテカルロ法が適していることが分った。次にSETトランジスタを基本としてニューロン、シナプス両回路を実現し、ネットワークの動作を確認した。最適化問題などを対象として、所望の動作が実現されることを確認した。このことから確率的な状態遷移がローカルニミマからの脱出を促すという知見を得た。特に協同トンネリングを積極的に取り入れることにより、その脱出効果がより強くなることが分った。これらシミュレーション結果から、単電子デバイスのニューラルネットワークへの適用の有効性を確認した。また理論的な検討から、実現可能なサイズ、消費電力等の見積りを行った。デバイス製作においては、単電子デバイスの製作のために必要不可欠の基本技術である極微細パターンリソグラフィー技術を電子ビーム露光装置を使って確立を図った。現在まで0.1μmの細線パターンの加工技術が確立された。また、ドライエッチング装置を使ったこれら細線の加工技術を確立した。これら技術を用いてAl-AlOx-Alのトンネル接合形成し、その基本特性を調べた。
VR/AR空間における広域な移動と重力感覚の提示が可能な全身型力覚提示スーツ

本申請では、「広域な移動」と「重力感覚の提示」を可能にする全身型力覚提示スーツを提案し、視覚と力覚における人間の感覚や知覚の相互作用の効果について明らかにする。現在VR/AR空間ではHMDによる視覚的情報の提示が多く用いられている。本研究では人工筋肉とMRデバイスを用いた可変粘弾性アクチュエータにより軽量でウェアラブルな力覚提示スーツを実現する。特に重力感覚や下肢の力覚の提示を可能にする下肢力覚提示スーツを中心に開発し、VR/AR空間において「仮想物体を蹴る」「仮想階段の昇降」「落下」といった多様な動作を提示する。さらに視覚情報との相互作用を明らかにし、効果的な制御系を構築する。本研究では、人工筋肉とMRデバイスを用いた可変粘弾性アクチュエータにより、重力感覚や下肢の力覚の提示可能な下肢力覚提示スーツを開発する。さらに開発済みの上肢の力覚提示スーツと融合させることで「広域な移動」と「重力感覚の提示」が可能な全身型力覚提示スーツを構築し、VR/AR空間への適用においてその有効性を検証する。本研究の学術的意義は、スポーツやリハビリ等におけるリアリティのあるVR/AR環境を実現するために、視覚的情報に加えて力覚の情報も提示する機構を実現し、これに基づいて視覚と力覚の相互作用の解明を目指す点にある。研究成果として、人間の感覚・知覚の相互作用の解明、および頭部装着ディスプレイと力学提示装置の効果的な協調制御法の確立が期待される。
災害表象とドキュメンタリー表現の変容――都市・環境・テクノロジーの政治学と倫理

ドキュメンタリー/記録映画を素材に、災害表象の変遷を辿ることにより、映像表現がいかに発展してきたのかを考察した。ドキュメンタリーに対する概念が問い直され、作り手の「主観」や被写体や作品に対する「倫理」の問題に対する意識について議論が高まる中で、新たな「災害」を「表象」するドキュメンタリー作品が今現在どのように生成されつつあり、過去の作品がどのように再評価されつつあるのかを吟味することにより、「メディア」、「ジャンル」の概念それ自体までをも再検討することができる。作り手による「主観」の問題、対象に対する表現者の「倫理」の問題、災害により顕在化する「都市・環境・テクノロジー」の問題にも目を向けた。東日本大震災および原発事故が発生した「311」以後の世界のあり方を、様々な角度から捉え直す動きが進んでいる。本研究課題は、こうした現代文明を問い直す流れを受けて、日本・アメリカを中心とする「災害表象」をエコクリティシズムの観点から読み直すことにより、「都市・環境・テクノロジーの政治学と倫理」の問題に対する分析を試みることを目指している。研究課題1年目となる平成26年度は、アーカイブ構築、他の研究者との情報交換を密に行うことを意識することを目的とし、日本映像学会ドキュメンタリードラマ研究会を発足し、発起人として関与した。映画監督・堤幸彦は毎年、東日本大震災の被災地・気仙沼を訪れ、「ドキュメンタリー・ドラマ」の手法で一年毎に被災地に暮らす人々の様子を描くプロジェクト『Kesennuma, Voices.東日本大震災復興特別企画堤幸彦の記録(14)』(2012-15)を展開している。中でも第4作では震災による津波で妹夫婦を亡くしたアナウンサー、生島ヒロシがプロジェクトで語り手役をつとめてきた二人の息子と共に郷里を訪問する試みを通して、過去の記憶・光景と現在・未来が重ね合されている。