hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
複合アニオン化合物の創製と新機能に関する研究の総括

領域代表のリーダーシップと外部評価委員と学術調査官のアドバイスの元、総括班のメンバー全員が力を集結して、機能的かつダイナミックな運営ができていると考える。H28年度の報告書に記載したとおり、我々の新学術は異分野研究者の集合体であるため遠慮があったが、総括班の働きかけの結果、キックオフ後の半年で遠慮がなくなり、有機的、積極的な連携がみられるようになった。二年目のH29年度は、新たな連携を遂行できる公募研究メンバーが18名加わった結果、その連携が加速度的に強まった。H29年5月の公募キックオフ会議、8月、翌年1月の領域会議、若手スクール、トピカル会議等の会議や、班内班間留学などを通じ、若手が主体的に活動する雰囲気が生まれ、実際に学生が立案した新しい研究テーマが論文化に至るなどの目に見える成果が現れた。HPは、H29年度から本格的に運用を始めた、研究成果だけでなくアウトリーチ活動を、特にH29年度の中盤以降は頻繁に紹介した。また人材データベース、研究データベースも本格的に運用している。総括班内の海外活動支援班との連携の元、海外との研究者との相互交流、海外大型施設の利用、国際会議の開催も順調に進んでいる。また、総括班主導で、日本セミラックス協会誌に複合アニオンの特集号を企画し掲載された他、領域代表の陰山と計画研究代表の前田、林の三名が中心となり執筆したレビュー論文がH30年2月にNature Communications誌に掲載され、一年に50もの引用件数を誇る等大きな波及効果が現れると共に領域全体に現状のコンセプトを与えたという意味で、全体が一つの目標にむかって進む土台になった。H30年度は、恒例のセラミックス協会でのシンポジウム、8月、1月の合同会議、若手会議、国際会議の運営等さらに活発に複合アニオン研究が推進した。また、複合アニオンの教科書の執筆の打合せを総括班主導で進めた。総括班は多岐にわたる領域の活動の運営に主導的な役割を果たし、新しい研究(融合研究)の推進、若手人材の育成を行うとともに、国内および国際シンポジウムの開催や共催などの活動により、複合アニオン化合物が国内外で大きくスポットライトを浴びるようになった。また、領域代表の意向で全員がアウトリーチ活動を精力的に行っている。総括班で購入した共通設備の管理運用により多くのメンバーにより有効活用されている。計画した内容を着実に実践しつつも、柔軟に方針を変えるなど積極的な活動を展開している。それには、領域代表と計画研究代表が中心となり執筆した世界初の複合アニオン化合物の総合レビュー論文(Nat. Commun.2018)は世界へのアピールとともにメンバーの共通認識をえるのに役に立っている。理論家による若手の実験家への理論指導はさらに広がるとともに、共同研究の数はさらに増えている。また、海外で立ち上がった複合アニオンプロジェクトとの連携も進みつつある。基本的には計画通りに進める予定である。複合アニオン化合物は、学術的新規性だけでなく、将来の産業応用にも重要であり本年度はさらに強化する。特許に関するアドバイスも継続して行う。また、同物質を舞台としてグローバルに活躍できる若手の育成も強化する。総括組織の運営においては、引き続き国際活動支援班の活動を有効に活かし、シナジー効果を出す。例えば、国内派遣の海外若手研究者と班間・班内留学の日本人若手との交流や新たな共同研究の創出、レクチャーを受講した海外若手の国内招聘である。すでに、計画研究ー計画研究、計画研究ー公募研究、公募研究ー公募研究の共同研究は活発に進行しているが、一層の共同研究の推進をするとともに、非常に重要とおもわれるプロジェクトについては、総括班で引き続きアドバイスをするなどして進めていく予定である。また、領域外の研究者も適宜、共同研究者として加え、さらなる連携の活性化を図る予定である。研究成果の発信は、ホームページ、プレスリリースによる発信のほか、各種メディアの活用、さらには科学館との連携、高大接続を強化するなどアウトリーチ活動を強力に推進する予定である。中心的に活躍する大学院生にはインセンティブを与えるなど、将来性のある学生がリーダーシップを発揮できるよう配慮する。また、企業からの関心と期待が益々高まっていることは明らかであり、企業からアドバイスを得られるよう協力する。また、海外共同研究者は、海外活動支援班に記載があるようにハブ拠点研究者を中心に連携は着実に拡がっており、また、海外で立ち上がった複合アニオンプロジェクトとの協力も進める予定である。複合アニオン新学術のの総括班の役割は、物質系、応用等分野ごとに仕切られていた研究体制を本計画研究では横断的に結びつけることで、研究体制を円滑かつ機能的に運営し、最大限の成果を得ることを目指した。国際的な研究ネットワークの形成や、グローバルに活躍できる若手人材育成の責も負う。9名で構成される本領域の総括班は、領域全体の研究戦略の企画と立案等を領域代表と計画班代表のリードのもと一致団結して行った。採択後、運営に関する具体的な打合わせをおこない、8月下旬に2日間にわたってキックオフ会議、公開シンポジウムを行なった。10月には「新物質」をキーワードとするトピカル会議を企画、開催した。領域代表は、各計画研究代表者を中心とする計画研究者と連絡をとりながら、新しい共同研究を促してきた。翌1月には公開シンポジウム(二日間)を予定していたが、計画研究者の密な交流が連携の促進と強化には不可欠と考え、非公開の研究打合せに切り替えるなど、状況を把握してダイナミックな運営ができたと自負している。共用装置である超高圧装置と単結晶X線装置は納入が年度内に終了したため、29年度からの本格的運用が開始できる見込みである。

「渉外・広報」ニュースレターの企画をし、2月下旬に第一号を発行した。また、ホームページはキックオフ会議にあわせて8月下旬に開始し、その後、随時更新を進めた。「知的財産」は知財のアドバイスをおこなった。「若手育成」は班間・班内留学の支援を初年度は小規模であるが行なった。また、物性科学領域横断研究会には、新たなメンバーとして企画に加わり、神戸大学で12月に10回会議を開催した。国際会議の企画、運営も積極的に行った。例えば、2月に行われた環境材料に関する国際会議ISPEDでは、複合アニオンにかんするセッション(Special Session)を設けた。アウトリーチ活動の積極参加も促した。上述したように代表のリーダーシップのもと、総括班のメンバー全員の力を結集して、機能的に、かつ、ダイナミックな運営ができたと考えている。我々の新学術はまさに異分野の集合体である。そのため、最初(例えば、キックオフやトピカル会議)では、気を遣いすぎた遠慮がちな参加者も少なからずみうけられたが、総括班の連携促進の働きかけや様々な工夫を通じて、年度末には見違えるほど活発な議論が学生を含む若手研究者からも見られるようになった。運営に関して慣れない部分もあるが、一番大事だと考えている複合アニオンの新学理を構築するために必要な新しい共同研究が予定以上にどんどんと立ち上がっている点(成果はこれからであるにせよ)で運営は計画以上に進んでいるものと考えている。領域代表のリーダーシップと、外部評価委員と学術調査官のアドバイスのもと、総括班のメンバー全員が力を集結して、機能的にかつダイナミックな運営ができていると考えている。H28年度の報告書に記載したとおり、我々の新学術は異分野研究者の集合体であるため、遠慮がみられたが、総括班の働きかけの結果、キックオフ後の半年で遠慮がなくなり、有機的な、積極的な連携がみられるようになった。二年目のH29年度は、新たな連携を遂行できる公募研究メンバーが18名くわわった結果、その連携が加速度的に強まっている。H29年5月の公募キックオフ会議、8月、翌年1月の領域会議、若手スクール、トピカル会議などの会議や、班内班間留学などを通じ、学生を含む、若手が主体的に活動する雰囲気が生まれており、実際に学生が立案した新しい研究テーマが論文化に至るなどの目に見える成果として現れている。ホームページは、H29年度から本格的に運用を始めている、研究成果だけでなく、アウトリーチ活動を、特にH29年度の中盤以降は頻繁に紹介している。また、人材データベース、研究データベースも本格的に運用した。総括班内の海外活動支援班との連携のもと、海外との研究者との相互交流、海外大型施設の利用、国際会議の開催も順調に進んでいる。
幕府・諸藩における武芸教育体制の整備とその儒学教育体制への影響

