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「満洲国」期における満鉄の輸送と地域変容

本年度の直接的成果は「『満洲国』期における満鉄旅客輸送」を第87回社会経済史学会全国大会(於・大阪大学)で自由論題報告として発表したことである。本報告では、1930年代後半の「満洲国」期の人の移動と南満洲鉄道(以下、満鉄)の旅客輸送の実態を明らかにし、それを大連の衰微と関連づけて考察することを目的とした。そして1特急「あじあ」神話の表象する「満洲国」期における日本人の人流を再考すること、2「満洲国」成立後における満洲最大の人流であった華北からの漢人出稼者の動向の検証、の論点を2つ設定した。その結果、1.「満洲国」成立当初入満制限を加えられた漢人労工も五箇年計画による労働力需要の高まりで再び増加し、その移動経路が1920年代までの海路から陸路へ次第に移行したことで、大連の結節点としての機能が低下する一因となったことが明らかとなった。また、2.日本人に外国人を含めても遊覧旅客は年間数万人規模で、日本人移民と同様に漢人労工を代替する巨大な人流にはなり得ず、奉天を随一の訪問先としつつ連京線沿線に重点があった。当時の渡満日本人は主に釜山上陸の朝鮮半島縦断経路を採り、加えて1940年代の北鮮経路の台頭で一周遊地に過ぎない大連の渡満旅客結節機能はさらに低下した。そして、3.1930年代後半から満鉄旅客輸送の比重の高まりは日中戦争、ついでノモンハン事件の影響で、まず軍隊輸送、さらに公務利用によるもので、平時輸送を削減するため運賃優遇措置の中止で旅客減少を図らなければ軍事輸送を維持できず、大連通過旅客がさらに減少した。それらを踏まえ特急「あじあ」の設定は、衰微する大連を意識して衆目の関心を引きつけるねらいがあったのではないかと考えた。この口頭発表の内容は成稿のうえで投稿し、「条件付き」受理となっている。また8月には大連、哈爾浜、長春、大栗子などで現地調査を実施することができた。本年度の直接的成果は三木理史「『満洲国』期の農産物鉄道輸送ー満鉄の路線拡大との関わりに注目してー」(歴史地理学58-3,2016年)1-23頁である。この論文の目的は,「満洲国」期の193040年代における南満洲鉄道(以下,満鉄)の輸送の変化を,特に農産物に着目して明らかにしたもので、その論点を日本支配の空間的拡大と「満洲国」の成立の関係の解明に置いた。1930年代の満鉄の鉄道事業は不振部門を補填していたが,その内実は社線(1931年以前の満鉄線)の輸送が低迷し,成長は国線(同国が旧中国系やソ連から編入した委託線)に依存していた。しかし,1930年代前半期には社線と国線の輸送量は大きな差を伴って前者が多く,後半期に北満からの発送貨物増加によって国線輸送量が大幅に伸長した。つぎに満鉄は,旧中国系鉄道継承各線の満洲事変時の修復の後に,奉天ではそれら路線相互間の連絡を分断した。また,満鉄線との連絡強化に向けて改変し,運賃・料金や時刻も社線を含めて統一した。「満洲国」成立を機に満鉄の貨物輸送は,農産物と石炭の特化状態から他の鉱産物や木材などを含めて多様化した。特にそれまで農産物輸送は大豆に依存してきたが,その退潮が顕在化したことが伸び悩みの要因として明らかとなった。なお、同論文の成稿に先立ち、その内容は「『満洲国』期の農産物鉄道輸ー空間支配の変化に関連してー」として、第59回歴史地理学会大会(自由論題報告於・城西大学、2016年6月4日)において口頭発表を行い討論を経た。また現地調査としては次年度の研究を見越して、2016年8月2127日に旧満洲炭礦株式会社炭鉱の現地調査を中華人民共和国遼寧省および吉林省で実施することができた。さらに『民國時期鐵路史料彙編』(全20巻)を購入して復刻史料を揃えた。本年度は「満洲国」期の農産物流通に関する調査と研究に重点を置くつもりであったが、「南満洲鉄道の輸送に関する歴史地理学的研究」(研究課題/領域番号:25370927)において準備作業を進めることができたためスムーズに学会発表および論文発表まで行うことができ、研究を約1年分前倒しすることになった。その結果、実際の調査では当初2年度目に実施する予定であった鉱工業に関わる研究に着手することができ、現地調査を終えると同時に関係資料も収集することができた。その成果の一部は既に「『満洲国』期の鉱工業と満鉄貨物輸送」として2017年3月の社会経済史研究会で口頭発表することができた。その内容はさらに同年7月の日本植民地研究会大会で口頭発表ののちに論文として投稿する予定である。さらに3年度目の課題である満洲労工輸送に関わる資料収集に着手し、本年度中にその内容をとりまとめると同時に、2018年春には口頭発表を行い、さらに論文として投稿する予定である。