この作品研究の成果として、日本映像学会2015年度全国大会での研究発表を予定している(2015年5月)。また、共著論文として、「災害文学の想像力ーハリケーン災害表象から見る都市・環境・テクノロジーの政治学」『文学を環境から考えるーエコクリティシズムガイドブック』小谷一明・巴山岳人・結城正美・豊里真弓・喜納育江編(勉誠出版、2014年11月、116-34頁)を発表した。研究発表「災害表象とドキュメンタリー表現の変遷ー都市・環境・テクノロジーの政治学と倫理」2015年5月31日(日本映像学会第41回全国大会、京都造形芸術大学)として、主にドキュメンタリー/記録映画を素材に、災害表象の変遷を辿ることにより、映像表現がいかに発展してきたのかを探る考察を行った。ドキュメンタリーに対する概念が問い直され、作り手の「主観」や被写体や作品に対する「倫理」の問題に対する意識について議論が高まる中で、新たな「災害」を「表象」するドキュメンタリー作品が今現在どのように生成されつつあり、過去の作品がどのように再評価されつつあるのかを吟味することにより、「映画」という表現「メディア」、ドキュメンタリーという表現「ジャンル」の概念それ自体までをも再検討することができるのではないか。ドキュメンタリー表現の作り手による「主観」の問題、対象に対する表現者の「倫理」の問題、災害により顕在化する「都市・環境・テクノロジー」の問題にも目を向ける。これまでの研究の実績を踏まえた上で、「災害表象」に特化し、対象をより限定することにより、研究を掘り下げることを目指した。ドキュメンタリーに対する概念が問い直され、作り手の「主観」や被写体や作品に対する「倫理」の問題に対する意識について議論が高まる中で、新たな「災害」を「表象」するドキュメンタリー作品が今現在どのように生成されつつあり、過去の作品がどのように再評価されつつあるのかを吟味することにより、「映画」という表現「メディア」、ドキュメンタリーという表現「ジャンル」の概念自体までをも捉え直すことができるのではないか。さらに、「災害表象」をめぐる作品の特徴として、時代や国、文化が異なる世界を「繋ぐ」役割も見過ごすことができない。「共に考える」機会を提供することができる「災害表象」をめぐる作品の社会的役割についても検討した。米国海外調査により、たとえば1915年のサンフランシスコ万国博覧会がちょうど百年後となる2015年に様々な形で再検討する研究企画に触れることを通して、1906年のサンフランシスコ大震災を「記録」し、復興させていく象徴として万博が機能していることを確認することができた。また、映画監督・堤幸彦は毎年、東日本大震災の被災地・気仙沼を訪れ、「ドキュメンタリー・ドラマ」の手法で一年毎に被災地に暮らす人々の様子を描くプロジェクト『Kesennuma, Voices.東日本大震災復興特別企画堤幸彦の記録(14)』(2012-15)を展開しており、2011年の東日本大震災をめぐる災害表象の記録は現在まさに進行している最中であり、現在進行形の動向にも目を配りながら、災害表象の可能性と課題とを探っている段階にある。主にドキュメンタリー/記録映画を素材に災害表象の変遷を辿ることにより、映像表現がいかに発展してきたのかを探る。ドキュメンタリーに対する概念が問い直され、作り手の「主観」や被写体や作品に対する「倫理」の問題に対する意識について議論が高まる中で、新たな「災害」を「表象」するドキュメンタリー作品が今現在どのように生成され、過去の作品がどのように再評価されているのかを吟味することにより、映画表現「メディア」、ドキュメンタリー表現「ジャンル」の概念自体までをも再検討することができる。

映画監督・堤幸彦は東日本大震災の被災地・気仙沼を訪れ、「ドキュメンタリー・ドラマ」の手法で一年毎に被災地に暮らす人々の様子を描くプロジェクト『Kesennuma, Voices.東日本大震災復興特別企画堤幸彦の記録(14)』(2012-15)を展開しており、過去の記憶・光景と現在・未来が重ねあわされる効果をもたらしている。さらに、「ニューヨークで起こったハリケーン・サンディ(2012)」、「ニュー・オーリンズで起こったハリケーン・カトリーナ(2005)」を中心に歴史的な自然災害(たとえば1900年のハリケーン・ガスベストン、1927年のミシシッピの大洪水、1906年のサンフランシスコ大地震、1931年から1939年にかけてグレートプレーンズ広域で断続的に発生した砂嵐/ダスト・ボウル)や、1989年のエクソンバルディーズ号原油流出事故、1979年のスリーマイル島原子力発電所事故など、米国の災害文化史をも比較参照した、災害表象分析研究の成果を単著として準備中である。