本研究は江戸時代の、(1)文武両道思想の成立と展開、(2)武芸師範制度の成立と武芸師範の待遇、(3)武芸学習奨励政策の展開、(4)武芸教育方法の変遷、(5)幕府の武芸吟味制度の成立と学問吟味への影響、(6)幕府・諸藩の武芸教育施設、(7)洋式軍制の採用と武芸教育の革新などの諸点を明らかにし、武芸教育史の解明を目指す研究の一部である。文武教育体制の整備は、教員の身分や待遇と深く関係している。武芸師範制度は、武芸師範が武芸師範に指定される以前および以後の職位・家督の相続に伴う職位の変動・武芸師範以外に本職を有する場合の本職勤番の扱い・武芸師範であるための出費に対する補償等について明らかにし、儒学教師との異同を検討した。武芸教育施設に関しては、武芸師範家が自邸内に設けた武芸教育施設・幕府や藩が設けた武芸教育の専用施設・藩校内に設けられた武芸教育施設について設立にいたる事情や運営の実態について明らかにするとともに、儒学の家塾や藩校との異同について検討した。各藩の状況には相当の違いが認められたが、文武の総合学園化が徐々に進行し、文武教師の身分も統一化される傾向が認められた。本年度の補助金は20万円であり、主として予備的な研究を行うことを計画した。『日本教育史資料』の各藩資料を検討し、武芸教育に関係する記述を摘出した。その結果、以下のことが明らかになった。1.多くの藩で文武両道が教育理念となっていたこと。2.文武両道を教育理念とした藩でも、武芸を藩校の教育科目に取り入れた藩と、取り入れていない藩があること。3.儒学の教員については、儒者・教授・助教など職名が分化しているのに対し、武芸の教員については剣術・槍術等の区分はあるが、武芸師範の職名の分化はほとんど起こっていないこと。4.武芸については世襲的な武芸師範家が存在したと考えられること。武芸師範家の実体の解明は、本研究の大きな課題であるが、これまでの研究で(1)藩校成立以前から存在していたこと、(2)彼らはしばしば馬廻り・小姓などの藩職制上の職位を有していたこと、などが明らかになりつつある。本年度は前年度に引き続き、各藩の武芸教育状況を調査した。『日本教育史資料』の各藩資料および実地調査により得られた資料を検討し、武芸教育に関係する記述を摘出した。各藩の調査がかなり進んできたので、武芸教育制度化の類型化ができないか、検討しつつある。本年までの調査の結果、以下のことが明らかになった。3.儒学に教員については、儒者・教授・助教など職名が分化しているのに対し、武芸の教員については剣術・槍術等の区分はあるが、武芸師範の職名の分化はほとんど起こっていないこと。また、(3)武芸教育制度化=学校化は幕末期に急激に進行したように思われる。

武芸師範制度は、武芸師範が武芸師範に指定される以前および以後の職位・家督の相続に伴う職位の変動・武芸師範以外の本職を有する場合の本職勤番の扱い・武芸師範であるための出費に対する補償等について明らかにし、儒学教師との異同を検討した。武芸教育施設に関しては、武芸師範家が自邸内に設けた武芸教育施設・幕府や藩が設けた武芸教育の専用施設・藩校内に設けられた武芸教育施設について設立にいたる事情や運営の実態について明らかにするとともに、儒学の家塾や藩校との異同について検討した。各藩の状況には相当の違いが認められたが、文武の総合学園化が徐々に進行し、文武教師の身分も統一化される傾向が認められた。
離分解性工業廃水の処理と反応機構の解明に関する研究

1.研究目的今日、生産活動や廃棄物処理に伴い排出される有機塩素化合物や環境ホルモンなど環境水中の難分解性有機化合物の人体や動物への影響が社会問題化しており、これらの物質の経済的で効率的な分解処理技術の開発は緊急の課題である。本研究では極めて難分解性の芳香・脂肪族有機化合物を生分解生物質へ改質し、これを微生物により分解する処理法の技術開発を行うとともに、反応機構の解明を目的とした。2.研究成果様々な難分解性有機化合物を酸化力の強力なオゾン及び電気分解により生じた活性塩素を用いて微生物で分解可能な物質へ変換・改質した。また、オゾン及び活性塩素による有機化合物の変換・改質の反応機構を明らかにした。この改質物質は微生物により容易に炭酸ガスへ代謝分解されることが確認できた。この化学法と生物法を組み合わせた処理技術を次の代表的な難分解性工業排水へ適用したところ、排水中の汚濁物質が大幅に削減された:(1)ポリ塩化ビニール樹脂製造廃液、(2)写真廃液、(3)半導体用フォトレジスト原料製造廃液、および(4)電子・情報工業用無電解メッキ廃液。また、これらの工業排水について処理プロセスの基本設計を行った。3.今後の展望今後は、本研究で開発された処理プロセスの実用化研究を実施し処理生能・経済性・運転管理等から評価を行い、民間への技術移転を目指す。また、処理水の急性毒性・遺伝性・ホルモン性等の安全性に関する評価も検討課題である。1.目的・計画今日、環境水中の有機塩素化合物や環境ホルモンなど難分解性有機化合物の人体や動物への影響が社会問題化しており、これらの物質の経済的で効率的な分解処理技術の開発は緊急の課題である。本研究では極めて難分解性の芳香・脂肪族有機化合物を生物分解性へ改質し、これを微生物を用いた手法により分解する技術開発を行うとともに、反応機構の解明を行う。2.研究成果(1)様々な難有機化合物を酸化力の強力なオゾン接触および電気分解により微生物分解性の有機酸等の物質に改質されることが確認され、その反応機構を明らかにした。この改質物質を微生物により分解したところ、炭酸ガスにまで容易に分解できることが明らかになった。(2)難分解性工業排水の代表的なものとして、写真廃液およびポリ塩化ビニール製造廃液を取り上げて本法を適用したところ、廃水中の汚濁物質が大幅に削減された。3.今後の展望来年度は本研究で開発された分解プロセスについて実証的な観点から実験を行い、スケールアップ・経済性・運転管理等から評価する。また、処理水について毒性・遺伝性・ホルモン性等の生物への安全性に関する評価も検討課題である。本研究では極めて難分解性の芳香・脂肪族有機化合物を生物分解性に改質し、これを微生物を用いた手法により分解する技術開発を行うとともに、反応機構の解明を行う。2.研究成果(1)様々な難分解性有機化合物を酸化力の強力なオゾン接触および電気分解により微生物分解性の有機酸等の物質に改質されることが確認され、その反応機構を明らかにした。(2)難分解性工業排水の代表的なものとして、(1)ポリ塩化ビニール製造廃液,(2)写真廃液及び(3)フォトレジスト感光剤製造廃液を取り上げて本法を適用したところ、廃水中の汚濁物質が大幅に削減された。3.今後の展望今後は本研究で開発された基本プロセスについて実証的な観点から実験を行い、スケールアップ・経済性・運転管理等から評価する。
戦争体験継承に対する当事者意識を次世代に育てる教育の比較社会学的研究

