hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
プラズモニック太陽電池の創製

金・銀のナノ粒子の表面自由電子は、紫外近赤外域の光電場との共鳴により著しく増強された電場を局所的に作り出す。そのため分子との相互作用が強くなり、光誘起電子移動に基づく光電変換の効率を向上させることができる。このような光学特性を生み出すナノ粒子は「プラズモニックナノ粒子」とも呼ばれる。本研究では、プラズモニックナノ粒子を組み込んだ有機光電変換素子(半電池)を作製し、光電変換の高効率化条件を解析するとともに、最適構造について検討した。さらに、有機薄膜太陽電池にプラズモニックナノ粒子を組み込み、太陽電池特性を測定するとともに、プラズモンによる高効率化を検証した。初年度は、ナノ粒子を変えてプラズモニックナノ構造体を作製するとともに、有機薄膜を作製し、試作試料の基本物性評価、電場シミュレーション、湿式系で光電流測定に取り組んだ。(1)ナノ粒子、色素の合成(山田)プラズモニックナノ粒子として、金と銀のナノ粒子を化学還元により合成した。金ナノロッドは共同研究先の企業より入手した。分取用カラムを購入し、色素の大量合成を行った。(2)ナノ構造体の試作(山田)金ナノロッドについては、形状と会合構造体の関係を検討し、長さにより球状や束状構造を形成することが分かった。またラングミュアブロジェット法による基板への固定化の検討を開始した。一方、球状粒子については、静電吸着法等を用いてナノ構造体を電極上に構築した。(3)ナノ構造体の評価(山田、PD、連携研究者:米村)電極上に構築したナノ構造体のモルフォロジーは原子間力顕微鏡(AFM:現有)や電子顕微鏡(九大所有)で評価解析した。また色素やポリチオフェンのみのフィルムも作製し、モバイル計測ステーションを購入して、試作試料のキャパシタンス測定に取り組んだ。一方、ナノ構造体の電場増強空間についてシミュレーションできるようになった。特に、銀ナノ粒子については、光散乱強度の影響が強く、厳密な解析が必要であることが分かった。(4)光電変換素子の試作と評価(山田、連携研究者:八尋)色素やポリチオフェン薄膜、さらにプラズモニックナノ構造を組み込んだ光電変換素子を試作し、三極式光電気化学セル(既存)に組み込み、光電流波長依存性の測定を開始した。さらなる高感度化の改良を進めた。今年度は、銀ナノ粒子と有機薄膜を組み合わせた光電変換素子の試作に重点を置き、その基本物性ならびに湿式系での光電気化学特性の評価を中心に検討を進めた。(1)金ナノロッド含有薄膜(山田、連携研究者:高橋)近赤外域に強い吸収をもつ金ナノロッドについて、ラングミュアブロジェット法による基板への固定化を行ったが、固定化量が低かった。表面の疎水化が不十分であることが原因であることを突き止め、改善のための実験をすすめた。一方、水溶性高分子フィルムへの含有を試みたところ、薄膜化が実現できた。(2)光電変換素子の作製と評価(山田、PD,連携研究者;米村、高橋)理論計算においても銀ナノ粒子が強い増強電場を発現することが明らかになってきたので、銀ナノ粒子と有機化合物を組み合わせた光電変換素子を中心に検討することとした。静電吸着法などを用いて銀ナノ粒子を電極上に固定したナノ構造体を作製した。その上に有機層を取り付けるが、ポリチオフェンについては、電解重合法とスピンコート法について検討した。構築したナノ構造体は電子顕微鏡(九大所有)などで評価解析するとともに、光電変換素子の構造は吸収・蛍光分光法や原子間力顕微鏡(現有)で評価解析した。銀ナノ粒子のサイズや密度、光吸収層の厚みが異なる一連の素子を構築した。構築した光電変換素子について、薄膜の厚みやキャパシタンスを比較検討するとともに、三極式光電気化学セル(既存)に組み込み、光電流波長依存性や光電池特性の比較検討を進めた。その結果、薄膜の厚みが20-50nm程度で銀ナノ粒子の効果が大きくなることが分かった。さらに、有機色素-プラズモニックナノ粒子ハイブリッド薄膜の検討も予定通り開始した。金・銀ナノ粒子と有機薄膜を組み合わせた光電変換素子の作製をいくつかの方法で継続して進めるとともに、光電変換特性の評価と二極式電池についても検討し、以下のような成果を得た。(1)ナノスフェアによる検討(山田、連携研究者:米村、高橋)金・銀ナノスフェアを静電吸着法で電極上に固定し、ポリチオフェン薄膜を電解重合法やスピンコート法で形成させた構造の光電変換素子を構築した。分光照射装置を購入し、太陽電池特性評価を集中的に推進できるように整備した。電解重合法では、電気化学的に強靭な金ナノ粒子から開始した。

金ナノ粒子の吸着量を変えた光電変換素子について検討した結果、金ナノ粒子密度が10-20%で光電流特性が最適となることが明らかとなった。銀ナノスフェアについてはスピンコート法で光電変換薄膜を作製し、膜厚と光電流特性について検討したところ、膜厚が100nm程度が最適であることを明らかにした。また、銀ナノ粒子の表面をチオール分子で保護すると、銀ナノ粒子の溶解が阻害され、安定な光電流とともに増強効果が認められた。規則的なシリカ微粒子アレイ上に周期的な金ナノ構造を蒸着法で作製した素子についても検討し、プラズモン分光特性に相応した光電流挙動を確認した。ポリチオフェンーフラーレン混合色素薄膜について二極式太陽電池を作製し、銀ナノ粒子による性能向上を確認した。(2)非球状ナノ粒子での検討(山田、連携研究者:高橋、特別研究員)近赤外域に強い吸収をもつ金ナノロッドを基板に吸着させた後、スプレーパイロリシス法により酸化チタン層を付着させることにより、300°Cにおいても形状を保持させることに成功した。一方では、立方体形状の銀ナノキューブをとポリチオフェンーフラーレン混合色素からなる薄膜太陽電池の構成に成功した。銀ナノスフェアの場合と比較して性能の向上が認められた。理論計算ができるようになり研究の進展がスムーズになった。特に銀ナノ粒子を含む光電変換素子についての基本物性と光電気化学測定がはかどった。金ナノロッドについては、フィルム中へのドープが可能となり、今後の無機、有機媒体による固定化のための指針がえられた。24年度が最終年度であるため、記入しない。二極電池系への展開を図ることが目標となる。太陽電池用の電極の取り付けが課題であるが、嫌気下で作製できる容器を整備するとともに、光電流測定装置を改良することにより、実験の効率化を図る。また金ナノロッドの固定化についも基本指針が得られたので、上記と併せて、光電流に対するプラズモニックな効果の実証に向けて金ナノ粒子についても同様の実験をすすめる。
マウス脳発生期における海馬CA1錐体細胞の放射状グリア線維を介した移動の解明

