hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高真空環境下でのポリマーブラシ形成と有機エレクトロニクス界面制御への応用

一方、ポリマーブラシの新規な展開として、エポキシ末端及び水酸基末端を持つポリマーブラシを基板表面に形成することで、ドライ接着機能を持つナノ薄膜となるとの着想を得て、基礎的な実験に成功した。また、本研究の当初計画には盛り込んでいないが、ダイヤモンドナノ粒子を基板表面に固定化する可能性も検証されており、特異な物性を活用した新規界面形成を想定できている。ポリマーブラシの概念を電極/有機界面に導入し、物理蒸着法によって有機EL素子を作製した結果、研究計画で当初想定した通りの素子特性の改善が得られている。これは正孔輸送性高分子をポリマーブラシに展開したものであるが、本年度は電子輸送機能を想定した分子構造のビニルポリマー及びポリイミド膜の真空製膜にも成功しており、これらを反応性自己組織化膜と組み合わせることで、電子輸送機能を持つポリマーブラシを得るための道筋を明らかにすることができた。また、ポリイミドの配向制御についても予備的な結果が得られており、これは液晶配向制御など、当初計画の想定を超えた発展の可能性を秘めている。さらに、ドライ接着ナノ薄膜やダイヤモンドナノ粒子の固定化など、幅広い展開可能性を秘めた基盤的広がりが期待できる状況となっている。有機薄膜形成の一つの課題は無機基板と有機薄膜の界面制御である。本研究では反応性末端を持つ自己組織化膜を基板表面に形成し、その表面に蒸着膜を形成することにより無機/有機の界面制御を試みた。前年度までの研究により、正孔輸送性高分子と無機電極の界面制御に関する成果が得られた。そこで本年度は電子輸送性高分子の界面制御を試みた。まずナフチルイミドのアリル及びスチリル誘導体を新規に合成し、電子線アシストを伴う蒸着法によって薄膜を形成した。その結果、特にスチリル誘導体を用いることで、均一なモルフォロジーを持つ重合膜を形成できることを見出した。次にチオール末端を持つ自己組織化膜を基板表面に形成し、これを紫外線励起してビニルカルバゾールを蒸着することにより、チオーレン反応によって基板表面に化学的に結合した高分子薄膜を形成した。この手法は、無機/有機界面及び高分子膜成長を制御できるのみならず、高分子薄膜パターン形成への展開が示された。一方、絶縁性有機薄膜としては、前年度から継続してポリイミドの重合膜形成を試みた。本年度はピロメリット酸無水物とジアミノドデカンの共蒸着によりポリイミド薄膜を形成し、分子鎖が基板に立ち、優先的結晶配向を持つ薄膜を形成した。無機基板表面に形成する自己組織化膜の効果を調査した結果、無水コハク酸を末端に持つ自己組織化膜が分子配向の促進に有用であることが見出された。さらに新たな展開として、高分子基板と金属薄膜の界面制御を試みた。ここでは、イオンアシスト蒸着法を用い、末端にエポキシ基あるいは水酸基を持つアクリル系高分子薄膜を形成した。各種高分子基板表面をこの薄膜で修飾し、その表面に金属を蒸着して付着特性を調査した。その結果、一般的に金属の付着性が極めて低いテフロンなどの高分子表面でも、この界面層を形成することにより付着強度改善に大きな効果があることを見出した。有機デバイスで必須となる有機/無機接合界面を制御することを目的として、反応性官能基を持つ自己組織化膜(SAM)を介して界面を共有結合で固定化する手法を開拓した。
信州木崎湖底堆積物に基づく過去4,5千年間の環境変遷の高精度解析

メケレス型ピストンコアラーを購入し,木崎湖主湖盆地の3地点から1.83.3m長の柱状試料を採取して,岩相記載・年代測定・見かけ密度測定・CHN分析・XRD分析などを行った.3層準の放射性炭素年代測定と見かけ密度プロファイルの比較から,これらの3柱状試料はいずれも約1500年間の堆積物であることが判明した.その年代値を基準とした堆積速度は1.31.9mm/y(5262mg/cm^2/y)ほどであり,当初の予想よりも大きかった.また,多数のタービダイト層が確認され,それらは,大きな見かけ密度,低いC・N値および高いC/N比で特徴づけられる.主要なタービダイト層は3地点で対比が可能で,大規模な洪水に起因する可能性が高い.C/N比の多くは1013程度であり,有機物の主要な起源が湖水中のプランクトンであることを示唆する.C・Nの含有率には周期的変化があり,タービダイトによる希釈効果を除くと,古墳時代平安前期にはやや低く,平安後期室町前半(中世温暖期)には高く,中世後期(小氷期)には低くなる.一方,石英・イライト含有率には逆の増減変動が認められた.前者は気温変動による湖水温の変化がプランクトンの生産量を規制したものと考えられる.後者についても寒暖の変化が夏季のモンスーンの強弱と連動しており,中国大陸内部における乾湿を支配し,風成塵発生と運搬量を規制した可能性がある.歴史時代の微弱な気候変動がこのようにはっきりと検出できたことは大きな成果であり,さらに過去に遡った気候変動解析の鍵となる.また,タービダイトの発生頻度から推定した洪水の発生頻度には偏りがあり,AD37世紀,912世紀および16世紀後半17世紀末は比較的平穏であり,それ以外の時期には規模の大きな洪水がしばしば発生していたと推定される.メケレス型ピストンコアラーを購入し,木崎湖主湖盆地の3地点から1.83.3m長の柱状試料を採取して,岩相記載・年代測定・見かけ密度測定・CHN分析・XRD分析などを行った.3層準の放射性炭素年代測定と見かけ密度プロファイルの比較から,これらの3柱状試料はいずれも約1500年間の堆積物であることが判明した.その年代値を基準とした堆積速度は1.31.9mm/y(5262mg/cm^2/y)ほどであり,当初の予想よりも大きかった.また,多数のタービダイト層が確認され,それらは,大きな見かけ密度,低いC・N値および高いC/N比で特徴づけられる.主要なタービダイト層は3地点で対比が可能で,大規模な洪水に起因する可能性が高い.C/N比の多くは1013程度であり,有機物の主要な起源が湖水中のプランクトンであることを示唆する.C・Nの含有率には周期的変化があり,タービダイトによる希釈効果を除くと,古墳時代平安前期にはやや低く,平安後期室町前半(中世温暖期)には高く,中世後期(小氷期)には低くなる.一方,石英・イライト含有率には逆の増減変動が認められた.前者は気温変動による湖水温の変化がプランクトンの生産量を規制したものと考えられる.後者についても寒暖の変化が夏季のモンスーンの強弱と連動しており,中国大陸内部における乾湿を支配し,風成塵発生と運搬量を規制した可能性がある.歴史時代の微弱な気候変動がこのようにはっきりと検出できたことは大きな成果であり,さらに過去に遡った気候変動解析の鍵となる.また,タービダイトの発生頻度から推定した洪水の発生頻度には偏りがあり,AD37世紀,912世紀および16世紀後半17世紀末は比較的平穏であり,それ以外の時期には規模の大きな洪水がしばしば発生していたと推定される.メケレス型ピストンコアラーを購入した.このタイプの柱状採泥器の使用は初めてなので,豊富な経験を持つ都立大学福沢仁之博士に同行していただいて,技術的な指導を受けながら,試料採取を行った.試料採取は3ヶ所で試みたが,最初のサイトでは,mほどの試料が得られたものの,試料採取パイプがひしゃげており,試料も乱された様な状態であった.2番目のサイトは湖の南部の水深25mほどの場所で,182cmの長さの試料が得られた.3番目のサイトは湖の北部で,平らな湖盆底の北縁にあたる.ここも約25mほどの水深があったが,333cmの柱状試料を採取できた.採泥器の使用にもっと習熟する必要があるが,木崎湖底の何処からでも4m近い長さの湖底堆積物を採取できる目途がたった.採取された柱状試料を半裁し,色調や構成物のスケッチを行うととともに,軟X線写真撮影を行った.また,1cm間隔で含水率を測定し,見かけ密度を計算した.見かけ密度にはサイト2と3とで共通した変動が認められ,湖全体に影響を与えた堆積作用の変化が起きていたことを示唆する.また,最上部の10cmほどを除いて,深度の増加とともに見かけ密度が増加するという特異な現象が確認された.硫黄量,有機炭素量,窒素量,石英・イライト含有量を1cmごとに順次測定しているが,まだ,全体像を得るに至ってはいない.

