hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
小学生の単元進行に伴う学力差拡大状況の実態とその是正のための教授法の開発

1.平成16年度(1)物質の基礎概念についての横断的調査:対象は小学校46年生。学年末に物質の基礎概念(重さの保存や加法性など)理解度調査を行った。その結果、6年においても重さ未保存者がおり、さらに体積と重さを混同するというある種の誤概念所持が推測される誤答者も少なからずいた。(2)単元間の相互関連づけを目指す教授プランの開発とその実施及び評価:5年理科の「もののとけ方」単元を対象に単元終了時に、4年単元で既習の実験を再現し体積や重さについて増減同の確認する学習活動を追加した。その結果、物質の基礎概念と単元目標のいずれの理解についても一定の効果しか見られなかった。2.平成17年度(平成16年度(2)と同じ学習者)(1>単元間の相互関連づけを目指す教授プランの開発とその実施及び評価その1:6年「ものの燃えかたと空気」単元終了時に、乾留や燃焼などの化学変化の前後で重さと体積の増減同の確認作業をさせる学習活動を追加。その結果、単元目標のうち「二酸化炭素が火を消す働きがある」と誤答した学習者が授業後にも依然半数いた。さらに物質の基礎概念についても十分理解を促進できなかった。(2)単元間の相互関連づけを目指す教授プランの開発とその実施及び評価その2:6年「水溶液の性質とはたらき」単元内で、物質の仲間分けの手がかりとなる化学現象(水への溶解、燃焼など)や酸性水溶液に対する金属などの溶解現の前後で、物質の重さの変化を判断させた。体積は測定する機会を増やすにとどめた。結果、単元目標のうち水に溶けるか否かと火で燃えるか否かの関係は理解が促進されたが、物質の分類については不十分であった。物質の基礎概念については、体積と重さの混同など依然として十分に理解を深めることができなかった。しかし、これら3つの授業を受けた学習者は、横断的調査の6年生よりも物質の基礎概念についての理解は深まっていた。本年度は、研究計画に基づき、大きく以下のような研究を同時並行的に行った。(1)物質の基礎概念についての横断的調査小学校4年・6年2クラスずっ(1学年約60名70名)を対象として、各学年の理科学習が終了時に、物質の基礎概念(「重さの保存」「重さの加法性」「ものには重さがあるか」「ものの体積における占有性」「体積の易変性」「実験についての考え」)理解度調査を行った。結果については、最終学年である6年においても、重さの保存が未達成の者や、体積と重さの混同というある種の誤概念が推測される誤答をした者が少なからずいたことが、特に注目に値する。(2)単元間の相互関連づけを目指す教授プランの開発とその実施と評価5年理科の「もののとけ方」単元を対象に、実験授業を行い、さらにその効果の評価のために、授業前後に(1)物質の基礎概念の調査(2)当該単元独自の教授目標の達成度調査を行った。実験授業は、当該単元の内容の学習(「水にとけるものとけないもの」「とけたもののゆくえ」「はやくとかすたくさんとかす」)と単元間の関連づけ学習からなる。

単元間の関連づけ学習の部分では、4年で既習の「温度ともののかさ」「水の三態変化」などの単元に登場した実験を再現し、体積や重さについて増減同の確認作業を通して両者の次元間弁別を行った。こうした弁別作業によって、4・5年で登場する、温度変化、三態変化、溶解といった物理的・化学的現象を包括的にとらえることが可能となり、関連づけしなかった場合より物質の基礎概念についての理解がより構造的になっていると予想された。結果については、物質の基礎概念と単元独自の教授目標のいずれの理解についても、限定的な効果しか見られなかった。本年度は、小学校6年理科の2単元の前後計4回の調査を実施しながら、単元独自の腰に加えて物質の基礎概念の理解も深めるための関連づけ授業を行い、それら理解に対する各授業の効果を評価した。学習者は、昨年度の研究の「もののとけ方」単元において同様の目的で関連づけを行った授業を受けた児童34名。(1)6年理科「ものの燃えかたと空気」単元の結果単元の学習(教授目標(1)「様々な気体とその性質」(2)「酸素の割合と燃え方の関係」(3)「炎の有無と燃え方の関係」と関連づけ学習を行う。関連づけ授業では、当該単元で登場した乾留や燃焼などの化学変化を再現し、前後で重さと体積の増減同の確認作業を通して両者の次元間弁別を行った。結果として、単元独自の教授目標のうち(2)や(3)については概ね理解されたが(1)のうち「二酸化炭素が火を消す働きがある」と授業後に誤答した学習者が依然半数いた。さらに物質の基礎概念についても事前とほとんど変わらなかった。(2)6年理科「水溶液の性質とはたらき」単元の結果水ぜめ(水にとけるか)、火ぜめ(火で燃えるか)、いびりだし(溶質がもとのまま出てくるか)の反応を手がかりに、物質全般を金属、食塩、デンプンの各仲間にわけられることを確認した後、酸性の水溶液は水ぜめ火ぜめ両方に強い金属を溶かすという性質があるという学習を主に行った。物質の基礎概念の重さについては、これら反応の前後で物質の重さの増減同を確認し、体積については媒質や溶媒などの体積を測りとる機会を増やすにとどめた。その結果、単元独自の目標のうち、属性間の関係(水ぜめと火ぜめの強弱の関係)はかなり理解が促進されたが、外延的な理解(何がどの仲間か)は不十分であった。物質の基礎概念についても、今まで最も正答者率が高くなった課題もあったが、体積と重さの混同など、依然として理解を深めることができなかった課題もあった。さらなる関連づけ授業の改良が必要である。
水溶液系の過冷却状態における水のダイナミクス