マウス大脳新皮質と海馬CA1の錐体細胞は生まれた場所から放射状グリア線維に沿って移動する事が知られている。両者の移動機構においては多くの共通点が報告されているが、その移動形態を比較した結果、大きく異なる事を見いだした。形態が異なる原因を解明するために、異所的な移植実験や大脳新皮質で報告されている細胞移動関連分子の機能阻害実験を行った結果、大脳新皮質錐体細胞の移動に必須である細胞接着因子がCA1でも重要であることが明らかになった。一方、大脳新皮質へCA1錐体細胞を異所移植すると移植された場所に適応しないことから、大脳新皮質内の移動領域には特異的な環境が存在する可能性が示唆された。本年度は、マウス脳の大脳新皮質及び海馬CA1錐体細胞の移動様式の違いを移植および組織学的な観察により検討した。細胞移動の違いが細胞ではなく環境の違いに依存しているかどうかを検討するため、異所的な移植を行った。大脳新皮質にEGFPプラスミドを、CA1錐体細胞にtd-Tomatoプラスミドを子宮内胎児電気穿孔法により導入した後、蛍光タンパク質により標識された細胞を同じ週齢のマウス脳の大脳新皮質あるいはCA1の脳室面付近に移植するための条件検討を行った。またTime-lapse imagingにおいても移植方法の最適化を試みた。それらの結果、同所で移植した場合、移植場所に留まる細胞と脳表面側に移動する細胞が多く見られ、異所に移植した場合、多くの細胞が脳室方向に移動する様子が観察された。これにより、異なる環境に置かれた細胞は、その場所に適応できないことが示唆された。今後、これらの所見の再現性を確認するとともに、両者の放射状グリア線維の性質の違いの検討と合わせて、CA1神経細胞自身の移動に用いられる分子機構などについても大脳新皮質の移動と比較検討することが必要である。続いて、大脳新皮質とCA1錐体細胞の移動フィールドをそれぞれ共焦点レーザー顕微鏡および電子顕微鏡により観察したところ、細胞体の密度や足場となる放射状グリア線維の分布に違いがある可能性が示唆された。また、以前の研究で報告した(Kitazawa et al., J. Neurosci. 2014)、大脳新皮質の神経細胞が移動する際の先導突起とは異なり、海馬CA1錐体細胞が移動する際の先導突起に多く見られる、varicosity部分を免疫電子顕微鏡観察により観察することも試みた結果、移動中の細胞を他の細胞から区別して観察することができた。以上の結果、大脳新皮質と海馬CA1の移動の違いが、単純に細胞密度の違いを含めた周囲の環境に依存するのではなく、細胞自身が持っている性質によるものである可能性が示唆された。移植実験においては、当初in uteroでの解析は移植場所の特定が困難であることや、移植された細胞が正常に移動しているかどうかを見極めることが困難であることが予想されたが、トレーサーを混ぜることで、移植場所の特定をすることが可能であることが明らかになった。また、Time-lapse imagingにおいては、脳室付近に移植を行う方法を様々試した結果、再現性のよい結果を得ることができ、大脳新皮質とCA1錐体細胞の移動が異なることを示すことができた。今後はその再現性を確認するために、移植細胞の定量を行う予定である。また大脳新皮質およびCA1の移動領域を微細構造の面から観察するために電子顕微鏡試料を作製する際、幼弱な脳組織を鮮明に観察するため、包括型脳科学研究推進支援ネットワークリソース・技術支援からの指導およびアドバイスを受け、よりクリアな試料を作製することができた。今後さらに例数を重ねて観察する必要がある。また、技術面での向上も今後課題として残っている。以上の成果により、本年度はおおむね順調に進んでいると考えられる。本年度は異所的移植の再現実験を行うとともに移植された細胞の移動方向の定量化、また昨年度確立することが出来た電子顕微鏡観察用の資料作成方法を用いたvaricosityの詳細な観察を行うことで、大脳新皮質とCA1錐体細胞の発生時の移動様式の違いについて、解明することを目的としている。大脳新皮質とCA1領域には細胞の形状や放射状グリア繊維の密度などの違いがある一方で、varicosityには大脳新皮質のleading processと同様にadherent junctionが存在することを電子顕微鏡観察により見いだした。また、大脳新皮質の細胞移動にN-cadherinが必須であることは既に知られているが、ドミナントネガティブ体をIUEによりCA1に導入すると、大脳新皮質と同様に移動が阻害された。time-lapseによる移植実験は再現性を得ることが出来、かつ定量結果により、CA1に移植された大脳新皮質細胞は大脳新皮質方向へ、大脳新皮質に移植されたCA1細胞はCA1方向へ移動する傾向があることを明らかにした。また、in uteroの条件下において大脳新皮質に移植された場合、Time-lapse imagingの結果と同様にCA1由来細胞はVZに留まったのに対し、大脳新皮質由来細胞はpia側に存在することが明らかになった。移動中の大脳新皮質由来細胞が大脳皮質で1-2本の先導突起を伸ばすのに対し、大脳新皮質に移植されたCA1細胞は、移植された場所であってもCA1のMAZで観察されたように多くの先導突起を一度に伸ばしていた。

以上の結果から、大脳新皮質とCA1錐体細胞の移動には様々な共通点があるが、お互い異なる環境に移植された場合本来の場所での移動形態を維持し、移植された場所に適応しないという可能性が示唆された。本年度は、移植実験における再現性実験とその定量、さらに電子顕微鏡によるvaricosityの観察を計画していた。Time-lapse及びin uteroでの異所的移植においては再現性を得ることができ、time-lapse imaging画像を用いて移動方向を定量することでそれぞれ移植された細胞の移動方向には特徴的な傾向があることを見いだすことが出来た。さらに、電子顕微鏡観察ではvaricosity部分に大脳新皮質と同様adherent junctionの存在を確認した。一方3D電顕によるvaricosityの観察については、胎児脳を用いた免疫電子顕微鏡用の試料作製は難しいために用いる予定であったが、現在、免疫電子顕微鏡観察においてGFPを発現させた細胞やその膜について区別して再現よく得ることが出来ていることから使用計画を見合わせている。以上の結果、本年度はおおむね順調に進んでいると考えられる。昨年度までに、大脳新皮質とCA1錐体細胞の移動には様々な共通点がある反面、お互い異なる環境に移植された場合には、移植された場所に適応しない(すなわち、異なる環境では移動ができない)ことを明らかにした。本年度は、両者の移動の違いについてその分子メカニズムを解明することを目的として、接着分子等に着目して解析を行った。初めに、大脳新皮質錐体細胞とその足場に用いられるradial glial fiber(RGF)に発現していることが知られているN-カドヘリンに着目した。CA1錐体細胞の移動への影響を検討するため、電気穿孔法を用いてN-カドヘリン機能阻害実験を行った結果、錐体細胞の移動は阻害された。さらに先導突起を高倍率で観察した結果、正常とは異なりRGFとの間に隙間が多数観察された。一方、レスキュー実験を行った結果、先導突起の異常な形状は正常に戻った。この形態変化は大脳新皮質ではあまり観察されない事から、CA1錐体細胞の移動にもN-カドヘリンが重要である事を明らかし、N-カドヘリンの発現量を変化させた時に大脳新皮質の場合と先導突起の形状が異なる事を明らかにした。次に、N-カドヘリンとの関与が既知のリーリンに着目した。リーリンはN-カドヘリンを介して細胞凝集を促進する事が知られていた。免疫蛍光染色による比較ではCA1領域の方が、リーリンが高濃度であることを明らかにした。リーリン欠損マウスより得られたCA1領域の錐体細胞を野生型マウスの大脳新皮質へ異所移植したが、同様に適応出来ない事が明らかになった。このため、CA1領域の錐体細胞の特性が高いリーリン濃度によって生じるとの仮説は否定的であると考えられる。今後は、両者の移動の違いにはN-カドヘリンを始めとする接着関連因子が重要である可能性を想定して、さらに詳細な検証を行っていきたい。マウス大脳新皮質と海馬CA1の錐体細胞は生まれた場所から放射状グリア線維に沿って移動する事が知られている。両者の移動機構においては多くの共通点が報告されているが、その移動形態を比較した結果、大きく異なる事を見いだした。
火山島の荒廃地における自生種を用いた緑化に関する生態学的基礎研究

