hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
顔面成長異常に対する下顎骨の成長制御に関する研究

このことは、外的力学的因子が、下顎頭における内軟骨性化骨の規則性の維持に重要であり、外的力学的因子が喪失すると、下顎頭部の未分化間葉系細胞の増殖能は保たれるが、分化の方向性が不安定になり、骨芽細胞や線維芽細胞へ分化・増殖することを意味している。この咀嚼運動による外力に代わり、下顎頭の軟骨細胞の分化増殖をコントロールする成長制御因子を求めて、研究を行った。(1)下顎頭を筋肉内や肩鎖関節部に移植したモデルでは、皮下に移植したモデル同様に、未分化間葉系細胞から軟骨芽細胞への規則正しい分化増殖が失われ、顎運動に代わる力学的因子としての効果は確認されなかった(2)TGF-βを加えたモデルでは、増殖能が増加する傾向が認められたが、規則的な分化は認められなかった。対照群とTGF-β投与群の間に、増殖能の有意差があるかについては、現在、標本を分析中である。下顎頭軟骨における成長に関する力学的因子と液性因子の役割について、実験結果を分析し、学会等で発表の予定である。
東南アジアの森林回復を支える菌根菌の探索

伐採や火災などの人間活動の影響によって東南アジアの森林は急速に消失・劣化し、地域経済や地域環境の深刻な問題となっている。一般に熱帯地域での森林再生は難しいが、その原因はよく分かっていない。近年、温帯域での研究によって、森林を構成する樹木の多くは菌根菌という根に共生する菌類に養分吸収の大部分を依存しており、樹木の定着や森林の回復に菌根菌が決定的な役割を果たしていることが明らかになってきた。研究代表者らのこれまでのプロジェクトによって、一部の熱帯樹木の菌根菌群集と実生定着への影響が明らかにされたものの、その知見は極めて断片的である。そこで本研究では、東南アジア地域において、攪乱から回復途上にある二次林を対象に、主要樹木に共生する菌根菌群集を明らかにする。今年度は撹乱跡地に自然に定着しているフトモモ科樹木のTristaniopsisに共生する菌根菌の現地調査をカリマンタン島中央カリマンタン州で実施した。5箇所の調査地において土壌サンプルを採取し、菌根を顕微鏡下で選別し、DNA抽出を行なった。その後、菌特異的プライマーによってrDNAのITS領域をPCR増幅し、ダイレクトシーケンスによって塩基配列を決定した。得られた塩基配列情報と国際塩基配列データベースの登録情報との相同性によって菌種を同定した。検出された菌種の多くは、同種と思われる塩基配列情報の登録がなく、新種である可能性がある。このような結果の一部は学会にて発表を行なった。当初の計画通り現地調査とデータ解析が進んでいるため。当初の計画通り研究を実施する。研究代表者らのこれまでのプロジェクトによって、一部の熱帯樹木の菌根菌群集が明らかになってきたものの、熱帯・亜熱帯林の回復を担う菌根菌については不明の点が多い。そこで本研究では、アジアの熱帯から亜熱帯にかけて、攪乱後の二次林を中心に、菌根菌群集と埋土胞子群集を明らかにし、森林再生の鍵をにぎる菌根菌を探索する。インドネシアにおいては、バンカ島の攪乱地に自然再生しているTristaniopsis樹木の優占する森林において菌根を採取し、DNA解析に基づく菌種の同定を行なった。ベトナムにおいては、ブナ科樹木が優占する森林、および攪乱跡地にマツ類が定着している森林を対象にして現地調査を実施し、採取した菌根及び菌根菌の子実体からDNAを抽出し、現在は菌種の同定作業を進めている。また、各菌根の宿主樹種については葉緑体DNAの塩基配列によって決定作業を実施中である。バンカ島で得られたデータについては、各林分の菌根菌の推定種数、多様度、群集構造などの解析を行ない、学会発表を行なった。台湾において予備調査を行い、現地調査の許可や交渉を進めている。また、日本国内において温室を設置し、熱帯樹木に対する菌根菌の効果を調べるための環境を整備した。年度当初の計画を達成できており、概ね順調な進展であると考えている。そこで本研究では、東南アジア地域において、攪乱から回復途上にある二次林を対象に、主要樹木に共生する菌根菌群集と埋土胞子群集を明らかにする。今年度はTristaniopsis樹木の成長におよぼす菌根菌の影響を調べるため、オーストラリアからTristaniopsisの種子を購入して播種したものの、全く発芽しなかった。空輸時の低温で発芽能力を失ってしまう可能性があり、国内でのこの樹木の実験は難しいと考えられた。また、バンカ島で得られた菌根菌群集データと比較するため、インドネシアの他地域においてTristaniopsisが優占する林分の探索を行った。その結果、中央カリマンタンの複数箇所で適地が見つかり、現地調査の許可や現地カウンターパートとの調整などを行なった。現地調査は2018年5月に実施予定である。台湾では菌根菌の埋土胞子実験の実施状況を確認した。一部のサンプルはDNA解析を行なった。研究を主に担当している留学生(インドネシア科学院(LIPI)の研究員)が修士から博士に進学した際、公用パスポートビザ更新申請をおこなった。しかし、LIPIの承認手続きの遅れによって1年以上頓挫しており、現地調査の実施を延期せざるを得なかったため計画に遅れが出ている。こうした現地国政府の事態は予期できないものである。