なお、現在も中国国内における史料閲覧の目処は得られていないが、それを代替するマイクロフィルム史料(東洋文庫所蔵)や、米国議会図書館所蔵資料(国立国会図書館所蔵)などが見出され、さらに中国での資料復刻も盛んになってきていることから当面調査上での問題は生じないものと考えている。本年度の直接的成果は「『満洲国』期の鉱工業と満鉄貨物輸送」を第25回日本植民地研究会全国大会(於・立教大学)で自由論題報告として発表した。本報告では論点を2つ設定し、まず五箇年計画の重点産業である石炭業と鉄鋼業を中心に産業化と貨物輸送の変化、ついで第一次計画始動の1937年と軍事輸送本格化以前の40年に重点を置いて両者の関係を明らかにすることとした。2つめは五箇年計画に関わる鉱工業分布と物的流通の関係を、満鉄の貨物輸送から素描することに置いた。その結果、まず五箇年計画によって「満洲国」工業の分布は関東州と奉天省を中心に肥大化傾向が顕著で、さらに石炭業では1934年度の満洲炭礦(以下、満炭)成立で炭鉱の分散が進んだが、最有力鉱の満鉄撫順炭鉱と満炭各鉱の出炭高には大きな差違が存在したこと、が明らかになった。また石炭業では1920年代以前に隆盛であった日本内地への輸出が停滞した一方で、「満洲国」内の家庭用、窯業用、さらには山元消費が大幅に増加した。しかし、全般においては満炭各鉱が「満洲国」内に広く分布したものの、輸出用途が限定的であったうえに、主要工業地域が社線沿線に限定され、広域的な輸送需用がほとんど生じなかった。ついで工業では、生産地域が関東州と奉天近郊に限定され、国線経営委託後の路線延長の逓増傾向の一方で、距離当収入の減少状況が継続していた。しかし、五箇年計画の重点品目であった鉄鋼業製品は、大半が鉄道輸送によって日本などへの輸出や「満洲国」内への輸送によって距離当収入の減少に歯止めにはなった。もっともその重点産業が関東州と奉天近郊に集中立地したため、連京線の大連ー奉天間の輸送肥大化という状況の改変には至らず、貨物輸送の構造が満洲事変以前と劇変することはなかった。なお本年度は吉林省社会科学院満鉄資料館の調査が認められなかったため、現地調査を見送ることとした。以前から中国国内での史料調査を計画し、特に吉林省社会科学院満鉄資料館での調査を希望してきたが、外国人研究者に対しては門戸が閉ざされている。現在デジタル化の最中とのことで、最新情報ではその完成後も外国人研究者への公開は予定しないという。特に「満洲国」関係や日中戦争以後の史料については益々ハードルが高まっている印象で、加えてそのため中国での史料調査は当面断念せざるを得ず、瀋陽鉄路陳列館のような博物館施設さえ、外国人には公開されないケースが増えている。そのため当面史(資)料収集は、復刻書籍の購入と日本の諸機関の所蔵資料に依存せざるをえない状況にある。本年度は京都大学関係の図書館を利用することが容易であったため、とにかく同大学の所蔵する関係史(資)料の収集に尽力し、また必要に応じて国立国会図書館所蔵の満鉄刊行資料(原典所蔵は米国議会図書館)を利用してきた。そうした状況を背景にしつつも、とりあえず予定していた「満洲国」期の旅客輸送については概ね研究報告の目処を得ることができたため、次年度以後もそれら在日史(資)料を活用して研究を推進してゆく予定である。本年度の直接的成果は「『満洲国』期における満鉄旅客輸送」を第87回社会経済史学会全国大会(於・大阪大学)で自由論題報告として発表したことである。本報告では、1930年代後半の「満洲国」期の人の移動と南満洲鉄道(以下、満鉄)の旅客輸送の実態を明らかにし、それを大連の衰微と関連づけて考察することを目的とした。そして1特急「あじあ」神話の表象する「満洲国」期における日本人の人流を再考すること、2「満洲国」成立後における満洲最大の人流であった華北からの漢人出稼者の動向の検証、の論点を2つ設定した。
脱髄性疾患モデルマウスにおける脱髄の新たなメカニズムの探索

今回の研究は髄鞘変化から脱髄への経過とプロテアーゼの機能を明らかとすることを目的とした。実験的自己免疫性脳炎では従来の観察で脱髄が生じる時期より、早くから髄鞘変化が生じており、KLK6の関与が示唆された。これに対し、クプリゾン投与による脱髄は異なるメカニズムによるもので、KLK6の関与は少ないものと考えられる。脊髄損傷による脱髄にもKLK6の関与はあるものと考えられる。培養細胞での結果から、これらはオリゴデンドロサイトの発達や形態によるものであることより、脱髄時のプロテアーゼの作用であることが考えられる。脊髄および末梢神経を損傷した後の髄鞘および、軸索の変化の経時的に観察した。マウスに対し、Th8脊髄に荷重を落下することにより脊髄損傷を行った。このマウスを灌流固定後に電子顕微鏡による観察を行った。この結果、一部の髄鞘に脱髄が認められたが、正常な軸索と髄鞘も認められた。ミエリン塩基性タンパク質(MBP)に対する抗体を用いた免疫組織化学を用いた経時的な変化では、損傷後4日目には著名な減少が見られたが、損傷後14日目には回復が観察された。走査電子顕微鏡と透過型顕微鏡で脱髄の経時的変化を詳細に検討したところ、始めに軸索の細胞膜の非平滑化が生じ、続いて、オリゴデンドロサイトの細胞質がミエリンと軸索間に侵入してミエリンの過形成のような状態が生じて、脱髄に至る像が得られた。次に、免疫組織化学および免疫電顕法により、髄鞘変化とプロテアーゼ発現の関連を観察した。脊髄損傷後にセリンプロテアーゼであるKLK6およびKLK8発現の増強が観察されているが、KLK6遺伝子ノックアウト(KLK6-KO)マウスにおいてはKLK8の発現が減弱していることがわかった。MBP発現を野生型およびKLK6-KOで検討したが、有意な発現の差は認められていない。包埋後免疫電子顕微鏡による観察のために、包埋条件の検討を行ったところ、既報(Phend et al., 1995)に過マンガン酸カリウムを加えたものにより、良好な反応と組織の保持が認められた。この方法により、MBP発現を検討したが、KLK6-KOと野生型での有意な発現の差は認められなかった。多発性硬化症をはじめとする脱髄疾患は、細胞浸潤とそれに伴う炎症性サイトカインにより、オリゴデンドロサイトが障害を受けることにより髄鞘の変性と貪食が生じると考えられている。我々は、オスミウム浸軟処理試料を走査型電子顕微鏡で観察することにより、マウスの多発性硬化症モデルでは、炎症が生じる前に髄鞘が変化を受けている可能性を見出した。そこで、今年度の研究では、髄鞘変化から脱髄への経過を明らかとすることを目的とする。1.EAE作成と走査電子顕微鏡による観察マウスに対し、MOGペプチド免疫注射により、EAEを生じさせた。免疫注射後、5,7,10,14,21,42,70日後にマウスを灌流固定後、脊髄を採取した。オスミウム浸軟SEM法で、髄鞘の変化の観察をおこなった。その結果、症状が出現する10日後に於いて、リンパ球等の浸潤が認められない部位において、すでに髄鞘の異常が認められることが明らかとなった。症状がピークとなる21日後には髄鞘の異常な変化は進むが、軸索に髄鞘がなくなる脱髄の像は見られなかった。さらに、42日後には症状は軽快したが、髄鞘以上はむしろ進行した。2.免疫組織化学および免疫電顕法(透過型電子顕微鏡による観察)により、髄鞘変化とプロテアーゼ発現の関連を観察した。その結果、KLK6はリンパ球などの細胞浸潤が生じている部位の周辺に発現上昇していることが明らかとなった。包埋前免疫電顕法による染色ではオリゴデンドロサイトの細胞体のみが染色された。3.EAEマウスの脊髄において、液性免疫が作用している可能性をみるために、免疫グロブリンを染色したところ、反応が見られ、液性免疫のはたらきが示唆された。KLK6ノックアウトマウスを用いて、髄鞘変化が野生型と異なっているかを検討した。野生型およびKLK6ノックアウトマウスに対して、MOG35-55ペプチドを皮下注射により免疫し実験性アレルギー性脳脊髄炎(EAE)を生じさせた。これらのマウスの第4腰髄からluxol fast blue(LFB)染色用切片と連続切片で透過電顕試料を作成した。その結果、野生型マウスでは免疫注射後4日後ではLFB染色増の弱拡検鏡像では顕著な脱髄像は認められなかったにもかかわらず、強拡像では不整の髄鞘像が認められた。隣接切片試料の電子顕微鏡観察により、軸索からの解離や二重髄鞘などの髄鞘の形態変化が見られた。