火山荒廃地における緑化技術開発を目的とし、新緑化素材である三日月型治山緑化資材の土砂流出防止効果と緑化促進効果、緑化に用いる遷移初期植物の生理生態的特性に関する研究を行った。土砂受け箱の設置試験によって、本資材の設置はリル(小型の谷)からの土砂流出量を低減させ(対照区に対して10%から50%)、植物の自然侵入を促進することが示された。遷移初期植物の葉の栄養塩利用特性を分析した結果、荒廃地においても葉のリン・窒素含量が高く、効率的に栄養塩を利用していることが示された。特に、オオバヤシャブシ(窒素固定植物)はリン・窒素の回収率が低いこと、ハチジョウススキは光合成窒素利用効率が高いことが示された。緑化試験区の設置:三宅島の火山荒廃地斜面上に、約3,000平方メートルの緑化試験区と対称区を設置した。緑化試験地内では、長さ約1mの東京クレセントロール(以下、ToCR) 245個を豪雨時に地表に発生する水みち(リル)を中心に設置し、15個については、三宅島で採集したハチジョウススキ(以下、ススキ)、オオバヤシャブシ(以下、ヤシャブシ)、ハチジョウイタドリ(以下、イタドリ)の種子を播種した。植生回復と地形変化をモニタリングするために、上空からの写真撮影を行った。ToCRの機能評価:ToCRのもつ侵食土砂の調節プロセスを検証した。前述の緑化試験区に隣接した荒廃地斜面のリルにToCR(弦長1.5m)を1個おき、その隣のリルと合わせて2つのリルで地表流を観測するための水位計と量水堰(流量観測施設と呼ぶ)を設置し、9月に1分間隔で計測を開始した。1月には、土砂流出の変動を解明するため流量観測施設に流入する地表流や流出土砂の変動を明らかにするため定点カメラを設置した。遷移初期植物の生態評価:火山荒廃地に生育するヤシャブシ、ススキ、イタドリの3種を対象として、葉の窒素含量とリン含量を測定した。また、回収率を推定するため、枯死葉についても採集し同様の測定を行った。なお、窒素についてはNCアナライザー、リンについては、プラズマ発光分光分析装置を用いた。ヤシャブシ、ススキ、イタドリの葉の窒素回収率はそれぞれ、39.7±10.6 %、73.7±17.8 %、65.9±7.5 %であり、リン回収率についてはそれぞれ、46.6±24.8 %、87.1±8.6 %、84.4±2.4 %であった。ヤシャブシは養分回収率が低く、リター供給による養分付加効果が高い可能性が示唆された。2015年11月と2016年3月に三宅島現地において、ススキを対象とした光合成の予備測定を行った。平成27年度内に三宅島内に緑化試験地を設け、実際に東京クレセントロールを設置することができた点で、順調に進展していると判断した。また、流量観測施設の設置するとともに、光合成測定、土壌と植物体のサンプリングと分析を開始することができた。火山荒廃地における外来種を用いない緑化技術の開発を目指して以下の研究を行った。緑化基礎工である東京クレセントロール(三日月型治山緑化資材、ToCR)の土砂流出防止効果を検討するために、ToCRを約250個設置した緑化試験区内のリル2カ所、対照区のリル2カ所に土砂受け箱を設置し、2017年1月より土砂量の測定を開始した。また、自生種の自然侵入による面的な植生回復効果を検討するために、ドローンによる撮影を行った。緑化試験区と対照区に設置した1m×1mの固定調査区において、植被の回復状況と浸食ピンを用いた土砂移動量に関する調査を行った。ToCRのもつ環境保全機能のうち、ピットに発生する地表流の水調節プロセスを明らかにするため、ToCR設置区と対照区を設け、流量観測と定点カメラからの撮影を行った。地表流の総流出量を設置区と対照区とで比べたところ、設置区では対照区より総流出量が2割減少した。集中豪雨時に発生した地表流画像によると、貯水開始から30分後に濁水の地表流が資材を通過し、豪雨が終わるとピットの貯水水位が次第に低下し、豪雨終了から2時間30分後に貯水が透明になった。これらの観測結果から地表流の一時的な貯水機能と濁水浸透機能を持つことが明らかになった。緑化候補植物であるハチジョウススキを対象として、火山荒廃地における本種の光合成特性の測定を行った。その結果、窒素濃度が著しく低く、土壌条件が劣悪なサイトにおいても高い光合成活性を有することが示された。葉の窒素濃度と最大光合成速度から求めた光合成窒素利用効率は286-321μmolCO2/mol/sと全体に高く、不足しがちな窒素を有効に利用する能力を有することが示唆された。緑化試験はほぼ順調であるが、播種試験については、追加試験が必要と判断された。ピットに満砂した状態の地表流観測は、解析中であるが、おおむね予定通りと判断している。ハチジョウススキについては、十分な光合成の測定を行うことができた。火山荒廃地における外来種を用いない緑化技術開発を目的とし、リル(小型の谷)侵食の防止を目的として作成された新緑化素材である三日月形緑化素材の土砂流出防止効果と緑化促進効果を検討した。また、緑化に用いる遷移初期植物(自生種)の生理生態的特性に関する研究を行った。