本研究では、下記の3つの領域で研究を行った。1戦争体験の継承に対して当事者意識を持たせる:戦争体験に関しては、祖父母が戦前に生まれの者を「平和教育第3世代」とし、祖父母が戦後生まれを「平和教育第4世代」で2006年から2035年の間に生まれたか生まれる人々とした。第3世代と4世代に対する平和教育を「次世代型の平和教育」とし、平和教育の方法を考察した。戦争体験の継承への当事者意識を高める「戦争体験継承への当事者性の形成過程モデル」として、(1)情操的土台作り、(2)心理的距離の縮小、(3)想いの共有、(4)連帯的共感、(5)意義の理解、(6)継承の当事者、(7)継承の主導者、などの7つのステップがあることを示した。2現在生じている紛争や戦争に対しての当事者意識: 2018年4月に、イスラエルの中等教育学校で生徒(117名)に対する質問紙調査を行った。調査結果によれば、イスラエルを平和と考えない生徒は92.3%(108名)と圧倒的に多い。その108名がイスラエルを平和と思わない理由は、「イスラエルに脅威を及ぼす国があるから」(92.6%)、「テロの危険性が常時・実際にあるから」(89.8%)が多い。生徒達に平和な社会をつくるために学習する必要があるものを聞くと、「テロの防止」(66.7%)、「反ユダヤ主義とホロコースト」(56.4%)であり、3番目が「パレスチナの隣人と仲良く暮らすこと」(50.4%)とユダヤ人とパレスチナ人の共生が重要であることも認識されている。3アカデミズムの視点から、平和的課題への当事者意識を育てる実践方法:関西平和教育学フォーラムを、2018年8月に「戦後75年に向けての平和教育ー次世代につなぐ平和教育のあり方」のテーマで開催した。フォーラムでは、「次世代の当事者性を高める平和教育」の基調提案を行った。1戦争体験の継承に対して当事者意識を持たせる:京都教育大学の授業「平和と教育」において、受講生に戦争体験継承の活動を課して、学生自身による継承活動について194件(4年間:2014年度から2017年度)のデータを収集した。分析によれば、(1)戦争体験継承の実践方法として、戦争体験者から直接聞いたのは77件(38%)である。(2)戦争体験者に直接聞き取った時の語り手(戦争体験者)の平均年齢は84.2歳で、語り手の終戦時の平均年齢は14.2歳であった。(3)2017年度における戦争体験継承の課題を提出した49件のケースの中で、HPを利用したのが31件(63%)であった。その内、「NHK戦争体験アーカイブズ」を利用したものが19件であった、などの結果を得た。2現在生じている紛争や戦争に対して当事者意識を持たせる:紛争地域に囲まれた国であり、国内でテロが多発するイスラエルにおいて、未来に向けての教育と、平和教育の位置づけについて教員に対し面接調査を重ねている。Hifa Bilingual Schoolを訪問し、2言語教育について聞き取り調査を行った。ヘブライ大学附属中等教育学校のLiyada Schoolでは、校長からイスラエルの学校教育について聞き取り調査を行うことができた。3アカデミズムの視点から、平和的課題への当事者意識を育てる実践方法の考察: 2018年8月開催の関西平和教育学フォーラムで、外部講師が、戦後70年以上が経過し戦争体験者からの直接的継承が難しい状況下で、「次世代の平和教育」が必要との認識から、国内の新たな平和教育の事例を紹介した。『“次世代型"の平和教育:戦争を「語り」・「継ぐ」』(学研2018)の編集者から、戦争の非体験者がどのようにしたら体験者の想いを伝えられるかに取り組んでいる人々の活動を、紹介・解説してもらうことができた。2019年度の研究でも、戦争体験継承に対する当事者意識を次世代に育てる教育の比較社会学的研究を継続し、当事者意識をいかに育てるかの考察を深める。過去の日本の戦争体験継承への当事者意識を持たせる方法、併せて現在国外で生じている紛争や戦争の解決に対して当事者意識を持たせる方法を、実証的に研究する。次の3つの領域で研究を進める。1戦争体験の継承に対して当事者意識を持たせる:ボランティアガイドの戦争体験継承への当事者意識と、継承活動との関連を考察する。NHKの「戦争証言アーカイブズ」の「証言ビデオ」を用いた授業を事例として、西宮市の小学校で6年生を対象に行った授業の効果を分析する。京都教育大学の学生による戦争体験継承から、当事者意識の形成を分析する。戦争体験継承への当事者意識形成の程度を分析し、継承内容との関連から教員養成における実践方法について提示する。従来の平和教育実践の改善方法として、当事者意識の形成方法を提示する。2現在生じている紛争や戦争に対して当事者意識を持たせる:被爆体験や沖縄戦場体験を語りつぐ方法とその研究成果や、イスラエルでのホロコースト教育やプロジェクト学習、未来や平和的課題への当事者意識の形成方法を比較分析する。国際比較研究により、戦争体験継承への当事者意識の形成の違いを明らかにする。3アカデミズムの視点から、平和的課題への当事者意識を育てる実践方法の考察:平和教育の転換期において、平和教育をばらばらな実践と理論に留めておくのではなく、「平和教育学」と呼べる学問的領域として方法論を形作ることをめざす。研究の最終年度として、「戦争体験継承への当事者意識の形成方法」を冊子でまとめ、成果をHPで公開する。