これに対し、KLK6ノックアウトマウスでは、髄鞘変化が殆んど見られず、KLK6に髄鞘変化に関連する機能があることがわかった。野生型およびKLK6ノックアウトマウスに対して、加重落下法により脊髄損傷を行った。髄鞘タンパク質を定量したところ、損傷部位での脱髄の程度には差はなかったが、吻側領域ではノックアウトマウスにおいて有意に髄鞘タンパク質量が多かった。野生型およびKLK6ノックアウトマウスに対してcuprizone投与を行い、髄鞘変化を比較した。その結果、cuprizone投与4週までの脱髄時では両者間に有意な差は認められなかった。しかし、再髄鞘化時にはKLK6ノックアウトマウスでは再髄鞘化が野生型より進んでいることが認められた。野生型およびKLK6ノックアウトマウスにEAEを誘導し、脱髄などの病態に関連が知られている他のプロテアーゼであるメタロプロテイナーゼ9(MMP9)、PAR2の発現を検討した。その結果、免疫注射後20日では野生型マウスではMMP9の上昇がみられたが、KLK6ノックアウトマウスでは上昇の程度が低く、また、MMP9の活性化型の量が有意に低かった。これらの結果からKLK6はMMP9の誘導に重要なはたらきがあることが示唆された。神経解剖学1.脱髄の状況を計画通りに電子顕微鏡下にて観察できた。2.脱髄とプロテアーゼの関連に関して、検討を行い、現在のところネガティブデータであるが、結果を得られている。3.多発性硬化症のモデル動物において、抗体が脊髄実質内に存在することが明らかとなったために、提唱している脱髄モデルを支持する証拠と考えられる。当初の計画であるEAE作成と光学および電子顕微鏡による観察は計画通りに行われ、重要な所見が得られた。年度当初は、初代培養細胞にEAEの血清投与を計画したが、それよりも直接的な液性免疫の関与を検討するために、組織内での免疫グロブリンの染色を行った。その結果、有望な所見が得られた。髄鞘変化とオリゴデンドロサイトが発現するプロテアーゼの関連を検討する。脊髄損傷後の髄鞘変化の経時的変化を研究する。損傷部位より遠隔の髄鞘変化を検討することにより、髄鞘変化が軸索の変化により生じるものかが明らかとなる。1.マウスに対し、脊髄損傷を行う。脊髄損傷はTh8脊髄に荷重を落下することにより行う。この手技は多くの経験があり、安定した結果を得ている。2.処置後の髄鞘の経時的変化をオスミウム浸軟SEM法により観察する。3.免疫組織化学および免疫電顕法により、髄鞘変化とプロテアーゼ発現の関連を観察する。消耗品等の購入で、端数の金額が余ったので、次年度のものと合わせて使用することとした。動物、抗体、電子顕微鏡試料作成の消耗品を含む物品費に801,761円ヨーロッパ神経科学大会、神経化学学会などでの成果発表の旅費に500,000円を支出予定である。動物、抗体、電子顕微鏡試料作成の消耗品を含む物品費に1,100,000円神経科学会・神経化学学会合同大会などでの成果発表の旅費に200,000円を支出予定である。
遺伝子改変マウスを用いた消化器癌発生進展におけるRASAL1の機能解析

RASAL1はRASの活性を負に制御するRASGAPであり、当科ではその発現低下によりRASが活性化された大腸癌、胃癌がかなりの頻度で存在することを示した。本研究ではRASAL1の消化器癌発生進展への関与のメカニズムを明らかにするため、RASAL1の組織特異的ノックアウトマウスを作製し、その表現型を解析することとした。まず、マウスRasal1のRasGAPドメインをコードするエクソン11から13までを条件的にノックアウトするマウス(Rasall flox)の樹立に成功した。現在Rasall floxマウスを全身でCreを発現するCAG-Creマウス、大腸特異的、膵特異的CreマウスであるCdx2-Cre,Ptfla-Creマウスと交配することにより、各組織特異的Rasal1ノックアウトマウスの作製を進めている。まだpreliminaryであるが全身でのRasal1ホモノックアウトが得られている。Cdx2-Cre;Rasal1^<flox/flox>マウスも得られており、今後表現型の解析を進める。また、Rasal1単独のノックアウトでは明らかな表現型が現れない場合でも、他の遺伝子改変マウスの表現型をRasal1ノックアウトが増強あるいは減弱させることも考えられるため、腸管にポリープを生じるAPCノックアウトマウスとの交配もすでに開始している。今後上記のマウスに加えて、b-catenin活性化型変異を条件的に発現するマウス(b-catenin(exon3)flox)やTGFbII型受容体の条件的ノックアウトマウス(TGFbR2flox)とも交配を進める予定である。
３次元計測で得られる大規模ポイントクラウドの，透視可視化に基づく立体構造理解