ドキュメンタリー/記録映画を素材に、災害表象の変遷を辿ることにより、映像表現がいかに発展してきたのかを考察した。ドキュメンタリーに対する概念が問い直され、作り手の「主観」や被写体や作品に対する「倫理」の問題に対する意識について議論が高まる中で、新たな「災害」を「表象」するドキュメンタリー作品が今現在どのように生成されつつあり、過去の作品がどのように再評価されつつあるのかを吟味することにより、「メディア」、「ジャンル」の概念それ自体までをも再検討することができる。作り手による「主観」の問題、対象に対する表現者の「倫理」の問題、災害により顕在化する「都市・環境・テクノロジー」の問題にも目を向けた。予定している単著(『エコクリティシズムで読み解く日米大衆文化ーポスト工業化社会における核・ジャンク・廃墟の想像力』)は遅れ気味であるが、平成27年度中の草稿完成を目指して引き続き準備を進めていく。ほか、日本映像学会全国大会をはじめ研究発表を予定している。『エコクリティシズムで読み解く日米大衆文化ーポスト工業化社会における核・ジャンク・廃墟の想像力』を含めた本研究課題の成果を出版企画立案に繋げ、研究期間以内に刊行できるように準備していく。これまで日本の災害表象文化分析を中心に研究活動を展開してきたが、本国際共同研究課題では米国ニューヨーク拠点にした国際共同研究として、「ニューヨークで起こったハリケーン・サンディ(2012)」、「ニュー・オーリンズで起こったハリケーン・カトリーナ(2005)」を中心に歴史的な自然災害(たとえば1900年のハリケーン・ガスベストン、1927年のミシシッピの大洪水、1906年のサンフランシスコ大地震、1931年から1939年にかけてグレートプレーンズ広域で断続的に発生した砂嵐/ダスト・ボウル)や、1989年のエクソンバルディーズ号原油流出事故、1979年のスリーマイル島原子力発電所事故など、米国の災害文化史を包括的かつ事象毎にまとめ、現地での実地訪問を行うことにより、土地勘を養いつつ歴史的変遷を掌握する。
原子層物質スペーサーによる面直電流磁気抵抗素子の高特性化の研究

本研究では、次世代ハードディスクドライブ(HDD)用の面直電流磁気抵抗(CPP-MR)素子に必要とされる素子の超薄膜化および磁気抵抗(MR)比と素子抵抗(RA)がバランスした特性を実現するため、スペーサー層の新材料として、現在の酸化物および金属材料に代えて、原子層物質のグラフェンおよび六方晶窒化ホウ素(h-BN)などを用いることを提案した。本研究課題得られたの成果は以下の通りである。1.超高真空化学気相成長法のプロセスや原料ガスの分圧・曝露量などの作製条件を工夫することで、高スピン偏極ホイスラー合金薄膜上に単層グラフェンを100%の被覆率で成長する技術を確立することに成功した。上記成果は本提案の素子開発のベースとなる技術であり、同技術を応用することで、ホイスラー合金上へのh-BNや原子層物質混晶体の成長も可能と考えられる。2.x線分光測定による、グラフェン/ホイスラー合金薄膜界面の磁性及び電子状態を調べた。グラフェンとホイスラー合金薄膜の間の化学結合がかなり弱いことが判明した。グラフェンに特有なπバンドの存在や界面近傍までホイスラー合金の結晶構造や磁気的性質が保たれていることなど、素子応用の有望性を示唆する結果が得られた。研究内容を一層充実させた若手研究を採択されたため、本研究課題は辞退となった。若手研究では本研究課題で得られた予備的な成果に基づいて、原子層物質をスペーサーした面直電流磁気抵抗素子の開発を引き続き行う。29年度が最終年度であるため、記入しない。
骨粗鬆症に特有なコラーゲン翻訳後修飾のメカニズム―新規顎骨骨質マーカーの選出―

過酸化水素による酸化ストレスは骨芽細胞の分化と骨基質の石灰化を抑制した.酸化ストレスを受けた骨基質は,ピクロシリウスレッド染色後の偏光顕微鏡下での色彩がオレンジや黄色ではなく,緑色が主体となっており,コラーゲン線維が細くなっていることが示唆された.酸化ストレスによって,LH1,LH2,LH3やGLT25D1のコラーゲン線維形成に関わる酵素の発現量は変化しなかった.一方,コラーゲン分子間架橋形成に関わる酵素のうち,LOXとLOXL-1の発現は酸化ストレスによって増加した.酸化ストレスはコラーゲン翻訳後修飾関連因子に影響を与えて,骨基質を脆弱化させる可能性が示唆された.骨粗鬆症の病因論は古典的なホルモン分泌の低下による骨の形成と吸収のアンバランス論から,近年酸化ストレス論にスイッチしてきた.