hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
リーマン空間の曲率構造と曲率演算について

n次元リーマン空間(M,g)の曲率をR,縮約をcとする。Xiはベクトル場とする。2次の曲率演算tを次式で定義する。1.t三Oデアルタメノ必要十分条件はR三O,すなわち,Mは平坦な空間である。次にtの抗体化テンソルTを次式で定義する(Θはcyclicsum)。このテンソンTと2次の曲率構造R〓R (〓は2重形式の外積)との間には次の関係が成立する。特にMがn+1次元ユークリッド空間の超局面で,X^1,・・・,X^n,Z-空間において,Z=Z (X^1,・・・X┣D1n)の形で与えられているとき,5.2-flatすなわち,R〓R三Oであるための必要十分条件はranA≦3である。よって2階偏微分方程式の特別な場合である。終わりにMがq次共形平坦な直積空間であるときに、その性質を調べるのに有用な次の公式を述べる。ここでCは組合せであり,S≧1,r,tは非負整数とする。代表者は,ファノ多様体Mの二木不変量が,実はMの生則変換群の, Mに付随するある種のコホモロジー空間への自然な表現の指標としてとらえられることを示し(裏面の第3番目の論文参照,共同研究者:二木昭人),その結果として二木不変量の自明でないファノ多様体上には,常に正則なeffective C*-actionが存在することを示した.これは,二木不変量の自明なファノ多様体上にはアインシュタイン=ケーラー計量が存在するであろうという一般化されたカラビ予想とあわせると,ファノ多様体の構造に深い示唆を与えるとともに,一方ではsymplectio gecmetryの立場からはモーメント写像の種々の性質との密接な関連を暗示するものである(裏面の第1番目,第2番目の論文参照).またヤンミルズ場に於るUhlenbeckの定理の一般化であるAndcrson-中島の理論によりdegrde一定のEinstein dcl Pezzo曲面(但し有限個のrational double ,pointを許す)のモジュライを空間のコンパクトハウスドルフ性が言えるが,これと最近のTian-Yauの結果を合わせると, "二木不変量が自明なら, 2次元ファノの多様体,即ち,非特異del Pezzo曲面には必ずアインシュタイン=ケーラー計量が存在するであろう"という予想が殆ど解ける寸前まで行くことがわかる.こういった事実や,アインシュタイン=ケーラー計量を使った一定degreeのdell Pezzo曲面の(代数幾何学的)モジュライ空間の自然なコンパクト化,更にEinstcin-Kahler geometryとMumfordらによるgeomtric invariant theoryとの深いかかわり,そしてアインシュタイン=ケーラー計量から派生した特殊なモンジュ=アンペール方程式とFubini-Pick invariantとの密接な関係......等々が,裏面の一番最後に挙げた書物"Gemetry of Kahler Einstein Manifolds"として, Advaned Studies in Pure Mathematicsのseriesから出版される予定である.
大腸菌染色体複製開始における転写およびDnaA蛋白の機能

大腸菌染色体の複製開始にはRNAポリラーゼによる転写反応が関与していることを古くから示唆されているが、その実体および機能については不明な点が多い。oriCプラスミドを用いたin vivoの研究から、我々はoriCの左側にあるgid遺伝子のプロモーターからの左向きの転写が複製開始に重要な役割を担っており、oriCの右側にあるmioC遺伝子のプロモーターからの左向きの転写も補助的に開始反応に関与していることを明らかにしてきた。これらの両プロモーターを欠失させた場合は人為的に挿入したプロモーターに依存して複製可能であるが、このプロモーターは本来のgidやmioCプロモーターと同様に左向きの場合が複製活性化能が高く、oriCの左側からoriC内に向かう複製は活性化能を示さない。これらの結果からRNAポリメラーゼの後方にできる負のスーパーコイルがDnaA蛋白によるopen comples形成反応を促進する可能性が考えられる。一方、染色体上のgidおよびmioCプロモーターからの転写を欠失させても見かけ上細胞の増殖はあまり影響を受けず、この場合には他の転写が活性化に関与している可能性も考えられる。温度感受性のdnaC変異株を用いてDNA合成を同調化させてgidおよびmioCの転写産物を定量したところ、前者は複製開始直後に顕著な阻害を受けるのに対して後者は複製開始直前に顕著な阻害を受けることが判明した。DnaA変異株を用いた解析からこの阻害はmioC遺伝子のプロモーター上流のDnaA boxへのDnaA蛋白の周期的結合によることが示唆された。DnaA蛋白の細胞内濃度は細胞周期を通して一定であると考えられているが、DNA上の特定の部位においてはかなり変化しているものと思われる。
グラフ構造解析を用いたハイパーテキストの順位づけ,クラスタリング,特徴語抽出

本研究の目的は、リンク構造を持つ大量のWebページの順位づけとクラスダリング手法を構築、これを利用した検索エンジンの構築である。今年度の実績は以下のとおりである。1テキスト部分の抽出Webページはコンテンツ以外にもマークアップのための情報や構造化のための情報を含む。前年度に、このようなファイルからコンテンツ部分のみを抜きだすアルゴリズムを開発実装した。本年度はさらに、これを拡張しWebページだけでなく、構造を持つ任意のテキストに適用可能なように拡張した。この結果は11月にドイツ・リューベックで行われた国際会議で発表した。ここまでの抽出アルゴリズムは、構造化の情報を利用していなかったが、これを利用するようにした場合の抽出精度について調べ、従来のものより高精度あることを示した。この結果は、現在国際ワークショップに投稿中である。2 Webグラフの定義拡張Webグラフとは、Webページとリンク情報の構造を表わすものである。これをキーワードやパタンも表現可能なようにいくつかの定義の拡張を行なった。さらに、前年度に収集していた上述したデータベースの実データを用いた実証実験を行った。この過程において、類似の見栄えを持つ文字列の特徴付けるアルゴリズムを開発し、グラフの作成をより高精度に行えることを確認した。この結果は、現在国際会議に投稿中である。本研究の目的は、リンク構造を持つ大量のWebページの順位づけとクラスタリング手法を構築し、これを利用した検索エンジンの構築である。1データベース構築およびデータ収集本研究が対象とするデータはWwebページとそのリンク情報であり、収集したWebページとリンク情報へのアクセスを提供するデータベースを開発した。これにより、以下に述べる計算機実験が可能となった。2必要部分の抽出Webページはコンテンツ以外にもマークアップのための情報や構造化のための情報を含む。このようなファイルからコンテンツ部分のみを抜きだすアルゴリズムを開発し実装した。アルゴリズムは、コンテンツが書かれた自然言語にも、マークアップ言語にも依存しない。また、多数のWebページを対象に計算機実験を行ない、その有効性を確認した。この結果は11月にワシントンで行われた国際会議で発表した。3 Webグラフの定義拡張Webグラフとは、Webページとリンク情報の構造を表わすものである。上述したデータベースの実データを用いた実証実験が不可欠であるが、実験はこれからの課題である。
液胞形態形成におけるVAM7遺伝子産物の機能