(1)これまでの研究成果を、国際会議ChinaVis 2018及びVizAfrica 2018で、招待講演によって国際発信した。また、インドネシア国立博物館のワークショップにおいても招待講演を行い、成果発信を行った。(3)ポアソンディスクサンプリングを用いて、3次元計測で得られる点群の分布の均一性を向上させることに成功した。均一化された点群は、提案する透視可視化の画質を格段に向上させることが分かった。この成果を学術論文誌で発表した。(4)開発した点群の高品質透視可視化手法を、3次元計測点群以外にも適用する実験を進めた。例えば、津波シミュレーションの可視化、医用ボリュームデータの可視化などである。対象となるデータを点群データ化すれば、開発手法は非常に広い分野で適用可能であることが分かった。研究成果を国際会議等で発表した。(5)開発した透視可視化の手法と組み合わると効果的な、可視化対象の色付けに関する理論的考察及び実験を行い、初歩的な成果を国際会議等で発表した。(6)開発した透視可視化手法をバーチャルリアリティコンテンツ製作に役立てる試みを行った。具体的には、半透明立体視に関する理論的考察や、ゲームエンジンを用いた点群の高速可視化の実験を行った。初歩的な研究成果を国際会議、国内会議で発表した。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。1.文化財の3次元計測データの透視可視化に関して,初歩的な研究成果を,3次元計測分野における世界最大規模の国際会議第23回ISPRS Congressで報告した.透視可視化の特性を活かした,祇園祭の山鉾の組み立て過程の可視化などに関し,「コト」のデジタルアーカイブのための新しいアプローチとして高い評価を得た.2.主成分分析とポアソンディスクサンプリンを利用して,3次元計測データからエッジを抽出する実験を行い,有望な結果を得た.抽出結果を透視可視化に取り入れて,立命館大学キャンパス内の木瓜原遺跡,宮城県松島町の瑞巌寺の洞窟遺跡などの可視化を行った.研究成果を国際会議JSST 2016で学生が発表し,Student Presentation Awardを受賞した.3.古民家の3次元計測データに関して多方向投影と集合演算の技術を利用して,屋根,壁,柱などの構成要素への自動分割を行い,これを透視可視化に応用する研究で成果をあげた.この研究は可視化情報学会から技術賞を授与されることが内定している.4.半透明可視化と立体視を組み合わせた場合の効果に関し,胸部の医用ボリュームデータを用いて奥行き認知などに関する認知科学系の実験を行い,有望な結果を得た.この研究成果は,2つの国際会議において論文が採択された.関連して,不透明度勾配の理論に関して,そのプロトタイプを構築することができた.5.インドネシアの世界遺産,京都市内の町家,小学校などの3次元計測に関し,利権者などと交渉し,計測許可あるいは計測データの利用許可を得た.これを受けて,次年度に計測あるいは計測データの活用を行う予定である.研究実績の概要の項で述べたように,研究成果は着実に上がっており,すでに国際会議等で複数の論文発表を行っている.特に,4年に一度開催される,3次元計測分野での世界最大の国際会議ISPRS Congressで論文発表できたことは,3次元計測分野での研究成果発信として,大きな意味があった.また,初年度において初歩的な成果をあげた段階でありながら,複数の学会賞も得ており,我々の研究成果が,すでに当該分野で高い評価を得つつあることも分かる.認知科学の実験でも成果が上がっていることから,VRへの応用も道筋が見えてきている.また,今後の実験のための新しい3次元計測データに関しても,入手の見込みが立っている.特に,インドネシアの世界遺産である仏教寺院等に関して計測できることになったのは,我々の研究成果を活用するための大変有意義な機会を得られたことを意味し,重要である.市民講座などでの講演を通じて,企業の技術者が我々の手法に興味をもち,共同でソフトウェアを開発する相談も始まっている.これも,当初の予定にはなかったが,重要な進捗である.比較的,進捗が遅れているのは,パノラマ写真との融合可視化,及び,距離場を利用したノイズに強い特徴可視化の項目である.しかし,パノラマ写真との融合可視化に関しては,単独のオルソ画像との融合実験には成功しつつある.また,距離場を利用したノイズに強い特徴可視化に関しては,ノイズへの耐性の実験は未実施であるものの,計測面を基準面とする高階微分可能な高品質距離場を生成する技術のプロトタイプは開発できた.次年度以降で成果をあげられると考えている.1.開発中の半透明可視化手法を、京都・祇園祭の山鉾巡行のルート変更シミュレーションに適用し、山鉾の電線や看板との衝突を警告する可視化に成功した。この成果は、3次元計測分野の著名な国際会議ISPRS Geospatial Week 2017や国際学術論文誌で発表された。2.主成分分析を利用して3次元計測データからエッジを抽出し、半透明可視化の視認性を向上させる新手法を開発した。この手法を京都・祇園祭の八幡山、宮城県・瑞巌寺の洞窟遺跡などに適用し、有効性を確認した。研究成果を、国際会議JSST 2017、Culture and Computing 2017で発表した。また、第1回ビジュアリゼーションワークショップでポスター論文を発表し、2件の受賞(最優秀賞と優秀賞)を獲得した。

3.半透明可視化と立体視を融合する研究に着手した。我々の半透明可視化手法において局所的な不透明度を制御することにより、半透明立体視の奥行き感を向上できることが分かった。研究成果を医用ボリュームデータに適用し、国際会議InMed 2017などで発表した。4.開発中の半透明可視化手法において、描画の基本形状の3次元点を拡大・縮小することで描画速度が大幅に向上し、不透明度を対話的に制御できることが分かった。研究成果は、国際学術論文誌に掲載された。5.開発中の半透明可視化手法を、複雑形状を有する高エネルギー放射線実験装置に適用し、特徴領域の強調可視化とも組み合わせることで、有効な放射線シミュレーション可視化を行えることが分かった。研究成果は国際学術論文誌に掲載された。6.提案手法を用いた文化財の可視化は、国内外で注目されつつある。2017年度は、マレーシアとインドネシアで招待講演を行った。国内では、著書を2冊刊行(いずれも1章を担当)し、研究成果を広く公開できた。研究実績の概要の項で述べたように、研究成果は着実にあがっており、国内外の学会や学術論文誌でも多くの論文を発表している。特に、3次元計測分野の権威ある国際学会ISPRSの国際会議において、2年連続で論文が採択されたことには大きな意味がある。また、初年度に引き続き、複数の学会賞も得ており、国際学会での招待講演も行っている。これは、我々の研究が、すでに国内外で高い評価を得ていることを示している。次に、具体的な研究目標に沿って進捗を述べる。まず、我々の半透明可視化の特徴である「不透明度勾配」を有効活用した視認性向上に関しては、有形文化財の3次元計測データや、医用ボリュームデータを3次元点群化したデータにおいて、成果があがっている。次に、3次元点群データの半透明可視化を立体視に応用する研究に関しては、「研究実績の概要」で述べたように、まずは医用ボリュームデータに関して成果があがりつつある。次年度には、この成果を有形文化財の3次元計測データにも適用していく。次に、3次元点群から特徴を抽出し、半透明可視化に活かす技術に関しては、当初はMPU法による関数補間を利用して高曲率部を計算することを想定していた。この方向性も、なお検討を続けているものの、まずは、主成分分析を用いることで、ほぼ同等な成果を上げつつある。「緩い特徴」(壁面レリーフの微妙な凹凸など)の可視化にも適用できそうな、興味深い実験結果も得られつつある。最後に、研究成果を活かしたVRコンテンツの作成に関しては、俯瞰型の立体ディスプレイを用いた実験に成功しつつある。シェーダ・プログラミングを活用したLOD表示など、大規模点群を高速表示する技術の開発が進行中である。(1)これまでの研究成果を、国際会議ChinaVis 2018及びVizAfrica 2018で、招待講演によって国際発信した。また、インドネシア国立博物館のワークショップにおいても招待講演を行い、成果発信を行った。(3)ポアソンディスクサンプリングを用いて、3次元計測で得られる点群の分布の均一性を向上させることに成功した。均一化された点群は、提案する透視可視化の画質を格段に向上させることが分かった。この成果を学術論文誌で発表した。
Ce3+添加ガーネット蛍光体における光誘起電子移動を利用した蓄光特性の発現