正および負の水和をする電解質水溶液系の低振動数ラマンスペクトルの温度変化を、水の低振動数ラマンスペクトルと比較することにより、電解質水溶液中での水の動的構造と、正水和と負水和との関係を明らかにすることを目的として研究を行った。正水和をする水溶液としてNaCl水溶液、負水和をする水溶液としてKCl水溶液とRbCl水溶液を用いた。各水溶液の濃度は、溶質の水に対するモル比で0.02から0.08であり、測定温度範囲は、過冷却状態の温度(約260K)から約340Kである。低振動数ラマンスペクトルを、ボ-ズ因子で補正すると系の動的感受率の虚部χ′′(ω)を得ることができる。250cm^<-1>以下のχ′′(ω)を、2個の減衰振動モードと1個のCole-Cole型の緩和モードの重ね合わせでフィッティングし、緩和時間を解析した。NaCl水溶液中の水の緩和時間は室温付近では水の緩和時間より遅いが、温度の低下と共に水の緩和時間との差が小さくなる。RbCl水溶液中の水の緩和時間も室温付近では水の緩和時間より遅いが、温過冷却温度の約260K付近で逆転し、水より緩和時間が短くなるという新しい結果を得た。すなわち、RbCl水溶液においては、低温で水の構造を破壊する傾向にある。このように、粘性に現れる正/負の水和の現象が、過冷却状態の水溶液の低振動数ラマンスペクトルを測ることによって、水溶液中の水の動的構造を示す緩和時間に出現してくることがわかった。また、NaCl,KCl,RbCl水溶液の緩和時間を温度の逆数でArrhenius plotすると、KClの緩和時間の温度変化が、高温ではNaCl水溶液に近い値をとり、過冷却状態を含む低温ではRbCl水溶液に近い値をとることがわかった。これは、電解質水溶液系における水の動的構造を考えるうえでの新たな知見である。
ゼロ膨張リン酸ジルコニウムカリウム結晶を用いたガス器具用セラミックスの開発

ガス機器製品の重要部品の一つであるバーナーヘッドには、現在、黄銅が使用されている。しかし、腐食、変形及び変質などの耐久性に問題があり、セラミックスのような高温耐久性に優れた材料が求められている。この要求に応えるため、セラミックス製バーナーヘッドが開発されているが、多孔質性であるため、材料強度という点では問題が残されている。本研究では、優れた耐熱衝撃性を示すゼロ膨張のリン酸ジルコニウムカリウム、KZr_2(PO_4)_3(KZP)を用いて、バーナーヘッドの開発を試みた。KZPは、安価な大量生産をめざして種々検討した結果、工業用リン酸ジルコニル(ZrO)_2P_2O_7にリン酸二水素カリウム(KH_2PO_4)を当モル混合し、12001300°Cにて2時間焼成することにより、単一相として合成した。これに、より低温で安定な焼結性を与えるため、MgOを15wt%、SiO_2を15wt%添加し、焼結温度としては、12501350°Cの範囲とした。成形方法としては、泥獎鋳込み、乾式プレス、湿式プレス、CIP、射出成形等を検討し、また、バーナーヘッドの形状をハイカロリーバーナーとし、量産を想定したことながら、半乾式金型プレス成形法を採用した。結合剤としてセルナSE-604(中京油脂製)を用い、エタノール系で行った結果、30wt%の添加で、欠損及び顆粒痕等も見られず、良好な成形体が得られた。また、焼結後も、大きな反り及び変形などの焼成不良は全く認められなかった。嵩密度は3.126g/cm^3で、相対密度として約97%と緻密なセラミックスがえられ、このKZP製バーナーヘッドは800°Cからの水中急冷にも耐える優れた耐熱衝撃性を示した。1.リン酸ジルコニウムカリウム(KZr_2(PO_4)_3)原料の合成を検討した。合成法としては、リン酸とジルコニアの化合物であるリン酸ジルコニル((ZrO)_2P_2O_7)とリン酸水素カリウム(KH_2PO_4)の固相反応を採用した。その結果、1300°C-2時間の反応により、リン酸ジルコニウムカリウム単一相が生成することがわかった。これを1μm程度に粉砕して出発原料とした。2.得られたリン酸ジルコニウムカリウム粉体の最適焼成条件を検討した。出発原料のみを用いた場合においても、原料中に含まれる鉄などの不純物の影響により、1400°Cの焼結で90%程度まで緻密化することがわかった。本研究では、より低温で焼結を促進させるため、MgOの添加を、そして、強度特性の改善のため粒成長抑制剤としてシリカの添加を、現在検討中である。3.購入した熱膨張計を用いて、得られた試料の熱膨張係数が、ほとんどゼロであることを確認した。また、リン酸ジルコニウムカリウムセラミック試験体の耐熱衝撃試験において、AEセンサーにより、温度差による熱応力変化及び時間経過によるクラック発生状況などについて検討する計画であり、その基礎的知見を得るため、セラミックスの破壊試験時に発生するクラックの検出を行った。その結果、破壊とAE信号との間で、ある程度の相関関係が得られた。今後の課題としては、熱衝撃試験は加熱状態を経るため、センサーが高温に耐えないことから、それを解決する必要がある。

本年度は、特に実際の製品、例として家庭用ガスコンロバーナーヘッドの作製に向け、その生産に関わる基礎的実験を行った。1成型法として、泥奨鋳込み、乾式プレス、湿式プレス、ラバープレス、射出成形等を検討した結果、半乾式の金型成形プレスを採用することに決定した。また、型離れが悪いことから、成形助剤として水系をやめて、有機系バインダーを使用することにし、さらに、KZP粉末に対し造粒を行うことにより、成形性を改善した。2焼結条件に関して、原料として用いたKZP粉末には、焼結を促進するFe等の不純物が含まれていたが、より低温で安定な焼結性を得るため、MgOを15wt%添加した。また、強度特性を向上させるため、粒成長を抑制するSiO_2を15wt%添加した。焼結温度としては、1250°1350°Cの範囲とした。3古くより低熱膨張性結晶として知られ、多くの耐熱衝撃性セラミックスが作製されているβ-スポジューメンからも、KZPと同様なバーナーヘッドの作製を試み、比較した。本年度は、家庭用ガスコンロバーナーヘッドを実際に作製し、評価を行った。1.成形方法は、バーナーヘッドの形状をハイカロリーバーナーとしたこと、量産を想定したことなどから、乾式顆粒によるプレス成型法を用いた。2.結合剤としてセルナSE-604(中京油脂製)を30wt%添加し、エタノール系で混練、乾燥、粉砕子、成型顆粒とした。3.えられた顆粒に対し、充填密度、安息角及び圧縮比を測定し、成型特性を評価した。4.成形体を仮焼、脱脂後、本焼成を1300°Cで行った。えられたバーナーヘッドは、大きな反り呼び変形などの焼成不良は認められなかった。嵩密度は3.126g/cm^3で、相対密度として約97%と、緻密なセラミックスが得られた。5.えられたセラミックバーナーヘッドについて、強度、熱膨張係数、耐熱衝撃性、さらに実機テスト等を検討した。6.古くより低熱膨張性結晶として知られ、多くの耐熱衝撃性セラミックスが作製されているβ-スポジューメンからもバーナーヘッドを作製し、KZr_2(FO_4)_3製バーナーヘッドと比較、評価した。
階層型クラスタシステム上のOpenMPプログラム翻訳実行環境の開発に関する研究