一般に熱帯地域での森林再生は難しいが、その原因はよく分かっていない。近年、温帯域での研究によって、森林を構成する樹木の多くは菌根菌という根に共生する菌類に養分吸収の大部分を依存しており、樹木の定着や森林の回復に菌根菌が決定的な役割を果たしていることが明らかになってきた。研究代表者らのこれまでのプロジェクトによって、一部の熱帯樹木の菌根菌群集と実生定着への影響が明らかにされたものの、その知見は極めて断片的である。そこで本研究では、東南アジア地域において、攪乱から回復途上にある二次林を対象に、主要樹木に共生する菌根菌群集を明らかにする。今年度は撹乱跡地に自然に定着しているフトモモ科樹木のTristaniopsisに共生する菌根菌の現地調査をカリマンタン島中央カリマンタン州で実施した。5箇所の調査地において土壌サンプルを採取し、菌根を顕微鏡下で選別し、DNA抽出を行なった。その後、菌特異的プライマーによってrDNAのITS領域をPCR増幅し、ダイレクトシーケンスによって塩基配列を決定した。得られた塩基配列情報と国際塩基配列データベースの登録情報との相同性によって菌種を同定した。検出された菌種の多くは、同種と思われる塩基配列情報の登録がなく、新種である可能性がある。このような結果の一部は学会にて発表を行なった。当初の計画通り現地調査とデータ解析が進んでいるため。当初の計画に従って研究を着実に実施する。LIPIとの交渉によって、公用パスポートビザの更新が間に合わなくても、緊急事態による渡航ということで現地調査を実施す方向で調整する。当初の計画通り研究を実施する。
コンクリート用補強材として用いるFRPの耐久性に関する研究

本研究は、コンクリート用補強材として利用されつつある一方向強化FRP緊張材の耐久性を明らかにすることを目的として実施した研究であり、3種類のFRPはそれぞれ異なった特性を有し、次のようなことが明らかとなった。(1)一方向強化FRPは、疲労荷重を受けると鋼材と同様に疲労破壊する。CFRPの場合には、応力振幅を増大させても急激な変化は認められず鋼材以上の疲労体力を有している。しかし、AFRPの場合には応力振幅300N/mm2以上となると疲労破壊するまでの載荷回数が減少する。GFRPの場合には応力振幅が大きくなるほど急激に疲労破壊しやすくなり、200万回疲労は静的強度の20%程度となることが明らかとなった。(2)FRPに長時間持続荷重をかけると、クリープ破壊する場合がある。特に顕著なのはAFRPおよびGFRPであり、載荷荷重が大きい場合には、部分的な破壊が順次進行して最終的な破壊に至ることが明らかとなった。(3)海洋環境および内陸部の自然環境に暴露したFRPは、暴露しなかったものよりも低い強度となる。この原因の1つとして考えられるものに紫外線が考えられる。(4)紫外線による劣化は、AFRPロッドの場合にはロッドそのものの強度低下を生じることが明らかとなった。これはアラミド繊維そのものが劣化して強度低下を生じるためであることが明らかとなった。(5)コンクリート用補強材として利用する場合、コンクリート中にFRPロッドが埋め込まれる事が想定される。この場合に問題となるのは、セメントから供給されるアルカリである。促進試験等から、GFRPの場合には著しい強度低下が認められた。その原因はガラス繊維がアルカリによって浸食され強度を失うことであるためである。これを防止するために耐アルカリガラスを用いても基本的な劣化性状は変化しないため、抜本的な対策を考案することが必要であることが明らかとなった。平成7年度の研究の成果としては以下のようなものが得られている。1.炭素繊維、アラミド繊維の場合には、酸、アルカリ溶液による顕著な劣化現象は認められないが、ガラス繊維の場合にはアルカりによる劣化が著しい。これは特に強度の低下として現れており、アルカリ濃度が高いほど、環境温度が高いほど劣化速度は速くなることが明らかになった。2.ガラス繊維のアルカリ溶液による劣化に対しては、拡散律則理論に基づく予測式で精度良く予測することができ、アルカリとガラスとの反応生成物はポーラスな構造をしていることが予測され、SEMおよびEPMAによる観察結果からもそのことが確認された。また、GFRPロッドの方が強度低下が大きいことが明らかとなった。3.紫外線劣化については、炭素繊維およびガラス繊維の場合には顕著な劣化現象は認められていないが、マトリックス樹脂およびアラミド繊維の場合には劣化が認められている。今後さらに実験を継続することで劣化原因を明らかにすることができるものと考えられる。4.クリープ荷重および疲労荷重による強度低下については、GFRPロッドが著しく、最も強度低下が少ないものはCFRPロッドであることが明らかとなった。このような現状が生じた原因は繊維の有する時間依存変形によるものであると考えられる。