近年、低環境負荷・省エネルギーといった利点から白色LEDが室内照明として急速に普及し始めている。一般に白色LEDは青色LEDと黄色蛍光体から構成されており、紫外光や紫光を含まない。よって、避難用標識等に使用される長残光蛍光体(蓄光材料)は、青色光によって蓄光できる必要がある。本研究において、既存残光蛍光体の特性に匹敵する青色蓄光可能な長残光蛍光体の開発に成功した。今年度は、Ce3+添加Y3Al5-xGaxO12ガーネット蛍光体を中心に、光電子移動機構の解明と蓄光特性について詳細に調査した。Ga濃度xを系統的に変化させたCe3+添加Y3Al5-xGaxO12ガーネット蛍光体を固相法により作製し、その光学特性評価(蛍光・励起スペクトル、残光減衰曲線、熱ルミネッセンス(TL)グロー曲線)を行った。Ga濃度増加によって、結晶場強度が変化しCe3+:5d-4f発光色は黄色から緑色まで変化した。また、これらのガーネット蛍光体において、残光減衰曲線、TLグロー曲線の結果から青色励起による蓄光がGa濃度がx=2.5付近から生じることが分かった。これは、Ga濃度増加により伝導帯エネルギーが減少し、Ce3+の5d励起準位とのエネルギー差が小さくなったため、電子が熱活性化過程を経て伝導帯に移動したためである。また、TLグロー曲線の結果より、ガーネット結晶の内因性欠陥が作る電子トラップ深さは、Ga濃度増加とともに浅くなることが分かった。Ga濃度増加による伝導帯の低エネルギーシフトを考慮すると、真空準位に対する内因性欠陥の電子トラップ準位は一定で、伝導帯が低エネルギー化したことによって、トラップ深さが浅くなったと考察できる。また、Ce3+添加Y3Al5-xGaxO12ガーネット蛍光体において、新規トラップ準位の導入するために、共添加イオンの最適化の実験も行った。その結果、Crイオンがガーネット結晶において、効果的に電子トラップとして働くことを発見した。本研究において、Ce3+添加Y3Al5-xGaxO12ガーネット蛍光体を中心に、光電子移動機構の解明と蓄光特性について詳細に調査した。ガーネット結晶のGa濃度xを系統的に変化させたCe3+添加Y3Al5-xGaxO12ガーネット蛍光体を固相法により作製し、その光学特性評価(蛍光・励起スペクトル、残光減衰曲線、熱ルミネッセンス(TL)グロー曲線)を行った。また、Ce3+添加Y3Al5-xGaxO12ガーネット蛍光体において、新規トラップ準位の導入するために、共添加イオンの最適化の実験を行った。Crイオンが作る電子トラップ深さは、Ga濃度を制御することにより、0.4eVから1.2eVまで調整できることを明らかにした。Ce3+-Cr3+:Y3Al2Ga3O12セラミック長残光蛍光体は、既存材料に匹敵する残光輝度を示した。また、Ce3+の結晶場強度を制御することにより、Ce3+-Cr3+:Gd3Al2Ga3O12黄色長残光蛍光体の開発にも成功した。無機材料化学本研究においては、Ce3+添加ガーネット蛍光体における、Ce3+の5d励起準位、伝導帯、電子トラップ準位との相対位置関係のガーネット組成依存性と共ドーパント添加が与えるトラップ準位の変化とそのエネルギー位置、そして得られた知見から蓄光・残光材料の開発を目標としていた。今年度の実験において、Ce3+添加Y3Al5-xGaxO12ガーネット結晶組成のGa濃度を変化させることにより、Ce3+:5d励起準位と伝導帯とトラップ準位の相対エネルギー位置関係を制御することに成功しており、また新規電子トラップ生成に効く共添加イオンも発見した。また、共添加材としてCrイオンを添加したCe3+:Y3Al2Ga3O12蛍光体は、非常に明るく、長い残光を示すことを見出し、実用残光蛍光体としての応用が期待できる。

このように、当初の目標を達成するばかりでなく、発見した残光蛍光体が実用性可能性の非常に高い材料であり、特許出願も行ったことからも、計画以上に進展していると判断できる。これまでに、Ce3+単独添加Y3Al5-xGaxO12においては、系統的に5d励起準位、伝導帯、電子トラップ準位との相対位置関係のエネルギー準位図の構築を行った。今後は、Crイオンが生成する電子トラップ準位と伝導帯のエネルギー位置関係を、ガーネット組成を変化させて詳細に調査する。また、他遷移金属イオンや希土類イオンが作る電子トラップにおいても、同様に調べ、エネルギー準位を構築する。以上の得られた電子的&光学的データを、ガーネット組成別に整理を行い、結晶構成元素の違いによる結晶局所構造と5d軌道分裂、5d準位、伝導帯、トラップ準位の相対エネルギー位置関係、またそれらのパラメータが残光特性に対して与える影響について、統一的な理解の解明に臨む。そして蓄光材料のマテリアルデザインの構築し、様々な蓄光特性を有する材料(長残光蛍光体、熱蛍光体、輝尽蛍光体)の開発を行う。
相対論的電子ビームの共振器による非接触型時間プロファイルの計測

本研究の目的は、電子ビームから放出されるパルス状電磁界の時間プロファイル測定である。このパルスは2.85GHzの加速周波数とその高調波より構成されており、それらの複素スペクトルを測定すれば、元の時間プロファイルを決定できる。複素スペクトルとは各成分の振幅の絶対値と位相を表している。通常の計測法では、各成分の絶対値のみしか分からないが、二つの周波数成分を同時に計測し、さらに、この一方に移相器(遅波回路)を挿入することにより、二つの周波数成分間の位相差が計測できる。本研究では、この測定に、共振周波数を自由に選ぶことが出来、さらに複数の周波数成分を同時にフィルタリング(選択)することも出来る開放型共振器を採用した。開放型共振器には、電磁波の入射ポートを設け、大きな出力を得るために、出力検出用の四本のモノポールアンテナを直接共振器に挿入した。挿入した四本のアンテナは、各々、基本波(2.85GHz)、第二、第三、第四高調波を主として検出する位置に設置した。このうち、第四高調波は出力が弱く複素スペクトルの計測は不可能であった。これらのアンテナの内の、基本波の出力に移相器を挿入し、他の高調波成分の一つの出力と合成し、その位相遅れを計測した。また、各々の成分単体の出力を計測した。なお、入力ポートから各アンテナまでの位相遅れについても、同様の方法で計測し、各周波数成分は入力ポートにおける複素振幅に換算できる。以上により、基本波から第三高調波までではあるが、複素スペクトルを求め、加速器の時間プロファイルを求めることができた。この結果は、他の計測法との定量的な比較は行ってはいないが、定性的には妥当な結果を示していた。本来は、加速器からの放射電磁界は第五高調波程度まで延びているため充分な精度の計測はできなかったが、本研究で提案した複素スペクトルの計測法は、実現可能な手法であることが示された。この測定に、共振周波数を自由に選ぶことが出来、さらに複数の周波数成分を同時にフィルタリングすることも出来る開放型共振器の採用を提案している。本年度の当初の予定では、二つの周波数成分に着目し、それらの位相差を測定するために、共振器に二つのポート(開口部)を設け、そこからそれぞれの周波数成分を取り出す予定であった。しかしながら、試作の結果、発振器を用いた模擬実験では出力が得られたものの、加速器の電子ビームが放出する電磁界は小さく、十分な出力を得られなかった。そこで、出力ポートを設けず、共振器中にアンテナを挿入する体系に変更を行った。この方式では、アンテナにより強い電界の散乱が発生し、共振器の特性が変化する可能性がある。そこで、特性を評価するために、共振器中に一つのアンテナを挿入し、そのアンテナを移動させることにより、内部電界分布の測定を行った。その結果、境界要素法解析により得られた内部電界分布と比べることにより、アンテナの影響は少いことが解った。また期待通り大きな出力が得られた。この体系を用いて二つの周波数の位相差測定を行った。二つのアンテナからの出力の、一方に可変長同軸管を挿入し、他方の出力を合成し、非線形を有する検波器にて検波を行った。挿入長に応じて出力が変化し、これらのアンテナ位置での位相差を決定できた。今後は、複数の周波数の複素スペクトルの計測を目指すと共に、解析により、共振器入射ポートとアンテナ間の位相を解析により求め、最終的な時間プロファイル計測を行う予定である。