酸化ストレスによる骨形成の減少と骨吸収の増加による骨量の減少は説明されてきたが,骨質の低下,特に骨コラーゲンに及ぼす影響は未だ不明な部分が多い.そこで,骨芽細胞様株化細胞のMC3T3-E1を用いたin vitroの培養系を用いて,酸化ストレスによる骨芽細胞が分泌するコラーゲンマトリックスの変化を調べることにした.骨芽細胞は,400&micro;Mの過酸化水素水存在下では死に至るが,300&micro;M以下の濃度で生育した.そこで,300&micro;M以下の&micro;過酸化水素水存在下での骨芽細胞の分化と基質の石灰化を調べた.100200&micro;Mの濃度でアルカリフォスファターゼの活性が低下し,基質の石灰化も抑制されることがわかり,酸化ストレスにより骨芽細胞は分化と基質の石灰化が抑制されることを確認した.続いて,基質をピクロシリウスレッド染色して偏光顕微鏡下で基質の色調を観察した.50&micro;M以下の過酸化水素水存在下では過酸化水素水非存在下と同様に,基質の色調は黄色から赤色であったが,100200&micro;Mの濃度になると緑色から黄色に変化し,300&micro;Mではほとんどが緑色に変化していた.コラーゲン線維が密で,太い線維だと色調は黄色から赤色を呈し,逆にコラーゲン線維が疎な状態で,細くなると緑色から黄色を呈することから,酸化ストレスにより骨芽細胞が分泌するコラーゲン線維は,おそらく細くなり,疎な状態を呈する可能性が示唆された.酸化ストレスにより骨芽細胞が分泌するコラーゲンマトリックスに変化が起こることを確認できた.骨粗鬆症の病因論として,古典的なホルモン分泌の低下による骨形成と吸収のアンバランス論に加えて,近年酸化ストレス論が注目されてきた.酸化ストレスによって骨形成の減少と骨吸収の増加が起こることが明らかとなってきたが,骨質の低下に関しては不明な部分が多い.我々は骨質の最も重要な因子であるコラーゲンマトリックスに着目して,骨芽細胞様株化細胞のMC3T3-E1細胞が産生するコラーゲンマトリックスに及ぼす過酸化水素の影響を調べた.MC3T3-E1細胞は0.4 mM以上の濃度の過酸化水素で死に至ってしまうため,0.3 mM以下の濃度を実験に供した.まず,MC3T3-E1細胞のアルカリフォスファターゼ活性は0.05 mMの過酸化水素では影響を受けなかったが,0.1 mM以上の過酸化水素によって有意に低下した.マトリックスのピクロシリウスレッド染色後の偏光顕微鏡下での色調は0.025 mMまでの過酸化水素ではオレンジ色から黄色を呈しており,コラーゲン線維が太い状態を示唆していた.しかし,0.05 mMの過酸化水素によって色調に緑色が含まれ始め,0.2 mM以上では全面緑色を呈し,コラーゲン線維が細くなっていることを示唆した.アリザリンレッド染色によるマトリックスの石灰化を定量したところ,コラーゲン線維の変化と同様に,0.05 mMの過酸化水素によって有意に石灰化が低下し,0.3 mMまで濃度依存的に石灰化は低下した.以上より,過酸化水素による酸化ストレスは骨芽細胞の分化を抑制するのみならず,骨芽細胞が産生するコラーゲンの線維形成を抑制し,同時に石灰化を抑制することがわかった.さらに,コラーゲン線維形成に関わる因子の動態を調べる予定である.酸化ストレスによるマトリックスの影響の現象にふり幅が大きく,確定するのに時間を要したため.コラーゲン線維の狭小化が起こる0.2mM過酸化水素を作用させた,酸化ストレス下での培養骨芽細胞が発現するコラーゲン線維形成に関わる分子のmRNA量を何も作用させていない培養骨芽細胞のそれ(コントロール)と比較した.検証した分子は特異的な部位のリジン残基への糖添加酵素であるlysyl hydroxylase 1(LH1),LH2,LH3およびglycosyltransferase family 25domain 1(GLT25D1)とコラーゲン分子間架橋形成の開始に関わる酵素であるlysyloxidase(LOX),lysyl oxidase-like protein 1(LOXL-1),LOXL-2,LOXL-3およびLOXL-4である.リジン残基への糖添加に関わるLH1,LH2,LH3およびGLT25D1の遺伝子発現量はコントロールと酸化ストレス下で有意な相違を認めなかった.架橋形成に関わるLOXL-3およびLOXL-4の遺伝子発現量もコントロールと酸化ストレス下で有意な差はなく,また従来からの見識通り,LOXL-2の遺伝子発現はコントロールでも酸化ストレス下でも検出できなかった.