CFRPの場合には、応力振幅を増大させても急激な変化は認められず鋼材以上の疲労体力を有している。しかし、AFRPの場合には応力振幅300N/mm^2以上となると疲労破壊するまでの載荷回数が減少する。GFRPの場合には応力振幅が大きくなるほど急激に疲労破壊しやすくなり、200万回疲労は静的強度の20%程度となることが明らかとなった。(2)FRPに長期間持続荷重をかけると、クリープ破壊する場合がある。特に顕著なのはAFRPおよびGFRPであり、載荷荷重が大きい場合には、部分的な破壊が順次進行して最終的な破壊に至ることが明らかとなった。(3)海洋環境および内陸部の自然環境に暴露したFRPは、暴露しなかったものよりも低い強度となる。この原因の1つとして考えられるものに紫外線が考えられる。(4)紫外線による劣化は、AFRPロッドの場合にはロッドそのものの強度低下を生じることが明らかとなった。これはアラミド繊維そのものが劣化して強度低下を生じるためであることが明らかとなった。(5)コンクリート用補強材として利用する場合、コンクリート中にFRPロッドが埋め込まれる事が想定される。この場合に問題となるのは、セメントから供給されるアルカリである。促進試験等から、GFRPの場合には著しい強度低下が認められた。その原因はガラス繊維がアルカリによって浸食され強度を失うことであるためである。これを防止するために耐アルカリガラスを用いても基本的な劣化性状は変化しないため、抜本的な対策を考案することが必要であることが明らかとなった。
小脳内に分散された複数の可塑性による相補的運動学習メカニズムの解明

小脳運動学習における最も重要な可塑性は平行線維ープルキンエ細胞間シナプスの長期抑圧であると考えられるが、近年小脳内の様々な場所に分散された複数の可塑性が発見され、全てが運動学習に関与していることが明らかになってきた。本研究では、それらの可塑性の相補的な役割と運動学習への影響を、小脳の理論モデルを用いて明らかにすることを試みた。小脳運動学習の統一された理論的枠組みを提唱し、さらに大規模数値シミュレーションによる検証と、スパコンを用いた巨大な小脳モデルの実装を行った。また、小脳の計算機構の再検討を行い、従来考えられてきた教師付学習機械よりも高度な計算を行いうることを示唆した。今年度は、視機性眼球運動(OKR)ゲイン適応の長期トレーニングにおける運動学習メカニズムについて、研究を行った。OKRゲインは1時間のトレーニングによって増大し、その後1日かけてほとんど元に戻るが、一部は記憶として定着する。記憶の定着はトレーニング中ではなくトレーニング後に起こり、毎日トレーニングを繰り返すと、ゲインは累積して徐々に増大する。ゲインの記憶はトレーニングによって平行線維ープルキンエ細胞間シナプスに形成され、トレーニング後に苔状線維ー前庭核間シナプスに転送されて定着することが実験的に示唆されているが、その過程で何が起きているかはよくわかっていなかった。本研究では、そのような小脳における記憶の転送を示すような理論モデルを構築した。平行線維ープルキンエ細胞間シナプスの可塑性だけでなく、苔状線維ー前庭核間シナプスの可塑性も導入し、この2つのシナジーによって短期記憶が場所を変えて長期記憶へと変換されることを示した。また、記憶の転送がトレーニング後に行われる初めての理論モデルとなった。実際の動物の実験データを非常にうまく再現することに成功した。正常な動物の結果だけでなく、破壊実験や薬理学実験の結果や、遺伝子改変動物での異常な運動学習の結果も再現できた。小脳運動学習においては、平行線維--プルキンエ細胞間シナプスの長期抑圧(LTD)が重要であるということが、これまでの一定のコンセンサスであったが、現在は小脳内の様々な場所に分散された複数の可塑性が発見されている。特に苔状線維--小脳核(前庭核)ニューロンのシナプス可塑性は、運動記憶の長期的な定着に置いて本質的であることがわかってきた。本研究の目的は、それらの可塑性の相補的な役割と運動学習への影響を、小脳の理論モデルを用いて明らかにすることである。これまでに、運動学習課題として視機性眼球運動(OKR)のゲイン適応を選択し、その記憶の獲得・定着過程を議論してきた。当該年度は、当初の研究計画通り、運動学習課題をOKRから前庭動眼反射(VOR)へ変え、小脳における記憶の定着過程について考察した。