この結果は、他の計測法との定量的な比較は行ってはいないが、定性的には妥当な結果を示していた。本来は、加速器からの放射電磁界は第五高調波程度まで延びているため充分な精度の計測はできなかったが、本研究で提案した複素スペクトルの計測法は、実現可能な手法であることが示された。
SPMによる導電性高分子の荷電状態と選択的電解重合に関する研究

導電性高分子は電解重合により、陽極板上に全面を被う薄膜として成長する。もし、作用電極の極く近傍に対向電極として先端が鋭利な探針を近づけて、電解重合を行えば極微少のスポット形成、および、重合過程で探針を移動することによって極細の線引きを行うことをこの研究の目的とした。この技術は、ミクロな活性電極の作成や極微試料の電極付け、更には、半導体表面の選択的局所領域の電解酸化や超LSI微細加工技術に応用できる。ここでは、鋭い探針を対向電極に用いて作用電極基板上にポリアニリン、ポリピロールの電解重合により点や線を描いた例について報告する。0.1MHBF_4、0.01Mアニリン水溶液中で探針とWE間の距離(電極ギャップ)が5μm、定電流1μAで5秒間電解重合をして得れたポリアニリンのスポット径は約30μmであった。しかし、チップ先端では水素ガスの発生によて、あまり良好なスポットは再現性よくできなかった。ポリピロールの選択的電解重合では、10μmのギャップ間隔で、定電流3μAを5秒間通電して、約100μmのスポットが得られた。スポットの径は探針とのギャップが狭いほど、また、注入電荷量が少ないほど小さい径が得られた。スポット重合中に探針を走引することにより、線引きできることも分かった。探針を対向電極に用いて、局所電解重合がどの程度のスポットでできるかかどうか、簡単なモデルで計算を行った。その結果スポット径は探針と基板との距離の約4倍程度の大きさになることが分かった。実際得れたスポット径はそれと同程度か大きいものであった。
高断熱効率を有する非平衡ファラデー型MHD発電機の開発

セシウムを添加したアルゴンを作動気体に用いて、10.2%のエンタルピー抽出率を実証した、衝撃波管駆動のファラデー型MHD発電実験装置を用いて実験を行った。衝撃波管装置によって澱み点圧力0.4MPa、澱み点温度2000Kの超音速ガス流を約1ms流すことができる。発電機の発電流路入口に相当する部分に放電のための電極を3対設置し、高繰り返しパルス発生装置によって放電を行いプラズマの発生を試みた。断熱効率の計測には、澱み点圧力の計測が不可欠であり、澱み点圧力の損失メカニズムを明らかにするために、新たに澱み点圧測定用のピト-管を設置し、計測を行った。はじめに、断熱効率と発電機入口出口断面積比の理論的指摘を確認するために、流路断面積比、出口マッハ数、断熱効率の関係について調べた。作動流体にはアルゴン、ヘリウムを用い、それぞれの作動流体に対して、理論的に予測される値とよく一致した実験結果が得られた。また、ヘリウムを用いた場合、アルゴンに比べ高い負荷率での運転が可能であることが分かり、14.1%のエンタルピー抽出率と42.2%の断熱効率を実証した。次に、予備電離による性能向上の可能性を探る実験を行った。予備電離に必要な高繰り返し放電のための装置を試作し、試験を行った。その結果、シ-ドした作動流体がノズル内にある場合、良好な放電特性を得た。これを用いて、予備電離をした場合としていない場合を比較した実験を行った。放電構造の一様化が観察され、低負荷抵抗時の発電流路入り口付近での発電性能の向上か見られた。なお、予備電離の実験についてはシ-ド率の変化による影響も指摘されており、今後、より詳細な検討が必要であることが分かった。
Si-Ge系スーパーアトムの内部ポテンシャル変調による量子機能材料創成

本研究では、Si-Ge系スーパーアトム(コア/シェル量子ドット)において、電子および正孔の波動関数制御技術を確立し、均質ナノドットにない固有の物性・機能を実現する。具体的には、GeコアSi量子ドットにおいて、計算科学、半導体プロセスおよび物性評価の各研究者が、それぞれの分野の専門性を生かした相互・有機的連携による新しい視点からナノ構造界面を有する量子井戸に閉じ込めた電子・正孔の波動関数を深考し、スーパーアトム内での電子・正孔の結合・分離状態制御を実現する。これにより、真の量子力学に基づいた波動関数カップリングを実現し、高効率キャリア再結合を実現するSi系エレクトロルミネッセンス材料を創成する。SiO2で覆われたGe核を有するSiドットであるGeコアSi量子ドットにおいて、電子及び正孔の波動関数制御技術を確立し、均質ナノドットにない固有の物性・機能を実現することを目的とした研究である。さらに、金属コアSi量子ドットを創造し新規なナノ材料や高機能デバイスを開発することも目的としている。Si-Ge系量子ドットと異種材料系から構成されるナノ構造界面を有する量子井戸に閉じ込められた電子・正孔の波動巻子を制御することによりナノサイズのデバイス物理の再構築がなされる。さらに、ナノ構造の表面・界面の制御により性能や機能が革新的に進化した次世代ナノ電子デバイスの実現が可能となる。
論理プログラミングの拡張による汎用学習システムのための基礎理論とその実現