液胞形態形成にはVAM7遺伝子の働きが必須であることが突然変異株を用いたこれまでの解析から示されている.VAM7遺伝子産物の機能とその細胞内局在を解析するために,まず,Vam7p特異的抗体の調製を行った.酵母VAM7遺伝子断片を大腸菌のbeta-ガラクトシダーゼのカルボキシル端に繋がったような融合タンパク質を発現するようなプラスミドを構築し、これを感染させた大腸菌をIPTG存在下に生育させ,菌体をフレンチプレスにより破砕したのち,ゲル濾過,DEAEを用いたイオン交換カラムクロマトグラフィーの手法によりlacZ-Vam7p融合タンパク質を精製した.また,グルタチオン-S-トランスフェラーゼとの融合タンパク質を発現するようなプラスミドも同時に構築し,グルタチオンセファロースを用いたアフィニティークロマトグラフィーによりGST-Vam7p融合タンパク質を精製した.これらの融合タンパク質をもちいて,まず,lacZ-Vam7p融合タンパク質をウサギに免疫し,粗Vam7p抗血清を得た.この抗血清を,GST-Vam7pをカップルさせたカラムを通すことにより,Vam7pに対して高い特異性を持った抗体を調製することが出来た.この抗体を用いて酵母の細胞破砕液を免疫ブロットしたところ,37-kDaのタンパク質が認識された.また,この抗体によって37-kDのタンパク質が免疫沈降された.VAM7遺伝子の構造解析の結果,Vam7pの大きさは37-kDと予想されていたこと,また,VAM7遺伝子欠損株の細胞破砕液中にはこのタンパク質が見いだされなかったことからこの37-Kdのタンパク質がVam7pであると結論した.細胞分画法によって細胞内小器官を分画したところ,Vam7pは液胞膜上に存在することが示された.Vam7pはその構造上,きわめて親水性の高いタンパク質であるのにも関わらず,オルガネラ膜上に存在したことは他の膜タンパク質との相互作用することが考えられる.液胞形態形成にはVAM7遺伝子の働きが必須であることが突然変異株を用いたこれまでの解析から示されている.VAM7遺伝子産物の機能とその細胞内局在を解析するために,まず,Vam7p特異的抗体の調製を行った.酵母VAM7遺伝子断片を大腸菌のbeta-ガラクトシダーゼのカルボキシル端に繋がったような融合タンパク質を発現するようなプラスミドを構築し、これを感染させた大腸菌をIPTG存在下に生育させ,菌体をフレンチプレスにより破砕したのち,ゲル濾過,DEAEを用いたイオン交換カラムクロマトグラフィーの手法によりlacZ-Vam7p融合タンパク質を精製した.また,グルタチオン-S-トランスフェラーゼとの融合タンパク質を発現するようなプラスミドも同時に構築し,グルタチオンセファロースを用いたアフィニティークロマトグラフィーによりGST-Vam7p融合タンパク質を精製した.これらの融合タンパク質をもちいて,まず,lacZ-Vam7p融合タンパク質をウサギに免疫し,粗Vam7p抗血清を得た.この抗血清を,GST-Vam7pをカップルさせたカラムを通すことにより,Vam7pに対して高い特異性を持った抗体を調製することが出来た.この抗体を用いて酵母の細胞破砕液を免疫ブロットしたところ,37-kDaのタンパク質が認識された.また,この抗体によって37-kDのタンパク質が免疫沈降された.VAM7遺伝子の構造解析の結果,Vam7pの大きさは37-kDと予想されていたこと,また,VAM7遺伝子欠損株の細胞破砕液中にはこのタンパク質が見いだされなかったことからこの37-Kdのタンパク質がVam7pであると結論した.細胞分画法によって細胞内小器官を分画したところ,Vam7pは液胞膜上に存在することが示された.Vam7pはその構造上,きわめて親水性の高いタンパク質であるのにも関わらず,オルガネラ膜上に存在したことは他の膜タンパク質との相互作用することが考えられる.
アドレノメデュリンの虚血性視神経症への有効性の検討

1.アドレノメデュリンがラット虚血性視神経症の視機能改善に有効であるかラット虚血性視神経症(rNAION)を作成した。介入操作として、まずローズベンガル(Rose Bengal, RB)液(2.5 mM, 1 ml/kg)をラットの尾静脈より静注し、その後左眼のみに視神経乳頭に514 nmアルゴングリーンレーザーを12秒間照射した。レーザーを左眼に照射したため、モデルラットの右眼はRBのみ投与された眼(以下RB眼)で、左眼がRBにレーザーが照射された眼(以下RB+レーザー照射眼)となる。コントロールラットの方は、RBを静注せず、レーザーを左眼のみに照射した。従って、右眼は何も介入していない眼(以下正常眼)で、左眼がレーザーのみ照射された眼(以下レーザー眼)となる。これらの眼について、NAIONとの一致性をみるために、視神経乳頭の検眼鏡的変化、蛍光眼底造影検査、視神経乳頭内の微小血管の観察、病理組織検査、電気生理学的検査を行った。特に電気生理学的検査はVEP, ERGに加え、網膜神経節細胞の機能を評価できるERGのscotopicthreshold response (STR)コンポーネントを用いた。2.アドレノメデュリンの白色家兎単離短後毛様動脈に対する作用とその機序虚血性視神経症の責任血管であるとされる、白色家兎の単離短後毛様動脈に対するアドレノメデュリンの作用を、ミオグラフを用いて薬理学的に検討した。高カリウム液や、アドレナリン投与により収縮させた単離短後毛様動脈にアドレノメデュリンを投与し、血管弛緩作用および、濃度依存性があるかどうか、その持続時間を検討した。アドレノメジュリンは単離家兎後毛様動脈を弛緩させた。アドレノメジュリン濃度を変化させたときの血管弛緩作用から、アドレノメジュリンは濃度依存に血管を弛緩させることが分かった(n=9)。本年度は、なかなか有益な結果を得ることができず、研究メンバーの退職や、長期休暇等により予定していた研究の進行が遅くなっている。1.アドレノメデュリンがラット虚血性視神経症の視機能改善に有効であるかアドレノメデュリンがラット虚血性視神経症の視機能改善に有効であるアドレノメデュリンまたは生理食塩水を経静脈的にrNAIONに投与する。急性期視神経乳頭浮腫の程度を、OCTを用いて、アドレノメデュリン群と生理食塩水との比較を行う。また引き続きおこる網膜神経線維の菲薄化の程度をOCTにて比較し評価する。網膜神経節細胞(RGC)の機能を、STRを用いて評価する。また、フルオロゴールドを用いて生存RGC数をカウントし、その有効性を比較検討する。これらの結果からrNAIONに対するアドレノメデュリンの視機能障害に対する有効性が判明する。また組織学的にも評価し、RGCの保護効果や病理学的変化から、その機序を探る。同時に視神経乳頭の血管鋳型標本を正常ラット、NAIONラット、アドレノメデュリン治療ラット、生食投与ラットで比較することで血管の変化も明らかにしたい。有効であれば、どの程度の濃度で有効なのか、また、投与方法も経静脈的投与や硝子体内投与のどちらが有効かも明らかにしたい。2.アドレノメデュリンの白色家兎単離短後毛様動脈に対する作用とその機序アドレノメデュリンは濃度依存に短後毛様動脈を濃度依存性に弛緩させたため、次に弛緩させた場合、そのメカニズムを明らかにする。血管弛緩には、一酸化窒素(NO)を介するもの、prostacyclin、endothelium-derived hyperpolarizing factor (EDHF)がある。NOを介する機序については、NO阻害薬、NO合成阻害薬を用いて、薬理学的に評価する。また、アドレノメデュリンがこれらのどの作用を使用して弛緩させているかを解明したい。