硫黄含有量は,最上部の数十年間で著しく増大しており,近年の富栄養化を反映している.なお,サイト2から1試料,サイト3からは2試料の植物遺体を選び,^<14>C年代測定を依頼している.次年度には湖中央部や南端における試料を追加して採取し,それらについても上記と同様のデータを1cmごとに測定し,年代測定値とも合わせて,総合的な解析を行う.メケレス型ピストンコアラーを購入し、木崎湖主湖盆底の3地点から1.83.3m長の柱状試料を採取して、岩相記載・年代測定・見かけ密度測定・CHN分析・XRD分析などを行った。3層準の放射性炭素年代測定と見かけ密度プロファイルの比較から、これらの3柱状試料はいずれも約1500年間の堆積物であることが判明した。その年代値を基準とした堆積速度は1.31.9mm/y(5262mg/cm^2/y)ほどであり、当初の予想よりも大きかった。また、多数のタービダイト層が確認され、それらは、大きな見かけ密度、低いC・N値および高いC/N比で特徴づけられる。主要なタービダイト層は3地点で対比が可能で、大規模な洪水に起因する可能性が高いC/N比の多くは1013程度であり、有機物の主要な起源が湖水中のプランクトンであることを示唆する。C・Nの含有率には周期的変化があり、タービダイトによる希釈効果を除くと、古墳時代平安前期にはやや低く、平安後期室町前半(中世温暖期)には高く、中世後期(小氷期)には低くなる。一方、石英・イライト含有率には逆の増減変動が認められた。前者は気温変動による湖水温の変化がプランクトンの生産量を規制したものと考えられる。後者についても寒暖の変化が夏季のモンスーンの強弱と連動しており、中国大陸内部における乾湿を支配し、風成塵発生と運搬量を規制した可能性がある。歴史時代の微弱な気候変動がこのようにはっきりと検出できたことは大きな成果であり、さらに過去に遡った気候変動解析の鍵となる。また、タービダイトの発生頻度から推定した洪水の発生頻度には偏りがあり、AD37世紀、912世紀および16世紀後半17世紀末は比較的平穏であり、それ以外の時期には規模の大きな洪水がしばしば発生していたと推定される。
pH刺激応答性化学修飾キトサン膜を用いる生理活性物質の高選択的分離法の開発

本研究では、海老や蟹の外殻成分であるキチンを脱アセチル化して得られるバイオ新素材であるキトサンを用いて、pH刺激に対して敏感に応答するセンサー機能を有する化学修飾キトサン膜を合成した。この膜を用いて、生理活性物質としては、漢方生薬の黄ごん(オウゴン、シソ科のコガネバナの根)に含有している134種類のフラボノイド類の中の主要成分であるバイカリン、バイカレイン及びフラボンとの相互分離性能について研究した。(1)pH刺激応答性キトサン膜の合成カルボキシル基を化学修飾したキトサン膜は、(1)化学修飾キトサンの酢酸-エタノール混合溶液を所定量均一になるまで混合して調製する、(2)この溶液を遠心脱気した後、テフロンコーティングバットに流延し50°Cに保ったホットプレート上で溶媒を蒸発させて製膜する、(3)この膜を水でよく洗浄し自然乾燥する、の順で行った。pH変化に伴う膜内の官能基のイオン解離に伴う膜の膨潤・収縮挙動の観察は、光学顕微鏡及びマイクロメータを用いて行った結果、pHに伴って膜の膨潤・収縮は起こらないことが明らかになった。(2)化学修飾キトサン膜による生理活性物質の選択的透過分離実験自作の膜分離モジュールに化学修飾キトサン膜を挟んで、左右の供給セルおよび透過セルを取り付けた拡散セル型膜分離装置で行った。供給側および透過側の水溶液としてはpHを調整した酢酸緩衝液を用いた。また、この膜分離モジュールは、恒温水槽に漬けて温度を一定に保った。セル内の水溶液の混合は、マグネチックスターラで行った。セル内のフラボノイド類の濃度変化は、両方のセル内の水溶液を時間毎にサンプリングし、紫外可視分光光度計で及び高速液体クロマトグラフィー(HPLC)で分析して求めた。この実験によって、キトサン膜によるバイカリン/バイカレイン/フラボンの膜分離は水溶液pHが4程度の領域で最大となることを明らかにした。さらに、分子モデリングによる計算結果によって膜透過速度のシュミレーションを行い、膜分離特性に対して、重要な因子を抽出したところ、主として透過物資の分子容と親水性の度合いが、膜透過挙動に対して大きな影響を及ぼしていることが分かった。この結果は、Journal of Membrane Scienceに発表し、印刷中である。
新資料・旧蔵資料による『種蒔く人』主要同人今野賢三の研究

雑誌『種蒔く人』の主要同人である今野賢三(1893年ー1969年)に関する新資料と未利用の旧蔵資料(書簡、切り抜き、草稿、雑記、メモ、写真、書類、ポスター、パンフレット、チラシ等)の整理・分析を通じて、賢三がなぜ文学に志したか、有島武郎への接近と別離の実際はどうであったのか、小牧近江、金子洋文との再会と『種蒔く人』創刊とはいかに連絡していたのか、作家としての創作意識はどのようであったのか等の問題を解明し、『種蒔く人』の再評価とその周辺の文学史を補完する。
表面科学研究に基づく高排気速度低活性化温度長寿命非蒸発型ゲッターの開発