本研究は,仮説の正しさや一般性などが論理的に定義され,信頼度が高く利用者が理解しやすい学習システム構成の方法論を,論理プログラム処理系をできるだけ自然に拡張して構成することを目標としている。本年度は以下の研究を行った。1.学習システムを構成するために論理プログラミング処理系に組み込むべき基本的機構を研究するため、昨年度に論理プログラミング中の述語を等式に制限した記述体系を利用することを考案した。そのアイデアを基盤に、帰納関数プログラミングの枠組みを定式化した上で、複雑化という基本演算を定式化した。複雑化は,帰納論理プログラミングにおける反復V演算を等式に導入したものであり,反復V演算はスキップ演算によって実現されるが,複雑化の定式化ではスキップ演算を陽に用いる必要がない。この性質から,複雑化によって反復V演算やスキップ演算の意味を明瞭にすることができ,また仮説の探索空間も減少させることができた。2.昨年度の研究の帰結から,反復V演算はPlotkinの発見の論理を実現する手法であることが明らかになった。Plotkinの発見の論理では,因果関係が論理で表現できないということが問題となっていた。等式を関数と見なせば,関数は因果関係の表現そのものであるから,複雑化によって,Plotkinの発見の論理実現における問題点の解消を行ったことになる。3.スキップ演算子はその定義から,新たな概念(述語)の生成に用いることはできない。新述語の生成は学習には不可欠であるにもかかわらず,帰納論理プログラミング研究の初期段階以後注目されなくなってしまった。複雑化の導入により明確になったスキップ演算の意味を用いて,差分に基づく再帰スキームを用いて新たな述語を生成する方法の定式化に成功した。本年度の目的は論理プログラム処理系をできるだけ自然に拡張することで、仮説の正しさと一般性が論理的に定義され、さらには仮説の生成能力も論理的に分析された学習システムの構成論を確立することにある。本年度の成果は次の2点である。(1)申請者が提案した仮説生成方式である底汎化法と論理プログラムに対して適用した場合の仮説生成能カを特徴づけ、さらに従来の仮説生成手法との能力と比較した。その結果、底汎化法は与えられた正例を背景知識に関して相対的に包摂される仮説だけをすべて生成することを証明した。この生成能力は、飽和法よりも強力であり、逆融合法の一種である反復V演算と同等であることも証明した。(2)底汎化法と論理プログラミングシステムを拡張することで実現しようとすると、スキップ演算等を用いた論理的帰結を求める手続を実現する必要がある。しかし、スキップ演算を論理的意味のある形で導入することは容易ではない。そこで、底汎化法が最汎V演算と能力的に同等であることに着目し、プログラムの構文に制限を与えることで、反復V演算を自然な形で実現する方法を考案した。制限としては、論理プログラムの一部となる等式論理プログラムを採用し、この制限における帰納推論と帰納等式プログラミングとよぶこととした。帰納等式プログラミングでは、V演算が簡約化の自然な逆演算となることを示した。
食道癌放射線療法における放射線感受性を加味した正常臓器耐容線量評価法の開発

食道癌に対する化学放射線療法は、食道温存が可能であるという手術にはない極めて明瞭なメリットを持つ。一方、放射線療法による毒性の低減は重要な課題である。従来、放射線治療による有害事象の予測には、線量体積ヒストグラムに基づいた物理学的因子による検討が行われてきた。一方で、最近、個々の患者のDNA修復能や放射線感受性も有害事象の発症に影響を及ぼすことが明らかとなってきた。しかしながら、その多くは患者リンパ球に照射を行い、間接的にその影響を評価しているのみである。また、放射線感受性のみに着目しており、物理学的線量指標(照射体積や照射線量)との相関を評価した報告はない。本研究では、各患者における正常臓器の線量体積ヒストグラムと放射線感受性を評価することにより、物理学的因子と生物学的因子を組み合わせた正常臓器の耐容線量評価法の開発することを目的としている。今回、放射線感受性およびDNA修復能評価法として、1FISH法による照射後の染色体異常の経時的変化、2免疫染色法によるガンマH2AXフォーカスの経時的変化を用いることとした。当初、放射線治療開始前、初回放射線治療後、20Gy照射後、40Gy照射後、放射線治療終了日、放射線治療終了2週間後、放射線治療終了1ヵ月後の患者血液を採取し、そこから得られた抹消血液リンパ球を用いて各々の解析を行うこととしていたが、これまでの結果から、より長期の評価も行った方が良いと判断し、治療終了半年後の状態も評価することとした。併せて、急性期有害事象および晩期有害事象の評価および線量体積ヒストグラムにより各臓器(食道、心臓、心膜、肺、胸膜、甲状腺)の照射線量の評価を行っている。現在、各種データの解析中であり、引き続きデータの集積を行っていく。年間10例程度の症例数を見込んでいたが、2018年度は12例の症例を登録した。予定見込み登録数を上回っており、概ね順調に進展していると考える。当初、症例登録は2019年度上半期までとしていたが、初年度の登録数が予定よりも下回ったため、2019年度下半期まで症例登録期間を延長する。得られたデータは順次解析し、2020年度に研究データの総括を行うこととする。今回、放射線感受性およびDNA修復能評価法として、1FISH法による照射後の染色体異常の経時的変化、2免疫染色法によるガンマH2AXフォーカスの経時的変化を用いている。放射線治療開始前、初回放射線治療後、20Gy照射後、40Gy照射後、放射線治療終了日、放射線治療終了2週間後、放射線治療終了1ヵ月後の患者血液を採取し、そこから得られた抹消血液リンパ球を用いて各々の解析を行っている。併せて、急性期有害事象の評価および線量体積ヒストグラムにより各臓器(食道、心臓、心膜、肺、胸膜、甲状腺)の照射線量の評価を行っている。今後、晩期有害事象の評価も行っていく予定である。IRB承認がH29年9月下旬となったため、症例登録開始がH29年10月下旬と当初の予定より少し遅れた。また、H30年1月以降の食道癌患者の紹介数が過去5年間の診療実績と比較し少なかったため、初年度の予定症例数を若干下回っている。当初、放射線治療開始前、初回放射線治療後、20Gy照射後、40Gy照射後、放射線治療終了日、放射線治療終了2週間後、放射線治療終了

1ヵ月後の患者血液を採取し、そこから得られた抹消血液リンパ球を用いて各々の解析を行うこととしていたが、これまでの結果から、より長期の評価も行った方が良いと判断し、治療終了半年後の状態も評価することとした。併せて、急性期有害事象および晩期有害事象の評価および線量体積ヒストグラムにより各臓器(食道、心臓、心膜、肺、胸膜、甲状腺)の照射線量の評価を行っている。現在、各種データの解析中であり、引き続きデータの集積を行っていく。年間10例程度の症例数を見込んでいたが、2018年度は12例の症例を登録した。予定見込み登録数を上回っており、概ね順調に進展していると考える。引き続き症例集積に努める。現在、リンパ節転移のない症例のみを対象としているが、症例集積が不良であれば、リンパ節転移を有する症例も対象とすることを考慮する。また、骨髄抑制を来している際にはリンパ球の回収が困難な場合が見受けられたため、放射線治療期間中の採血スケジュールの変更が必要かを検討する。当初、症例登録は2019年度上半期までとしていたが、初年度の登録数が予定よりも下回ったため、2019年度下半期まで症例登録期間を延長する。得られたデータは順次解析し、2020年度に研究データの総括を行うこととする。本年度は、症例集積開始したばかりで、学会発表や情報収集を行う機会がなかった。次年度は、情報収集や研究成果報告を行う予定としており、その旅費として計上する予定である。また、データ容量が大きく、個人情報管理の点からもコンピュータの追加購入が必要であると考えている。初年度の症例集積数が少なく、本年度予定していたデータ解析、情報収集が遅れた。したがって、症例集積期間を予定より半年間延長することとししている。次年度は、それに関わる追加の実験用試料の購入費用、情報収集・成果報告に関する旅費として計上する予定である。また、本年度までの結果から、血液データ解析日を増やすこととしたため、解析データ量が当初の予定より増えることとなる。そのため、データ解析やデータ保存に必要なハードディスク、コンピュータおよび解析ソフトの追加購入が必要であると考えている。
スピン1/2パイロクロア格子化合物の磁気フラストレーション