本研究では、階層型クラスタシステムの性能を最大限に利用するOpenMP翻訳実行環境の開発を行った。OpenMPプログラムは全スレッドが一次元の記憶空間を共有するモデルである。一方本研究で構築したシステムは各計算機のローカルメモリのアドレス、及び計算機ごとにつけられたプロセス番号の対からなる二次元の記憶空間を提供する。そのため、一次元の記憶空間で表現されたデータを二次元の記憶空間に配置し、アクセスするための変換技術について研究を行った。また、一般に計算機間のデータ転送には時間がかかるため、可能な限り少ないデータ転送回数で計算を行えるようにデータの配置やアクセスをする必要がある。本研究では、データの配置やアクセスのタイミングを任意に指定できるシステムを構築することにより、効率の良い並列実行を可能とした。今年度は、広域分散環境における本技術の適用可能性について研究を行った。近年のグリッド技術の普及に伴って、複数のサイトに分散しているクラスタ群を用いた階層的な広域分散並列環境が大規模科学技術計算の基盤として注目されている。通常、このような環境ではMPI (Message Passing Interface)等の分散メモリ型並列プログラミングモデルが用いられるが、本研究の成果を応用することにより、共有メモリ型並列プログラミングモデルによる並列化が可能となる。今年度は日韓高速ネットワークを介して2つのクラスタを接続し、並列計算における基礎データを計測した。その結果、本研究で構築したシステムの実装が可能であることを確認した。ただし、物理的な距離や通信路の競合等による通信遅延時間のため、十分な並列性能が得られるアプリケーションは少数に限られることが分かった。本研究では、階層型クラスタシステムの性能を最大限に利用するOpenMP翻訳実行環境の開発を行っている。特に今年度は、データ配置と転送の最適化技術について開発を進めた。階層型クラスタシステムの性能にはクラスタ間のデータ転送が大きく影響する。そこで、コンパイル時の解析結果を基にしたプログラムの最適化が重要となる。そこで現在、コンパイル時の解析には筑波大学等で開発されているOpenMPコンパイラOmniの解析ルーチンを元にしたプログラム解析ツールの開発を進めている。このツールの動作は以下のとおりである。まずプログラム中に存在するデータ依存関係を解析し、必要となるデータ転送を導出する。この情報と、スレッドのクラスタへの割り当てに関する情報を組み合わせ、クラスタ間のデータ転送に関する情報を得る。クラスタ間のデータ転送では、通信路に存在する遅延時間が大きいため、通信量だけでなく通信頻度も問題となる。すなわち、送信側、受信側が同じクラスタ間通信が連続して発生する場合、それらを一括して行うことにより、大幅な性能向上が図れる。さらに、クラスタ間通信で得たデータをクラスタ内のノードで共有出来れば、通信量も削減できる。これも、データ転送の情報と、スレッドのクラスタ内ノードへの割り当て情報を組み合わせることにより実現できる。ただしデータの一括転送を行う場合、データの発送のタイミングが遅くなるため、最適な通信方法はクラスタ間の基本的な通信性能に依存する。そこで、東京大学、京都大学、北海道大学の研究者と協力し、MPICHを用いた遠隔通信性能の計測を行った。特に今年度は、記憶空間の変換技術に関する研究、及びコンパイル時の最適化技術に関する研究を行った。一方本研究で構築するシステムは各計算機のローカルメモリのアドレス、及び計算機ごとにつけられたプロセス番号の対からなる二次元の記憶空間を提供する。そのため、一次元の記憶空間で表現されたデータを二次元の記憶空間に配置し、アクセスするための変換技術が必要である。また、基本的に他の計算機上のメモリに配置されたデータへのアクセスはコストが大きく、さらにクラスタをまたがったアクセスにはより大きなコストが必要となる。そこで、可能な限り自分のローカルメモリへのアクセス、もしくはクラスタ内のアクセスだけで計算を行えるようにデータを配置する必要がある。今年度の研究では、プログラム中のデータのアクセスパターンに応じて各クラスタにデータを分散配置し、さらにその配置に応じてプログラム中のデータアクセス部分を変換する技術に関する研究を行った。今年度は、予想以上にアクセスパターンの解析部分に時間がとられたためシステムとして動作するにはいたらなかったが、本研究の最終年度となる来年度には完成させる予定である。さらに、最適化技術の予備調査として最新プロセッサの性能調査を行った。最適化技術の開発に当たってはプロセッサと通信機器の性能の比率が重要であるが、これらの性能は年々向上している。昨年度の研究で行った通信性能の調査の結果と合わせ、最新の情報を元に最適化技術の開発を進める。

近年のグリッド技術の普及に伴って、複数のサイトに分散しているクラスタ群を用いた階層的な広域分散並列環境が大規模科学技術計算の基盤として注目されている。通常、このような環境ではMPI (Message Passing Interface)等の分散メモリ型並列プログラミングモデルが用いられるが、本研究の成果を応用することにより、共有メモリ型並列プログラミングモデルによる並列化が可能となる。今年度は日韓高速ネットワークを介して2つのクラスタを接続し、並列計算における基礎データを計測した。その結果、本研究で構築したシステムの実装が可能であることを確認した。ただし、物理的な距離や通信路の競合等による通信遅延時間のため、十分な並列性能が得られるアプリケーションは少数に限られることが分かった。
半導体レ-ザ高速帰引法による微量大気ガス濃度測定法