OKRの場合、運動学習はゲイン増大のパラダイムしか存在しないが、VORの場合はゲイン増大、ゲイン減少、位相反転の3種類のパラダイムがある。これらについて、まず短期のトレーニングにより平行線維--プルキンエ細胞間シナプスに記憶が形成されるかどうか、を調べ、いずれの場合も学習が成功することを確認した。その際、長期抑圧(LTD)のみではゲイン増大だけが再現され、長期増強(LTP)を組み合わせることで初めて残りの2つも再現された。次に、トレーニングの繰り返しにより、学習したゲインが苔状線維--前庭核間シナプスに転送されるかどうかを調べた。ゲイン増大・減少は再現されたが、位相反転はそのままでは再現されなかった。ただしこれは初期状態のセッティングによるものと考えられ、現在も調査中である。この内容を、当該年度の日本神経回路学会全国大会でポスター発表した。また、記憶定着の大規模シミュレーションを実施するための小脳モデルを開発し、査読付き論文を発表した。研究はおおむね計画書通りに進んでおり、特に初年度PNASに論文を投稿・採択できたことが大きい。当該年度の課題においても国内の学会発表は既に済んでおり、今後は論文執筆を進めていく。最終年度は、分子層介在ニューロン(MLI)のシナプス可塑性の機能的役割について検討した。これまでの研究では、星状細胞はその小さな形状とプルキンエ細胞(PC)への結合様式から、個々のPCへの平行線維入力の調節を、バスケット細胞は平行線維と直交する方向に伸びる軸索の解剖学的構造から、平行線維のビームを絞る役割を担っていると考えられてきた。しかしMLI同士の抑制もありネットワークを構成していることから、単にそれだけの機能だけとは考えられない。また平行線維--MLI間シナプスには可塑性もあることが知られているが、小脳学習における機能的役割は不明である。本研究では、強化学習の枠組みであるActor-criticモデルに着目した。その神経回路実装の論文(Barto, Sutton, Anderson 1983)にもとづき、MLIをcritic、PCをactorする強化学習が、小脳皮質で実現されているのではないかという仮説を立てた。これまでのところ、論文のモデルを再実装し、動作を確認している。典型的なcart-poleタスクを小脳皮質を見立てた神経回路で解くことに成功している。さらに、この神経回路を小脳皮質に見立てるためには、MLI同士のネットワークを考慮して1時刻前の活動が得られるようにする必要があるのと、細胞応答の極性を考慮にいれる必要があるため、現在はその点の解決に取り組んでいる。一方、小脳と強化学習の関係は近年のホットトピックであり、多種多様な論文が出版されている。

それらについてのサーベイを随時行った。さらに、今後この強化学習にもとづいた小脳回路モデルを大規模精緻化するために、スパコンを用いた高性能な実装を行い、かつ細胞の空間形状まで含めたモデル化の方針を検討した。小脳運動学習における最も重要な可塑性は平行線維ープルキンエ細胞間シナプスの長期抑圧であると考えられるが、近年小脳内の様々な場所に分散された複数の可塑性が発見され、全てが運動学習に関与していることが明らかになってきた。本研究では、それらの可塑性の相補的な役割と運動学習への影響を、小脳の理論モデルを用いて明らかにすることを試みた。小脳運動学習の統一された理論的枠組みを提唱し、さらに大規模数値シミュレーションによる検証と、スパコンを用いた巨大な小脳モデルの実装を行った。また、小脳の計算機構の再検討を行い、従来考えられてきた教師付学習機械よりも高度な計算を行いうることを示唆した。今後は、位相反転の長期記憶形成に関してシミュレーションを再検討するとともに、最終年度の課題である、平行線維--分子層介在ニューロン間シナプスの可塑性の機能的役割について研究を進める。具体的には強化学習との関連について考察し、TD学習の実装可能性を論ずる。それにより、これまで小脳は教師付学習機械であると考えられてきたが、その計算理論の改訂を試みる。神経科学構築したOKRゲイン学習の理論モデルを前庭動眼反射(VOR)のゲイン・位相学習へと適用する。特に位相学習における顆粒層の役割について、詳細に検討する。またOKRとVORの相互作用についても検討する。当該年度は共同研究者が主に記憶形成の理論的側面を研究しており、数値シミュレーションに必要なワークステーション等を購入するに至らなかったからである。今年度は初期段階から理論的な成果が出て論文執筆に入ったため、機材を揃えるのが遅れたから。数値シミュレーションに必要なワークステーションを購入する計画である。学会発表にかかる旅費・論文執筆時の英文校閲代等に使用する。
局在多極子と伝導電子の相関効果