また、教員養成のプログラムの一つとして、戦争体験の継承活動への当事者意識向上の教育方法を提示する。戦後73年が経過して、戦争体験の継承活動が滞りがちとなっているので、若い世代への体験継承を研究課題とした。戦前生まれを戦争体験第1世代として、第1世代との関係から、戦後生まれた時期から、第2世代、第3世代、第4世代の3つに分類した。現在の若手教員は第3世代で、小学生は第4世代に分類される。当事者との人間関係について、「当事者性」を当事者との近接性を示す指標とし、当事者性を大小で示した。戦争体験の継承では、戦争体験第1世代が当事者であり、第3・第4世代の当事者性を高めることにより、体験継承活動への当事者意識を高めることができるとした。戦争体験の継承では、「原爆被爆体験」が被爆者と支援者との共有物とされるように、平和ガイドや伝承者が体験継承を共同で行うことにより戦争記憶として継承されていく。現在は、戦争体験者の高齢化と減少により、戦争体験の直接的継承から間接的継承へ移行している。戦後73年が経過する中で、戦争体験継承に地域別相違が生じ、また継承方法が異なってきている。戦争体験継承への当事者意識を育てる実践方法を検討する一つとして、「戦争の悲惨さや残酷性の教え方」のテーマで平和教育授業研究会を開催した。戦後73年が過ぎた今、子どもや若者にとって日本が行った戦争をリアルに感じることが難しくなった。第2次世界大戦の戦争被害や戦争加害の悲惨で残酷な非人間性を教えるためには、子どもたちがトラウマにならないように戦争題材を提示する必要がある。反戦意識を高めるために、単に戦争の残酷さを提示するのは心情的方法を用いた決めつけ(教化の一つ)になる。戦争の非人間性(悲惨さや残酷さ)を評価し(レイテイング)、死生観の教育を参考として生命の教育をおこない、戦争体験継承の活動に関わることで、若い世代の平和教育への積極的態度を形成する教育方法を考察した。1戦争体験の継承に対して当事者意識を持たせることについて:京都教育大学の授業「平和と教育」において、受講生に「戦争体験継承の活動」を課して、学生自身による継承活動についてデータを収集している。分析の枠組みとして、(1)戦争体験継承の実践方法(戦争体験者から直接聞く方式、それ以外の方式)、(2)継承の題材(直接聞いた内容、視聴した動画・手記の内容とその掲載場所;「NHK戦争体験アーカイブズ」など)、(3)誰に伝えたかの継承対象者、(4)実践方法、継承の日付、第1段階が体験者から直接聞き、第2段階は体験談を誰かに伝える、(5)継承の効果・成果について学生自身に考察させた。提出レポートの分析から、戦争第3世代が、戦争体験を継承する実際と効果について考察を進めている。2現在生じている紛争や戦争に対して当事者意識を持たせることについて:紛争が多発する中東に位置するイスラエルにおいて、学校での平和教育の位置づけや、平和に向けての教育方法などを調査した。2018年2月に行ったイスラエルの実地調査では、ハイファ市のThe Hebrew Reali SchoolのDr. Yossi Ben-Dov校長からイスラエルの教育について面接調査をした。テルアビブではMeitar High School高校のDr Keren Raz-Netzer校長から高校教育について面接調査をした。
グラフィティックカーボンナイトライド薄膜の開発と電子デバイスへの応用開拓

本研究では私達が以前に開発したグラフィックカーボンナイトライド(GCN)薄膜の電子デバイスなどへの応用を目指し、GCN薄膜の合成法の改善を行った。その結果、最終的に単結晶基板として利用できるSi基板を用い温度プログラムを細かく検討した結果、X線回折でこれまで観測することが難しかった高次の反射も見られるようになった。現在この薄膜を用い、FET素子の開発などを行っている。また、これまでの予備的知見より、得られた薄膜の屈折率が高いことが明らかとなってきた。GCN薄膜の応用の可能性が広がると考え、現在得られた薄膜の正確な屈折率の評価をするべく、共同研究を開始した。本研究では我々が開発したグラフィティックカーボンナイトライド薄膜の電子デバイスへの応用を目指したものである。昨年度はより高品質の薄膜を作成すべく合成条件の最適化を行った。当初の予想以上に薄膜作成に用いる基板依存性があることが分かり、これまでのガラス、Si、HOPGといった基板だけでなく、サファイア、アルミ、ゲルマニウムなど多種の基板を検討した。得られた薄膜の評価方法も従来のXRDの測定だけでなく、ラマン分光測定、エリプソメトリーなどの測定を用いることでより多角的に薄膜を評価した。その結果従来よりも合成条件の細かい最適化に成功した。また、昨年度後半より、より温度制御を精密に出来る電気炉を導入することで、一段と均一な薄膜作製に成功した。一方、FET素子への組み込みは思いの外苦労した。具体的には、ボトムゲート型の素子を作成しようと、Si/SiO2基板に固執していたが、それだと十分に綺麗な薄膜を作成できず断念した。現在はトップゲート型の素子を作るべく、条件検討を行っている。特に絶縁層のとしてパリレンを用いるとうまくいきそうであるという予備的結果を得られている。ただし、パリレンは自分たちで作成することが出来ないので、作業効率向上のためにもさらに検討を行う予定である。今年度は昨年度の結果をもとに、FET素子の作成を目指す。素子に組み込むことで、薄膜の物性を電気物性として評価できるようになり、その情報をもとに合成条件をさらに最適化出来ることが期待される。すでに薄膜作製の条件をかなり最適化することに成功しているため。本研究は我々が開発したグラフィックカーボンナイトライド薄膜の電子デバイスなどへの応用を目指したものである。これまで様々な基板の上に成膜に成功したが、薄膜の質に差が見られた。当初は最も質の良い薄膜を与える(相性の良い)基板の探索に注力していたが、HOPGなど、良い薄膜も与えるが、基板ごとに差が見られ苦労していた。最終的に単結晶基板として利用できるSi基板に集中し温度プログラムを細かく検討した。その結果、X線回折でこれまで観測することが難しかった高次の反射も見られるようになった。FET素子において苦労しているのは、最適な薄膜を与える条件ではSiO2がダメージを受け(550 °Cまで加熱)てしまうことであった。そこで、ボトムゲート型の素子を諦め、トップゲート型の素子に切り替えるべく条件検討を行っている。昨年度はパリレンなどを絶縁層として試し予備的にうまくいきそうな結果を得られている。その後、薄膜の質問題があったため、しばらく検討を止めていたが(自分たちの研究室で作成できないというのもあり)、また今年度より再会する予定である。グラフィックカーボンナイトライド薄膜の応用の可能性が広がると考え、現在得られた薄膜の正確な屈折率の評価をするべく、共同研究を開始した。これまで報告されているグラフィックカーボンナイトライドでは見えなかった高次の反射ピークがX線回折より観測された。これは薄膜の応用において極めて重要なステップである。本研究では我々が開発したグラフィティックカーボンナイトライド(以下GCN)薄膜の電子デバイスへの応用を目指したものである。当初の予想以上に薄膜作成に用いる基板依存性があることが分かり、最適な基板を検討してきた。その結果、サファイアを用いたときのみ、GCN面内の周期構造に起因するX線の反射が得られた。さらにエリプソメトリーを用いて薄膜を評価したところ、X線で秩序性が高い薄膜ほど屈折率が大きいという相関が得ることが出来た。得られた屈折率は有機材料としては非常に高く、大きな可能性があるため詳細に調べた。その結果、炭素系材料(ファーボンファイバーやグラファイトシートなど)と相性が良く、干渉色を利用し綺麗に抵触することが出来た。一般に黒色の炭素系材料は、同じく光を吸収することで呈色する色素材料を混ぜても明るい色を実現することが困難である。干渉色を利用した本手法はカーボン材料の呈色に関し、新しい可能性を提示した。また屈折率が高いゆえ、干渉を利用した呈色でありながら角度依存性が小さく、カーボンファイバーを曲げても色味はほとんど変化しないといった特徴もある。残念ながら当初の目的であるGCN電子デバイスへの応用は、GCNのドメインサイズを大きく出来ず、現在検討中である。マイクロメートルスケールのドメイン形成は困難であると考え、現在は共同研究で、ナノメートルスケールで薄膜を評価できないか検討している。