調査地は三宅島の2000年噴火荒廃地であり、試験験開始時は裸地(植被率1%程度)であった。2015年5月に三日月形緑化素材を試験地内の複数のリル内に約250個設置し、緑化区と対照区(緑化素材未設置区)を設けた。緑化区内のリル2カ所、対照区のリル2カ所に土砂受け箱を設置し、土砂量の測定を開始した。自生種の自然侵入による面的な植生回復効果を検討するために、ドローンによる撮影を行った。緑化区と対照区に設置した1m×1mの固定調査区において、植被の回復状況と浸食ピンを用いた土砂移動量に関する調査を行った。土砂受け箱の設置試験によって、新緑化素材の設置はリル(小型の谷)からの土砂流出量を50%から90%を減少させ、また、緑化素材周辺の植物の侵入を促進(植被率で約2倍)することが継続調査により示された。遷移初期植物であるハチジョウススキ、ハチジョウイタドリ、オオバヤシャブシの3種の葉の栄養塩利用特性を比較した結果、火山荒廃地においても、葉のリン含量、窒素含量とも多く、効率的に栄養塩を利用していることが示唆された、窒素固定植物であるオオバヤシャブシについては葉の窒素含有量が多いとともに、窒素だけでなくリンの回収率も低いことが示された。一方、ハチジョウススキは、窒素含有量は少ないものの、光合成窒素利用効率が高く、不足しがちな窒素を有効に利用する能力を有することが示唆された。火山荒廃地における緑化技術開発を目的とし、新緑化素材である三日月型治山緑化資材の土砂流出防止効果と緑化促進効果、緑化に用いる遷移初期植物の生理生態的特性に関する研究を行った。土砂受け箱の設置試験によって、本資材の設置はリル(小型の谷)からの土砂流出量を低減させ(対照区に対して10%から50%)、植物の自然侵入を促進することが示された。遷移初期植物の葉の栄養塩利用特性を分析した結果、荒廃地においても葉のリン・窒素含量が高く、効率的に栄養塩を利用していることが示された。特に、オオバヤシャブシ(窒素固定植物)はリン・窒素の回収率が低いこと、ハチジョウススキは光合成窒素利用効率が高いことが示された。新設した緑化試験地においてモニタリング調査を行い、緑化の面的な効果を検証してゆく。地表流の水位変動をToCRと対照区を比較し、ToCRの設置による流出過程の変化を明らかにし、ToCRが荒廃地の環境調節(植生の侵入促進など)効果を検討する。遷移初期植物種の生態的評価をするために、葉の成分、光合成測定、生育地の土壌条件等のデータ収集を行い、定量的なデータを集積する。播種植物の再検討を行い、ハチジョウススキに絞って試験を追加実施することとした。満砂状態のToCRにおける地表流の水位変動をToCRと対照区を比較し、ToCRの設置による水調節機能を検討する予定である。光合成測定については、オオバヤシャブシなどハチジョウススキ以外の種についても行う予定である。29年度が最終年度であるため、記入しない。森林生態学29年度が最終年度であるため、記入しない。
哺乳類神経系に特異的な遺伝子の転写調節機構

哺乳類の神経系で特異的に発現する遺伝子の発現調節機構を解明する第一歩として、組織特異性をmimicできる無細胞転写系の確立を試みた。マウス全脳より核抽出液を得、マウス・ミエリン塩基性蛋白質(MBP)遺伝子を転写させたところ、肝やHeLa細胞抽出液に比べ、優先的に転写が起る事が明らかにされた。MBPプロモーターのCisエレメントの一つであるMBTE配列は、やはりこの転写系においても重要な役割を果した。MBPプロモーターの-53+60の領域にも、組織特異性に関与する配列が含まれていた。中枢神経系親和性のヒトJCウイルスも、組織特異的転写を研究するモデルとして用いた。ウスルスの初期遺伝子は、マウス脳由来の核抽出液で、優先的に転写された。種々の転写実験、及びDNA結合因子の解析より、ウイルスエンハンサー領域には、ウイルス遺伝子の転写を調節するモチーフが3個存在し、2つは正に他の一つは負に(サイレンサー)働いていた。サイレンサーは異種プロモーターに対しても効果を発揮し、しかも脳抽出液中で優先的に働いていた。
「消費社会における教師」に関する実証的研究-意思決定過程に注目して-

本研究の目的は、「豊かな社会」(=高度消費社会)における教師の役割を、実証的な方法を用いて検討することにあった。そのために第一に、近年問題になっている教師の「多忙化」に焦点を当て、多忙化を引き起こしている現象を検討することから教師の役割を考察しようとした。第二に、学校内における意思決定過程を観察することにより、現代の学校がどのような責務を負わされているのかを検討することから、教師役割を考察しようとした。本研究の特徴的な点は、こうした研究目的を遂行するために、従来のアンケート調査のみならず、エスノグラフィ、および、インタビュー調査やビデオによるデータ収集を実施した点にある。こうした実証研究の結果、次のようなことが明らかになった。(1)、教師の仕事は、企画、事務、指導、管理というような種類の違った仕事を、並行しながらこなさねばならないという、複線的な在りように内在しており、(2)突発的出来事によって仕事の優先順位を瞬時に決定しなければならないのだが、(3)突発的出来事が頻発する状況にあることが示され、これが現在教師の多忙化を招いている原因であることが明らかになった。すなわち、「児童・生徒」役割に収まりきれない子どもの増加が、教師の多忙化を招いているのである。一方、学校の組織レベルでは、意思決定のあり方などについて、個別教師の責任と指導の範囲が明確になりつつあることが明らかになり、これまでのゲマインシャフト的人間関係における組織のありようとは大きく変容しつつあることの実態が浮かび上がった。この両者、すなわち消費社会における子どもの変化と、学校の組織化の進展が、いかなる教師役割を新たに要求しているのかについては今後さらに検討する必要がある。本研究の目的は、「豊かな社会」(=高度消費社会)における新たな傾向を持つ教師の出現が、個々の教師の教育行為のみならず、集団や組織、制度レベルに、いかなる影響を及ぼしているのかを明らかにすることにあった。研究目的を達成するために、本年度は、主としてエスノグラフィーの手法を用い、学校の日常を長期にわたって観察することにした。対象校として、中学校・小学校をそれぞれ1校ずつ選定し、平成6年6月より平成7年2月末まで、一週間にそれぞれ2回のペースで学校観察を実施した。学校観察は、100日を超えた。学校行事を中心に、教師の活動を観察することから始めたのだが、2学期には、学年会や職員会議にも出席を許されるまでになり、教師の日常的な行動を網羅的に把握することができた。今年に入ってからは、学校行事ではなく、先生がたの日常の授業や行動を中心に観察を続け、またビデオによる記録やインタビュー調査も併用し、データの収集に努めた。観察後は、ジョッティングノートをもとにフィールドノートを完成させることに努めた。この間、収集したデータの一部で「教師の多忙化に関する一考案」という論文を紀要にまとめた。現在は、ビデオやテープをおこし、文章化するとともに、8冊近いフィールドノートをもとに、分析の枠組みを検討し、さらに、観察データを元にしたアンケート調査の企画をしている段階である。本年度の研究目的は、平成6年度に実施したエスノグラフィー調査を継承し、消費社会における教師の役割について検討することにあった。本年度は、二つのテーマを設定した。一つは、近年問題になっている教師の「多忙化」に焦点をあて、多忙化を引き起こしている現実を検討する事から、現代教師の役割を考察しようというものである。これは、6年度の研究を継承し、いわばミクロな教師の教育行為レベルから教師役割を考察しようと意図したものである。二つ目は、学校内における意思決定過程を観察することにより、現代の学校がどのような責務を負わされ、教師がそれにどのように対応していっているのかを明らかにすることであった。これは、学校組織レベルから教師役割にアプローチしようとしたものである。