本研究の目的は、大気中メタンガスの空間平均濃度を数秒間程度の時間分解能で、実時間、非接触、その場測定できる実用装置を開発することである。最終年度の平成3年度は、設計・製作を完了した装置について、野外での計測実験を行い、運用方法の開発を行うことを主とした研究を行った。[屋外測定のための計測装置の完成]前年度(平成2年度)に試作を行った装置は小型軽量化を目指し、高い精度が要求される光学ヘッドを極力小型・軽量化することを考えた設計を行った。しかし野外運用試験の結果、直射日光や大気温の突然の変化によって半導体レ-ザの温度がシステムとしての許容限界である10mKを越えて変動し、その結果測定精度が上がらないという不測の事態に陥った。このシステムは、赤外検出器を1つだけしか用いないものであったが、この欠陥を救うために赤外検出器をもう1つ追加し、複光束方式に変更した。この方式は従来から報告者らのグル-プで研究を行い、実績を積んだものである。ただ、先の単光束方式に比べ光学部の形状、寸法、重量が大きくなる欠点を有する。屋外に持しての試験の結果、安定性は十分であった。[水田における実地試験]稲から放出されるメタンガスの濃度が最も多いとされる6月末から7月初、9月初および比較対象として稲の全く生育しない3月に、水田にて計測を行った。この年の梅雨は例年になく荒々しい天候が繰り返され、6月7月に予定された4回の野外計測のうち2回は20m/sを越える突風瞬間的なシャワ-に襲われ、計測は全く不可能であった。しかし、機器装置は全く損傷を受けず、期待以上の耐候性を発揮した。それ以外の計測では、高い時間分解能により水田におけるメタンガス濃度の日変化、特に太陽直射による地温上昇とそれにつれての濃度の追従など、従来は不明であった事実が見出された。本研究の目的は、予定される3年間に、大気中メタンガスの平均濃度を数分間程度の分解能でもって、100m程度の長光路を用いて開放大気中の空間平均値を実時間・非接触的に測定できる測定方式を測定できる実用装置を完成させることにある。初年度である平成元年度では、採用する測定原理の潜在的精度限界の実験的確認、実用装置の基本設計および基本素子の調達を行った。〔精度限界の確認〕大気のシンチレ-ションの妨害を避けるためにレ-ザの波長を最短で10μS程度の短い時間幅しか持たないパルス電流で駆動し、それを繰り返す方法を採用する。この方法に対し、レ-ザを直流的に動作させ、数秒間かかって掃引する方法は既に研究を続けてきた年数も長く、その精度についても良く判っている。そこでこの両者を実験的に比べることにより、先のパルス駆動方式の精度を検討した。パルス駆動方式は電子工学的に数々のシステム構成上の困難が予想されたにも拘わらず、CW方式と同程度の精度が得られることが実験的に確かめられた。〔実用装置の基本設計〕分光測定のための光源として鉛塩半導体レ-ザを用いる。この光源の長所を生かし、次点を補うためにやゝ複雑な光学系が必要である。市販の光学素子を用いてコストの上昇を押えることを目的に細かい光学的検討を行い、光学部分の基本設計と素子の調達を完了した。現在、全体枠の組立調整を待つ状態である。さらにここで用いる光学系は過去の例を見ない程大型のコ-ナ-・キュ-ブ鏡を含んでいる。

これを機械加工により製作するための工夫に多くの努力を費した。本研究の目的は、予定された三年間に大気中メタンガスの空間平均濃度を数秒間程度の分解能で実時間、非接触測定できる実用装置を完成させることである。平成2年度は、その実用装置の製作と同時に、7.6μm帯の赤外光のシンチレ-ションを実験により調べた。[屋外測定のための可搬型システムの製作]昨年度に設計が終了している屋外測定用可搬型システムに若干の変更を加えて、その製作を終了した。屋外高精度測定という目的から、製作した可搬型システムは可能な限り単純な構成とした。主な特徴としては、赤外線検出器を一つにした単一光束方式になっていることである。また半導体レ-ザ等の光学素子を載せた光学定盤と反射鏡は10100mの長光路を介して全く分離した機構となり、測定光路設定の自由度が高いものとした。これにより、状況に応じた光路の設定が可能である。[シンチレ-ションの測定]我々は、濃度測定へのシンチレ-ションの妨害を避けるために、その周期よりも短い時間でガススペクトルを採取する方法を考えている。したがって、シンチレ-ションの周波数スペクトルを知ることが重要になる。ところで、我々が用いる波長7.6μm帯の赤外光のシンチレ-ションは詳しく研究されておらず、既に存在している可視光形に対する理論式がそのまま当てはまるという確証が持てない。そこで、HeーNeレ-ザ光と7.6μm帯赤外光のシンチレ-ションを実験的に比べることにより、その振舞いを検討した。その結果、7.6μm帯の赤外光線は、明らかに可視光線とは異なる要因から別の影響を受けていることが実験により確かめられた。この測定は前例のないものであり、測定装置の製作から始め、測定方法の工夫に多くの努力を費やした。本研究の目的は、大気中メタンガスの空間平均濃度を数秒間程度の時間分解能で、実時間、非接触、その場測定できる実用装置を開発することである。最終年度の平成3年度は、設計・製作を完了した装置について、野外での計測実験を行い、運用方法の開発を行うことを主とした研究を行った。[屋外測定のための計測装置の完成]前年度(平成2年度)に試作を行った装置は小型軽量化を目指し、高い精度が要求される光学ヘッドを極力小型・軽量化することを考えた設計を行った。しかし野外運用試験の結果、直射日光や大気温の突然の喬化によって半導体レ-ザの温度がシステムとしての許容限界である10mKを越えて変動し、その結果測定精度が上がらないという不測の事態に陥った。このシステムは、赤外検出器を1つだけしか用いないものであったが、この欠陥を救うために赤外検出器をもう1つ追加し、複光束方式に変更した。この方式は従来から報告者らのグル-プで研究を行い、実績を積んだものである。ただ先の単光束方式に比べ光学部の形状、寸法、重量が大きくなる欠点を有する。屋外に持しての試験の結果、安定性は十分であった。[水田における実地試験]稲から放出されるメタンガスの濃度が最も多いとされる6月末から7月初、9月初および比較対象として稲の全く生育しない3月に、水田にて計測を行った。この年の梅雨は例年になく荒々しい天候が繰り返され、6月7月に予定された4回の野外計測のうち2回は20m/sを越える突風瞬間的なシャワ-に襲われ、計測は全く不可能であった。しかし、機器装置は全く損傷を受けず、期待以上の耐候性を発揮した。
品質関連形質のゲノム情報解析と光質制御等によるネギ類の高付加価値化技術の開発