高カリウム液や、アドレナリン投与により収縮させた単離短後毛様動脈にアドレノメデュリンを投与し、血管弛緩作用および、濃度依存性があるかどうか、その持続時間を検討した。アドレノメジュリンは単離家兎後毛様動脈を弛緩させた。アドレノメジュリン濃度を変化させたときの血管弛緩作用から、アドレノメジュリンは濃度依存に血管を弛緩させることが分かった(n=9)。本年度は、アドレノメデュリンの白色家兎単離短後毛様動脈に対する作用のみでなく、その機序まで明らかにしたかった。その1つの理由は、アドレノメデュリンがラット虚血性視神経症の視機能改善に有効であるかの実験と、白色家兎の単離短後毛様動脈にたいするアドレノメデュリンの作用の実験を同時進行することができなかった(動物実験センターからの同時使用を許可されなかったため)ためと考えられる。1.アドレノメデュリンがラット虚血性視神経症の視機能改善に有効であるかラット虚血性視神経症(rNAION)を作成した。介入操作として、まずローズベンガル(Rose Bengal, RB)液(2.5 mM, 1 ml/kg)をラットの尾静脈より静注し、その後左眼のみに視神経乳頭に514 nmアルゴングリーンレーザーを12秒間照射した。レーザーを左眼に照射したため、モデルラットの右眼はRBのみ投与された眼(以下RB眼)で、左眼がRBにレーザーが照射された眼(以下RB+レーザー照射眼)となる。コントロールラットの方は、RBを静注せず、レーザーを左眼のみに照射した。従って、右眼は何も介入していない眼(以下正常眼)で、左眼がレーザーのみ照射された眼(以下レーザー眼)となる。これらの眼について、NAIONとの一致性をみるために、視神経乳頭の検眼鏡的変化、蛍光眼底造影検査、視神経乳頭内の微小血管の観察、病理組織検査、電気生理学的検査を行った。特に電気生理学的検査はVEP, ERGに加え、網膜神経節細胞の機能を評価できるERGのscotopicthreshold response (STR)コンポーネントを用いた。2.アドレノメデュリンの白色家兎単離短後毛様動脈に対する作用とその機序虚血性視神経症の責任血管であるとされる、白色家兎の単離短後毛様動脈に対するアドレノメデュリンの作用を、ミオグラフを用いて薬理学的に検討した。本年度は、なかなか有益な結果を得ることができず、研究メンバーの退職や、長期休暇等により予定していた研究の進行が遅くなっている。1.アドレノメデュリンがラット虚血性視神経症の視機能改善に有効であるかアドレノメデュリンがラット虚血性視神経症の視機能改善に有効であるアドレノメデュリンまたは生理食塩水を経静脈的にrNAIONに投与する。急性期視神経乳頭浮腫の程度を、OCTを用いて、アドレノメデュリン群と生理食塩水との比較を行う。また引き続きおこる網膜神経線維の菲薄化の程度をOCTにて比較し評価する。網膜神経節細胞(RGC)の機能を、STRを用いて評価する。また、フルオロゴールドを用いて生存RGC数をカウントし、その有効性を比較検討する。
高温環境下における映像の撮影についての研究

高温環境下で使用可能な撮影機材について調査・実験を繰り返した結果、圧縮空気を高速で吹き付けることでCCDカメラを空冷しながら撮影する方法が一番現実的だという結論に至った。最初に空気取り入れと撮影用のCCDカメラを挿入するための穴を炉の側面に開け、その影響を調べた結果、炉内の温度分布は数十°Cの範囲内に収まった。また、内径10mmのステンレス管に1kg/mm2程度の圧力の空気を断続的を送り込んだ場合でもほぼその範囲内に収まることがわかった。さらに、耐火被覆を施すと点火後1分で200°Cに達していた先端部分の温度が、4分経過後に100°Cを超過する程度に抑えられることなどがわかった。ただし、水冷や液冷はCCDカメラ自体が防水型でなく漏水してしまうので良い結果が得られなかった。最終的に前述の圧縮空気の吹きつけと耐火被覆で覆う方法を併用した方式で確認した。その結果、炉内温度が数百度以上になった場合でも空気の吹き出し口辺りの温度は数十度を維持できることがわかった。ただし、熱源に向かって設置する必要があるCCDカメラの先端部分の温度は、それよりも若干高いのとCCDそのものが熱に弱いため、長時間の撮影や繰り返し使用が困難であった。今後は、熱源に向いているCCDカメラの先端部分を如何に有効に冷却するかを考案する必要があると思われる。また、反射やプリズムを利用する方法も若干試したが、それ自体が高温にさらされるので、満足できる画像が得られなかった。これらを含めまだまだ改良の余地が残されていると思われる。
インデックスタイプの農業保険と農業者のリスク意識の解明