しかし,LOXとLOXL-1ではmRNA量が酸化ストレス下で有意に大きな数値を示した.このことは,酸化ストレスによる骨基質の脆弱化に少なくともコラーゲン架橋形成の変化が関与する可能性を示唆するものである.過酸化水素による酸化ストレスは骨芽細胞の分化と骨基質の石灰化を抑制した.酸化ストレスを受けた骨基質は,ピクロシリウスレッド染色後の偏光顕微鏡下での色彩がオレンジや黄色ではなく,緑色が主体となっており,コラーゲン線維が細くなっていることが示唆された.酸化ストレスによって,LH1,LH2,LH3やGLT25D1のコラーゲン線維形成に関わる酵素の発現量は変化しなかった.一方,コラーゲン分子間架橋形成に関わる酵素のうち,LOXとLOXL-1の発現は酸化ストレスによって増加した.酸化ストレスはコラーゲン翻訳後修飾関連因子に影響を与えて,骨基質を脆弱化させる可能性が示唆された.酸化ストレスにより骨芽細胞が分泌するコラーゲンマトリックスの変化が,コラーゲンの量的減少と質的変化によるものかどうかを検証する.現在までに明らかになっているコラーゲン線維を抑制する因子(V型コラーゲン,コラーゲン翻訳後修飾関連酵素群,コラーゲンシャペロン分子群,コラーゲン結合性プロテオグリカン)の遺伝子発現の変化を調べ,過酸化水素によるコラーゲン線維の狭小化のメカニズムを探る.歯科補綴学次年度に,高速液体クロマトグラフィーによるアミノ酸分析と,コラーゲン翻訳後修飾に関与する酵素群およびコラーゲン結合性のプロテオグリカンの分析のための抗体とプライマー作製を予定しており,それらの費用捻出のため,本年度は倹約した.上記のように,アミノ酸分析,タンパク定量,遺伝子発現量の定量を予定している.Realtime PCR分析では,まずhouse-keeping geneを10種類試し,最も適したものをまず選定する.テストする遺伝子は12種類程度を予定しており,また実験群はコントロールとテスト群2群を予定している.
赤血球寄生性原虫(タイレリア)表面アクチン結合性蛋白質の増殖における機能解析

タイレリア原虫は赤血球内寄生ステージにおいて表面にアクチン結合性を有する蛋白質(p32)を発現しており、この蛋白質が原虫の赤血球内への侵入や細胞内増殖に重要な役割を果たしていると考えられる。まず、バキュロウイルス系を用いてシグナルペプチド配列を欠損したp32遺伝子を昆虫細胞に発現させた。この発現産物はゴルジ体を経て細胞表面に移行する活性はなく、細胞質に大量に蓄積されていることが明らかにされた。二重蛍光標識法では、アクチンフィラメントに沿ってp32が発現していることが確認できた。次に、原虫表面分子と赤血球表面分子との相互作用を解析するため、赤血球に発現されている各種糖脂質を組み込んだリポソームを作製し、原虫体との凝集反応を調べた。その結果、I-activeガングリオシドを組み込んだリポソームを原虫が特異的に凝集することが明らかになった。また、末端シアル酸構造をアセチル型からグライコリル型に変換したところ、凝集活性が上昇した。このことから、原虫表面分子が牛赤血球表面糖脂質であるI-activeガングリオシド(NeuGc)をレセプターとして利用していることが示唆された。さらに、原虫表面リガンドを同定する目的で、原虫を赤血球から精製し、その表面蛋白質を^<125>Iで標識後可溶化し、赤血球と結合する蛋白質を同定した。その結果、p32以外にも分子量約20キロダルトンの蛋白質が検出されたことから、これらの表面蛋白質が赤血球レセプターに結合する活性を有し、赤血球への接着・侵入の段階で重要な機能を担っていると考えられた。しかし、これら原虫表面蛋白質が前述の糖脂質に結合するか否かについての結論は当研究では得られなかった。
肝炎・肝癌自然発症LECラットを用いた肝癌の発生と進展に関する分子病理学的研究

LECラットにおける肝炎の発症は常染色体劣性遺伝子(hts)によることが明らかとなっている。このhtsは、ヒトWilson病遺伝子と同様にエステラーゼDおよびRB遺伝子との連鎖により、ラット染色体15番目に存在することが明らかとなった。さらに、染色体上の局在およびDNAのクローニングを行なっている。2.銅代謝異常の検索銅の代謝異常に関与する蛋白として、ヤルロプラスミン(CP)およびメタロサイオネインが知られている。LECラットにおけるセルロプラスミンを分析した結果、転写活性部位の2.2Kbpの塩基配列7ヵ所の配列の置換がみられ、そのうち2ヵ所がアミノ酸置換を起す変化であった。しかし、CP遺伝子と肝炎発症との連鎖分析を行なったところ、両者は連鎖していない結果が得られた。3.銅代謝異常と肝癌発生長期生存LECラットのほぼ100%に肝細胞癌を発生する。肝癌発生の源因として、銅代謝異常による銅イオン(Cu^<++>)がフェントン反応により活性酵素を産生し、肝細胞の障害及び突然変異を引き起こすためと考えられる。そこで、銅のキレート剤であるD-penicillamineを投与したところ、肝炎の発症のみならず、肝癌の発生も完全に抑制された。現在さらに、抗酸化作用をもつビタミンEの投与により、肝炎および肝癌の発生を抑制できるか否かを検討している。
社会構造進化の数理的研究:分配・提携・順位制を軸として