以上のような研究目的を達成するために、エスノグラフィーと学校の配布資料・アンケート調査等の方法を並行して実施した。その結果、第一の課題について明らかになったことは、(1)多忙化は、企画、事務、指導、管理というような種類の違った仕事を、並行しながらこなさねばならないという、教師の複線的な仕事の在りように、内在していること、(2)突発的出来事によって仕事の優先順位を瞬時に決定しなければならないのだが、(3)突発的出来事が頻発する状況にあることが示され、これが現在教師の多忙化を招いている原因であることが明らかになった。すなわち、「児童・生徒」役割に収まりきれない子どもの増加が、教師の多忙化を招いているのである。この点については、その概要を紀要にまとめた。第二の課題については、現在アンケート調査を集計中である。これまでのところでは、意思決定のあり方など、学校の組織化がすすめられてきており、個別教師の責任と指導の範囲が明確になりつつあること、これに伴い、これまでのゲマインシャフト的人間関係が大きく変容しつつあることの実態が浮かび上がっている。学校の機能が過渡期を迎えていることが示唆されるが、この点に関して、さらにそれと教師役割との関連については今後さらに検討されねばならない。
視覚障害者の螺旋スロープ利用に関する研究

既存の螺旋スロープに点字ブロックを敷設し、視覚障害者(全盲者)とアイマスクをした健常者を被験者として、螺旋スロープの空間把握や探索行動の調査をした。結果、点字ブロックは、周回数の把握において役立つが、方向の把握においては効果が低いことがわかった。点字ブロックの敷設は、1/4周毎とし1カ所あたりに2枚が最適と結論付けられた。ただし、点字ブロック以外の手がかりも同時に複数必要であると考えられた。また、全盲者は、周回数から方向を割り出そうとする傾向はなく、音や歩いた感覚等によって方向の把握をする傾向があった。螺旋スロープは、内部空間や外部空間において、その形状の美しさや空間的制約からしばしば設置される。とくに、ヨーロッパでは、陸橋やエントランス前のスロープによく見ることができる。しかし、その螺旋スロープを車椅子利用者や視覚障害者が何の不自由なく、また安全に利用できているとは言い難い。そこで、本研究では視覚障害者の観点から螺旋スロープを検証するために、既存の螺旋スロープ(大阪市北区天神橋中央付近にある螺旋スロープで、中心から外側まで約8.0m、全体で1.75周(56.47m)、高低差7.5m、通路幅3.0m)を対象に、全盲の視覚障害者(10人)とアイマスクを付けた健常者(11人)を被験者として調査を行い、螺旋スロープの昇降のしやすさや安全性、空間把握の方法等を明らかにした。結果を以下に示す。(1)視覚障害者もアイマスク者も距離が長くなるほど伝い歩きをし、アイマスク者は手を使う傾向がある。また、歩行する場所は、視覚障害者の場合、アイマスク者より通路真中を歩く割合が高い。アイマスク者は外側を歩く傾向にあるが、これは、スタートしてすぐに外側の手すりに到達することと手すりを頼りに伝い歩行するためである。(2)スタート方向や周回数の把握では、0.75、1.25、1.75周といったスタート方向に対して45°ずれている場所での空間把握が困難であることがわかった。ただし、0.25周では歩行距離が短いことから比較的容易に把握できる。この空間把握に対する手がかりとしては、視覚障害者の場合、周辺環境の音や白杖の反響などの音を重要視している。ただし、日差しや風などを頼りにしている被験者もいた。一方、アイマスク者の場合、歩いた感覚に頼ることが多い。(3)不安や危険に関しては、視覚障害者は初めての経験に不安を感じ、路面勾配の変化を危険に感じているが、アイマスク者は手すりを見つけられないと不安を感じ、白杖自体に危険を感じている。螺旋スロープは内部空間や外部空間においてその形状の美しさや空間的制約からしばしば設置されるが、視覚障害者が螺旋スロープを不自由なく安全に利用できているとは言い難い現状がある。そこで、平成22年度では、視覚障害者の観点から螺旋スロープを検証するために、既存の螺旋スロープ(大阪市北区天神橋中央付近にある螺旋スロープで、中心から外側まで約8.0m、全体で1.75周(56.47m)、高低差7.5m、通路幅3.0m)を対象に、全盲の視覚障害者(10人)とアイマスクを付けた健常者(11人)を被験者として調査を行い、螺旋スロープの昇降のしやすさや安全性、空間把握の方法等を明らかにした。平成23年度では、その螺旋スロープ路面に点字ブロックを敷設し、視覚障害者(8人)とアイマスク健常者(8人)で同様の実験調査を行った。そして、点字ブロックのない場合と比較し、視覚障害者の特性を明らかにするとともに、点字ブロックの有効性を検証し、問題点や改善策を検討した。結果を以下に示す。(1)螺旋スロープにおける点字ブロックの敷設は、周回数の把握においては非常に役立っていると考えられるが、スタート方向の把握においては比較的効果が低く、点字ブロックを手掛かりにしない場合も多くある。(2)点字ブロックの敷設は2枚または3枚が適当であると考えられる。1枚だと見落とすことがあり、周回数の把握やスタート方向の把握において正解率が下がる。また、1枚の場合、不安感が高まる。(3)点字ブロックを敷設した場合、周回数の把握やスタート方向の把握において、アイマスク者は、点字ブロック以外には手すりを手掛かりとすることが多く、視覚障害者は、手すりだけでなく、感覚や音も手掛かりとしている。(4)路面の状況や把握しようとしている対象がわからないこと、手掛かりとしている音が消えること等によって、不安感や危険感が高くなる。螺旋スロープは内部空間や外部空間においてその形状の美しさや空間的制約からしばしば設置されるが、視覚障害者が螺旋スロープを不自由なく安全に利用できるとは言い難い現状がある。

そこで、平成22年度では、既存の螺旋スロープを対象に、全盲の視覚障害者とアイマスクを付けた健常者を被験者として調査を行い、螺旋スロープの昇降のしやすさや安全性、空間把握の方法等を明らかにした。平成23年度では、その螺旋スロープ路面に点字ブロックを敷設し、同様の実験を行った。平成24年度も同様の調査を行ったが、23年度は、被験者の歩行を調査員が制止し、周回数や空間把握について質問するものであったのに対し、24年度は、被験者自ら周回数を判断し、歩行を終了するというものであった。平成24年度の結果を以下に示す。(1)平成24年度の調査においても点字ブロックの敷設は、周回数の把握において役立つことが確認できたが、方向の把握においては効果が低いことも同様の結果であった。(2)点字ブロックを敷設する場合は、4分の1周ごとに1ヵ所とし、1カ所あたり点字ブロック2枚を敷設することが最適であることが結論付けられた。ただし、歩行中、点字ブロックの探索に集中しすぎた場合、方向把握が困難になることも考えられた。また、過度に点字ブロックを手掛かりにした場合、点字ブロックの認識次第によって空間把握に影響が大きく出るため、点字ブロック以外の他の手がかりも同時に複数必要であると考えられた。(3)アイマスク者は、周回数から方向を割り出そうとする傾向があるが、全盲者は、そのような傾向はあまり見られず、音や歩いた感覚等によって方向の把握をする傾向がある。(4)アイマスク者は、歩行の際に不安感や危険感を強く持っており、これらが周回数の把握や方向の把握を妨げていることが考えられた。不安感や危険感を少なくして歩行できる空間環境が必要である。平成22年度の実験調査を基に、平成23年度の実験調査をしたため、順調に調査遂行ができた。また、22年度の調査結果データと23年度のデータを比較することができ、その相違や特性がわかった。24年度が最終年度であるため、記入しない。23年度の調査では、螺旋スロープを歩く被験者は調査員の指示により立ち止まり、周回数や方向の自己把握を口述した。次に、被験者自身の判断で既定の周回に止まれるか、またそのとき方向を把握できるかなどを調査する必要がある。平成24年度は、この調査を平成22、23年度と同様に、同じ対象スロープにて実施する予定であり、調査結果についても比較分析する。
環境変動に対する底生生物の応答様式の解明：生痕化石からのアプローチ