アンケート調査結果に基づき、多くの農業者が毎年の自分の収穫量の変動は地域の収穫量の変動と一定の関係があると認識していること、農業収入の減少に伴う政策対応が必要であると考える農業者の割合が高まっていること等のリスク意識の下で、農業者の6割は、保険料が安く高い保証が得られる地域インデックス保険や低収穫量及び低価格のときの収入低下を緩和できる収入保険等の新しいタイプの農業保険に関心を有していることを明らかにした。(1)全国農業共済協会の協力を得て、全国21道県の約3千戸の農家を対象に、地域インデックス保険等の保険需要に関するアンケート調査を実施した。その結果は集計中であるが、地域インデックスタイプの収量保険については、約6割の農家が加入を検討しても良い旨回答している。アンケート調査と並行して、3道県の農業共済団体の職員(約60名)に対して、地域インデックス保険等の新しい保険について聞き取り調査を行ったところ、職員のほとんどが「農家は地域インデックス保険には関心を示さない」という意見であり、農家アンケート結果と農業共済団体職員の意識のズレが明らかになった。(2)文献やウェブサイトから入手した資料に基づき、アメリカ・カナダの農業保険及び農業経営安定対策の最新動向を分析するとともに、オーストラリア、ギリシャ・キプロスの農業保険について概要を整理した。また、欧州での現地調査により、ギリシャでは強制加入の農業保険が実施されているという欧州委員会等の既存文献の記述は適当ではなく、保険料を強制的に徴収するシステムの農業保険が実施されていることが明らかになった。(3)4道県の約3万戸の農業共済に加入している組合員個別データを借用し、農家ごとに作付している作物とその基準収穫量を把握できるデータベースを作成した。さらに、地域インデックスタイプの保険に関するシミュレーション分析を行うため、天候等による当該年の収穫量(作況指数)の変動に応じて各農家の収穫量も変動させることができるモデルを構築した。(1)全国農業共済協会の協力を得て平成21年度に実施した地域インデックス保険等の保険需要に関するアンケート調査結果を、同協会が平成14年度及び20年度に実施した保険需要に関するアンケート結果と接続させて農業者のリスク意識の解明を行うため、データ整備を行った。また、戸別所得補償制度の本格実施が農業者の農業保険への需要に与える影響等について、農業共済団体やJA等において聞き取り調査を行い、同制度だけでは収入変動を緩和できず、同制度と整合がとれた収入変動対応支払いの仕組みが必要であることを確認した。(2)平成21年度に構築した農業者ごとの収穫量データベースを用いて農業者ごとの収量・収入変動の状況を試算できるシミュレーションモデルを活用して、農業者ごとの実収穫量データに基づき、地域インデックスタイプの収入減少影響緩和対策と米価補てん金制度(平成23年度戸別所得補償制度の枠組みの中で導入予定)の支払い状況を試算し、収入に着目した仕組みの方が保険金の支払い機会が増えるものの、一定期間の支払合計額は価格に着目する方式と比べてもそれほど大きくは増加しないことを明らかにした。(3)アメリカ及びカナダにおいて現地調査を行い、アメリカにおける地域インデックス保険や天候インデックス保険の実施状況や加入農業者の特性、今後のインデックスタイプの農業保険の展開方向、既存の農業収入安定化プログラムとの関係等について聞き取りを行うとともに、カナダのケベック州において、州ベースのインデックスタイプの収入保険である農業収入安定化保険について制度設計、実施状況、連邦レベルの農業収入安定化プログラムとの関係等について聞き取りを行った。その結果、両国において、農業保険とその他の収入安定化プログラムはほぼ重複がないように制度設計されていることを確認した。平成22年に実施した地域インデックス保険等の保険需要に関するアンケート調査結果を用いて、農業者のリスク意識と地域インデックス保険、作物単位収入保険、経営単位収入保険等の新たな農業保険に対する農業者の需要について、クロス集計等により分析を行い、その結果を成果報告書に取りまとめた。主な結果は、以下のとおりである。1地域インデックス保険に対しては、近年、冷害等による大きな被害が発生していない中で、補償水準の引上げや掛金の引下げが可能であることから、回答者の6割が同保険への加入に関心を持っている。一方で、加入者の被害実態が考慮されずに保険金が支払われること等に対する懸念から、加入に関心を持たない者も多い。また、加入に関心を持つ者も、加入者の被害実態に即した補償を求めるため、現行の農業共済との同時加入を求めている。2作物単位収入保険に対しては、水田作では、「収穫量と価格の両方ともに低下する大幅な収入減少への対応」や「毎年の収入変動を小さくするため」、回答者の6割程度が加入に関心を持っている。特に、米価等の低落基調の下で、価格と収穫量の両方の低下への対応が必要となっている様子が伺える。果樹では、いわゆる「豊作貧乏」対策として、かんきつの生産者の7割が収入保険への加入に関心を持っている。3経営単位収入保険に対しては、水田作3割弱、果樹でも35%の回答者しか加入に関心を持っていない。経営単位収入保険の特徴でもある「作物間の収入の相殺」が農業者にとっては魅力を感じない一番の理由になっている。24年度が最終年度であるため、記入しない。
超高圧力による合金の結晶粒制御とその機構の解明

Al-Li合金は超軽量高強度合金として将来期待されている合金系であるが、粒界脆性がその実用化への障害となっている。本研究では、このAl-Li合金の結晶粒径制御に2万気圧までの高圧力を加え高圧力による粒界制御の定量化とその機構を研究した。Al-1at%Li合金を溶解炉で作製した後、Arガス雰囲気内で均一化処理を行い、型圧延と線引きにより直径4mm、長さ5mmの試料を作製した。573Kで1hrで前処理を行い初期粒径として21.1μmの微細な結晶粒を得た。常圧力下の結晶粒成長としてArガス下で673K798Kで時間は0.3ks21.6lksで焼鈍し、高圧力下の焼鈍では1200tプレスWCアンビル型超高圧力発生装置を用いて2万気圧までの高圧力下で行った。試料の結晶粒度は電界研磨と腐食を行い結晶粒界を出現させ光学顕微鏡及びSEM観察を行い測定した。画像処理により平均結晶粒度を決定すると共に統計学的処理を行った。超高圧力Pが作用することで結晶粒成長は著しく抑制され、高圧力ほど微細な組織となることが判明した。それと共に、結晶粒径への高圧力の影響を示す次式を導出した。ここで、ΔVは粒成長の活性化体積、nは指数で結晶粒成長の時間則のD^n-D^n_0=ktで表される。Dは結晶粒径、D_0は初期粒径、kは速度定数、tは時間である。本研究では、この式で超高圧力による結晶粒制御が定量的に評価できた。また、拡散が結晶成長に寄与しているため、圧力により拡散が抑制されたことと密接な関係が存在することが判明した。さらに、n値は常圧においては2となり純金属や単相金属のn値と良い一致を示したが、2万気圧の高圧力下においてはn値が4程度まで増加した。一般にn値の上昇は粒界移動のpinning効果でありLi原子が粒界に偏析してn値を上昇させたといえる。高圧力は以上のの因子に作用し結晶粒成長速度を著しく変化させ、高圧力は結晶粒度制御に応用できることが分かった。
環境認識の実態に基づいた野外学習指導法の体系化とその指導事例集の編集