1.二個体間の資源の分配問題を理論的に解析した。具体的には自然選択による個体群動態を組み入れた進化ゲーム理論を用いて、対称な闘争能力を持つ二個体間における進化的に安定な資源分配比を予測した。総資源量1を二個体で分配するモデルを考える。個体は要求資源量xを戦略として持ち、二個体が同時に要求資源量x,yを表明する。xとyの和が1以下であれば協力は成立し、それぞれは適応度利益x,yを得るが、和が1を超えた場合は協力が成立せず、どちらも適応度利益0を得るものとする。このような仮定の下で、レプリケーターモデルを使い要求資源量xの進化ダイナミクスを解析した。その結果、x=1/2の単型集団が多くの初期状態から到達される進化の平衡点であることが分かった。すなわち進化は公平な分配を選択することが分かった。この結果に関して論文を取りまとめ、現在投稿準備中である。2.評判情報が得られる場合、ゲームの構造は一回きり対戦ゲームとは大きく異なる。不公平な分配を提案された個体は、自ら協力を放棄することにより相手に罰を与えることができるが、協力の放棄自体にはコストが伴うため、これはコストのかかる懲罰行動(costly punishment)である。評判の存在下でコストのかかる懲罰行動が進化するか否かを理論的に検討した。解析の結果、相手に罰を与えた者が良い評判を得る事で、将来に他者から協力を受けることができ、罰のコストを上回る利益を得られることが判明した。また協力の進化的安定性は、コストのある罰が存在しない時に比べて、より安定になることが分かった。この結果を論文にまとめ現在投稿中である。
損傷神経における糖鎖によるオートファジー中断

本研究は、損傷した神経軸索が病態としてみせるdystrophic growth coneについて解析した。まず、損傷したマウス脊髄の損傷部位において、dystrophic growth cone形成に陥った、軸索先端部にオートファゴソーム蓄積が確認できた。また、オートファジーの流れを止めることで、dystrophic growth cone形成を誘導できることも分かった。さらに、in vitro培養系での薬剤スクリーニングにより、合成糖鎖あるいはある化合物の処理は、dystrophic growth cone形成を解除しレスキューできることを見出した。本研究課題は、損傷し、伸長不全に陥るまでの神経細胞、特に軸索における細胞内機構を洞察するものである。中枢神経の損傷部位では、コンドロイチン硫酸プロテオグリカンの産生亢進が起こり、細胞外に蓄積する。プロテオグリカンにより、再伸長を試みる神経軸索は、伸長を阻害され、先端にはdystrophic growth coneと呼ばれる異常な形態を見せる。我々は、その形成にオートファジーの中断、それに付随するオートファゴソームの蓄積が関与することを見出した。本研究では、dystrophic growth coneの形成メカニズムに、どのようにオートファジー中断が関わるのか明らかにすることを目的として調査進めてきた。本研究の完成は、脊髄損傷など損傷神経を治療する手立てとして、オートファジーを標的することを提案するものになる。これまでに、dystrophic growth cone内部のオートファゴソームの蓄積が、マウスを用いたin vivo実験系においても観察されることを確認できた。また、この軸索先端部でのオートファゴソーム蓄積は、オートファゴソームとリソソームが融合しない、つまりオートファジーの中断が原因であると考え、この2つの細胞内小胞の融合装置として働くSNAREタンパク質の遺伝子ノックダウンがdystrophic growth coneの表現型を惹起し得るか検証した。その結果、Syntaxin17、VAMP8、SNAP29のうち、少なくとも1種類のSNAREタンパク質の遺伝子ノックダウン下において、軸索伸長は阻害され、先端部内部でのオートファゴソーム蓄積が引き起こされることを観察し、オートファジー中断がdystrophic growth cone形成に深く関わることを支持するデータを得ることができた。マウスを使ったin vivo実験系での検証では、dystrophic growth cone内部にオートファゴソームの蓄積が引き起こされることが観察できた。また、SNAREタンパク質の遺伝子ノックダウン実験では、dystrophic growth coneの表現型を誘導することができている。これらは、申請書の研究計画通りである。また、本研究では“糖鎖→受容体→オートファジー中断"という細胞内イベントこそが、dystrophic growth cone形成の原因であることを立証したい。そのために、コンドロイチン硫酸の受容体であるRPTPσ活性化が、オートファジー中断を引き起こすという仮説を検証してきており、仮説通り、RPTPσ活性化はオートファジー中断の引き金となることが確認できた。さらに、dystrophic growth cone形成および解除に必要な糖鎖構造の決定を目的として、台湾academia Sinicaとの国際共同研究を進めてきた。in vitroレベルでは、どの糖鎖構造が有効か決まりつつある。成体哺乳類の中枢神経系の損傷部位では、コンドロイチン硫酸プロテオグリカン(chondroitin sulfate proteoglycan: CSPG)が細胞外に異常蓄積することで、軸索の再伸長に対し障壁となるグリア性瘢痕(Glial scar)を構成する。