真空中で加熱すると反応性の高い表面が生成し(活性化)、残留ガスを排気する材料を非蒸発型ゲッター(NEG)と呼ぶ。NEGを利用したNEGポンプは、省エネルギー、活性気体に対する排気速度が大きい、無振動、オイルフリー、軽量といった利点があり、加速器、電子顕微鏡等の真空排気に広く使われている。しかし市販のNEGには、活性化温度が300°C以上、大気導入と活性化を繰り返すと排気性能が低下する、といった欠点があり、頻繁に大気を導入する装置では使われていない。そこで本研究では、H2Oも排気でき、活性化温度が100150°C程度と低く、大気導入と活性化を繰り返しても排気性能が低下しない新しいNEGを開発する。
クラウドコンピューティング基盤を利用したユーザ指向の情報保護方式の研究

様々なサービスがインターネット上で提供されている。これらのサービスの一部はユーザに名前や住所、ID/パスワードなどの提供を求め、それらの情報と引き換えにサービスを提供する。一方で情報漏洩事件やフィッシングによる被害が頻発している。これらの原因の一つとして、情報利用に対する決定権がユーザにないことが挙げられる。そこで、サービス提供者だけでなく、ユーザ側でも情報の利用(保護)方法を決定可能な仕組みを研究する。これによって、ユーザ自身が安全だと思う方法でフィッシング等の脅威に対する対策を講じることができ、ユーザはそれぞれのサービスを同様に安心できるものとして利用できるようになる。情報利用に対する決定権をユーザにも持たせることによって、それぞれのユーザで安全・安心だと思う方法を選択可能な仕組みを研究する。本研究ではユーザが定義した保護ポリシに従ってサービス提供者のプログラムを書き換えることでサービス提供者の情報利用に制限を与え、ユーザが安全・安心だと思う方法で自身の情報を保護可能な仕組みの実現を目指す。このことを実現するために平成24年度は前年度に検討結果を踏まえ、1)システムの流れを具体化し試験的に実装してみると共に、2)保護ポリシによるプログラムの書き換え方法の具体化を行った。システムの流れの具体化としては、ユーザ側の動作をGoogle Chromeのアドオンにより、サービス提供者とルールレポジトリの動作をサーブレットとJSPにより実装した。実装したシステムをウェブ上に公開されている、個人情報の入力を要求するページに適用することでシステムの動作の確認を行った。しかし、プログラムの書き換えはダミープログラムとして実現しており、今後、接続・評価していく必要がある。また、保護ポリシによるプログラムの書き換え方法の具体化に関しては、利用ポリシ・保護ポリシの詳細化を行うと共に書き換え手順の具体化を行った。プログラムの書き換えは、構文解析ツールであるASTParserを利用し、書き換えるプログラムを構造化する。構造化したプログラムに対して、ポリシの適用箇所を特定し、特定された部分をポリシに従って置き換える。置き換えられたものをプログラムとして再構成する。しかし、本仕組みの実装は完了しておらず、実装後、システムの流れに組み込む必要がある。このことを実現するための課題の一つである保護ポリシによるプログラムの書き換えの実装、および評価を行った。評価としては、保護ポリシを7個と変換対象のプログラムを20個準備し、その中からプログラムによって適用する意味のない保護ポリシを除いた89通りの変換を検証した。89通りの変換の内、76通りの変換については、意図した動作を実現するプログラムに変換できた。残りの変換が失敗したものについては、グローバル変数を利用しているプログラムや利用者からの情報を条件分岐の条件として利用しているものであり、これらのことを考慮していなかったために発生していた。このため、これらのことを考慮にいれた実装を行えば、この問題なくなるものと思われる。これまでに我々はユーザが定義した保護ポリシに従ってサービス提供者のプログラムを書き換えることでサービス提供者の情報利用に制限を与え、ユーザが安全・安心だと思う方法で自身の情報を保護可能な仕組みについて検討してきた。しかし、本提案手法を実現するには、1)保護ポリシを誰が定義するのかといった問題や2)保護ポリシの保証に関する問題、3)書き換え(Customized Program生成)の正しさ検証に関する問題を解決する必要があることがわかった。そこで、クラウド上で提供されるサービスとして2つのサービスを定義し、それらのサービスを利用することで上記問題の解決を図る。平成23年度は保護ポリシを保存するためのルールレポジトリと保護ポリシに従ってプログラムを変換するためのプログラム変換代行サービスの2つについて検討した。ルールレポジトリに関する検討としては、保護ポリシの生成方法や生成者、管理方法、保護ポリシの保証の問題について検討すると共に問題点を明らかにした。ルールレポジトリの管理者がユーザとサービス提供者の両者から信頼される必要があるといった問題が最も大きな問題であり、その解決方法について検討した。プログラム変換代行サービスに関しては、プログラム変換サービスが動作する場所の検討や、変換されたプログラムを検証する方法についての検討を行った。また、ルールレポジトリとプログラム変換代行サービスを導入したシステム全体としての動作の流れについて検討を行うと共に、PC上にそれらの試作実装を行い、動作の確認を行った。基本的なシステム全体の流れとしては動作を確認できた。

しかし、ユーザインタフェースや使い勝手、動作の信頼性といった面では改善の余地がある。平成24年度の計画としては、1)ルールレポジトリやプログラム変換代行サービスなどの具体的な実現方法、2)保護ポリシの具体的な記述方法とプログラム変換方法の検討、を課題として挙げていた。1)については、ルールレポジトリでどのように保護ポリシを公開し、それをどのようにユーザがアクセスし、更にダウンロードして利用するのかといった仕組みを具体的な課題として挙げていた。保護ポリシの公開に関してはサーブレットとJSPによって、それらへのアクセス、保護ポリシのダウンロードについてはGoogle Chromeのアドオンで実装した。実装したシステムにウェブ上に公開されている複数のページを適用し実験したところ、正しく動作することが確認できた。2)については、前年度の検討結果を元に変換可能なプログラムの幅を広げることを検討課題として挙げていた。そこで、プログラムを構文解析ツールで構造化し、構造化されたプログラムに対してプログラム変換操作を行う仕組みを検討した。この結果、変換可能なプログラムの範囲が広がるものと考える。しかし、実装は未だ完了しておらず、実装完了後、システムに組み込み、評価する必要がある。上記のように、研究はおおむね順調に進展している、と考えるが、ユーザインタフェースや使い勝手、動作の信頼性といった面、また、ポリシやプロトコルの定義などについては、システムをより良くするために引き続き検討・改善していく必要がある。平成23年度は、ルールレポジトリとプログラム変換代行サービスに必要な機能の割り出しやセキュリティ上の問題の整理を行うと共に、システム全体としての動作の流れ・プロトコルの具体化を図り、それによって課題13の他に新たな問題が発生しないかどうかを検証することを計画していた。(課題1)保護ポリシを誰が定義するのかといった問題や課題2)保護ポリシの保証に関する問題、課題3)書き換え(Customized Program生成)の正しさ検証に関する問題)ルールレポジトリとプログラム変換代行サービスに必要な機能の割り出しやセキュリティ上の問題の整理に関しては、ルールレポジトリに関する検討としては、保護ポリシの生成方法や生成者、管理方法、保護ポリシの保証の問題について検討すると共に問題点を明らかにした。プログラム変換代行サービスに対しては、プログラム変換サービスが動作する場所の検討や、変換されたプログラムを検証する方法についての検討を行った。
白金(112)上の酸化窒素及び亜酸化窒素分解における脱離窒素の角度分布の研究