本研究では私達が以前に開発したグラフィックカーボンナイトライド(GCN)薄膜の電子デバイスなどへの応用を目指し、GCN薄膜の合成法の改善を行った。その結果、最終的に単結晶基板として利用できるSi基板を用い温度プログラムを細かく検討した結果、X線回折でこれまで観測することが難しかった高次の反射も見られるようになった。現在この薄膜を用い、FET素子の開発などを行っている。また、これまでの予備的知見より、得られた薄膜の屈折率が高いことが明らかとなってきた。GCN薄膜の応用の可能性が広がると考え、現在得られた薄膜の正確な屈折率の評価をするべく、共同研究を開始した。昨年度の結果をもとに、FET素子の作成を目指す。素子に組み込むことで、薄膜の物性を電気物性として評価できるようになり、その情報をもとに合成条件をさらに最適化する。高品質の薄膜を得る手段を確立することに成功した。これより、デバイス作成に注力できる。共同研究を含め、まずはFET素子の形で薄膜の移動度の評価を試みる。材料化学
地下深部挙動監視システム及び地下環境保全技術に関する研究

本研究では地下環境問題に対して,深部地下構造特性評価及び地下深部挙動監視システムの開発,有害物質の無害化ならびに拡散・浸透防止技術の開発を目的として研究を実施し,以下の成果を得た。まず,地下構造特性評価として,岩盤亀裂を透過する直接P波のRMS振幅と接触面積が比例することを実験的に示し,このことが岩盤亀裂のせん断過程の評価に有効であることを示した。また,AE自動計測システムを構築し地下発電所建設現場における岩盤挙動評価を行った。次に,地下深部挙動監視システムの開発として,地下水位変動挙動の解析やトンネル切羽前方の岩盤特性の推定に地球統計学手法が有効であることを示した。また,速度分散曲線を利用する表面波探査や非破壊評価の基礎的研究としてレーザードップラー振動計を用いた超音波伝播の精密計測を実施し超音波速度分散特性を得るとともにその適用性について検討を行った。さらに,比抵抗,弾性波,高精度傾斜計などを利用した高精度物理探査技術の開発を行い地下破砕構造の探査に適用した。最後に,有害物質の無害化ならびに拡散・浸透防止技術の開発として,地下における物質移動を支配する岩盤亀裂浸透率の三乗則からのかい離に対する亀裂表面形状特性の影響とその評価法を示した。また,高レベル放射性廃棄物地層処分に関連して沿岸海底下における地下水流動解析を行い,地下水位および海水準の変化に伴う塩淡境界の移動を明らかにした。さらに,主として重金属で汚染された粘土質地盤の動電土壌浄化プロセスに対してその数値解析手法を示すとともに動水勾配併用法による重金属の浄化促進効果を明らかにした。一方,動的注入工法による低透水性岩盤へのグラウト効果に関して注入材料の粘性,注入圧力,周波数など定量的検討に加えて理論的な検討を行い,同工法を合理的に適用する方法を示した。本研究は,地下深部の微細亀裂から大規模破砕構造にいたるまでの透水性・力学特性を把握し,深部地下構造特性の評価システムと地下環境の監視システムの開発,有害物質の無害化ならびに拡散・浸透防止技術の開発を目的としている。本年度は,まず,表面形状特性の異なる亀裂を含む様々な試料に対して浸透率と孔隙率を測定し,亀裂浸透率をより正確に評価するため,亀裂浸透率の三乗則からのかい離を調べた。また,有限要素法解析により複雑な地下構造における透水性を評価する研究を行い現地実測データと解析結果との対応を明らかにし新しい評価システムを構築した。さらに,岩盤中の放射性物質の移動現象についても新しい解析を行った。これと併せて,主として重金属で汚染された粘土質地盤からの重金属の動電土壌浄化プロセスについて,物質輸送方程式による数値解析と実験の両面から検討した結果,動電土壌浄化プロセスを数値解析から予測できること,また陰極側からの塩基の土壌への拡散防止が重金属を速やかに陰極槽に除去できることが明らかとなった。一方,合理的な深部地下構造調査技術の開発を行うため、地下構造調査によって得られた離散的な観測値をもとに時間および空間的に変動する物性値を精度良く把握するために、地球統計学モデルの適用性について検討するとともに、地球統計学モデルに多変量自己回帰モデルを組み合わせた新しい統計モデルを構築した。また、地下環境における合理的な汚染物質の拡散・浸透防止技術の開発を行うため、不連続性岩盤のグラウチングによる浸透防止効果についての調査を行った。さらに,地下において破砕が生じた場合、地表に変形が生じ,地震断層などでは、地表変形量から地下に伏在している断層構造の様子を知ることが出来ることから,破砕によって生じた地表で傾斜の変化を高精度傾斜計で観測し,このデータを基に地下の破砕の様子を推定する逆問題の解法アルゴリズムを開発した。