このCSPGのCS鎖は、再伸長を試み、Glial scarを貫通しようとする軸索の末端部においてPTPRσにより受容される。その結果、先端部にはdystrophic growth cone、またはdystrophic endballと呼ばれる奇妙な形態が出現し、軸索伸長は阻害される。つまり、dystrophic growth coneは損傷神経軸索の病態であり、その形成メカニズムの理解は非常に重要であるが、その理解は乏しい。そこで我々は、dystrophic growth cone形成に関わる細胞内イベントを理解するために検証を進めてきた。その中で、オートファジーの中断それに付随するオートファゴソーム蓄積が関与することを見出した。本研究では、これまでにdystrophic growth cone内部のオートファゴソーム蓄積が、in vivo実験系においても観察できた。オートファゴソームとリソソームの融合を担うSNAREタンパク質の遺伝子ノックダウンによりdystrophic growth cone形成が惹起されることも確認できた。また、糖鎖シグナルとオートファジー中断を繋ぐ分子の探索では、CS鎖の受容体であるPTPRσの脱リン酸化の標的分子としてコータクチンの同定に至った。さらに、神経細胞において、PTPRσ脱リン酸化酵素活性を欠損した変異体を発現させると、dystrophic growthconeをレスキューした。これらの結果については、Nature chemical biology誌に投稿・リバイズ中である。申請書にも書いたように、今後は、動物実験が主になっていく。in vitro実験系で、dystrophic growth coneが解除され、プロテオグリカンの濃度勾配を越えて伸長できるレスキュー条件を探索する。見出したレスキュー条件について、脊髄損傷マウスを作製し、治療効果があるか否か動物実験において検証していく。神経科学所属研究室において、いくつかの必要試薬がすでに購入されていたため、本研究課題での実験に流用できた。
激動進化期における銀河の星形成の研究

交付申請書記載の研究計画(1)については今年度は実施せず。研究計画(2)については、ALMAによるCO(2-1)のデータが届いたため、これを処理解析した。CO(2-1)データの方がSNがよく、分子ガスクランプをよりよく同定できた。サイズの測定、CO輝線比から分子ガス密度を導出した。これにより分子ガスクランプの物理量が測定できたが、ビリアル比が非常に小さいことがわかった。その解釈として、ビリアル平衡状態ではなく重力崩壊途中という解釈や、より小さい多数の分子雲の集合体であるといった解釈が可能であることがわかった。このような描像は初の知見と考えられる。研究課題(3)及び(4)については、強い棒構造を示す棒渦巻き銀河NGC1300のALMAによるCO(1-0)データの詳細解析を進めた。まず、銀河内の分子雲の同定を行い、分子雲のサイズ、速度分散、質量、ビリアル比等を出した。分子雲同定の方法は、他の渦巻銀河に適用された手法を踏襲した。その結果、棒部に存在する分子雲と、腕部に存在する分子雲で平均的な性質の違いは見出せなかった。このことは、棒部における星形成の抑制が分子雲の性質の違いに起因するものでないことを示していると考えられ、その他の要因があると考えられる。このことは星形成抑制の原因攻略の外堀を埋めたような感じの成果と考えられる。一方、シングルディッシュ望遠鏡である野辺山45mによる観測データ等と比較から、棒部では腕部に比べて広がった密度の低い分子ガスが多く存在する可能性を発見した。広がった分子ガスは星形成に寄与しないと考えられることから、これが星形成の抑制の原因の可能性があることがわかった。元のアイデアである分子雲同士の高速衝突との関係ははっきりしないが、高速衝突の結果分子雲が破壊され、広がった分子ガスが生成された可能性もある。この点は今後の研究課題である。交付申請書記載の研究計画(1):当初予定通りの手法を用いて、赤方偏移1ー2付近における星形成銀河での初期質量関数(IMF)を探った。その結果、近傍宇宙に見られるSalpeter IMFよりフラットな(重い星がより多く形成される)IMFを示す銀河が多く存在することが明らかになった。他の解釈の可能性も現状では否定できないが、銀河進化分野等に一石を投じることになったと考えられる。論文執筆を開始した。研究計画(2):野辺山45m望遠鏡で得られたCO(2-1)観測データをALMAで得ていたCO(5-4)観測データと比較して、分子ガスクランプのガス密度を求めた。その結果、分子クランプのガス密度とクランプの大きさに一定の制限がついた。しかし、CO(2-1)のデータの質が悪く明確な結論には至らなかった。ALMAのデータは残念ながら得られなかった。研究計画(3):典型的棒渦巻銀河NGC1300の野辺山45m電波望遠鏡による追加CO(1-0)観測を行い、また新規にNGC5383のCO(1-0)観測を行なった。いずれも棒部に分子ガスが多く存在することがはっきりした。また、棒部では腕部に比べてCO輝線の線幅が大きいこともわかり、検証しようとしいている新しい理論シナリオを支持する結果を得た。