本研究では、白金のステップ表面Pt(112)を用いて、NOおよびN_2Oの熱分解中に放出される生成分子の空間分布の検討から、窒素酸化物の分解機構と反応場所を調べることが目的である。1前年度にNO+CO反応、NO分解、N_2O分解の生成分子の空間分布を調べ、NO+CO反応で生成脱離するCO_2の指向角に異常を観測したので、CO+O_2反応をレーザー光で励起し生成脱離するCO_2、O_2の空間分布・速度分布と比較し原因を検討した。レーザー励起脱離で生成分子を高速化すると異常が消えることを確認、並進速度の不足が原因と判明した。成果は表面科学に発表。2白金(111)上のCO酸化では150K付近に、吸着COが酸素分子からのみ酸素原子を受け取るα-CO_2生成知られていたが、ステップ表面で初めてこのCO_2生成が確認された。観察が狭い条件のみで可能。3 N_2Oは白金表面では分解しないとの通説はPt(112)ステップ表面の観察で破られた。表面に残る酸素の昇温脱離から分解を確認した。4 Pt(112)上のO_2の光脱離の空間分布測定を酸素単独とCO共存で行い、テラスからの高速脱離とステップからの低速脱離の分離に成功。酸素量が少ないとき、脱離は溝に沿う面内に斜めに起こり、酸素量が多いとテラス垂直に起こる反応場の移動を確認した。5 CO(a)十O_2(a)からの193nm光励起では、酸素量が少ないとき、酸素分子軸に沿う斜めの脱離では、指向方向が4つに分裂(対称性から基本は2つ)すること、および指向角が大きいほうが並進速度が大きいことを観測、hot-atom機構を確認した。ステップ構造のPt(112)触媒上のNOおよびN_2Oの分解中に放出される窒素分子の空間分布を角度分解昇温脱離法で検討し次の結果を得た。1.NOの昇温脱離ではN_2の放出が表面温度500-600Kで生じ、その脱離の空間分布は約32°表面垂直よりステップを降りる方向に指向した。2.NOとCOを共存させた表面では昇温中にN_2とCO_2の脱離ピークを500-550Kとより低温部に起こり、鋭いピークを示した。CO_2の脱離は表面垂直よりステップを降りる方向に約30°ずれて指向し、ステップから反応性CO_2の脱離の初めての確認となった。N_2の脱離はNO単独の吸着の場合より低温部の脱離が鋭く、吸着量を増すとより鋭くなった。3.比較のために吸着COと吸着酸素の共吸着表面を昇温中に脱離するCO_2の空間分布を測定した。CO_2は表面垂直から約10°、ステップを上がる方向に指向し、対照的結果となった。(1,2,3は論文(1)で報告)4.COとO_2(a)の共存でのみ生じるα-CO_2生成をPt(112)ステヅプ表面で初めて確認した。生成量は少ないがCO(a)+O(a)からのβ-CO_2より空間分布が鋭く、同位体と角度分布法から確認に成功した。(論文(2)で報告)5.N_2Oは白金表面上では解離しないとみられたが、ステップ表面Pt(112)では100-150Kの温度域で解離することを確認した。しかし、放出されるN_2は指向性を持たない余弦法則を示すので、解離場所の特定を、現在表面修飾法で調べている。6.紫外線レーザーを用いてO_2(a)とCO(a)の共存する吸着系で光脱離を観測、酸素の脱離がCO(a)の共存で増加することを発見。NO(a)の効果も検討する。

5 CO(a)十O_2(a)からの193nm光励起では、酸素量が少ないとき、酸素分子軸に沿う斜めの脱離では、指向方向が4つに分裂(対称性から基本は2つ)すること、および指向角が大きいほうが並進速度が大きいことを観測、hot-atom機構を確認した。
空中駆動可能なナノカーボン・高分子アクチュエータの開発と応答メカニズム解明