本研究は,地下深部の微細亀裂から大規模破砕構造にいたるまでの透水性・力学特性を把握し,深部地下構造特性の評価システムと地下環境の監視システムの開発,有害物質の無害化ならびに拡散・浸透防止技術の開発を目的としている。地下深部の透水性に関して,高レベル放射性廃棄物地層処分施設の建設候補地として沿岸海底下も有力であることから,沿岸海底下における地下水流動解析を行い、密度の異なる地下水による遷移領域(塩淡境界)の変動の長期予測を行った。その結果,塩淡境界は地下水位が低下すると陸域側へ,海水準が低下すると海域側へ移動することがわかった。また,地下深部の破砕構造の力学特性に関して,かみ合わせ寸法の異なる不連続面供試体に対してしてせん断試験を行い,かみ合わせ寸法が大きくなるにしたがってせん断強度が低下することを示した。一方,弾性波による深部地下構造特性の評価および地下環境の監視を目的として,個別要素法を用いた弾性波動現象のシミュレーション手法を開発し,この方法により破砕構造における波動現象および破壊現象のモデリングが可能であることを示した。また,新規に導入したレーザードップラー振動計を用いて岩石材料における弾性波伝播挙動を観測することによりその基礎データを得た。さらに,有害物質の無害化ならびに合理的な拡散・浸透防止技術に関して,定電流密度条件下で通電を行うことにより、粘土質土壌からのカドミウムの浄化について実験により系統的に検討し、カドミウムの浄化効率と消費電力の抑制の両面から、適切な電流密度値を設定する必要があることを明らかにするとともに,動的注入工法による低透水性岩盤へのグラウト効果に関して注入材料の粘性・注入庄力・周波数など定量的検討を行い、微小亀裂内に確実に注入する技術開発の実験と解析を実施し多くの実用的成果を得た。地下構造特性の評価を行うため,個別剛体要素法による岩盤の微細亀裂の発生・進展に関する基礎的な解析を行うとともに岩盤亀裂のせん断力学特性の寸法効果について合理的な評価法を提案し,それに対する実験的検証を行った。また,地下構造調査技術に資するため,岩石組織及び微細地質構造についてミクロレベルの間隙分布について平均,共分散などの統計パラメータを取得し,その特性について検討した。さらに,地下破砕構造の探査技術と弾性波モデリング手法の開発として,地震探査反射法のデータ処理において測線の屈曲や不等測線間隔を補正する手法を開発し,波動論に基づく高精度なデータ処理を可能とした。加えて波動の周波数に応じて幅が変化するフレネル・ボリュームの概念を導入した走時トモグラフィ手法を開発し、受振器配置に制約があるため不安定となりやすい屈折法データに適用した。また,破砕構造などの微細構造を検出するため,波動方程式に基づく波形インバージョン手法を開発し,現地データに適用し他の調査の結果と良い対応を示す結果を得ることができた。さらに,破砕構造の弾性波伝播や波動によって生じる破壊現象のモデリングが可能である粒状体モデルを用いた波動場モデリング手法を開発した。一方,地下環境汚染浄化技術として重金属で汚染された緩衝性地盤への動水勾配併用法を適用した動電学的土壌浄化技術に対して、各種錯形成剤の効果,印加電圧等操作因子の影響,比較的透水性の良好な汚染地盤での浄化効率の改善についての検討を行い、動水勾配併用法による重金属の浄化促進効果を明らかにした。
絶対嫌気性超好熱菌へのTCAサイクル酵素導入による物質生産能の強化

絶対嫌気性超好熱性アーキアThermococcus kodakarensisはデンプンやピルビン酸の酸化分解と共役したプロトン還元により水素を発生させるが、これら基質はアセチル-CoAを経て最終的に酢酸として排出される。T. kodakarensisはC6カルボン酸を変換する酵素群を有しておらず、アセチル-CoAを代謝するTCAサイクルは機能していないと考えられているが、これら酵素群を有している超好熱菌も存在する。本研究では、T. kodakarensisに超好熱菌由来の耐熱性C6カルボン酸変換酵素群を導入し、TCAサイクルを駆動させることによる生育および物質生産能への影響を解析した。超好熱性アーキアThermococcus kodakarensisはデンプンやピルビン酸をアセチル-CoAの酸化分解と共役したプロトン還元により水素を発生させるが、このアセチル-CoAは最終的に酢酸として排出される。T. kodakarensisはクエン酸シンターゼ・アコニターゼ・イソクエン酸デヒドロゲナーゼの遺伝子を有しておらず、TCAサイクルが機能していないとされているが、近縁の超好熱アーキアPyrococcus furiosusは実際に活性を有するこれらの耐熱性酵素をコードする3遺伝子クラスター(Pf-TCA)を有している。そこで本研究では、T. kodakarensisにPf-TCAを導入することでアセチル-CoAをさらに酸化し、そこで得た還元力を獲得し利用することで水素や有用物質の生産能に優れた超好熱菌株を確立することを目的とした。強力かつ恒常的に機能するプロモーターの下流にPf-TCAを連結したシャトルベクターをT. kodakarensisに導入したところ、培養上清中のコハク酸濃度の増加が観察された。Pf-TCA導入株ではアンモニア濃度が著しく減少し、グルタミン酸デヒドロゲナーゼによるアンモニア消費反応が亢進されている可能性が考えられた。2-オキソグルタル酸:フェレドキシン酸化還元酵素(OGOR)高発現株にPf-TCAを導入することで、基質消費量あたりの水素発生収率はコントロール株の55%から63%に向上した。酢酸排出抑制のためにアセチル-CoAシンテターゼACSIまたはACSIIIを欠失させたところ、Pf-TCAの導入によるコハク酸生成量の増加率が大幅に向上した。これらの結果よりPf-TCAの導入に加えてOGORの高発現またはACSの欠損によりTCAサイクルがT. kodakarensisに確立されたことが示唆された。また、T. kodakarensisのメタボローム解析について予備検討を行い、培養や代謝物抽出の条件を確立した。T. kodakarensisの各種改変株にC6有機酸変換酵素群をコードするPf-TCAを導入し、得られた組換え株の生育特性とマスバランス、水素生産について解析した。その結果、Pf-TCA導入株ではコハク酸生成量の増加、およびアンモニア濃度の減少を検出し、細胞内の炭素・エネルギー代謝が確かに変化していることを示せた。特に、OGOR高発現株にPf-TCAを導入することで、基質消費量あたりの水素収率が向上することを見出している。さらにACSIまたはACSIIIの破壊により代謝がより大きく変化することを見出すなど、Pf-TCAの効果の評価は順調に進展している。さらに、より詳細な検討として計画しているメタボローム解析について、代謝物抽出法などを確立した。一方で、T. kodakarensisを含む超好熱アーキアにおいて未知であるコハク酸-フマル酸間の酸化還元反応については、検討することができなかった。超好熱性アーキアThermococcus kodakarensisはデンプンやピルビン酸を代謝し、アセチル-CoAの酸化分解と共役したプロトン還元により水素を発生させるが、このアセチル-CoAは最終的に酢酸として排出される。T. kodakarensisはクエン酸シンターゼ・アコニターゼ・イソクエン酸デヒドロゲナーゼの遺伝子を有しておらず、TCAサイクルが機能していないとされているが、近縁のPyrococcus furiosusはこれらの耐熱性酵素をコードする3遺伝子クラスター(Pf-TCA)を有している。本研究では、T. kodakarensisにPf-TCAを導入し、TCAサイクルを駆動させることによる影響を評価する。昨年度までに強力プロモーターの下流にPf-TCAを連結したシャトルベクターをT. kodakarensisに導入し、さらに酢酸排出抑制のためにアセチル-CoAシンテターゼACSIまたはACSIIIを欠失させた株を作製し、予備的に検討した。今年度、このPf-TCA導入およびACSIII欠失を行った株について水素発生培養での詳細なマスバランス解析を行い、コハク酸生成量の増加に加えてアンモニア消費量が増加していることを確認した。これはPf-TCAにコードされるイソクエン酸デヒドロゲナーゼによってNAD(P)Hが過剰となり、還元的アミノ化によりNAD(P)+に再生している可能性が考えられた。さらにメタボローム解析を行ったところ、菌体内のクエン酸の増加、ホスホエノールピルビン酸の減少が観察されたことから、TCAサイクルの駆動が示唆された。またアセチル-CoAを生成する糖代謝に変異が生じたことで増殖能が低下した変異株をランダム変異の手法により単離し、変位部位を同定した。クエン酸シンターゼ・アコニターゼ・イソクエン酸デヒドロゲナーゼの3遺伝子(Pf-TCA)導入とアセチル-