ワイル反強磁性体Mn3Snの純良薄膜の育成に成功し、クラスター磁気八極子による異常ホール効果が現れることを確認した。今後、スピントロニクスや熱電分野においても波及効果のある重要な成果である(中辻)。ノンコリニア反強磁性体の磁壁の運動やスピンダイナミクスをクラスター多極子を使って記述する方法を開発し、Mn3Snに適用した。クラスター多極子を使うと解析解がえられ、数値解と高い精度で一致する結果が得られる(有田)。低温・高圧力下174Yb放射光メスバウアー分光測定手法を立ち上げ、Yb4f電子状態を直接観測することに成功した。その結果、beta-YbAlB4の常圧力下で観測されていた低エネルギーの臨界電荷モードとその発散現象が、異常金属相でのみ存在することが明らかとなった(小林)。四極子近藤物質PrV2Al20において、磁歪の測定から磁気八極子秩序が低温、低磁場において出現することを明らかにした(中辻)。Γ3非クラマース二重項が有する四重極モーメント由来の量子臨界現象をPrV2Al20の弾性特性で見出し、その臨界性が磁場で制御できることを実験的に明らかにした(中西)。KEK-PFで行ったPrT2Al20 (T = Ti, V)の精密結晶構造解析結果を論文に纏め報告した。T = TiとVで籠形状の歪に定量的な差異が見られた。この構造情報をもとにPrV2Al20の結晶場分裂を予想することができた(佐藤)。多極子の概念を一般化することで強磁性・反強磁性構造を系統的に分類する方法論を考案し、磁性体に特有の物性との関係を明らかにすることで、反強磁性体のマクロ物性に関する理解を大きく深めることができた(鈴木)。カイラル磁性体EuPtSiの角度分解磁化測定を行い、A相(スカーミオン相)が出現する磁場方向を特定した。等方的なスカーミオン物質であるMnSiと比べて大きく異なり、EuPtSiにおけるスカーミオン形成機構の解明にとって重要な情報である(榊原)。反強磁性体において、初めて異常ホール効果を示したMn3Snにおいて、薄膜化に成功し、さらには、新しいタイプのスピンホール効果を見出すなど、スピントロニクスの分野においても多極子の物理現象が大きな波及効果を示しつつある(中辻)。反強磁性体における磁壁の運動については、Walker breakdownがなく、きわめて高速になるなどの予想がされていたが単純なコリニア反強磁性体の場合、実験的に観測する手段がない。ノンコリニア反強磁性の場合はMn3Snなどのようにホール電場やカー回転角で観測できるが、ユニットセル中にスピンが多数あるため解析手段がなかった。本研究はこれらの問題を初めて解決するものであり、多極子の動的なダイナミクスの理解に重要であるだけでなく、スピントロニクス分野においても重要な発見である(有田)。国内外で初めて低温・高圧力下174Yb放射光メスバウアー分光測定に成功し、低温・高圧下の超微細相互作用を通してYb4f電子状態、特に臨界電荷モードの直接観測が可能であることを示した(小林)。磁気励起スペクトルの予想外の幅広さにより通常の結晶場解析が使用できずT = V系の磁気励起解析に時間がかかっていたが、精密結晶構造解析結果を併用することで目処がたった。(佐藤)多極子の概念を応用した反強磁性体の系統的な記述手法に関する論文執筆を終えて投稿した他、希土類化合物の第一原理計算手法開発でも一定の進展が得られた。(鈴木)EuPtSiでは秩序変数の揺らぎによってヘリ磁性転移が1次転移になる可能性が指摘されていたが、詳細な磁化測定の結果、三重臨界点が見つかり、1次転移が確定的になった。また、この揺らぎで誘起される1次転移はスカーミオン相の出現と密接な関係があることがわかり、この物質の理解は一段と進んでいる。(榊原)Mn3Snの磁気励起がクラスター多極子のダイナミクスとして記述できるのかどうかについて、時間分解カー効果や中性子非弾性散乱実験などを通じて検討する(中辻)。クラスター多極子による分類で反強磁性体を網羅的に調べ、Mn3Snに匹敵する反強磁性体を探索し、開発した手法でそのスピンダイナミクスを解析する(有田)。多重極限環境(低温・高磁場・高圧力)下174Yb放射光メスバウー分光法を用いて、beta- alpha-YBAlB4を中心としたYb4f電子状態の低温・圧力・磁場依存性を纏める(小林)。本年度、EuPtSiを中心としたカイラル磁性体の超音波計測による弾性特性の研究を実施予定である。特に本系で出現する磁場誘起A相(スキルミオン相)の弾性特性の研究を実施し、カイラル性と弾性歪み、特に歪み回転効果とカイラル性に関する特別な弾性異常の有無について理解を深める予定である(中西)。最終年度では精密結晶構造に基づく磁気励起解析を完成させ論文出版する。また、この磁気励起解析で得られる結晶場波動関数をもとに偏極中性子実験を行うことで、T = Vの系における多極子秩序変数を決定する(佐藤)。これまでの研究で確立した強磁性・反強磁性の多極子による系統的な分類手法を第一原理計算と組み合わせ、安定磁気構造を予測する理論手法の開発を目指す。