近年、急速に進む少子高齢化の中、介護、福祉分野での人手不足は深刻な社会問題となっている。このような観点から、人間の筋肉のようにしなやかに動作することが可能な高分子アクチュエータが注目されている。また、タッチパネルに触れたり、スイッチを操作したりした際に、操作時の信頼感を高める技術にも、アクチュエータ技術が注目されている。そこで、応答速度に優れ、大きな曲げや発生力を示す等の優れたアクチュエータ素子を開発する。また電気化学的手法等を用いて、素子の応答メカニズムを解明し、タッチパネルや人工筋肉材料等に適用可能な、これまでの常識を覆す、画期的なアクチュエータの設計指針を示した。昨年度に引き続き、これまでの単層カーボンナノチューブ(SWCNT)アクチュエータ素子より、価格、汎用性の観点から有利であるが、性能面ではるかに劣っている多層カーボンナノチューブ(MWCNT)またはカーボンブラック(CB)/イオン液体(IL)/ベースポリマー(BP)ゲルアクチュエータの高機能化のために、電池の特長を電気化学デバイスであるアクチュエータに適用し、IL、BP、キャパシター機能や応答性能を向上させる金属酸化物、アルカリ金属イオン(Li)等及び手法(メソポーラス等)に注目し、応答速度に優れ、大きな曲げや発生力を示す等の、SWCNTをはるかに凌ぐ、優れたアクチュエータ素子を開発し、また高機能化の方針を示した。具体的には、a)MMWCNT or CB/IL/BPゲルアクチュエータの高機能化のために、キャパシター機能や応答性能を向上させる手法(メソポーラス)に注目し、大きな曲げや発生力を示す等の、優れた素子を開発した。b)アルカリ金属イオン(Li)含有させることにより、大きいキャパシタンスを示し、大きな曲げや発生力を示す等の、優れた素子を開発した。c)これまでの結果で得られた、BP-ILゲル、アクチュエータ素子電気化学的データを中心として、ILの導電率や粘度、融点等の基礎物性、ILのサイズや解離度及び我々のグループで開発した等価回路解析を用いて、応答メカニズムについて考察して、アクチュエータ素子の高機能化の方針を示した。これらの結果、論文発表5報(内1報は投稿中)、招待講演(国際)2件、口頭発表(国際)1件、口頭発表(国内)2件、特許申請1件の成果が得られた。これまでの単層カーボンナノチューブ(SWCNT)アクチュエータ素子より、価格、汎用性の観点から有利であるが、性能面ではるかに劣っている多層カーボンナノチューブ(MWCNT)またはカーボンブラック(CB)/イオン液体(IL)/ベースポリマー(BP)ゲルアクチュエータの高機能化のために、電池の特長を電気化学デバイスである、アクチュエータに適用し、IL、BP、キャパシター機能や応答性能を向上させる金属酸化物(ルテニウム(Ru)等)及び手法(ナノカーボンの酸処理等)に注目し、応答速度に優れ、大きな曲げや発生力を示す等の、SWCNTをはるかに凌ぐ、優れたアクチュエータ素子を開発した。具体的には、MWCNTあるいはCBのみのキャパシタンスはSWCNTより小さいが、金属酸化物の添加やナノカーボン酸処理することにより、SWCNTをはるかに凌ぐアクチュエータを開発に必要なキャパシタンスが得られた。その結果、MWCNT or CB:IL:ポリマー(PVdF(HFP))系において、キャパシター機能や応答性能を向上させる金属酸化物(ルテニウム(Ru)マンガン(Mn))を用いて、高速応答、大きな曲げや発生力を示す等の、SWCNTを凌ぐ優れたアクチュエータ素子を開発し、また、酸処理したMWCNTを用い、製膜性や応答速度に優れ、大きな曲げや発生力を示す等の、SWCNTをはるかに凌ぐアクチュエータ素子を開発した。これらの結果、論文発表7報、口頭発表(国際)2回、口頭発表(国内)1回の成果が得られた。昨年度に引き続き、これまでの単層カーボンナノチューブ(SWCNT)アクチュエータ素子より、価格、汎用性の観点から有利であるが、性能面ではるかに劣っている多層カーボンナノチューブ(VGCF)またはカーボンブラック(CB)/イオン液体(IL)/ベースポリマー(BP)ゲルアクチュエータの高機能化のために、電池の特長を電気化学デバイスである、アクチュエータに適用し、IL、BP、キャパシター機能や応答性能を向上させる金属酸化物(ルテニウム(Ni)等)に注目し、応答速度に優れ、大きな曲げや発生力を示す等の、SWCNTをはるかに凌ぐ、優れたアクチュエータ素子を開発する。また電気化学的手法等を用いて、素子の応答メカニズムを解明し、タッチパネルや人工筋肉材料等に適用可能な、これまでの常識を覆す、画期的なアクチュエータを開発し、また高機能化の方針を示した。具体的にはこれまでに開発した、VGCF or CB/IL/BPゲルアクチュエータの高機能化のために、キャパシター機能や応答性能を向上させる手法(金属酸化物)に注目し、大きな曲げや発生力を示す等の、優れた素子を開発した。また、BP(PVdF、ポリアクリル酸、ポリエチレンオキシド等)に注目して、大きな曲げや発生力を示す等の、優れた素子を開発した。最後に我々のグループで開発した等価回路解析とBP-ILゲルアクチュエータ素子のキャパシタンス測定結果を併せて考慮することにより、電解質層及び電極層中におけるイオン移動の速さを評価し、応答メカニズムを解明して、アクチュエータ素子の高機能化の方針をした。これらの結果、論文発表4報、招待講演(国際)1件、依頼講演1件、口頭発表

(国際)3件の成果が得られた。昨年度に引き続き、単層カーボンナノチューブ(SWCNT)アクチュエータ素子より、価格、汎用性の観点から有利であるが、性能面ではるかに劣っている多層カーボンナノチューブ(MWCNT)またはカーボンブラック(CB)/イオン液体(IL)/ベースポリマー(BP)ゲルアクチュエータの高機能化のために、電池の特長を電気化学デバイスである、アクチュエータに適用し、IL、BP、キャパシター機能や応答性能を向上させる金属酸化物(イリジニウム(Ir)等)及び手法(ナノカーボンの酸処理等)に注目し、応答速度に優れ、大きな曲げや発生力を示す等の、SWCNTをはるかに凌ぐ、優れたアクチュエータ素子を開発した。また電気化学的手法等を用いて、素子の応答メカニズムを解明し、タッチパネルや人工筋肉材料等に適用可能な、これまでの常識を覆す、画期的なアクチュエータを開発し、また、高機能化の方針を示した。具体的には、MWCNT or CB/IL/BPゲルアクチュエータの高機能化のために、キャパシター機能や応答性能を向上させる化合物(金属酸化物;イリジニウム(Ir)等)及び手法(ナノカーボンの酸処理等)に注目し、応答速度に優れ、大きな曲げや発生力を示す等の、優れたアクチュエータ素子を開発した。また、我々のグループで開発した、等価回路解析等とBP-ILゲル、アクチュエータ素子のキャパシタンス測定結果を併せて考慮することにより、電解質層及び電極層中におけるイオン移動の速さを評価し、応答メカニズムを解明して、アクチュエータ素子の高機能化の方針を示した。これらの結果、昨年確定した論文発表2報が掲載され、依頼講演1件、口頭発表(国内)1件、特許出願1件の成果が得られた。近年、急速に進む少子高齢化の中、介護、福祉分野での人手不足は深刻な社会問題となっている。このような観点から、人間の筋肉のようにしなやかに動作することが可能な高分子アクチュエータが注目されている。また、タッチパネルに触れたり、スイッチを操作したりした際に、操作時の信頼感を高める技術にも、アクチュエータ技術が注目されている。そこで、応答速度に優れ、大きな曲げや発生力を示す等の優れたアクチュエータ素子を開発する。また電気化学的手法等を用いて、素子の応答メカニズムを解明し、タッチパネルや人工筋肉材料等に適用可能な、これまでの常識を覆す、画期的なアクチュエータの設計指針を示した。これまでに開発した、MWCNT or CB/IL/BPゲルアクチュエータの高機能化のために、キャパシター機能や応答性能を向上させる手法(金属酸化物)に注目し、大きな曲げや発生力を示す等の、優れた素子を開発した。また、BP(PVdF、ポリアクリル酸、ポリエチレンオキシド等)に注目してついて大きな曲げや発生力を示す等の、優れた素子を開発した。最後に我々のグループで開発した等価回路解析とBP-ILゲルアクチュエータ素子のキャパシタンス測定結果を併せて考慮することにより、電解質層及び電極層中におけるイオン移動の速さを評価し、応答メカニズムを解明して、アクチュエータ素子の高機能化の方針をした。これらの結果、論文発表4報、招待講演1件、依頼講演1件、口頭発表(国際)3件の成果が得られた。有機・無機ハイブリッド材料
結合多重量子井戸構造による多波光制御に関する研究