CoAシンテターゼIII欠失を施したT. kodakarensisの株のマスバランス解析とメタボローム解析の結果は、これらの改変によりTCAサイクルが駆動したこととよく一致したが、当初の予想に反して増殖能や水素生産能に大きな変化は見られなかった。また細胞内のイソクエン酸は顕著に減少していたことから、pf-TCAにより導入した3酵素の中でアコニターゼの活性が相対的に低く、導入した外来酵素の活性の均衡が取れていないことが示唆された。一方、Pf-TCAの導入には自律複製プラスミドをベクターとして用い、水素発生培養中ではベクター維持のためにロバスタチンを添加したが、ロバスタチンはアセチル-CoAを前駆体とするメバロン酸経路を阻害することから、その添加はアセチル-CoAや酢酸の代謝に影響を与える可能性も新たな懸念事項である。これらの遺伝子発現の不均衡の解消やロバスタチン添加を必要としない遺伝子組換え法の適用など、改変株の改良と再作製が必要となり、当初の計画から遅れることとなった。超好熱性アーキアThermococcus kodakarensisはデンプンやピルビン酸を代謝し、アセチル-CoAの酸化分解と共役したプロトン還元により水素を発生させるが、このアセチル-CoAは最終的に酢酸として排出される。T. kodakarensisはクエン酸シンターゼ・アコニターゼ・イソクエン酸デヒドロゲナーゼの遺伝子を有しておらず、TCAサイクルが機能していないとされているが、近縁のPyrococcus furiosusはこれらの耐熱性酵素をコードする3遺伝子クラスター(Pf-TCA)を有している。本研究では、T. kodakarensisにPf-TCAを導入し、TCAサイクルを駆動させることによる影響を評価した。Pf-TCAをシャトルベクターで導入したT. kodakarensis株では培地中有機酸分析やメタボローム解析による細胞内有機酸の分析においてTCAサイクル代謝物の濃度増加が観察され、TCAサイクルが機能していることが示唆された。そこで13C標識ピルビン酸を添加した培養において発生したCO2の13C標識率を検討したところ、顕著な13C標識率の増加は観察されず、導入遺伝子によるTCAサイクルは還元的に機能している可能性が考えられた。一方、Pf-TCAの導入に用いたシャトルベクターの維持のために添加するロバスタチンはアセチル-CoAを前駆体とするメバロン酸経路を阻害することから、その添加はアセチル-CoAや酢酸の代謝に影響を与える懸念があった。そこでPf-TCAを染色体に導入した組換え株を新たに作製した。本株はピルビン酸培地において親株と同等の生育を示した。今後、本株を用いた検討を継続する。絶対嫌気性超好熱性アーキアThermococcus kodakarensisはデンプンやピルビン酸の酸化分解と共役したプロトン還元により水素を発生させるが、これら基質はアセチル-CoAを経て最終的に酢酸として排出される。T. kodakarensisはC6カルボン酸を変換する酵素群を有しておらず、アセチル-CoAを代謝するTCAサイクルは機能していないと考えられているが、これら酵素群を有している超好熱菌も存在する。
骨髄幹細胞を用いた歯科矯正学的リモデリングの促進とその分子調節機構の解明

1.骨髄幹細胞が歯根膜構成細胞および歯髄細胞に分化することを確認した。2.骨髄由来幹細胞はリモデリングの盛んな部位に生着することを示した。3.骨髄幹細胞の誘導に神経が関与していることを示唆した。4.歯科矯正治療法の改良や新手法の開発、外傷の効果的な治療法につながる結果を得た。現在までに、歯科矯正学的牽引時における歯周組織の早期変化、ならびに骨髄幹細胞の多分化能に関する研究を行ってきた。歯科矯正学的牽引時にける歯周組織の変化では、牽引1時間以内で牽引則において歯根膜線維芽細胞および骨芽細胞にRunx2、Msx2、ALP蛋白の局在と強いシグナルを確認した。骨髄幹細胞の歯牙構成細胞への分化能に関する研究では、GFPマウス骨髄細胞移植実験系において、骨髄幹細胞が骨芽細胞、破骨細胞、歯根膜線維芽細胞、および歯髄細胞に分化することを確認した。骨髄幹細胞は歯牙組織及び歯周組織を形成する全ての細胞への分化能を有しており、骨髄幹細胞を用いた歯科矯正学的治療応用への可能性を示している。そこで,今回,歯科矯正学的牽引時の歯根膜組織に対するメカニカルストレス付与の結果、骨髄幹細胞が骨芽細胞や破骨細胞に分化誘導され、また歯根膜のリモデリングにも同幹細胞が強く関わっているとの発想に至り,これら一連の歯牙牽引時における骨髄幹細胞の機能解明を行ったところ,このメカニカルストレスによって積極的にリモデリングの盛んな部位に骨髄幹細胞を供給することができる可能性が示唆された。したがって、効率的な「歯の移動」が可能になると考えられる。また申請者らはG-CSFが骨髄幹細胞の組織生着率を増加させる現象も確認しており、高い確率で新規歯科矯正学的治療法の開発が可能であると考えている。なお,2010年に得られた結果は,2011年11月に行われる第20回国際口腔顎顔面外科学会(ICOMF)にて報告する予定である。現在までに、歯科矯正学的牽引時における歯周組織の早期変化、ならびに骨髄幹細胞の生体内における動態と多分化能に関する研究を行ってきた。歯科矯正学的牽引側における歯周組織の変化では、牽引1時間以内で牽引則において歯根膜線維芽細胞および骨芽細胞にRunx2、Msx2、ALP蛋白の局在とシグナル増加を確認した。また、メカニカルストレスに伴う歯周組織の恒常性維持と細胞分化にHSPsが密接に関与していることを示した。骨髄幹細胞の歯牙および歯周組織構成細胞への分化能に関する研究では、GFPマウス骨髄細胞移植実験系において、骨髄幹細胞が骨芽細胞、破骨細胞、歯根膜線維芽細胞、および歯髄細胞に分化することを確認し、これらの前駆細胞となると考えられる骨髄由来幹細胞がおもにリモデリングの盛んな部位に生着することを示した。歯科矯正学的牽引時の歯根膜組織では、骨髄幹細胞が骨芽細胞や破骨細胞に分化誘導され、また歯根膜のリモデリングにも同幹細胞が強く関わっているとの結果から,歯牙牽引時における骨髄幹細胞の機能解明を行ったところ,メカニカルストレスによって積極的にリモデリングが行われている部位に多くの骨髄幹細胞が供給されることを実験的に確認した。先にも述べたように、骨髄幹細胞は歯牙組織及び歯周組織を形成する全ての細胞への分化能を有しており、骨髄幹細胞を用いた歯科矯正学的治療応用への可能性は現実味を帯びてきた。歯周組織刺激と幹細胞誘導との関係を詳細に検討すれば、効率的幹細胞の局所への誘導、歯周組織リモデリングの促進とそれに伴う「歯の移動」が可能になると考えられる。今回得られた結果は新規矯正学的治療法の開発に加え、外傷的ストレスを受けた組織の修復、再生を効果的治療法の開発にもつながると考えている。申請者らはさらに効果的な幹細胞誘導法を検索中である。なお,20102011年に得られた結果は,2012年7月に行われる第17回ヨーロッパ血液学会(EHA)にて報告する予定である。前年度から引き続き、歯科矯正学的牽引時における歯周組織の早期変化、ならびに骨髄幹細胞の生体内における動態と多分化能に関する研究を行ってきた。歯科矯正学的牽引側における歯周組織の変化では、牽引則において歯根膜線維芽細胞および骨芽細胞にRunx2、Msx2、ALP、BMPsをはじめとする骨芽細胞分化関連因子の著明な発現上昇と経時的な局在の変化が生じることを明らかにした。また、メカニカルストレスに伴う歯周組織の恒常性維持と細胞分化にHSPsと神経内分泌関連因子が密接に関与していることを示した。骨髄幹細胞の歯牙および歯周組織構成細胞への分化能に関する研究では、GFPマウス骨髄細胞移植実験系において、骨髄幹細胞が骨芽細胞、破骨細胞、歯根膜線維芽細胞、および歯髄細胞に分化することを確認し、これらの前駆細胞となる骨髄由来幹細胞がおもにリモデリングの盛んな部位に生着すること、その誘導に神経が関与していることを示唆した。