また、希土類・アクチナイド化合物に対する高精度な第一原理計算手法の開発に取り組み、第一原理計算による物性予測能力の向上を図る(鈴木)。引き続き、EuPtSiの磁気相図、特にA相について主として磁化測定により研究を行い、成果をまとめて2編の論文として公表する。また、ごく最近超伝導転移の見つかったUTe2について、B01班と共同で極低温の磁化測定を行い、磁気異方性と上部臨界磁場の異方性との関係について調べる(榊原)。以下のように、様々な局在多極子系の伝導電子との多体相の研究を推進した。非磁性四極子の自由度を持つ重い電子系PrV2Al20の磁場中の四極子秩序の相図を明らかにした。反強磁性体Mn3Snにおいて、大きな異常ホール効果を見出した。反強磁性体における異常ホール効果の発見はこれが世界初である。(中辻)試料回転機構を導入し、極低温(100mK)高磁場(15T)下で磁化の異方性の解明が効果的に行えるようになり、B01班で作製された強磁性超伝導体UCoGeが、磁化容易軸方向の磁化過程においてメタ磁性的異常を示すことを見出した。(榊原)多重極限(低温・高圧力・強磁場)環境下でのβ-YbAlB4の放射光X線吸収分光測定を行い、約7GPa,3 Kでの吸収スペクトルの磁場依存性にYb3+イオンに対応する成分にのみ30 kOeで異常を観測した。双極子遷移での入射X線の偏光に対するYb 4fイオンの量子化軸の変化が原因と考えられる。(小林)Fe系超伝導体において、過剰Fe含有量の違いによる伝導性、弾性特性の変化を系統的に調べ,転移温度近傍の電気抵抗ならびに弾性率の振る舞いが顕著に異なることを明らかにした。過剰Feに伴う超伝導ギャップ形成過程の相違、微視的発現機構に関する知見を得た。(中西)異常ホール効果の発現条件を明らかにし、Mn3Snの巨大異常ホール効果が大きな軌道自由度と反強磁性秩序がもたらす電子構造に由来することを明らかにし、軌道自由度と輸送現象に基づく物質設計の指針に関して多くの重要な知見を得た。(鈴木)PrV2Al20に関して、磁場誘起磁気モーメント成分がHの1/2乗に比例するという奇妙な振る舞いを観測した。また、同じ試料の多結晶非弾性散乱から極めて強いc-f混成を確認した。(佐藤)スピン軌道相互作用の強いd電子系、特に4d4及び5d4モット絶縁体系が示す多体効果について調べ、Hund項の大きさがexcitonic magnetismの発現の鍵を握っていることを明らかにした。(有田)19世紀以来、異常ホール効果は予定していた極低温磁化測定装置への回転機構の組み込みが完了し、動作試験に成功したことによる。研究領域内の実験グループとの研究協力を通して、反強磁性下の異常ホール効果の微視的機構の研究で多くの成果を得ており、論文の投稿準備も進んでいる。スピン軌道相互作用が強いd電子系における多極子の物理を調べる基盤技術の整備が進んだ。連携研究者という立場からは班内で話題に登った試料の中性子散乱による評価が存在理由かと考えるが、その意味でPrV2Al20の中性子による物性評価は着実に進展している。今後さらにTi系との比較を進める予定である。以下のように、さまざまな局在多極子系が示す伝導電子との混成効果の研究を行った。まず、四極子近藤系PrT2Al20において異方的磁歪、熱膨張を確認し混成効果との関係が明らかになった。価数揺動系YbAlB4の圧力下の実験からYb系では最大の30 Kを超える磁気転移を見出した。(中辻)イジング強磁性超伝導体
遮熱性塗料の歩道への塗布効果に関する研究

人にやさしい舗装として近年ゴムチップ舗装がなされるようになってきた。弾力性があり,膝への負担が軽減されるので普及しつつある。今回の研究中にゴムチップ舗装の表面温度を測定したところ,アスファルト舗装よりも高温になることが分かった。そこで,今年度はゴムチップ舗装の供試体を用いて遮熱効果を検証することにした。遮熱性塗料の種類については,4種類の塗料で実施した。最高気温30.7度の時,黒色のゴムチップ無塗装では表面温度67度に達したが,一般塗料の灰色明度75で54度,遮熱性塗料では一般塗料よりもさらに59度低くなり大きな遮熱効果が得られた。また遮熱性塗料の種類によってその効果が4度程度異なることも明らかになった。明度の違いでは明度の大きい(明るい色)ものほど一殻塗料でも遮熱効果が得られた。明度が同じでも色の違いで遮滅効果も異なり,グレイ系>緑色系>ブラウン系の順で遮熱効果が大きいことも明らかになった。通常のアスファルト舗装とゴムチップ舗装では後者の方が10度前後高温になるが,遮熱性塗料を塗布して両者で体感温度比較試験を行った結果,ほとんど同じ評価が得られ,ゴムチップ舗装においても遮熱効果が大きいことが明らかになった。