顕生代の地球表層環境変動に対する底生生物の応答様式を評価するために,平成24年度・25年度に引き続きPhymatodermaという生痕化石を対象として研究を行った.これまでと同様,底生生物の餌となる植物プランクトンの多様化が海洋底生生物にどのような影響を与えたのか,という課題に着目した.Phymatodermaは海洋無脊椎動物の糞粒で構成される生痕化石であるため,上述の課題解明のために最適な研究材料である.平成26年度は,三浦半島に分布する新生代深海堆積物(葉山層群,三崎層)で新たに野外調査を行い,Phymatodermaの標本を入手した.特に三崎層での調査の結果,Phymatoderma形成生物を特定する上で重要な証拠を発見した.昨年度までに既に採取していたPhymatodermaの標本も合わせて,平成26年度に調査した標本のサイズ分布の計測と糞粒中の微化石の観察を行った.三崎層での調査の結果,放射状の独特な構造が発見された.この構造は,ユムシという動物が海底堆積物を摂食した際に形成される摂食痕と非常に類似している.このことから,少なくとも三崎層のPhymatodermaについては,深海ユムシが排泄した糞粒である,と結論づけた.サイズについての結果は,昨年度までの結果を補強するものとなった.つまり,Phymatodermaのサイズはペルム紀第四紀にかけて増大していることがわかった.また,糞粒中の微化石観察の結果,珪藻・浮遊性有孔虫・不定形の有機物などが観察された.3年間の研究成果を統合すると,Phymatodermaサイズの大型化は,中生代に起きた植物プランクトンの多様化に伴って底生生物の利用可能な餌資源が増大した結果であると解釈される.糞粒中に見られる微化石が中生代と新生代で異なり,それぞれの時代に卓越していたプランクトン群集であることも,この解釈を支持する.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。顕生累代を通じて水圏には多くの底生生物が生息しており,それぞれの環境に適応し,また環境と常に相互作用してきた.特に堆積物食者の底生生物にとっては,堆積物から如何にして食糧源となる有機物を摂取するかということは非常に重要な問題である.それ故様々な環境下での堆積物食者の摂食様式を比較検討することで,彼らの摂食行動が堆積環境にどのように適応しているのかということを解明できる-現世の底生生物の摂食行動は様々な観測・実験などで解明可能だが,過去の底生生物の摂食行動については生痕化石だけからしか直接的な証拠を得ることはできない.本研究では特に,堆積物食者の糞粒の化石であるPhymatodermaという生痕化石を対象として,地球化学分析を行うことによって,従来の形態学的なアプローチからでは分かり得なかった形成生物の詳細な摂食様式を復元することに成功した.さらに,浅海堆積物と漸深海堆積物から産出するPhymatodermaの形成生物の摂食様式を上述の手法で復元・比較した結果,両者の摂食様式は,食糧源となる有機物フラックスの大きい浅海堆積物と小さい深海堆積物という環境にそれぞれ適応したものであることが分かった.並行して,顕生代を通じた底生生物と堆積環境との相互作用の解明を目指して,事例研究の数を増やすことを試みた.具体的には,Phynatodermaとは別の生痕化石(糞粒充填型のZoophycos)のサンプリングを行った.また,生痕化石の地球化学的アプローチの有用性を検証するために,摂食様式が既知である生痕化石(Phycosiphon incertum)に対して地球化学分析を行ったほか,現生の堆積物食者(クロナマコ)やその糞粒をサンプリングして予備的な分析を行った.さらに,黒色頁岩中の生痕化石Chondritesの地球化学的分析や岩石微細組織観察などを行うことで,生痕形成が堆積物の初期続成過程に与える影響を考察した.顕生代の地球表層環境変動に対する底生生物の応答パターンを評価するために, Phymatodermaという生痕化石を扱った.特に底生生物の餌となりうる植物プランクトンの多様化が底生生物にどのような影響を与えたのか,という着眼で研究を行った.Phymatodermaは海洋無脊椎動物の糞粒から構成されるので,上述の課題を解明するのに最適な研究材料である.特に平成25年度は,顕生代の様々な時代から産出するPhymatodermaの標本を野外調査を通じて採取,あるいは博物館に収蔵されている標本を入手し,生痕化石のサイズ測定(=生痕形成生物の体サイズを反映)や糞粒中の微化石の観察(生痕形成生物が摂食したものを反映)を行った.具体的にはペルム紀鮮新世の堆積物中から産出するPhymatodermaについて野外あるいは博物館調査を行った.平成24年度までに既に採取していたPhymatodermaの標本も合わせて,今年度調査した標本のサイズ分布を計測した.また,一部の標本については糞粒中の微化石の観察も行った.サイズについての結果だが,自身で計測したデータに加えて既に他の論文で報告されているPhymatodermaについてのサイズデータも利用したところ, Phymatodermaのサイズはペルム紀(最古の記録)第四紀にかけて増大していることがわかった.