ネギにおいて遊離糖、ペクチン、含硫化合物(CSO)やポリフェノールなどは重要な品質構成成分でり、昨年までに、冬どりの様々なネギ遺伝資源、および、「下仁田」と「赤ひげ」のF_<2:3>(FAka)集団における成分組成を明らかにするとともに、育苗初期のUV-A暗期照射がネギ苗のアントシアニン含量の増加に効果があることを確認した。本年は、夏どりのネギ遺伝資源の成分組成を調査し、収穫時期の違いによる成分の動態を明らかにするとともに、FAka集団のQTL解析を通じてネギ特有の成分蓄積に関連の強い遺伝子座を特定し、高品質ネギの開発に有効な選抜技術の構築を目指すとともに、光制御による機能性成分向上に有効な栽培方法の開発を目指した。その結果、夏どりのネギ遺伝資源(24品種・系統)の品質構成成分の組成が明らかとなった。一方、FAka集団の連鎖解析から17連鎖群、312マーカーが座乗する728cMの連鎖地図を構築した。また、秋季の中間調査を基に行ったQTL解析の結果、着色性に関するQTLは検出されなかったものの、ピルビン酸生成量、総フェノール、遊離ガラクツロン酸、糖(スクロース、フルクタン)蓄積量に関するQTLが検出された。さらに、品質関連遺伝子のネギ系統間多型を検索して連鎖地図への振り分けを行った結果、「北葱」と「長悦」の交雑F_2集団ではペクチン代謝関連酵素がChr6a上に、フラボノイド代謝関連酵素がChr7a上に位置付けられた。最後に、育苗初期のUV-A暗期照射によるネギ苗のアントシアニン含量の増加は、播種後4週までは紫外強度1.0-1.4mW/cm^2程度の強い紫外線で誘導されるものの、4週6週では0.65mW/cm^2程度の弱い紫外線の方が効果は高かった。これらのことから、光ストレスによる機能性成分の増大技術として、ネギ苗の生育に合わせて育苗初期は強強度の紫外線を、育苗後期は弱強度の紫外線を照射することが赤ネギのアントシアニン増加に効果的であることが明らかとなった。ネギにおいて遊離糖、ペクチン、含硫化合物(CSO)やポリフェノールなどは重要な品質構成成分であるが、これらの遺伝特性についてはほとんど解明されておらず、新規な成分特性を持つ品種開発を妨げていた。そこで、多様なネギ品種・系統の食味や機能性成分のプロファイルを明らかにするとともに、'下仁田'と'赤ひげ'との交雑後代(FAka集団)を用いたQTL解析を通じてネギ特有の成分蓄積に関連の強い遺伝子座を特定し、高品質ネギの開発に有効な選抜技術の構築を目指した。その結果、48品種・系統のネギ遺伝資源の糖、ペクチンおよびCSO等の成分組成が明らかとなった。一方、FAka集団の連鎖解析から14連鎖群、128マーカーが座乗する264cMの連鎖地図を構築し、連鎖地図上のマーカーの座乗染色体推定より8染色体への対応付けが完了した。また、FAka集団のQTL解析から、着色程度に関するQTLが第4染色体に対応する連鎖群Chr4a上に位置づけられることが明らかとなった。さらに、硫黄同化経路で働くAPSRやアントシアニン生合成経路で働くDFRとFLSなどの酵素遺伝子が連鎖地図のChr2a、Chr4a、Chr4a上に位置付けられるなど、品質関連遺伝子のネギ連鎖地図へのマッピングが開始された。最後に、光ストレス処理による機能性成分向上を可能にする栽培方法の開発のため、播種後2週の赤ネギおよび赤タマネギ幼苗にUV-A蛍光灯を暗期12時間照射して播種後8週まで人工気象器内で栽培を行ったところ、播種24週の期間にUV-A照射を行った赤ネギおよび赤タマネギは、他の期間もしくは常時照射した区と比べて葉鞘部のアントシアニン含量の増大がみられた。これらのことから、光ストレスによる機能性成分の増大技術として、育苗期の初期におけるUV-A照射が赤ネギおよび赤タマネギのアントシアニン増加に有効であることが明らかとなった。

最後に、育苗初期のUV-A暗期照射によるネギ苗のアントシアニン含量の増加は、播種後4週までは紫外強度1.0-1.4mW/cm^2程度の強い紫外線で誘導されるものの、4週6週では0.65mW/cm^2程度の弱い紫外線の方が効果は高かった。これらのことから、光ストレスによる機能性成分の増大技術として、ネギ苗の生育に合わせて育苗初期は強強度の紫外線を、育苗後期は弱強度の紫外線を照射することが赤ネギのアントシアニン増加に効果的であることが明らかとなった。平成23年度冬期に収穫したEAka集団のQTL解析が完了していないものの、QTL解析用の分析はすべて完了したこと、ならびに、連鎖地図の高密度化のためのマーカー数の増加がすでに進行していること。また、遺伝資源の成分プロファイルが順調に作成されたこと、および、ネギ機能性成分増大のための光質制御処理技術の一端が明らかとなったこと。以上の点を考慮して、現時点で研究はおおむね順調に進展していると考える。ネギ遺伝資源の食味および機能性関連成分プロファイルの作成を次年度も継続して行い再現性を確認するのに加えて、夏どり栽培でのデータ収集を行うことでより幅広い成分の動態を明らかにする。また、詳細なマッピングを可能にするために連鎖地図作成に用いるマーカー数の増加を図るとともに、平成23年度冬期に収穫したEAka集団の成分データを用いたQTL解析を実施する。光質制御処理に用いる光源として紫外光以外の導入および照射期間の最適条件を検討するとともに、特走波長の光が植物に与える影響を選択的に調べることができるLEDの利用を検討する。
実験および分子動力学による高エンタルピ希薄気流中の熱的化学的非平衡現象のモデル化

本年度は第一に、昨年度の実験から考察された、衝撃波プリカーサ領域における電子生成が衝撃波背後の非平衡現象に与える影響について実験的および理論的に研究を行った。実験ではトリプルプローブ法による計測を、衝撃波前方圧力と衝撃波速度を変化させて実験を行った。その結果、プリカーサでの電子密度は衝撃波速度に強く依存することが確認され、衝撃波速度が12.6km/sでは、衝撃波前方約30mmの領域での電子密度は10の19乗/立方メートルのオーダー(電離度>0.1%)となり、電子温度も約8千K程度となることが確認された。このような高密度で高温の電子は、衝撃波背後からの真空紫外輻射による光電離で生成されると考えられ、衝撃波背後の電離過程にも影響を与えていると予想された。そこで非定常衝撃波解析コードに光電離の効果を導入して解析を行った。その結果、プリカーサの電子特性は光電離モデルを用いて十分に説明できることが確認されたが、衝撃波後方の非平衡過程に与える影響はほとんど認められなかった。現在の光電離モデルでは衝撃波近傍での精度が明らかでなく、これを検証するには衝撃波のより近傍での計測が今後必要である。これとは別に、分子動力学的なアプローチによる衝撃波背後の回転温度非平衡のモデル化を継続して行った。ここではまず既存の二原子分子回転準位間遷移レートを再検討し、非平衡励起準位分布を考慮したレート方程式を導入することで実験結果の放射スペクトルを再現できることが分かった。上記の遷移レートの妥当性を検証すると同時に、分子の回転、振動、解離の連成を考慮した遷移レートを計算するために、現在、二原子分子同士の衝突を分子動力学的に計算している。しかし4原子間の相互ポテンシャルに関する精度が十分でなく、文献に見られる実験結果を未だ正確に再現できていない。これについては次年度以降の課題として研究を継続する予定である。(797文字)本年度は研究目標として掲げた「衝撃波管による物理量計測精度の向上」を実現するために、まずレーザーシュリーレン計測系の試験レーザーとして線型0.5mmのものを新たに採用し、それを2つ並行に配置して衝撃波面を計測することで衝撃波速度測定の精度を向上することが可能となった。また光学系の改良を行って、光量が不足しがちな高速の発光現象をより高い時間分解能で行えるようになった。予算の都合上、本来目的としていたCCDを準備することができなかったが、その代替案として高応答性のフォトダイオードによる定点発光履歴測定システムを開発し、衝撃波後方の乱れの有無と実験の再現性の確認、および各実験におけるスペクトルの相対的な強度の規格化が可能となった。この改良された新しい実験設備を用いて、これまでに開発された手法により実験を行い、高エンタルピ希薄流の熱的化学的非平衡現象のモデル化のための実験データベースを現在開発中である。また実験を行うにつれて新たに、衝撃波前方のプリカーサ領域における電子の生成が、衝撃波背後の非平衡現象に重要な役割を持つことが考えられるようになった。これを明らかにするため、改良型トリプルプローブ法を新たに開発し、プリカーサ領域の電子密度を定量的に測定する手法を確立した。現在、様々な条件下における特性を調べるため実験を継続中である。数値解析モデルの開発においては、分子動力学計算を行うための基礎的なモジュールの開発とデータベースの準備に留まった。これは各モジュールの計算に多大なメモリと計算時間を必要とするため、開発スケジュールが遅れたためであるが、現在計算機の性能を向上する作業が終了し、今後2原子分子間の衝突をモデル化した計算を開始する予定である。