1野外学習指導法の体系化を進めるに当たり、児童生徒の野外における環境認識の実態調査と実験授業を行った。(岐阜県今尾小、神奈川県南下浦中、小樽市入船小)2野外学習の体系化を考えるための観点を次の様にまとめた。(1)児童生徒の環境認識の実態(2)野外学習の必要性について(3)野外学習の目標と型(4)野外における観察対象の類型(5)野外学習の教育課程での位置付けと指導計画(1)野外学習の教育課程での位置付け(2)野外学習と教室内の学習の連携(3)野外学習における指導計画の立て方(4)野外学習における指導計画の工夫(5)物理化学領域の野外学習(6)野外学習における施設の利用(7)野外学習を環境教育的に展開する視点(8)野外学習の準備と実施(9)野外学習の評価と観点(10)野外学習に関する教師の研修3米国オハイオ州立大学で、ア-スシステム教育の資料収集を行った。4これまでに収集した野外学習指導事例の整理を行った。5これまでの研究成果を報告書にまとめた。本研究の初年度として、野外学習指導法の体系化についての検討、野外学習指導法の体系化を図るための試行学習を実施した。1.研究を円滑に推進するために研究代表者、研究分担者及び研究協力者の計20名からなる研究委員会を組織し4回の室内会議と1回の野外試行学習を行った。2.野外学習指導法の体系化を図るために、「野外学習の必要性」、「カリキュラム上の位置付け」、「学習の指導法」、「観察対象」について議論し、次年度にこれらのことに触れながら、試行学習の結果も参考にしていくつかの学習事例を執筆することにした。3.試行学習として、山、谷川、地層の露出する崖、動植物などが普通に見られる山地で、児童の興味関心のあるものを発見させる学習と、観察の観点を与えた場合の学習の2通りの学習を行うことにした。実際の試行学習は、平成5年10月14日と15日に、岐阜県海津郡平田町今尾小学校の第4学年と第6学年の児童計180名を対象として、学校からバスで1時間ほど離れた岐阜県養老郡上石津町地内で実施した。調査結果については、観察対象毎の記録数の割合、観察対象と観察の観点(色、形状、数量、存在、様子、成因、疑問など)との関わりなどについての一次集計が終了したところである。野外学習指導事例として、北海道、神奈川県、岐阜県、広島県、香川県等での実践例あるいは米国のEarth Systemにおける資料の収集を行っている。(1)野外学習指導法の体系化を進めるに当たり、次の項目について議論を行い、各項目ごとに骨子をまとめた。ア野外学習の必要性イ野外学習のカリキュラム上の位置付けウ野外学習の型エ野外学習の指導法オ野外における観察対象の類型カ野外学習と教室内の学習との連携キ野外における児童生徒の環境認識の実態ク野外学習の評価(2)野外学習指導事例の収集研究組織を通じて、小学校と中学校用の指導事例(約140例)を収集し、それぞれの内容の検討を行った。(3)試行学習の実施中学校での試行学習を、11月79日に神奈川県南下浦中学校第1学年生徒72名を対象に、南下浦中学校周辺の森と海岸で実施し、その結果を分析した。(4)ア-スシステム教育の資料収集本研究と関わって、米国オハイオ州立大学のVictor J.Mayerらが開発を進めている「ア-スシステム教育」を現地で観察し、その資料収集を行った。野外学習指導法の体系化を考える観点について、これまでに議論したことをまとめると共に、収集した指導事例の形式や体裁を統一し、小・中学校別に整理した。1野外学習指導法の体系化を考えるための観点を次の様にまとめた。(1)野外における児童・生徒の環境認識の実態(2)野外学習の必要性について(3)野外学習の目標と型(4)野外における観察対象の類型(5)野外学習の教育課程での位置付けと指導計画(1)野外学習の教育課程での位置付け(2)野外学習と教室内の学習の連携(3)野外学習における指導計画の立て方(4)野外学習における指導計画の工夫(5)物理・化学領域における野外学習

(6)野外学習を効果的に行うための施設の利用(7)野外学習を環境教育的に展開する視点(8)野外学習の準備と実施(9)野外学習の評価と観点(10)野外学習に関する教師の研修2野外学習指導事例及び小樽市立入船小学校で実施した野外実験授業の結果の整理3報告書の作成
植物揮発性成分の生態的農業技術への応用-果樹とコンパニオン植物の共生

果樹は果実を生産するため栽培され、周囲の生物環境と相互に影響を及ぼし合いながら生育している。これらの関係に果樹からの揮発性成分のアレロパシー作用が考えられ、農業技術として利用できる可能性がある。そこで昨年度の成果を踏まえて、異なる発育段階のモモ・リンゴ果実の揮発性成分の消長を調査するとともに、揮発性成分の採香方法、および果実への傷害が揮発性成分発生へ影響するか否かについて検討した。揮発性成分の分析はマイクロ固相抽出法(SPME)吸着剤:65μm StableFlexPDMS/DVB(主に揮発性化合物、アミン類、芳香族化合物を吸着)を用い、キャピラリーGC(Agilent6890N)(カラム:HP-5 30m×0.32mm、検出器:FID)で分析した。今回は、果実を採集後、デシケータで密封してヘッドスペースを分析する方法と、樹上果実をそのまま本研究で開発した特製チャンバーに封入して計測するインタクト法を検討した。両法とも回収揮発性成分の時期別消長は同様であったが、濃度は明らかに前者で高く、解析には前者の方法を用いた。ただし、実際上は樹上果実からの発散が重要であるので、インタクト法を改良する必要がある。モモ`白鳳'果実から検出された成分は、ラクトン類γ-Hexanolactone、γ-Octanolactone、γ-Decanolactone、γ-Dodecanolactone、アルコール類trans-3-Hexen-1-ol、trans-2-Hexen-1-ol、2-Ethyl-1-hexanol、アルデヒド類trans-2-Hexenal(青葉アルデヒド)であり、リンゴの早生`つがる'・中生`ジョナゴールド'・晩生`ふじ'果実からはテルペン類β-Caryophyllene、アルデヒド類trans-2-Hexenal、n-Nonanal、1-Decanal、ケトン類Benzophenone、アルカンn-Tridecaneが検出された。モモ果実のアルデヒド・アルコール類は発育とともに減少し、γ-Decanolactoneは過熟期に著しく増加する傾向がみられた。リンゴ果実では品種に関わらず、アルデヒド類は発育とともに減少し、Benzophenone、β-Caryophyllene、n-Tridecaneは収穫期に増加した。アルデヒド類・テルペン類は蛾の誘引に関与することが知られ、Benzophenoneは保香剤としての機能から、コンパニオンプランティングによる防虫効果が期待された。一方、傷害の影響は、品種や発育段階によって異なっていた。上記の成分のエリシター作用を明らかにするには至らなかったが、揮発性成分が蛾の行動に関与するとすれば、人工的な傷害によって食害の拡大を防止するなど、更なる防虫効果を応用できるものと考えられた。落葉果樹であるモモ'紅清水'をラベンダー(Lavendula pterostoesches),キンセンカ(Calendula officinalis)、西洋タンポポ(Taraxacum officinale)とともに40cmx60cmx30cmのコンテナに植栽し、相互の成長・開花結実に及ぼす影響について調査した。西洋タンポポとコンパニオンプランティングしたモモの成長は、対照区(タンポポを無植栽)と比べて劣る傾向を見出した。また、タンポポの株数の増加とともに、成長抑制が大きいことが分かった。タンポポは他の2種のハーブに比べ、10倍以上のエチレンを発生(約13.5μl/l/hr)しており、深根性で地下部での競合を誘導したことと相俟って成長抑制を招いたものと考えられた。一方、ラベンダーとのコンパニオンプランティングでは、同一の根圏に根系を存在させないパーティション法で露地に植栽した場合、モモの成長量が旺盛となった。これは根系からの影響ではなく、むしろラベンダーからの揮発性成分の影響であると推察された。ただし、その成分の同定には至っていない。さらに、キンセンカとのコンパニオンプランティングでは、モモの着果率が低下することが観察され、その要因について詳細に検討した。キンセンカを植栽したコンテナ植えモモ樹の花粉は、交配実験から明らかに稔性を持つが、雌性器官である胚珠の成長が不完全であることが顕微鏡観察から明らかとなり、キンセンカからのアレロパシー物質の関与が考えられた。葉及び根組織から水抽出した画分において、レタスを用いたバイオアッセイで抑制的に働く物質があることが見出された。事実、同画分の濃縮液を土壌に潅注したところ、モモの落果が認められた。現在、本成分の分析を進めている。なお、これらの相互関係における要因として養分の競合が推定されるが、モモの樹体各部位毎の多量要素、微量要素とも、コンパニオンプランティングした場合と対照との間に特段の差異は認められなかった。従って、揮発性成分をはじめとするハーブが発生する物質の作用が少なからずモモに影響していることが明らかとなり、今後、農業技術のひとつとして成長制御や摘果効果などの点で応用できるものと考えている。前年度のハーブとモモのコンパニオンプランティングにおいて、揮発性成分をはじめとするハーブが発生する物質の作用が少なからずモモに影響していることを明らかにし、農業技術のひとつとして成長制御や摘果効果などの点で応用できることを示唆した。今年度は、モモ自体から発生される揮発性成分について精査し、その構成成分の同定、さらには果実発育に伴う消長、病虫害や物理的損傷などに関連した発生状況などを検討した。