NGC1300のデータを元にALMAに観測を申請したが、残念ながら採択には至らなかった。研究計画(4):赤方偏移1ー2付近の星形成銀河におけるガス・ダスト比を求め宇宙論的進化がある可能性を指摘。また、同赤方偏移に存在する星形成銀河に対して、初めて分子ガス質量割合を用いることで、銀河へのガス流入・流出率を明らかにした。更に、独自の手法によって、赤方偏移が0付近から4付近まの宇宙における分子ガス密度を算出し、宇宙の星形成の歴史が宇宙の分子ガス密度の進化とよく符号することを明らかにした。研究計画(1)については、論文化に多少手間取っており、遅れ気味である。研究計画(2)は、データの質があまりよくなく、はっきりした結論が得がたく停滞気味である。研究計画(3)は、理論シミュレーショングループとの議論を予定していたが、代表者が学内外の用務で予想外に多忙で実現しなかった。野辺山での観測は進んだが、ALMAによる観測提案も採択されなかった。研究計画(4)は、予想していたよりは多くの非常に面白い結果が得られた。従って、全般的にやや遅れ気味と判断した。交付申請書記載の研究計画(1):赤方偏移2付近で、同じ手法による観測結果が出版されてしまった。観測結果は我々の結果とほとんど同じであり、解釈についても同様であるが、先方のデータは我々のデータより深いため、こちらで今後の論点にしていた部分についても一定の結果が得られていた。このため、論文化は中断することとした。研究計画(2):平成29年度中にALMAのよるCOデータが取得され、データの配布を受けた。平成30年度にデータ解析を実施する。研究計画(3):野辺山宇宙電波観測所で取得した、棒渦巻銀河NGC1300とNGC5383のデータを詳細に解析した。棒部におけるCO輝線の線幅が広い傾向にあり、検証しようとしているシナリオを支持する結果を得た。

この結果を元に、高空間分解能観測を行い、個別の分子雲を同定してその性質を調べることを目的に、NGC1300についてはALMAに、NGC5383についてはNOEMAに観測提案をした。NGC5383についてはランクBで採択されたが平成29年度中には観測は実施されなかった。NGC1300については、ALMAでの観測が実施され、平成30年度初頭にデータの配布を受けたので、平成30年度に詳細なデータ解析を行なう。研究計画(4):上記野辺山での観測結果とハッブル宇宙望遠鏡などのデータを用いて、棒渦巻銀河の棒部と腕部における星形成効率を測定した。星形成率は可視Hα輝線の狭帯域撮像データを元に推定し、分子ガス量はCO輝線から導出した。この結果、棒部における星形成効率が低いことが確認されたが、弱い棒構造での星形成効率よりもずっと低い効率であることが示され、典型的な強い棒構造で星形成の抑制を調べることの重要性が明示された。その他、高赤方偏移のサブミリ銀河の性質について、ALMAを用いた研究を推進する等関連研究も推進した。研究計画(1)については、中断せざるを得なかった。研究計画(2)については、ようやくALMAによる観測が実施されそのデータの配布を受けたので、今後詳細解析を行なう。データの配付が遅く、最終年度に集中して解析しなくてはいけないという意味でやや遅れていると判断される。また、研究計画(3)についても、年度内にデータの配布がなく、平成30年度に配付されたため、やはり最終年度で詳細解析をする必要があり、少々タイトなスケジュールとなってきた。交付申請書記載の研究計画(1)については今年度は実施せず。研究計画(2)については、ALMAによるCO(2-1)のデータが届いたため、これを処理解析した。CO(2-1)データの方がSNがよく、分子ガスクランプをよりよく同定できた。サイズの測定、CO輝線比から分子ガス密度を導出した。これにより分子ガスクランプの物理量が測定できたが、ビリアル比が非常に小さいことがわかった。その解釈として、ビリアル平衡状態ではなく重力崩壊途中という解釈や、より小さい多数の分子雲の集合体であるといった解釈が可能であることがわかった。このような描像は初の知見と考えられる。研究課題(3)及び(4)については、強い棒構造を示す棒渦巻き銀河NGC1300のALMAによるCO(1-0)データの詳細解析を進めた。まず、銀河内の分子雲の同定を行い、分子雲のサイズ、速度分散、質量、ビリアル比等を出した。分子雲同定の方法は、他の渦巻銀河に適用された手法を踏襲した。その結果、棒部に存在する分子雲と、腕部に存在する分子雲で平均的な性質の違いは見出せなかった。このことは、棒部における星形成の抑制が分子雲の性質の違いに起因するものでないことを示していると考えられ、その他の要因があると考えられる。このことは星形成抑制の原因攻略の外堀を埋めたような感じの成果と考えられる。一方、シングルディッシュ望遠鏡である野辺山45mによる観測データ等と比較から、棒部では腕部に比べて広がった密度の低い分子ガスが多く存在する可能性を発見した。広がった分子ガスは星形成に寄与しないと考えられることから、これが星形成の抑制の原因の可能性があることがわかった。元のアイデアである分子雲同士の高速衝突との関係ははっきりしないが、高速衝突の結果分子雲が破壊され、広がった分子ガスが生成された可能性もある。この点は今後の研究課題である。