しかし4原子間の相互ポテンシャルに関する精度が十分でなく、文献に見られる実験結果を未だ正確に再現できていない。これについては次年度以降の課題として研究を継続する予定である。(797文字)
第3次フードレジーム下の対日農産物・食料輸出の展開と当事国農業・流通への影響

1990年代以降,グローバルな農産物・食料貿易が展開する中で,わが国の農産物輸入が新たにどのような貿易パターンを形成したのか,その結果,国内農業や農産物流通にどのような影響を与え,かつまた対日輸出国の農業と流通体系にどのような影響を与えてきたのかというテーマに取り組んだ。国内外の調査から,新たな流通体系の構築や再編成の実態が検討され,品質の確保という観点が重要性を帯びてきていることが明らかになった。グローバルな農産物・食料貿易が展開する中で、わが国の農産物輸入がどのような貿易パターンを形成し、国内農業や国内農産物流通にどのような影響を与えてきたのか。その一方で、対日輸出国の農業と流通体系にもどのような影響を与えてきたのかの解明を目指し、初年度の19年度は各種統計資料の収集、分析とともに、予察的な海外調査に着手した。個別の具体的内容は以下の通りである。荒木は国内の諸統計や文献の収集に加えて、2008年2月に訪韓し、韓国の農業関係の統計の収集をおこうとともに、次年度以降の研究に向けて韓国の研究者との意見交換を行った。高柳は文献や基本的統計を収集して、農業や食料品の生産・流通の状況把握を行うとともに、2008年3月にはイタリアにおける農産物産地(米・チーズ・野菜)の実態調査を行った。川久保は、農畜産業振興機構・JETRO・農林水産省図書館などの国内諸機関で牛肉に関する諸統計や文献の収集を行うともに、牛肉輸入商社への聞き取り調査を行った。横山も文献・資料の収集と併せて2007年8月にタイ、チェンマイ近郊にてトウモロコシ農家や高原野菜産地、野菜加工業者の調査を行い、日本向け野菜生産の実態把握に努めた。後藤は日本の農産物輸入企業による開発輸入の実態を明らかにすべく国内の農産物輸入企業数社から資料収集をおこなうとともに関連する統計資料に基づくデータベースの構築に努めた。昨今輸入農産物や加工食に関わる問題が頻繁に取り沙汰される中で、本研究がおこなってきた以上の取り組みの意義は大きいと考える。グローバルな農産物・食料貿易が展開する中で,わが国の農産物輸入がどのような貿易パターンを形成し,国内農業や国内農産物流通にどのような影響を与えてきたのか。その一方で,対日輸出国の農業と流通体系にもどのような影響を与えてきたのかの解明を目指し,20年度は各種統計資料の収集,分析に加えて国内外での調査を実施した。荒木は中国での調査をおこない,北京大学や中国科学院地理与資源研究所ほかで関係資料を入手するとともに,北京市最大の農産物卸売市場である新発地市場でのヒヤリングを実施した。高柳はWTO体制が強まり農業関連の補助金の支出が難しくなる中で,国内農業振興を図るための環境対応に関連して,宮城県において実態調査を実施した。川久保はオーストラリアでの調査をおこない,同国統計局及び農務省にて1985年以降の主要な農業統計とカウンティ単位の畜産データを入手するとともに,同国食肉家畜事業団やNSW州の日系フィードロットでのヒヤリングを実施した。横山はタイ北部のチェンマイ県,チェンラーイ県において,冷凍野菜等を加工し,日本に輸出している会社,ならびに契約栽培農家を調査し,タイ北部における日本向けの農産物栽培の状況と集約的な山岳部傾斜地の土地利用方法を把握した。後藤は大手冷凍食品企業2社の中国担当者へのヒヤリングをおこない,食品企業の中国生産拠点の立地再編について検討するとともに,アジア経済研究所や農林省の図書館で中国の農産物輸出統計の入手に勤めた。その一方で,対日輸出国の農業と流通体系にもどのような影響を与えてきたのかの解明を目指し,国内外での調査を実施した。荒木は台湾の青果物卸売市場での調査に関係機関での資料収集を行い台湾の農産物流通の解明に取り組んだ。また,中国については補充調査を行うとともに,前年度までの成果の取りまとめを行った。高柳は鹿児島県において国内農業振興のための環境対応に関わる実態調査を実施するとともに,イタリア調査のとりまとめを行った。川久保は非日系(豪州・米国・ブラジル系)企業の経営について調査し,豪州の牛肉産業(肥育場・食肉処理場)に直接投資した日系企業の特徴を浮き上がらせることに取り組んだ。また,対日輸出を目的に1990年代以降に豪州で増産が進んだ穀物肥育牛肉の消費が豪州国内でも増加している背景についても調査した。横山はタイの農村において,現地の農産物加工企業とエダマメおよびショウガを契約栽培している農家71世帯に対する質問票調査と農地ローテーションに関する調査,農家と企業の間でショウガを仲買するブローカー4名に対する聞き取り調査,ならびに日本輸出向けのショウガ加工品を生産している現地工場の視察と原料仕入れ先と仕入れ方法に関する調査を実施した。後藤は日系冷凍食品企業2社の事例から,2000年代以降の中国製冷凍食品の品質問題が頻発する中での現地生産拠点の再編成を検討した。
細粒度並列処理向き共有メモリ型計算機構に関する研究