磁気的にフラストレートした3次元量子スピン系の基底状態がどのようなものか、また、低温での磁気的振舞いがどのようなものかは、理論・実験のどの面からも未だ手が届いていない基本的な問題である。申請者らが取り上げたHg_2Cu_2F_6SはCu^<2+>の量子スピン(1/2スピン)が頂点共有した正四面体の3次元ネットワーク(パイロクロア格子)を形成し、また、そのスピン間に反強磁性的な相互作用(磁化率から見積もったワイス温度θw150K)が働いていることから、この問題に対する初のモデル物質と考えられた。磁化率と比熱の測定や粉末中性子回折実験を行った結果、2Kまでは磁気相転移が見られないことがわかり、低温まで磁気フラストレーションが残っていると考えられる。磁気的挙動を詳しく知るために19F-NMR測定を行った。ナイトシフトは十分高温から100K付近まではキュリーワイス的な振舞を示すが、80K付近でブロードなピークをもち、それより低温では降温とともに急激に減少する振舞を示した。ただし、30K以下の温度域ではスペクトル幅に急激な増大が見られ、絶対零度に向かってナイトシフト(スピン磁化率)がゼロに向かっているのかどうかの判断はつかなかった。核スピン-格子緩和率1/T1の温度依存性の測定結果とCanalsらの理論的提案を考えあわせて磁気相関長を見積もったところ、降温とともに磁気相関長は少しずつ成長していくものの、十分低温においてもCuの原子間距離程度しか磁気相関長が成長しないことがわかった。これらの結果は磁気フラストレートレーションを持つスピン系の特徴と考えられ非常に興味深い。低温域で見られるNMRスペクトル幅の増大は格子欠陥等による乱れの影響と考えられ、低温でのintrinsicな磁気的挙動を知るには、さらなる純良試料の作成が重要である。ただし、わずかな乱れによりスピン系が大きく影響を受けてしまうのは磁気フラストレーション系の特徴であるとも考えられ、この影響を取り除くのは容易ではないと思われる。磁気的にフラストレートした3次元量子スピン系の基底状態がどのようなものか、また、その低温での磁気的振舞いがどのようなものかは、理論・実験のどの面からも未だ手が届いていない基本的な問題である。申請者らが取り上げたパイロクロア型化合物Hg_2Cu_2F_6SはCu^<2+>の量子スピン(1/2スピン)が頂点共有した正四面体の3次元ネットワークを形成し、また、そのスピン間に反強磁性的な相互作用(磁化率から見積もったワイス温度θw150K)が働いていることから、この間題に対する初のモデル物質と考えられる。磁化率と比熱の測定や中性子散乱を行った結果、2Kまで磁気相転移や構造相転移が見られないことがわかり、これは低温まで磁気フラストレーションが残っていることによると思われる。この系の磁気的挙動を詳しく知るために、^<19>F-NMR測定を行った。NMRナイトシフトは十分高温から10OK付近まではキュリーワイス的な振舞を示すが、80K付近でブロードなピークをもち、それより低温では降温とともに急激に減少する振舞を示した。ただし、約30K以下の温度域ではNMRスペクトル幅に急激な増大が見られ、絶対零度に向かってナイトシフト(スピン磁化率)がゼロに向かっているかどうかの判断はつかなかった。

また、核スピン-格子緩和率1/T_1の温度依存性の測定結果と、Canalsらの理論的提案を考えあわせて磁気相関長を見積もったところ、降温とともに磁気相関長は少しずつ成長していくものの、十分低温においてもCuの原子間距離程度しか磁気相関長が成長しないことがわかった。これらの結果は磁気フラストレートレーションを持つスピン系の特徴と考えられ非常に興味深い。上記の測定をした試料では、低温の磁化率にキュリー成分が観測され、また、NMRスペクトル幅の増大が低温で観測されたことから、格子欠陥等によりスピン系が影響を受けていると考えられる。この磁気フラストレーション系の低温でのintrinsicな磁気的挙動を詳しく知るためには、さらなる純良試料の作成が必須条件である。磁気的にフラストレートした3次元量子スピン系の基底状態がどのようなものか、また、低温での磁気的振舞いがどのようなものかは、理論・実験のどの面からも未だ手が届いていない基本的な問題である。申請者らが取り上げたHg_2Cu_2F_6SはCu^<2+>の量子スピン(1/2スピン)が頂点共有した正四面体の3次元ネットワーク(パイロクロア格子)を形成し、また、そのスピン間に反強磁性的な相互作用(磁化率から見積もったワイス温度θ_w150K)が働いていることから、この問題に対する初のモデル物質と考えられた。磁化率と比熱の測定や粉末中性子回折実験を行った結果、2Kまでは磁気相転移が見られないことがわかり、低温まで磁気フラストレーションが残っていると考えられる。磁気的挙動を詳しく知るために^<19>F-NMR測定を行った。ナイトシフトは十分高温から100K付近まではキュリーワイス的な振舞を示すが、80K付近でブロードなピークをもち、それより低温では降温とともに急激に減少する振舞を示した。ただし、30K以下の温度域ではスペクトル幅に急激な増大が見られ、絶対零度に向かってナイトシフト(スピン磁化率)がゼロに向かっているのかどうかの判断はつかなかった。核スピン-格子緩和率1/T_1の温度依存性の測定結果とCanalsらの理論的提案を考えあわせて磁気相関長を見積もったところ、降温とともに磁気相関長は少しずつ成長していくものの、十分低温においてもCuの原子間距離程度しか磁気相関長が成長しないことがわかった。低温域で見られるNMRスペクトル幅の増大は格子欠陥等による乱れの影響と考えられ、低温でのintrinsicな磁気的挙動を知るには、さらなる純良試料の作成が重要である。ただし、わずかな乱れによりスピン系が大きく影響を受けてしまうのは磁気フラストレーション系の特徴であるとも考えられ、この影響を取り除くのは容易ではないと思われる。