本研究は井戸幅の異なる複数の量子井戸を重ねた非対称結合量子井戸構造ではそれぞれの量子井戸が異なる特性波長を有することを利用すると1つのデバイスで複数の波長に対応することができることを実証することを目的としている。1.井戸幅の異なる多数の量子井戸を薄い障壁層を挟んで重ねたGaAs/AlGaAs非対称結合三重量子井戸構造を作製し、その光応答特性(透過光ならびに反射光)を液体窒素温度で評価し、複数の波長の入射光に対して異なる非線形性を示すことを明らかにした。2.透過光は主として試料の吸収率を、反射光は主として試料の屈折率を表すが、ともに特性周波数領域で大きな非線形性を示し、三つの量子準位の共鳴による準位反交差現象を反映するものであった。3.フェムト秒パルス光を用いてポンプ・プローブ法による応答特性を調べた結果、プローブ光の透過光強度にはポンプ光による強い吸収率の変化が現れた。吸収率はブリーチングによるものであった。その変化には三重量子井戸間を電子がトンネル効果によって遷移する時間を反映し、2-3ピコ秒であった。パルス光応答特性にの内、立ち下がり時間はキャリアの寿命によって左右され500ピコ秒以上と長かった。4.立ち下がり時間の短縮のため、試料の表面側をp型とするp-i構造を試作しこの特性を評価したところ立ち下がり時間として50-60ピコ秒が得られた。
DNA増幅法(PCR法)による高多型VNTRマ-カ-の単離

最近、多用されているミクロサテライトDNAの多型を効率よく同定する方法をテストした。ヒトゲノムコスミドライブラリ-に対してオリゴヌクレオチドCACACACACACACACACACAを用いてスクリ-ニングしたところ、約40%のクロ-ンが陽性であった。ミクロサテライト多型はくり返し配列の両側の配列を決定し、この配列からプライマ-を設計してPCR法(Polymerase Chain Reaction法)によりヒトゲノムDNAを増幅し、アクリルアミドゲル電気泳動によって長さに従ってDNAを分離することによって同定される。この際、最も労費を要するのはくり返し配列両側のDNAの配列を決定することである。そこでこのステップを簡便化するためにCAを10回くり返したオリゴヌクレオチドの3'側にA,GあるいはTを加えたもの、CC、CT、もしくはCGを加えたものの6種類のプライマ-をミックスしたものを直接コスミドのDNA配列を決定するプライマ-として用いた。この結果、約30%のクロ-ンがこれで直接配列を決定することが可能であった。3種類ずつにしたものでは約70%のクロ-ンがシ-クエンス可能であった。今後、この方法を利用してCAのくり返しによる多型を同定していくことが可能であると考える。1.高多型性を示すVNTRマ-カ-のコンセンサスな塩基配列として5'GGNNGTGGG3'という9塩基が報告されている。この配列を利用して効率よくVNTRマ-カ-を単離することが可能かテストした結果、この9merをプロ-グとしてゲノムライブラリ-をスクリ-ニングすることかなり効率よくVNTマ-カ-を単離することができた。2.ゲノムDNAを環状にした後、5'GGNNGTGGG3'と5'CCCACNNCC3'をプライマ-にしてVNTRの両側の隣接した塩基配列がPCR法により増幅可能かどうかテストした。PCR法によって増幅したDNA断片をプラスミド・ベクタ-に組込んだ結果、50ngのDNAから30個の組換え体DNAを得ることができた。サザン解析により、このうち1クロ-ンはVNTマ-カ-であった。3.さらに効率を高くするために、以下のように改良を試みた。(1),二本鎖結合反応および伸長反応の温度と時間について最適条件を検討した。(2)PCR法では、分子量の小さいものが優先的に増幅される傾向がある、ところが低分子のPCR産物はマ-カ-として不適であることがわかった。低分子産物の生成を防ぐためには鋳型DNAのサイズ・セレクションを行った。4.VNTRマ-カ-を単離する効率をこれ以上高めることはできなかった。この原因としては、用したプライマ-によって増幅されるVNTRの種類に限界があると考えられる。今後はVNTRのコンセンサス配列を見直し、プライマ-の設計からこの方法を改良していきたい。
磁気共鳴法による冬眠時の脳代謝機構の解析と低温耐性による脳保護の検討

冬眠中の哺乳類は、脳血流量が極度に低い状態にありながら脳組織に何ら障害をきたさない。また、摂氏数度という低体温を長時間維持することが可能であり、恒温動物でありながら心臓などの臓器が低温により障害されることはない。冬眠研究は、低い脳血流量に対する脳組織の耐性、低体温時における心臓の耐性など、脳保護という面で脳虚血疾患の治療に極めて重大な示唆を与える可能性があり、将来の脳神経外科医療および救急医療に全く新しい方法論を提示しうる潜在性を有している。今年は、安定したシマリスの飼育環境(温度、飼育方法、餌)と麻酔法および生理条件の維持方法の下、本格的な実験に入った。MRI画像により正常シマリスの高分解能解剖学的画像を取得した(分解能100ミクロン)。また、マンガン増強MRIを使用して、シマリスの脳の微細構造を描出した。基本的な特徴は、ラットおよびマウスと同様であり、マンガン投与直後で脳下垂体、松果体などの「脳室周囲器官」の増強が観察された。また投与24時問後で、海馬の顕著な増強が観察された。さらに、シマリスを使用して、βブロッカーesmololによる一過性心停止モデル(3分、5分)に成功した。このシマリスのモデルは世界でこれまで報告がなく、冬眠時の虚血耐性実験に有用と考えられた。また冬眠タンパクおよび関連ホルモンの解析に必要な、無麻酔での採血および解析準備に必要な技術的問題も解決した。初年度にあたる今年は、動物の基礎実験として、まず、冬眠動物の飼育環境の検討を行った。さらに動物実験用の磁気共鳴画像装置(Bruker社製4.7T)を用いて、撮像対象である実験動物専用の頭部撮像コイルのデザインおよび製作を行ない、また、低体温で維持しながら撮像を行なうためのフィードバック式の温度コントロールシステムの製作を行った。また、冬眠動物実験に先立ち、脳代謝画像の撮像および実験的脳虚血への応用と、薬剤による脳保護が脳虚血における拡散強調画像にどのような変化を与えるかなどについて検討した冬眠中の哺乳類は、脳血流量が極度に低い状態にありながら脳組織に何ら障害をきたさない。昨年に引き続き、今年は、虚血性脳障害に対する低体温や薬剤による脳保護作用について磁気共鳴画像法を用いて検討を行った。磁気共鳴画像法では、磁気共鳴拡散係数画像、スピンラベリング式磁気共鳴定量潅流画像、磁気共鳴スペクトル法による乳酸画像を使用した。中大脳動脈永久閉塞による脳虚血モデルでは脳保護により虚血病巣が軽減することが磁気共鳴拡散係数画像を用いて確認できた。また、一過性中大脳動脈閉塞による脳虚血モデルでは、脳保護作用が、スピンラベリング式磁気共鳴定量潅流画像と磁気共鳴拡散係数画像との間のmismatch部分に有効に働くことを証明した。
アメリカ大衆文化の計量的分析から見る「ユートピア」研究