LSI技術の進歩により、プロセッサの処理速度は依然として向上しつつあるが、単一のプロセッサで逐次的に行う方式には限界があるのも事実であり、高度の知的システムを計算機で実現するには、並列的に処理を行うことが不可欠である。本研究では、特に、非数値処理の分野での再帰的なアルゴリズムを含む並列処理に関して有効であると思われる、複数の並列実行中のプロセスにデータを効果的に分散させる代わりに、データを共有メモリ上に配置して、実行の時間単位を小さくした細粒度のプロセスを効率よく実行できるメカニズムの開発を行った。すなわち、細粒度のマルチプロセスを並列するのに適した、処理のアルゴリズムとハードウェアのメカニズムを得るために効率よい計算機構を具体的に設計した。このために、プロセス間通信やスケージューリング、プロセスの実行の切り換えなどを、ソフトウェアとハードウェアの両面から効率よく処理できる方式を設計した。ハードウェアのアーキテクチャは、sparcの命令セトを基本とし、実行時間がクロック単位で評価できる命令レベルのシミュレータの開発を行った。さらに、このシミュレータ上で、アプリケーションとしては、PL/0コンパイラの意味処理部を構文単位の微細なプロセスに分解してストリームで結合するというモデルで実現したコンパイラを使用して、評価を行った。この結果、プロセッサ10台程度で、かなり効果的な並列処理を実現できることを示唆するデータが得られた。
化学受容におけるトランスダクションの分子機構

1.前年度に引き続きイモリとカエルの単離嗅細胞にパッチクランプ法を適用して研究を進めた。嗅細胞を全細胞クランプし、匂い物質を与えた時に活性化される陽イオンコンダクタンスと、細胞内に_cAMPを注入したときに活性化される陽イオンコンダクタンスとの詳しい比較を行った。その結果両者が嗅毛と嗅小胞に局在すること、逆転電位とイオン選択性が同一であること、細胞内に流入したCa^<2+>イオンによって順応が起こる閉となど全く同一の性質を持ことが明らかになった。即ちサイクリックヌクレオチド作動性トランスダクション・カチオンチャンネルが嗅覚のトランスダクションを行っている。また、細胞内に流入したCa^<2+>イオンによって起こる順応は、Ca^<2+>イオンが直接トランスダクションチャンネルに作用してブロックするのではなく、_cAMPなどの細胞内セカンドメッセンジャ-系に作用することによって起こることが明らかになった。(渋谷、中村、鈴木)2.ハエの唇弁味細胞を単離して培養したものにパッチクランプ法を適用し、糖などの味物質を受容するレセプタ-とイオンチャネルの複合体(複合体型トランスダクションチャネル)が受容膜に存在して情報変換を行っていることを明らかにした。また。IP_3,_cGMP,Ca^<2+>イオンが細胞内で受容過程の修飾をしている可能性が高い。(木島、尼川、嶋田、谷村)3.カエルの味細胞を単離して全細胞クランプし、酸味受容は、酸によって活性化されるカチオンチャネルによって味細胞が脱分極することに起因することを明らかにした。(佐藤)4.マウスの甘味アミノ酸DーpheとLーproの受容体は第4染色体上の極めて近接した座位にある複合遺伝子群によって支配されている。また。本研究は動物の化学感覚(味覚・嗅覚)のトランスダクションの分子機構をパッチクランプ法、モノクローナル抗体法・遺伝解析及び遺伝子操作法などを駆使して解明することを目的としている。本年はその初年度にあたり、嗅細胞と味細胞の両方に対してパッチクランプ法・ゆらぎの解析法、細胞内記録法などの電気生理学的方法を主体とした研究を行い、次のような成果を挙げた。これによって基本的なトランスダクションの機構が明らかにできた。(1)両生類の単離嗅細胞に全細胞クランプ法及びパッチクランプ法を適用して、嗅刺激によって開くカチオンチャネルがcAMP及びcGMP依存性チャネルと同じものであること及びCaイオンが細胞外から作用して応答の順応が起ることを明らかにした(鈴木、渋谷)。(2)ハエ糖受容器の受容器電流のゆらぎの解析によって、ピラノース受容体チャネルとフラノース受容体チャネルは単一チャネルコンダクタンスと開閉速度が23倍異なる別のチャネルであること、細胞内Ca^<2+>が順応を起こすこと、アンヒドロ糖が塩受容器を刺激すること等を明らかにした。またハエ単離味細胞にパッチクランプ法を適用して成功した(木島、森田、尼川、嶋田)。(3)カエルとラットの味細胞の細胞内記録法により、酸味、甘味、水応答トランスダクションのイオン機構を明らかにした。またカエルの味細胞にパッチクランプ法を適用して成功した。(佐藤、外崎)。(4)ショウジョウバエの新しい糖受容変異体を分離した。またラットの甘味及びアミノ酸受容変異体を解析した(谷村、二宮)。(5)ラットの味細胞でcAMPをセカンドメッセンジャーとしてK^+チャネルが閉じることによって甘味応答が起ることを明らかにした(外崎等)。(6)界面電位が受容のトリガーとなる可能性をリポソーム及びイヌの味細胞を用いて検討した(栗原)。