果実由来の揮発性成分は、SPME/HS法により果実からのヘッドスペースガスを吸着し、キャピラリーGCによって分析した。その結果、未熟果ではC_6アルデヒドが多量に存在し、その後果実発育に伴って減少し、成熟段階に入りアルコール類やγ-デカラクトンなどのラクトン類、エステル類が増加する傾向を認めた。これらは果実特有の香気を構成する要素でもある。これらの揮発成分が果実加害昆虫を誘引するか、またはそれを利用したトラップが可能であるかを圃場レベルで検証を試みたが、観察頭数が少なく明らかな結論を得るまでには至らなかった。樹上における過熟果では未同定であるが、RT16分前後にピークが顕著に現れ、このピークは未熟果でも果実表面に傷害を与えると出現することを認めた。同様に成熟と傷害によって顕著に出現するピークはこの他に2つほど認められ、特異タンパクのエリシター作用や栽培環境における生物相へのアレロバシー作用を有するか興味が持たれた。今後、この点はさらに検討する予定である。一方、リンゴ、キウイフルーツ果実についても同様な調査を行い、現在、解析中である。このうち、リンゴについては品種毎の際について調査し、主たるピークは同様であるが、明らかに品種特有の揮発成分が認められ、その消長もモモ同様変化することが分かった。但し、モモ果実よりはその変化は大きくないように伺えた。果樹の揮発性成分の生態的農業への利用は、栽培環境が広範であるため、成分測定は可能であっても圃場レベルでの解析が難しい。今後は基礎資料を得る目的でアッセイ系の確立を検討するとともに、コンパニオンプランティングでの解析を進める予定である。果樹は果実を生産するため栽培され、周囲の生物環境と相互に影響を及ぼし合いながら生育している。これらの関係に果樹からの揮発性成分のアレロパシー作用が考えられ、農業技術として利用できる可能性がある。そこで昨年度の成果を踏まえて、異なる発育段階のモモ・リンゴ果実の揮発性成分の消長を調査するとともに、揮発性成分の採香方法、および果実への傷害が揮発性成分発生へ影響するか否かについて検討した。揮発性成分の分析はマイクロ固相抽出法(SPME)吸着剤:65μm StableFlexPDMS/DVB(主に揮発性化合物、アミン類、芳香族化合物を吸着)を用い、キャピラリーGC(Agilent6890N)(カラム:HP-5 30m×0.32mm、検出器:FID)で分析した。今回は、果実を採集後、デシケータで密封してヘッドスペースを分析する方法と、樹上果実をそのまま本研究で開発した特製チャンバーに封入して計測するインタクト法を検討した。両法とも回収揮発性成分の時期別消長は同様であったが、濃度は明らかに前者で高く、解析には前者の方法を用いた。ただし、実際上は樹上果実からの発散が重要であるので、インタクト法を改良する必要がある。モモ`白鳳'果実から検出された成分は、ラクトン類γ-Hexanolactone、γ-Octanolactone、γ-Decanolactone、γ-Dodecanolactone、アルコール類trans-3-Hexen-1-ol、trans-2-Hexen-1-ol、2-Ethyl-1-hexanol、アルデヒド類trans-2-Hexenal(青葉アルデヒド)であり、リンゴの早生`
ネットワーク型知的擬人化エージェントインタフェースの研究

本研究では、ネットワーク型擬人化エージェントインタフェースを実現するために、以下の基礎研究・開発を行つた。1.ネットワーク型擬人化エージェントインタフェースの実装(継続)擬人化エージェントを任意のWWWページに容易に関連付けることができるように、「VPAタグ」を導入した。これにより、ユーザが新しいWWWページを開くたびに、そのページに関係する擬人化エージェントが画面上に現れて、そのページの内容を音声で紹介したり質問に答えたりするネットワーク型擬人化エージェントインタフェースを実現した。またエージェント・キヤッシュの導入により、オーバーヘッドは新しいエージェントが初めて登場する場合のみ約60KBとなった。2.擬人化エージェントの自動生成従来は、ベースとなる顔写真と3次元頭部ワイヤフレームモデルとのマッチングを擬人化エージェント・エディタ(VSAエディタ)を使用して手作業で行なっていた。本研究では、画像処理技術を利用して顔写真を入力するだけで自動的に擬人化エージェントが生成できるようなプロトタイブを設計し実装した。これにより、短時間で精度の高いエージェントの自動生成が可能となった。プロトタイブでは、家庭用デジタルカメラで撮影した正面顔画像に対して85%以上の成功率を実現した。3.ネットワーク型擬人化エージエントインタフェースの評価ネットワーク型擬人化エージェントは、WWWコンテンツの一部としてサーバ側でエージェントを記述することができる。プロトタイブの実装と評価を通じて、音声対話機能の記述方法など、実用化に向けて検討すべき課題を明らかにした。本研究では,ネットワーク型擬人化エージェントインタフェースを実現するために,以下の基礎研究・開発を行った.1.ネットワーク型擬人化エージェントインタフェースの設計ユーザが新しいwwwページを開くたびに、そのページに関係する擬人化エージェントが画面上に現れて、そのページの内容を音声で紹介したり質問に答えたりするネットワーク型擬人化エージェントインタフェースを設計した。自然感の高い顔を持つ擬人化エージェントのコンピュータ・グラフィックス合成に必要な、顔の輪郭データ、テクスチャデータ、音声属性データ、及び音声対話用データをネットワークを通してwwwサーバ側からダウンロードし、クライアント側で合成する技術を確立した。2.ネットワーク型擬人化エージェントインタフェース・プロトタイプの実装1.の設計に基づき、プロトタイプを実装した。プロトタイプ実装による評価では、ダウンロードに伴うネットワーク・オーバヘッドは1エージェント当たり約60KBであった。このオーバヘッドは、処理手法の最適化やデータキャッシュの導入により、さらに軽減することが可能である。3.擬人化エージェント・エディタの実装本インタフェースシステムでは、wwwページの作者が、ユーザ画面に現れる自然感の高いエージェント像をwwwサーバ側で指定できる。顔写真と3次元頭部ワイヤフレームモデルのマッチングを素早く行うために、3点マッチング法を開発した。また、エージェント像の生成に必要なデータセットを一般ユーザが容易に作成できるよう、3点マッチング法を用いた擬人化エージェント・エディタを設計・実装した本研究では、ネットワーク型擬人化エージェントインタフェースを実現するために、以下の基礎研究・開発を行つた。
次亜塩素酸と金属錯体の反応を支配する機構の解明とそれに基づく酵素機能変換法の開発