我々は平成9年度、アメリカ史上ほぼ1世紀ごとに現れる、反文明・反体制的な文化・社会現象が、アメリカ人のユートピア願望に基づくという仮説(平成78年度における我々の研究課題から導き出されたもの)の実証をはかるべく、アメリカの文学史、映画史がアメリカ人のユートピア願望をどう摂取伝播してきたかの研究を行った。これまで同国において出版、公開された文学作品、映画が、ユートピアのどのような側面をどう摂取利用しているかについての基礎資料を作成した。平成10年度においてはさらなる新資料の発掘を進め、多層的にアメリカの文学史、映画史を総合化する作業を行った。その結果、そこに表出されるアメリカ人のユートピア願望が誠に根強いことを一種の感慨とともに再確認した。ユートピア願望なる主題は、あからさまに、あるいは巧みに変奏されて、過去から現代におよぶ様々な文学作品、大衆文化の華たるハリウッド映画、そしてブロードウェイ・ミュージカルなどの背後に絶えず見え隠れし、それらにアメリカ的性格を付与している。アメリカ社会はその成立当初から19世紀末頃までは、ヨーロッパ人にとって、かつてモアが描いたような夢物語としての「(世界の何処にもない)ユートピア」ではなく、現存し、訪れる者に成功を約束する「(世界の他の何処にもない)ユーピア」であり続け、不可能な夢をも可能にしてきたのだが、現存したユートピアの残像は今もなおアメリカ人大衆の心の中に生きており、容易には消えそうにない。本年度の研究は、「ユートピア」こそ、アメリカの文学と映画を総合的に論じる恰好の視座であるのみならず、広く「アメリカ的性格」を検討する上でも誠に適正な視座たることを証明することとなった。平成7年度および8年度における研究から我々は、アメリカではほぼ1世紀の間隔をおいて類似の文化・社会現象が現出し、その背景にはアメリカ人の「ユートピア」願望があるという結論に到達した。この観点から、平成9年度において我々は、このユートピアへの憧れ(あるいはユートピア思想)を、アメリカ文学史と映画史がどう摂取伝播してきたかの研究を行った。この研究は当初から、小説、演劇、映画がユートピアをどう表象したかという「モチーフ研究」、芸術表象とユートピア思想の構造的相同性の分析にあたる「構造論的研究」、そしてアメリカ文学史、映画史におけるユートピアの意義を問う「総合的歴史分析」の3つを柱とするものであるが、今年度は特にこれら3つのための基礎資料データベースの作成を行い、まずは一定の成果を得たと思う。すなわち、これまでアメリカで出版、公開された文学作品、映画のなかで、どの作品がユートピアのどのような側面をどう摂取利用しているかについての基礎資料作成をほぼ終了したが、あらためて時代やジャンルを問わず、そこに表出されるアメリカのユートピア願望、ユートピア思想は誠に根強く、容易には消えることのないものたるを発見して、今更ながら感銘を受けたのである。平成10年度においては、新資料のさらなる発掘を進めるとともに、いよいよユートピアという観点からアメリカ文学史、アメリカ映画史を多層的に総合化する作業を行ってゆく予定である。断片的には時々目にするものの、広範囲に文学史、映画史を融合させての論考は、国内、国外を通してまだあまり見かけることがないので、こうした視座を有する本研究をぜひとも早期にまとめ上げたいと考える。我々は前年度、アメリカ史上ほぼ1世紀ごとに現れる、反文明・反体制的な文化・社会現象が、アメリカ人のユートピア願望に基づくという仮説(平成78年度における我々の研究課題から導き出されたもの)の実証をはかるべく、アメリカの文学史、映画史がアメリカ人のユートピア願望をどう摂取伝播してきたかの研究を行った。これまで同国において出版、公開された文学作品、映画が、ユートピアのどのような側面をどう摂取利用しているかについての基礎資料作成を行った。

平成10年度においてはさらなる新資料の発掘を進め、多層的にアメリカの文学史、映画史を総合化する作業を行った。その結果、そこに表出されるアメリカ人のユートピア願望が誠に根強いことを一種の感慨とともに再確認した。ユートピア願望なる主題は、あからさまに、あるいは巧みに変奏されて、過去から現代におよぶ様々な文学作品、大衆文化の華たるハリウッド映画、そしてブロードウェイ・ミュージカルなどの背後に絶えず見え隠れし、それらにアメリカ的性格を付与している。アメリカ社会はその成立当初から19世紀末頃までは、ヨーロッパ人にとって、かつてモアが描いたような夢物語としての「(世界の何処にもない)ユートピア」ではなく、現存し、訪れる者に成功を約束する「(世界の他の何処にもない)ユートピア」であり続け、不可能な夢をも可能にしてきたのだが、現存したユートピアの残像は今もなおアメリカ人大衆の心の中に生きており、容易には消えそうにない。本年度の研究は、「ユートピア」こそ、アメリカの文学と映画を統合的に論じる恰好の視座であるのみならず、広く「アメリカ的性格」を検討する上でも誠に適正な視座たることを証明することとなった。
IgA抗体による口腔内細菌叢の制御

本研究では、IgA抗体が口腔内細菌叢の制御に関わっているかを解明する目的で、以下2点を明らかにする。(b)IgA抗体が結合する口腔内細菌に関して、認識する細菌のエピトープを同定する本研究では、IgA抗体が口腔内細菌叢の制御に関わっているかを解明する目的で、以下2点を明らかにする。(b)IgA抗体が結合する口腔内細菌に関して、認識する細菌のエピトープを同定する
JLCのためのファーストフィードバックシステムの開発研究