来年度は生化学的及び遺伝学的方法にも重点を置いて研究を進める予定である。本研究は動物の化学感覚のトランスダクションの分子機構をパッチクランプ法、モノクロ-ナル抗体法、遺伝解析法などを用いて解明することを目的としている。本年は計画の第2年度に当たり、研究計画も軌道に乗ってきて以下の成果を挙げることが出来た。(1)羽化前23日のニクバエの蛹から唇弁を取り出して薄く切り、これにをパパインとキチナ-ゼで処理することによって、単離味細胞を得た。これにパッチクランプ法を適用して成功した。多くの味細胞は自発的にインパルスを発生していた。全細胞クランプ下で潜時の短い内向電流が50mN蔗糖刺激によって発生し、電流のゆらぎが増加した。また細胞の可溶成分を含まないoutside-outのパッチを蔗糖刺激して開く単一チャネル電流が記録できた。この結果糖感覚のトランスダクションは糖によって直接開閉の制御される複合型チャネルによって行われていることが確証された(木島)。(2)両生類の単離嗅細胞にパッチクランプ法を適用して、いろいろな匂い物質で刺激したときに開くイオンチャネルは、細胞内のcAMPによって開く複合型チャネルと同じものであることを確証した(渋谷、中村)。またcAMP作動性チャネルの作動特性を単一チャネル電流を記録して解析した(鈴木)。さらにこのイオンチャネルと思われるタンパク質(MW:35kDa)をカエル嗅上皮から単離した(篠沢)。(3)ショウジョウバエの新しい糖受容変異体を分離して解析した。変異は第3染色体上にあり、ピラノ-ス部位受容体の数が減少しているものと推定された。またマウスのD-フェニルアラニン低甘味感受性変異体の遺伝子座、dpa、の性質を明らかにした(谷村、二宮)。(4)ハエの味細胞、両生類嗅細胞、ヒヨコの有毛細胞で共通にCa^<2-+>イオンの細胞内流入が応答の順化を起こすことが明らかになった(尼川、渋谷、大森)。1前年度に引き続きイモリとカエルの単離嗅細胞にパッチクランプ法を適用して研究を進めた。嗅細胞を全細胞クランプし、匂い物質を与えた時に活性化される陽イオンコンダクタンスと、細胞内に_CAMPを注入したときに活性化される陽イオンコンダクタンスとの詳しい比較を行った。その結果両者が嗅毛と嗅小胞に局在すること、逆転電位とイオン選択性が同一であること、細胞内に流入したCa^<2+>イオンによって順応が起こることなど全く同一の性質を持つことが明らかになった。即ちサイクリックヌクレオチド作動性トランスダクション・カチオンチャネルが嗅覚のトランスダクションを行っている。また、細胞内に流入したCa^<2+>イオンによって起こる順応は、Ca^<2+>イオンが直接トランスダクションチャネルに作用してブロックするのではなく、_CAMPなどの細胞内セカンドメッセンジャ-系に作用することによって起こることが明らかになった。(渋谷、中村、鈴木)2ハエの唇弁味
階層構造カーボンゲルを用いた長寿命大容量キャパシター電極の開発

炭素のナノ粒子の凝集体であるカーボンゲルは,ナノ粒子内に発達する短いミクロ孔がナノ粒子間隙に発達するメソ孔に直接通じている特異な細孔の階層構造を有する特徴がある。特にタブレット状に成型したカーボンゲルは,電気二重層キャパシターの実セルで利用されている従来材料よりも高い容量を容易に実現でき,新規な高性能電極材料となる可能性がある。本研究では,カーボンゲルの精密構造制御,賦活処理,複合化などによって,単位質量当たりの電極容量300F/g(従来材料の23倍),高出力タイプで1万サイクルクラスの寿命,単位容積当たりの容量150F/cm^3(従来材料の1.5倍以上)のカーボン電極を開発することを目的とする。カーボンゲルの構造を原料/触媒比,炭素化条件,カーボンゲルの賦活,乾燥法(超臨界乾燥,凍結乾燥),乾燥条件によって精密に制御し,電気二重層キャパシターのカーボン電極としての高性能化を図ったところ,304F/gの容量をもつカーボンゲル電極の作製に成功した。しかし,見かけ密度が0.25g/cm^3と小さいために体積当たりの容量は76F/cm^3にとどまった。カーボンゲル,またはその前駆体である有機ゲルの内部のエネルギー貯蔵に寄与しないマクロ孔や大きいメソ孔中でゲルを合成し,炭素化によって材料の高密度化を実現し,単位体積あたりの容量の向上を図った。その結果,バインダーフリーで高い見かけ密度と180F/cm^3と高い電気容量を有するタブレット状カーボンゲル電極を作製することに成功した。次にサイクル特性の向上と更なる高容量化に取り組んだ。その結果,1万回の充放電を繰り返しても作製電極の容量低下は2%以下であることがわかった。また,サイクリックボルタンメトリー測定より,作製電極は擬似容量を含まないことが明らかとなった。更なる高容量化を目指し炭素化処理温度の最適化を行ったところ,炭素化温度は900°Cが最適であることがわかり,従来のカーボンクライオゲル電極の2.5倍にあたる単位体積当たりの電気容量200F/cm^3(300mA/g)をもつ電極の作製に成功した。

カーボンゲル,またはその前駆体である有機ゲルの内部のエネルギー貯蔵に寄与しないマクロ孔や大きいメソ孔中でゲルを合成し,炭素化によって材料の高密度化を実現し,単位体積あたりの容量の向上を図った。その結果,バインダーフリーで高い見かけ密度と180F/cm^3と高い電気容量を有するタブレット状カーボンゲル電極を作製することに成功した。本年度は開発の目標値以上の性能のカーボンゲル電極の作製に成功したが,次年度は合成条件の最適化により更なる高容量化,1万サイクルクラスの寿命をもつ電極開発に取り組む。また,天然物由来の安価なワットルタンニンを原料に用いてカーボンゲル電極を作製し,電極製造コスト削減に資する予定である。炭素のナノ粒子の凝集体であるカーボンゲルは,ナノ粒子内に発達する短いミクロ孔がナノ粒子間隙に発達するメソ孔に直接通じている特異な細孔の階層構造を有する特徴がある。特にタブレット状に成型したカーボンゲルは,電気二重層キャパシターの実セルで利用されている従来材料よりも高い容量を容易に実現でき,新規な高性能電極材料となる可能性がある。本研究では,カーボンゲルの精密構造制御,賦活処理,複合化などによって,高出力タイプで1万サイクルクラスの寿命,単位容積当たりの容量150F/cm^3(従来材料の1.5倍以上)のカーボン電極を開発することを目的とする。昨年度は,カーボンゲルの前駆体である有機ゲルの内部のエネルギー貯蔵に寄与しないマクロ孔や大きいメソ孔中でゲルを合成し,炭素化によって材料の高密度化を実現し,バインダーフリーで高い見かけ密度と180F/cm^3と高い電気容量を有するタブレット状カーボンゲル電極を作製することに成功した。本年度はサイクル特性の向上と更なる高容量化に取り組んだ。その結果,1万回の充放電を繰り返しても作製電極の容量低下は2%以下であることがわかった。また,サイクリックボルタンメトリー測定より,作製電極は擬似容量を含まないことが明らかとなった。更なる高容量化を目指し炭素化処理温度の最適化を行ったところ,炭素化温度は900°Cが最適であることがわかり,従来のカーボンクライオゲル電極の2.5倍にあたる単位体積当たりの電気容量200F/cm^3(300mA/g)をもつ電極の作製に成功した。