ヘム錯体による次亜塩素酸イオンの開裂様式を解明するため、シクロオクテンのエポキシ化触媒反応を行った。イオン的開裂が起こるとエポキシ化反応が起きるが、ラジカル的開裂が起こるとエポキシ化反応が起きない。一方、イオン的開裂から生成する活性種は、次亜塩素酸イオンにより失活反応を受ける。これらの要因を酸化還元電位の異なる2種類のヘム錯体についてシクロオクテンオキシドの収率を検討した。反応溶液中のオレフィンの濃度を増加させると2種類の錯体ともに収率が増加した。反応温度を上げてもともに収率は増加した。一方、次亜塩素酸イオンの濃度を増加させると、ある濃度までは収率が増加したが、ある濃度以上では低下することが明らかとなった。反応を吸収スペクトルを用いて追跡した結果、酸化還元電位が低い錯体では、錯体が酸化的分解を受けているため収率が低下していることがわかった。一方、酸化還元電位が高い錯体では、触媒の分解は起こっておらず、反応活性種が次亜塩素酸イオンにより失活していることが明らかとなった。これらの結果は、先に提案した次亜塩素酸イオンの開裂制御機構と一致する結果であることがわかった。クロム錯体を用いて、次亜塩素酸イオンの開裂様式の研究を行った。鉄錯体では、ある酸化還元電位を境に次亜塩素酸イオンとの反応から生成する錯体が変化したが、クロム錯体では用いたすべての錯体でイオン的開裂を示す生成物が得られた。クロム錯体の酸化還元電位を測定すると、鉄錯体の境界となった電位よりどれも低いことがわかった。この結果も我々が昨年度提唱した機構と一致する結果であった。アキシャル位にイミダゾールをもつ次亜塩素酸錯体を合成した。錯体の反応性は極めて低いことが明らかとなった。本年度に計画した実験を順調に進めることができた。本年度の実験から得られた結果は、昨年度提唱した結合開裂過程を制御する機構に従って説明できる結果であった。これらは、昨年度に見いだした機構の妥当性を示す結果であると考える。クロム錯体と次亜塩素酸イオンとの反応は、さらに酸化還元電位の高い錯体を合成して実験する必要があると考える。その他の実験は、申請した計画に従って進める。ヘムに配位した次亜塩素酸イオンの開裂過程を研究するため、電子吸引性度の異なるポルフィリン配位子の合成を行った。ポルフィリンのメソ位に結合するフェニル基内にフッ素原子を導入し、その導入数を変えることで電子吸引性度の調整を行った。予定通り、ポルフィリンを合成することができた。これらポルフィリンに鉄イオンを挿入してヘム錯体とした。これらヘム錯体をそれぞれジクロロメタンに溶解して、低温下、次亜塩素酸イオンを添加した。反応過程を吸収スペクトルを用いて追跡した結果、次亜塩素酸イオンとの反応から鉄4価オキソポルフィリンπカチオンラジカル錯体を生成するヘムと鉄4価オキソポルフィリン錯体を生成するヘムに分類できることが明らかとなった。それぞれのヘムと開裂過程の関わりを解明するため、鉄4価オキソポルフィリン錯体の酸化還元電位を測定した。その結果、酸化還元電位が約1.1V以上のヘムからは、次亜塩素酸イオンから鉄4価オキソポルフィリン錯体を生成するのに対して、それ以下のヘムからは鉄4価オキソポルフィリンπカチオンラジカル錯体が生成していることが明らかとなった。一方、次亜塩素酸イオンの開裂様式をシクロオクテンのエポキシ化反応の収率から推定すると、すべてのヘムで次亜塩素酸イオンはイオン的に開裂して鉄4価オキソポルフィリンπカチオンラジカル錯体を生成していることが示唆された。以上の結果から、ヘムと次亜塩素酸イオンの反応はすべてイオン的開裂が起き鉄4価オキソポルフィリンπカチオンラジカル錯体が生成するが、酸化還元電位が1.1V以上の鉄4価オキソポルフィリンπカチオンラジカル錯体では溶液中の余剰な次亜塩素酸イオンと反応し、鉄4価オキソポルフィリン錯体に還元される、という機構が提唱できた。本年度は、計画していた実験を順調に進めることができた。その結果、次亜塩素酸イオンがヘムとの反応でどのように結合を開裂させるかを明らかにすることができた。さらにその結合過程とヘムの電子状態との関わりについても研究を進めることができた。その結果、次亜塩素酸イオンはすべてのヘムとの反応でイオン的な開裂をするが、高原子価オキソ種と次亜塩素酸イオンの酸化還元電位の大小により最終生成物が決定されるという機構を実験的に示すことができた。このような機構は、当初推定した機構とは大きく異なり、これまでにない斬新な機構を提唱することができた。ここで提唱した機構が多くの酸化剤に適応できることが証明できれば、新たな概念となると考える。