今年度のATFでのビームテストでは、先ず、設計・制作したキッカーの性能試験を行った。今回の実験では、システムの制御用のエレクトロニクスは市販品(高周波分配・結合器、プログラマブル減衰器、キッカー入力用増幅器など)を購入し組み上げることとした。本キッカーでは、上下2つストリップ電極に高周波パルスを印加し、その電磁力によりビーム軌道を垂直に偏向させる。その長さが40cmのため、上下流端から2つの入力の仕方がある。それぞれの入力方向ごとに電極間距離を1.4mm変えて偏向強度を測定した。電磁波伝搬から予想されるように下流入力のほうが高い強度であり、明確に磁気力を確認したが、上流入力で前者の半分程度の強度が測定された。このときの入パルスのバンド幅は50.100KHzであった。また、ストリップ電極のゆがみのため、電極間距離の最小値は1.12mm(設定値)であった。インピーダンスの測定値は、電極間距離1mm近辺で50Ωである。続いて、BPMのビームによる較正を行っている。BPMに誘起される電極は数10ピコ秒というひじょうに高速シグナルであるため、現在のところビーム位置モニターとしての較正は終了していない。それと平行してキッカーの基本的な動作試験をBPM疑似パルスを使用して行った。これは、シグナルダウンミキシングによる"DC"成分を増幅する方式とは異なったBPMの位置シグナルを直接用いるもので、より高速のフィードバックが達成できるものである。しかしながら、高速で十分なバンド幅をもつ増幅そしてタイミング調整等などが必要となる。このビームテストではシグナルの増幅がまだ不十分のため、400回ほどの測定の平均が必要であったが、基本的な性能を確認した。ファーストフィードバックシステムは衝突点でのビームビーム相互作用を利用した高速なビーム軌道補正である。先ず、このシステムの性能評価をシミュレーションによって行った。ナノメータサイズのビーム同士による衝突のシミュレーションはCAINプログラムを用いた。これにより互いに垂直方向にずれたビーム同士の衝突によりそれぞれのビームがどれくらい偏向を受けルミノシティーを失うのか定量的に評価することができた。例えば、このずれが3.5σ(約10nm)とすると半分程度のルミノシティーを失う。また、10σでは80%強を失ってしまう。このようなルミノシティーの損失を補正し回復するフィードバックシステムとして、(a)simple,(b)delayed,そし(c)improvedの3つのモデルを考案し、それぞれについてシミュレーションによりその性能を評価した。simpleモデルでは、衝突点下流での偏向角の測定から上流での磁石による補正までの約30ナノ秒という時間の配慮がなされていないため、1に近い大きな補正係数を用いたフィードバックでは補正軌道が振動してしまう。このため、小さな補正係数を用いると補正が低速になってしまう。そこで、直前の補正係数を記憶し続けるdelay回路を追加するdelayedモデルが考案された。このモデルでは、補正係数として1を用いることができるため高速なフィードバックを達成することができる。ただし、2つのビーム同士のずれと偏向角の関係は、ずれが大きいとき非線形となるので、それに対応するものとしてimprovedモデルが考案された。上記の(a),(b)についてはATFのビームにより基本的な機能が試験された。現在、この試験結果を踏まえて、システムに必要な電磁石、ビーム位置モニター、電気回路の設計を行っている。
スピン偏極ＳＴＭによる磁性ナノドットの磁化反転ダイナミクスの直接観測

本研究は高品質な強磁性窒化鉄ナノ磁性体の作製法を確立し、その電子・磁気状態を制御することを目的とした。走査トンネル顕微鏡(STM)による構造観測の結果、加熱温度の精密制御によって原子レベルで欠陥の少ない窒化鉄ナノ磁性体を作製できることを見出した。電子・磁気状態についてはX線吸収分光/X線磁気円二色性(XAS/XMCD)測定により調べ、窒化鉄ナノ磁性体の磁化反転ダイナミクスを理解する上で重要な磁気モーメントや磁気異方性が原子欠陥密度に大きく依存することがわかった。さらに、上記、磁気特性が磁性体との磁気結合により制御できることも明らかにした。本研究では原子層窒化鉄(FeN)ナノ磁性体の成長様式を解明し、極低温スピン偏極走査トンネル顕微鏡(STM)を用いて原子分解能で表面構造および電子・磁気状態の詳細を調べ、FeNナノ磁性体の磁区構造を操作・制御することを目的とする。本年度は、銅基板Cu(001)上に成長させたFeNナノ磁性体の表面構造および電子・磁気状態の解明に重点的に取り組んだ。まず、FeNナノ磁性体の構造の成長条件依存性を調べた。STM観察の結果、立方相構造(Fe4N)を有する単原子層Fe2Nナノ磁性体がCu(001)基板に成長し、窒素吸着量、鉄蒸着量、試料加熱温度の精密制御により、形状(円形四角形)およびサイズ(ナノドット薄膜)を制御できることがわかった。また、低温加熱の場合においては、Fe2Nナノ磁性体に加え、これまでに報告例のない六方晶構造を有するFeNナノ磁性体の作製にも成功した。また、Fe2Nナノドットの表面構造、電子状態に関しても興味深い実験結果が得られた。Fe2Nナノドットは表面でp4gm(2×2)構造を示すことがこれまでに報告されていたが、STM形状像はSTM探針ーナノドット間の距離が遠ざかるにつれp4gm(2×2)構造からc(2×2)構造に変化することがわかった。理論計算および走査トンネル分光法によるFe2Nナノドットの電子状態測定の結果より、観測された形状像の変化は探針から放出されたトンネル電子のナノドットへのトンネル過程が探針-ナノドット間の距離によって異なるためと考えられる(電子軌道選択トンネル過程)。さらに、FeNナノ磁性体の容易磁化方向やキュリー温度等の磁気特性を明らかにするためX線磁気円二色性(XMCD)測定を行った。XMCD測定の結果、Fe2N単原子層膜は強い面内磁気異方性を示し、残留磁化の温度依存性から比較的高温領域においても強磁性が維持されていることを確認した。Fe4Nの組成比を持つ窒化鉄はバルクで室温強磁性を示し、元素戦略の観点から応用が期待されている。本研究はFe4Nナノ磁性体を作製し、その構造や電子・磁気状態を極低温走査トンネル顕微鏡(STM)や放射光X線吸収分光/X線磁気円二色性(XAS/XMCD)測定により原子スケールで解明することを目的とする。平成27年度はFe4Nナノ磁性体の電子・磁気状態の制御に重点的に取り組んだ。まず、Fe4Nナノ磁性体の構造、電子状態を極低温STMにより調べ、STM探針と試料間距離に依存してSTM形状像が変化することを明らかにし(電子軌道選択トンネル過程)、責任著者としてPhysical Review Letters誌に発表した。次に、Fe4Nナノ磁性体の磁気状態を調べるため、XAS/XMCD測定を行った。結果、薄膜形状では低温環境下(100 K)では強い面内磁気異方性を示すことがわかった。一方、ナノ構造化するとサイズの減少に伴う磁気モーメントやキュリー温度の低下が観測された。さらに、成長条件の精密制御により原子欠陥密度を変化させてXAS/XMCD測定を行った結果、原子欠陥が磁気特性に多大な影響を与えることが明らかにした。得られた結果については8件招待講演を行い、現在論文投稿中である。最後に、Fe4Nナノ磁性体の磁気状態の制御を試みた。まず、Fe4Nナノ磁性体に強磁性(Co)および反強磁性(Cr)ナノドットを吸着させ、ナノドットとの相互作用の詳細をXAS/XMCD測定で調べた。結果、Fe4Nナノ磁性体はCo(Cr)ナノドットと強磁性的に(反強磁性的に)磁気結合し、磁気モーメントやキュリー温度の著しい増大(減少)が観測された。現在は、スピン偏極STMによる原子スケール磁気構造観察や、本年度導入した高い時間分解能を有するSTMコントローラーを用いた磁気ダイナミクスの実空間観測を行っている。本年度の研究計画の中心であるFeNナノ磁性体の成長様式、表面構造および電子・磁気状態を解明する過程で多くの研究成果を挙げることができた。まず、本研究の参照