歯科矯正学的牽引時の歯根膜組織では、骨髄幹細胞が骨芽細胞や破骨細胞に分化誘導され、また歯根膜のリモデリングにも同幹細胞が強く関わっているとの結果から,歯牙牽引時における骨髄幹細胞の機能解明を行ったところ,メカニカルストレスによって積極的にリモデリングが行われている部位に多くの骨髄幹細胞が供給されており、これらは神経内分泌関連因子の強い局在がみられる領域と一致していた。今回新規に得られた結果により骨髄幹細胞の歯科矯正学的治療応用の可能性はさらに現実味を帯びてきた。さらに矯正学的治療法の開発に加え、外傷的ストレスを受けた組織の修復、再生を効果的治療法の開発つながる非常に有用な結果を得ることができた。GFPトランスジェニックマウス由来骨髄移植マウスの作製、歯科矯正学的牽引モデルマウス(歯科矯正実験モデルマウス)の作製ともに成功し、これらの実験動物を用いて順調に実験を行っている。これまでの研究では矯正学的治療によって生じる歯周組織の変化と骨髄由来幹細胞の動態を詳細に検討することができた。また、歯周組織のリモデリングと外傷性ストレス時の組織修復や再生に関わる因子の検討を行い、骨髄由来細胞が傷害性刺激を受けた組織に多く分布している事を明らかにした。また、これらの研究成果は学術雑誌と国内外の学会発表で出版公表しており、実施計画の点からも公費研究としの観点からも順調に進展している。24年度が最終年度であるため、記入しない。当初の計画どおり、新規歯科矯正学的治療法の開発とその基礎になる研究を行う。これを実現するために、骨髄幹細胞の分化誘導法とその局所誘導法について検索をおこなっていく予定である。また、これらの技術の発展応用となる外傷による組織傷害の修復に関する新規治療法の可能性についても検討したい。
X線CTR散乱ホログラフィによる原子分解界面構造解析法の開発とその応用

CTR散乱法で観測したX線散乱強度データを光学におけるホログラフィと類似の方法、および繰り返し位相回復法を併用して界面構造を解析する新しい方法を開発した。この方法では、基板結晶上の超薄膜を界面も含めて超薄膜の各原子層を電子密度分布として解析できるので、原子層間の距離、各原子層の電子密度や広がりを求められることが示された。その結果、電子物性や結晶成長機構に関する重要な知見が得られることも分かった。半導体エレクトロニクスに代表されるように、デバイスの高機能化微細化に伴い、界面構造を理解することの重要性が増大している。デバイスの特性は、界面付近の構造に敏感であることはよく知られているが、これまで、界面付近の構造を原子スケールで評価する方法がほとんどなく研究が進展していない。申請者は、これまでX線回折法、とくにCTR(結晶トランケーションロッド)散乱法により、表面・界面、超薄膜の構造を決定してきた。本研究では、構造モデルを立てることなく、CTR散乱の測定データから直接的に表面・界面、超薄膜の構造を原子分解能で求める方法を確立し、その手法を興味ある系に発展的に応用して行くことを目的としている。本年度は、試料を効率よく作製できるように試料作製評価装置を整備した。走査トンネル顕微鏡(STM)による観察用真空槽と試料作製用装置の2つを試料交換・移動用真空槽を介して連結することにより、超高真空の環境を乱すことなく試料の移動交換を行えるようにした。合わせてSTM観察用の除震機構などを整備した。金属元素を蒸着できる蒸着源も整備した。予備実験として、測定可能な酸化物高温超伝導体超薄膜を用いたCTR散乱の測定を行った。X線回折強度データから位相回復法を用いて解析し、界面構造を再構成できること確認した。CTR散乱測定で得られたデータから位相回復して直接的に構造を求めるには、測定誤差の少ないデータを得ることが本質的に重要であり、CTR散乱データを広範囲に渡って同時測定できる方法の開発も行った。本年度は、試料作製評価装置に低速電子回折装置(LEED)を整備し、さらに、金属を制御して蒸着できる蒸着源も整備した。測定試料には、Si(111)基板の上にエピタキシャル成長させたBi超薄膜を用いて、超薄膜および界面を原子層単位で直接的に構造を求めることを試みた。複数の位相回復法を組み合わせることにより、Bi超薄膜とSi基板の間に、濡れ層と考えられる原子層が存在することがモデルフリーに導けることができた。この結果は、それまでに得られた電子状態に関する測定結果を解釈する上で極めて重要な知見を与えるものであった。さらに、Bi超薄膜構造について得られた結果は、Biのトポロジカル絶縁体として特性を議論する上で重要な結論を与えるものであった。本年度は、これまでの準備研究・実績に基づいて以下の研究を行った。まず、超高真空中でSi(111)基板にBi2Te3薄膜をエピタキシャル成長させ、その上にさらにBi超薄膜(14原子層)をエピタキシャル成長させた試料について、本研究の手法を適用し、各原子層を電子密度として再構成することに成功した。その結果、Si基板とBi2Te3薄膜との界面に濡れ層が存在することがモデルフリーに示された。同時に、解析された各原子層の電子数や広がりからBi超薄膜およびBi2Te3薄膜の結晶性、結晶成長機構に関する知見が得られた。また、Bi超薄膜の平均格子定数は、表面垂直方向に3%伸び、表面平行方向に4%伸縮していることが分かり、Bi超薄膜がトポロジカル転移し得るということを構造の観点から実験的に初めて明らかにした。