遮熱性塗料の塗布効果については1回塗と2回塗で検討した。どの遮熱性塗料でも2回塗の方が遮熱効果の大きいことが分かった。しかしながら,遮熱効果の大きい1種類の塗料においては1回塗でも他の塗料の2回塗よりも効果が大きいものがあった。今後は,遮熱性塗料の耐久性の検証が必要である。遮熱性塗料の温度抑制効果:実際の歩道への塗布は国土交通省熊本河川国道事務所の協力で150mに渡って塗布することができた。しかし,メーカーを選ぶことができなかったので,単一の遮熱性塗料(茶色)になった。温度抑制効果は同時期に施工したカラー(茶色)透水性舗装と比較してサーモトレーサーや温度センサーともに5°C程度の遮熱効果が得られた。色の違いによる温度上昇抑制効果:実際の歩道では色を変えて試験することはできなかったので,アスファルト舗装供試体(30cmx30cmx4cm)を作成し,それに遮熱性塗料の色(無塗布,茶色,白色)を変えて塗布したものを用いて試験した。その結果,サーモトレーサーの測定で白色が最も遮熱効果があり,塗布しないものと比較して約15°Cの温度差が見られた。また,同じ遮熱性塗料でも白色と茶色では遮熱効果に100°Cの大きな差が見られた。この結果,色の違いによる遮熱効果をさらに検証する必要があると考えられる。塗装厚さの違いによる温度上昇抑制効果は舗装供試体が透水性舗装用としたため,刷毛塗りにしたため,塗りむらができ重ね塗りになってしまい,舗装厚さの試験は来年度の課題とすることにした。耐久性の確認:実際の歩道への塗布結果を見ると,半年程度であるが駐車場への出入り口付近においても,歩道の中心部においても剥離はほとんど見られず,若干,車や自転車のタイヤによる汚れが見られるが,同じ時期に施工したカラー舗装よりも汚れは少なく,摩耗に対する耐久性はあることがわかった。
酵母を用いたステロールのメタボロミクスと輸送の分子機構の解明とその応用

1.出芽酵母Saccharomycescerevisiaeより調製した形質膜画分をドナー膜とし、小胞体画分をアクセプター膜としたin vitroのオルガネラ間ステロール輸送の再構成系を構築して、その機構について解析を行った。出芽酵母のオキシステロール結合タンパク質の1つであるOsh4pが形質膜から小胞体へのステロール輸送に関わることが強く示唆された。2.細菌由来のステロールアシルトランスフェラーゼを酵母内で発現させ液胞に局在させることにより、液胞へのステロール輸送をエステル化によって評価するステロール輸送解析系の構築を進めた。本アシルトランスフェラーゼを液胞に局在させた酵母から単離した液胞膜と、放射性同位体標識したエルゴステロールを含むP12膜画分を用い、in vitroで液胞へのステロール輸送を解析する系を構築した。3.酵母のオキシステロール結合タンパク質の機能や役割分担を明らかにするため、すべてのOSH遺伝子が破壊された遺伝的背景で、Osh27pとGFPとの融合タンパク質を単独で高発現する株を作製して、Oshタンパク質の局在や細胞内のステロール分布の観察を行った。この系により、個々のOshタンパク質のステロール輸送における役割についてin vivoおよびin vitroで定量的に解析することが可能となった。4.脂質合成や含量を培地の成分により制御できる株を用いて各種リン脂質のESI-MS/MSを用いたメタボローム解析を行い、培養条件によりリン脂質プロファイルが変動することを示した。2.oxysterol binding proteinによるステロール輸送機構を明らかにするため、Osh4とprotein Aの融合タンパク質を酵母内で発現させ精製することによりOsh4と相互作用するタンパク質の探索を行い、複数のバンドを見いだした。3.エルゴステロール代謝・輸送関連破壊株・変異株において多様な脂質の増減を調べるため、メタボローム解析系の構築を行った。これまでにリン脂質ホスファチジルコリンとホスファチジルエタノールアミン(PE)についてLC-MS/MSを用いた解析系を構築した。この系を用いることにより、酵母細胞内にPEのリモデリング機構が存在することを明らかにした。形質膜画分から小胞体膜画分へのステロールの輸送には細胞質とATPが必要であることを明らかにした。また酵母変異株より調製した細胞質画分を用いることにより、小胞輸送に依存しないステロール輸送経路があることを示唆した。更に、昨年度に引き続き細菌由来のsterol acyltransferaseを酵母内で発現させ形質膜や液胞に局在させることにより、小胞体から形質膜や液胞へのステロール輸送系の構築も進めた。2.酵母のoxysterol bindingproteinであるOsh17の機能やその違いを明らかにするため、各oxysterol binding proteinを単独で発現する株の作製を行った。