特に,白亜紀後期と新生代に急激なサイズの増加が見られた.また,一部の標本の微化石観察の結果だが,中生代ジュラ紀のPhymatoderma中には主にココリスや石灰質渦鞭毛藻の化石が豊富に認識できたのに対して,新生代鮮新世のPhymatodermaの中には,珪藻・浮遊性有孔虫・ココリスが観察された.Phyinatoderma形成生物のサイズの大型化は,中生代以降に起きた海洋植物プランクトン群集の多様化に伴って底生生物の利用可能な餌資源が増大した結果であると解釈される.糞粒中に見られる微化石が中生代と新生代で異なることも,この解釈を支持する.顕生代の地球表層環境変動に対する底生生物の応答様式を評価するために,平成24年度・25年度に引き続きPhymatodermaという生痕化石を対象として研究を行った.これまでと同様,底生生物の餌となる植物プランクトンの多様化が海洋底生生物にどのような影響を与えたのか,という課題に着目した.Phymatodermaは海洋無脊椎動物の糞粒で構成される生痕化石であるため,上述の課題解明のために最適な研究材料である.平成26年度は,三浦半島に分布する新生代深海堆積物(葉山層群,三崎層)で新たに野外調査を行い,Phymatodermaの標本を入手した.特に三崎層での調査の結果,Phymatoderma形成生物を特定する上で重要な証拠を発見した.昨年度までに既に採取していたPhymatodermaの標本も合わせて,平成26年度に調査した標本のサイズ分布の計測と糞粒中の微化石の観察を行った.三崎層での調査の結果,放射状の独特な構造が発見された.この構造は,ユムシという動物が海底堆積物を摂食した際に形成される摂食痕と非常に類似している.このことから,少なくとも三崎層のPhymatodermaについては,深海ユムシが排泄した糞粒である,と結論づけた.サイズについての結果は,昨年度までの結果を補強するものとなった.つまり,Phymatodermaのサイズはペルム紀第四紀にかけて増大していることがわかった.また,糞粒中の微化石観察の結果,珪藻・浮遊性有孔虫・不定形の有機物などが観察された.3年間の研究成果を統合すると,Phymatodermaサイズの大型化は,中生代に起きた植物プランクトンの多様化に伴って底生生物の利用可能な餌資源が増大した結果であると解釈される.糞粒中に見られる微化石が中生代と新生代で異なり,それぞれの時代に卓越していたプランクトン群集であることも,この解釈を支持する.26年度が最終年度であるため、記入しない。26年度が最終年度であるため、記入しない。当該年度の研究では,摂食様式が既知である生痕化石を地球化学分析することによって,生痕化石の地球化学的アプローチが形成生物の摂食様式を復元する上で非常に有効な手法であることを実証した.しかしながら,そのアプローチのさらなる検証のために現生の堆積物食者とその糞粒をサンプリングしたが,それらの分析・解析は十分に取り組むことができなかった.また,計生代を通じた底生生物と堆積環境の相互作用の解明を目指して事例研究の数を増やすことを試みたが,当該年度中には生痕化石の追加サンプリングのみに留まってしまい,それを分析・解析することはできなかった.
7種類の伝統芸能における身体づかいの技の習得過程に関する横断的研究

伝統芸能5ジャンル7種類のトップレベルの実演家14名を対象に、次の2つの目標を目指して研究を進めている。第一目標:各芸能別に習得すべき技と習得過程を明らかにする/技の内容と習得過程に関する聞き取り調査(第一段階)、技に関する実証的な研究(第二段階)第二目標:実演家の技と伝承者の言葉を動画で記録(第一段階)、動画作品(日本語・英語テロップ付き)を作成し、一部を一般公開(第二段階)。DVD付き書籍にこれらの成果をまとめて出版(第三段階)。2018年度は、次の内容を進めた。能楽よりシテ方櫻間金記氏他2名、囃子方大倉源次郎氏(人間国宝)他1名への聞き取り調査、実演記録の撮影(第一目標第一段階、第二目標第一段階)。シテ方には視線追尾の計測実を行った(第一目標第二段階)。第二目標においては、地唄舞版(日・英テロップ付き)を完成させ、日本舞踊版に続けて公開した(第二段階)。第一目標第二段階にあたる研究としては、日本舞踊を対象とした芯と軸の特定に努め、追加のヒヤリングとして日本舞踊家の西川扇藏氏(人間国宝)、西川祐子氏、藤間大智氏、藤間加賀美氏、花柳茂珠氏、若柳豊氏の4流派で活躍中の舞踊家に協力を得て理解を進めた。また、対比の理解としてバレエから森龍朗氏、鍋谷明氏、若林幸子氏にヒヤリングを行い、分析を進めた。第一目標の第一段階を終了させた。第二目標の第一段階を終了させた。地唄舞の解説動画は完成させ、第二段階まで終了した。解説動画は、1日本舞踊、2地唄舞版が完成し、公開を進め、残り1能楽シテ方2狂言方3囃子方4文楽の4作品となった。第一目標の第二段階を進めている最中である。第二目標の第二段階(動画作品の完成と公開)及び第三段階(成果をDVD付き書籍として出版)に向けて現在作業を進めている。2019年度中に成果を取りまとめ、出版に向けての出版社への入稿を終了させることを目指す。第一目標:各芸能別に習得すべき技と習得過程を明らかにする/技の内容と習得過程に関する聞き取り調査(第一段階)、技に関する実証的な研究(第二段階)第二目標:実演家の技と伝承者の言葉を動画で記録し、動作作品(テロップは日本語版と英語版の2種類)を作成し、一部を一般公開する。DVD付き書籍にまとめて出版する/技と言葉の映像撮影(第一段階)、動画編集を行い公開(第二段階)、聞き取り調査及び実証的な調査結果を含めて書籍(DVD付き)にまとめて出版(第三段階)平成29年度は、次の内容を進めた。第一目標第一段階、第二目標第一段階まで終了狂言:山本東次郎氏、文楽:竹本津駒太夫氏、鶴澤寛太郎氏。第一目標第二段階、第二目標第一段階まで終了日本舞踊:西川扇藏氏、西川祐子氏、地唄舞:神崎貴加江氏。このうち、日本舞踊における計測実験結果については、2017年11月5日比較舞踊学会にて「日本舞踊の身体づかいの特徴について」のタイトルで発表した。第二目標第二段階に向けて現在動画編集及び日本語、英語テロップの編集を進めており、29年度に収録済み内容を平成30年度中に公開する予定である。残りの実演家すなわち能シテ方、囃子方、組踊立方、琉球舞踊への聞き取り調査や動画の収録は、平成30年度中に終了する予定で現在調整を進めているところである。第一目標第一段階、第二目標第一段階まで終了狂言:山本東次郎氏、文楽:竹本津駒太夫氏、鶴澤寛太郎氏第一目標第二段階、第二目標第一段階まで終了日本舞踊:西川扇藏氏、西川祐子氏、地唄舞:神崎貴加江氏このうち、日本舞踊における計測実験結果については、2017年11月5日比較舞踊学会にて「日本舞踊の身体づかいの特徴について」のタイトルで発表した。

また、対比の理解としてバレエから森龍朗氏、鍋谷明氏、若林幸子氏にヒヤリングを行い、分析を進めた。第一目標の第一段階を終了させた。第二目標の第一段階を終了させた。地唄舞の解説動画は完成させ、第二段階まで終了した。解説動画は、1日本舞踊、2地唄舞版が完成し、公開を進め、残り1能楽シテ方2狂言方3囃子方4文楽の4作品となった。第二目標第二段階に向けて現在動画編集及び日本語、英語テロップの編集を進めており、29年度に収録済み内容を平成30年度中に公開する予定である。残りの実演家すなわち能シテ方、囃子方、組踊立方、琉球舞踊への聞き取り調査や動画の収録は、平成30年度中に終了する予定で現在調整を進めているところである。今年度の秋までに聞き取り調査を終わらせ、7種類の芸能における技の種類と習得過程についての横断的な視点に基づく分析研究を進める予定である。第一目標の第二段階を進めている最中である。第二目標の第二段階(動画作品の完成と公開)及び第三段階(成果をDVD付き書籍として出版)に向けて現在作業を進めている。2019年度中に成果を取りまとめ、出版に向けての出版社への入稿を終了させることを目指す。
柔軟な多次元骨格に支えられた動的金属酵素モデルの創製