一方、次亜塩素酸イオンの濃度を増加させると、ある濃度までは収率が増加したが、ある濃度以上では低下することが明らかとなった。反応を吸収スペクトルを用いて追跡した結果、酸化還元電位が低い錯体では、錯体が酸化的分解を受けているため収率が低下していることがわかった。一方、酸化還元電位が高い錯体では、触媒の分解は起こっておらず、反応活性種が次亜塩素酸イオンにより失活していることが明らかとなった。これらの結果は、先に提案した次亜塩素酸イオンの開裂制御機構と一致する結果であることがわかった。クロム錯体を用いて、次亜塩素酸イオンの開裂様式の研究を行った。鉄錯体では、ある酸化還元電位を境に次亜塩素酸イオンとの反応から生成する錯体が変化したが、クロム錯体では用いたすべての錯体でイオン的開裂を示す生成物が得られた。クロム錯体の酸化還元電位を測定すると、鉄錯体の境界となった電位よりどれも低いことがわかった。この結果も我々が昨年度提唱した機構と一致する結果であった。アキシャル位にイミダゾールをもつ次亜塩素酸錯体を合成した。錯体の反応性は極めて低いことが明らかとなった。本年度に計画した実験を順調に進めることができた。本年度の実験から得られた結果は、昨年度提唱した結合開裂過程を制御する機構に従って説明できる結果であった。これらは、昨年度に見いだした機構の妥当性を示す結果であると考える。計画に沿って、次亜塩素酸イオンとヘムの反応の研究を進める。また、本年度得られた新しい機構がより一般的な概念へと発展させることができるかについても新たに検討を行う。クロム錯体と次亜塩素酸イオンとの反応は、さらに酸化還元電位の高い錯体を合成して実験する必要があると考える。その他の実験は、申請した計画に従って進める。
ラマン分光による光インサーション材料の界面構造解析

当該研究は,光インサーション材料による構造規制界面の構築とそれによる新規な界面構造の機能発現過程を電気化学測定と組み合わせたラマン分光法やマイクロ電極法により追跡し,リチウムイオン2次電池材料における光充電の可能性追及とその機能発現のメカニズムを分光学的手法により解析することが目的である.当該領域で用いたラマン分光法は,非常に浅い測定深さを有しており,電気化学における根源的問題である固-液界面解析に有用な研究手法である.光インサーション反応は,光エネルギーを化学エネルギーに変換する独創的発想であり,この研究成果より,遷移金属化合物に新たな機能を有する界面構造が創製されると考えている.主眼となる研究手法は,その場ラマン分光法とマイクロ電極法である.特に静電噴霧法で作製したLi_xMn_2O_4薄膜電極を研究対象とし,光照射(インサーション)と対応した界面の極微細構造変化や格子震動変化を追跡し,光充電過程をミクロスコピックな観点から記述することを試みた.さらに複数の励起波長に対応したスペクトル測定を行い,電極材料のバンドギャップを意図したスペクトル解析を行った.はじめに有機電解液中におけるLi_xMn_2O_4薄膜電極のサイクリックボルタモグラム(CV)の測定を行った.Li_xMn_2O_4へのリチウムイオンの脱挿入反応に起因した電流応答が見られている.このCV測定を行いながらスペクトル測定を行なった.その結果,Li_xMn_2O_4中のxの減少に伴い,スペクトルに変化が見られ,新たなラマン線が出現した.この実験結果は,有機溶液中におけるLi_xMn_2O_4その場ラマン測定に初めて成功したことを意味している.さらに,スペクトル変化はLi_xMn_2O_4の相構造の変化により説明することができている.また,ラマンスペクトルの励起波長依存性についても検討を行なった.これは,Li_xMn_2O_4のバンドギャップを意図したスペクトル測定である。励起波長を514.5nm(2.48eV)から647.1nm(1.97eV)とすると,格子振動に起因するラマン線の散乱強度が減少した.これは,Li_xMn_2O_4の相変化に伴い,バンドギャップが変化したため,スペクトルの励起波長依存性が見られたと考えている.また,ラマン散乱強度は振動数に比例して減少することが知られており,これが,当該成果で得られた実験結果と合致することも否めない.どちらが優位であるかを現時点で判断できないが,当該課題で得られた励起波長を変化しながら測定したその場ラマンスペクトルより得られた知見は,壮大な光電気化学反応に大きな影響を与えると確信している.本研究は"光充電可能な2次電池"として大きな可能性を秘めており,今後さらなる研究が必要であろう.現在の携帯機器に代表されるような新型2次電池に新たな側面を構築することにより,新たな新技術が生まれだすと考えている.当該研究は,光インサーション材料による構造規制界面の構築とそれによる新規な界面構造の機能発現過程を電気化学測定と組み合わせたラマン分光法やマイクロ電極法により追跡し,リチウムイオン2次電池材料における光充電の可能性追及とその機能発現のメカニズムを分光学的手法により解析することが目的である.当該領域で用いたラマン分光法は,非常に浅い測定深さを有しており,電気化学における根源的問題である固-液界面解析に有用な研究手法である.光インサーション反応は,光エネルギーを化学エネルギーに変換する独創的発想であり,この研究成果より,遷移金属化合物に新たな機能を有する界面構造が創製されると考えている.主眼となる研究手法は,その場ラマン分光法とマイクロ電極法である.特に静電噴霧法で作製したLi_xMn_2O_4薄膜電極を研究対象とし,光照射(インサーション)と対応した界面の極微細構造変化や格子震動変化を追跡し,光充電過程をミクロスコピックな観点から記述することを試みた.さらに複数の励起波長に対応したスペクトル測定を行い,電極材料のバンドギャップを意図したスペクトル解析を行った.はじめに有機電解液中におけるLi_xMn_2O_4薄膜電極のサイクリックボルタモグラム(CV)の測定を行った.Li_xMn_2O_4へのリチウムイオンの脱挿入反応に起因した電流応答が見られている.このCV測定を行いながらスペクトル測定を行なった.その結果,Li_xMn_2O_4中のxの減少に伴い,スペクトルに変化が見られ,新たなラマン線が出現した.この実験結果は,有機溶液中におけるLi_xMn_2O_4その場ラマン測定に初めて成功したことを意味している.さらに,スペクトル変化はLi_xMn_2O_4の相構造の変化により説明することができている.また,ラマンスペクトルの励起波長依存性についても検討を行なった.これは,Li_xMn_2O_4のバンドギャップを意図したスペクトル測定である。励起波長を514.5nm(2.48eV)から647.1nm(1.97eV)とすると,格子振動に起因するラマン線の散乱強度が減少した.これは,Li_xMn_2O_4の相変化に伴い,バンドギャップが変化したため,スペクトルの励起波長依存性が見られたと考えている.

また,ラマン散乱強度は振動数に比例して減少することが知られており,これが,当該成果で得られた実験結果と合致することも否めない.どちらが優位であるかを現時点で判断できないが,当該課題で得られた励起波長を変化しながら測定したその場ラマンスペクトルより得られた知見は,壮大な光電気化学反応に大きな影響を与えると確信している.本研究は"光充電可能な2次電池"として大きな可能性を秘めており,今後さらなる研究が必要であろう.現在の携帯機器に代表されるような新型2次電池に新たな側面を構築することにより,新たな新技術が生まれだすと考えている.