金属酵素の活性中心に存在する金属錯体と同様のイミダゾール、あるいはカルボン酸が配位した金属イオンが多孔性ネットワークに組み込まれた新しい金属酵素モデルの合成を行った。これまでに用いてきたイミダゾール安息香酸に加えて、ビス(イミダゾール)型の架橋配位子で金属イオンを連結することにより、目的とする多孔性化合物を得た。具体的にはビス(イミダゾールーイルーメチル)ベンゼンを用いて銅イオンを架橋し、さらには、銅中心に亜硝酸を配位させた銅錯体を合成した。配位子のイミダゾールの位置をo-、m-、p-位と系統的に変化させ、さらに銅中心に亜硝酸を配位させることにより、亜硝酸還元酵素のモデルとして有用な亜硝酸がイミダゾールで囲まれた銅イオンに配位した金属錯体を合成した。従来の金属酵素モデルと異なり、高次元ネットワークに金属錯体ユニットが支えられている、この酵素モデルの新規性は単結晶構造解析により確認することができた。また、単結晶構造解析の結果から、銅に配位した亜硝酸イオンは、実際の金属酵素と同様に末端の酸素原子が銅中心に強く結合することが確認された。また、亜硝酸イオンの窒素-酸素距離も、亜硝酸ナトリウムのような単純な陰イオンに比べて長くなっていることが確認され、銅イオンにより活性化が確認された。また、同位体でラベルした亜硝酸を使用することにより、この配位した亜硝酸イオンに基づく振動スペクトルを明らかにし、単結晶構造から予想される通り、窒素-酸素の結合が弱くなっていることが確認された。つまり、新しい多次元型の金属酵素モデルを合成し、その金属酵素の活性中心が示す活性化を再現することに成功した。金属酵素の優れた特徴の一つに、基質分子を高度に認識した上で、立体構造を可逆的に変化させる動的機能を有することが知られている。このような優れた基質認識とその動的挙動を兼ね備えた新規多孔性固体として、金属錯体をNH---O=C分子間水素結合で連結した新規金属錯体を合成し、その機能について検討を行った。イミダゾール酢酸(Hima)を酢酸ニッケルとメタノール中で反応させることにより、目的化合物であるimaが2つキレート配位したニッケル錯体を合成した。得られた錯体には更にメタノール2つがアキシャル位から配位した正八面体構造を有している。単結晶構造解析の結果から、この錯体、[Ni(ima)2(MeOH)2]2MeOH、は分子間がNH---O=C結合で連結された一次元構造を形成し、さらにこれらが、OH---O=C水素結合で連結されることにより、一次元チャンネルを有する三次元骨格を形成していることを見いだした。この化合物は100°Cで乾燥させることにより、アモルファス化合物[Ni(ima)2]に変化することが分かった。さらに、この化合物はメタノール蒸気と反応して、最初の多孔性化合物を可逆的に再生することを明らかにした。非常に興味あることに、この再生反応は、メタノールに対して、非常に高選択的に起こり、エタノール、あるいは水を始めとするそれ以外の溶媒では進行しないことを見いだした。非常に新しい動的挙動の開発として、乾燥サンプルにメタノールを添加することにより、多孔性機能が発現することを確認した。これは、多孔性固体としての機能をメタノールの添加という、外部刺激により選択的に誘起しえる非常に新しい機能発現である。とりわけ、再生したチャンネル内に新たな分子を取り込めるという、新しい機能を見いだしたことは、この分野において非常に新しい発見である。
環境応答性ポリマー表面の開発

ポリマー表面を構成するポリマー分子鎖は、内部にあるポリマー分子鎖と環境を異にしている。そのため表面のポリマー分子のガラス転移温度は低く、自由体積が大きく、運動性に冨んでいる。本研究は、空気中の疎水性環境から水中のように親水性環境へ変化に伴ってによって表面に存在するポリマー分子鎖が配向を変化し、その結果ポリマー表面の特性がすることを表面改質法を開発することを目的としている。昨年度は、疎水性表面を示すポリテトラフルオロエチレン(テフロン)を対象試料とし、親水性であるビニルスルフォン酸をグラフト重合し、表面改質法を検討した。本年度は、芳香族ポリアミドを対象試料とし、グリシジイルメタクリレート(GMA)をグラフト重合する表面改質法を検討した。アルゴンプラズマ照射によって芳香族ポリアミド表面にグラフト重合のサイトとなるパーオキサイド基を形成し、そのサイトからGMAをグラフとさせた。グラフト重合による表面表面改質の状態は、その表面のXPSスペクトルから追及し、芳香族ポリアミドフィルム表面の31-40%がGMAで覆われたことが判明した。この表面は、エポキシ接着剤との密着性に改善がみられ、接着強度が2.7倍増加した。したがって、GMAのグラフト重合によって改質した表面は、エポキシ樹脂と強く相互作用する表面である。本研究は、"温度、電界、光などの外界の環境の変化に応じて、ポリマー表面上の分子が即座に別の分子に置き代りが可能であることを実証することを目標に、空気から水へ環境が変化したとき、疎水性から親水性表面に可逆的に変化するポリマー表面を開発することを目的とした。研究目標を達成するために、つぎの研究計画を実行した。プロジェクトA:環境応答性を有するポリマー表面を創製するために、プラズマグラフト重合によって親水性ポリマーを表面に埋め込む手法を検討した。プロジェクトB:プロジェクトAで創製したポリマー表面の特性、特に親水性。疎水性を評価する。また、ポリマー表面上のグラフトポリマー鎖の凝集状態をも検討した。プロジェクトAでは、疎水性表面を与えるポリテトラフルオロエチレン(テフロン)のポリマー基材表面に、水溶性モノマーであるビニルスルフォン酸をグラフト重合する手法を検討し、ビニルスルフォン酸のテフロン表面へのグラフト重合に成功した。プロジェクトBでは、このビニルスルフォン酸をグラフト重合したテフロン表面の表面特性を検討した。このグラフト重合によって、疎水性から親水性への表面特性の変化が見られるものの、期待値に達していないこと。さらには、顕微FTATRIRによるグラフトポリマーの表面のスペクトル変化より、テフロン表面上のグラフトポリマー鎖は表面上に均一に分布するのではなく、ある大きさで凝集して不均一に分布していることを結論した。この結論は、本研究の開発目標である環境変化に追従するポリマー表面の開発に新しいコンセプトを与えている。これらの研究成果は、Journal of Applied Polymer Science66巻77-84ページ(1997)に発表した。そのため表面のポリマー分子のガラス転移温度は低く、自由体積が大きく、運動性に富んでいる。昨年度は、疎水性表面を示すポリテトラフルオロエチレン(テフロン)を対象試料とし,、親水性であるビニルスルフォン酸をグラフト重合し、表面改質法を検討した。アルゴンプラズマ照射によって芳香族ポリアミド表面にグラフト重合のサイトとなるバーオキサイド基を形成し、そのサイトからGMAをグラフとさせた。