現在までにOsh47を単独で発現する株の作製に成功した。3.ステロールの生理的役割を明らかにするため、エルゴステロール合成を培地め炭素源で制御できる株を用い、細胞内のエルゴステロール合成や含量を変化させた場合の胞子形成効率を調べた。その結果、細胞内のエルゴステロール含量を低下させた場合には胞子形成効率が低下することを明らかにした。この結果から、エルゴステロールが胞子膜形成に必要とされる可能性が示唆された。4.ステロール代謝と他の脂質の代謝との関連を調べるため、LC-MS/MSを用いたリン脂質ホスファチジルコリンとホスファチジルエタノールアミンのメタボローム解析を更に進め、細胞内にそれらリン脂質のアシル鎖をリモデリングする機構があることを示唆した。
増殖糖尿病網膜症の血管新生における転写因子PPARγの役割

増殖糖尿病網膜症と特発性黄斑上膜の硝子体手術時に採取した前房水と硝子体液でのPPARγ濃度を解析した結果、増殖糖尿病網膜症では眼内でのPPARγ濃度が上昇していることが分かった。またその濃度はVEGF濃度と正の相関関係にあり、共に増殖糖尿病網膜症の重症度に応じて高くなる傾向にあった。今後PPARγは治療目的での応用が期待できる。糖尿病網膜症は成人の失明原因の大多数を占めており、現在の治療法は進行例には必ずしも十分とはいえないのが現状である。近年、増殖糖尿病網膜症の病因に種々のサイトカインやサイトカインの発現を制御している転写因子が関与していることをうかがわせる報告が多数なされている。そのなかでも血管内皮増殖因子(VEGF: vascular endothelial growth factor)はもっとも注目されているサイトカインであり、VEGFの抗体などは一部、臨床応用がなされている。今回、リガンド応答性の核内受容体型の転写因子であるPPARγ(peroxisome proliferator-activated receptor gamma)は糖尿病の基礎的病態に重要な役割を担っているのみならず、腫瘍の増殖などに伴う異常な血管新生に関わっていることが明らかになってきた。また、眼内にPPARγの抑制剤であるチアゾリジンを投与すると脈絡膜新生血管が抑制されることが報告されている。このことから、増殖糖尿病網膜症の増殖膜など血管新生が促進されている組織ではPPARγの増加が予想される。また、PPARγの発現を抑制することにより増殖糖尿病網膜症における血管新生を抑制できる可能性がある。今回、増殖糖尿病網膜症や特発性黄斑上膜などの血管新生を伴わない疾患の増殖膜を採取し、PPARγの発現をmRNAレベル、蛋白レベルで検索し、増殖糖尿病網膜症の増殖膜においてPPARγ発現の亢進がないかを確認する。また硝子体手術にて採取可能な硝子体液や前房水を採取し、ELISA法を用いてPPARγの蛋白量を測定する。最近眼科領域にて抗VEGF抗体による治療が盛んに行われており、この抗VEGF抗体加療後の眼内のPPARγの活性の変化についても解析を行う。またその濃度はVEGF濃度と正の相関関係にあり、共に増殖糖尿病網膜症の重症度に比して高くなる傾向にあった。また近年眼科領域では抗VEGF抗体を用いた治療が盛んに行われるようになってきており、抗VEGF抗体の眼内注射後のPPARγ量の変化についても解析を進めた結果、PPARγの発現は抗VEGF抗体注射後もに増加していた。以上の点よりPPARγは糖尿病網膜症の病態にVEGFとは異なる経路で関与している可能性があり、今後治療目的での応用も期待される。網膜硝子体疾患既に眼内の検体より糖尿病網膜症でのPPAR濃度を測定し、一定の傾向を示す結果が得られており、VEGFとの相関関係についても結果が得られている。またその検体の結果は眼内の増殖膜からも同様の結果が得られており、成果を論文にしている状況である。患者サンプルからの解析はすでに終了し、今後は動物や細胞レベルでの追加実験に加え、論文にして報告する予定である。
拡張隣接グラフとニューラルネットを応用したバイオメトリック情報からの特徴抽出

従来の生体情報特徴量抽出手法では、生体情報画像の局所的な特徴のみ注目していた。本研究では、特徴抽出の精度向上のためには大局的生体情報が必要と考えた。そこで、生体情報画像のテクスチャを拡張関係グラフとして抽象化しグラフから大局的な生体情報を抽出する手法を提案した。次に局所的/大局的生体情報を組み合わせ、指紋特徴抽出、虹彩領域抽出の2分野に対して本手法を組み込んだ手法を試行した。実際に実験結果から本手法の有効性を確認した。指紋画像上の隆線の渦の中心(コア)や三角州状パターン(デルタ)は指紋の特異点となる。従来法の指紋のコアとデルタの検出精度を劣化させる原因として、指紋隆線の局所的なひずみ、画像のかすれやにじみ等が位置検出、並びに、コアとデルタの誤判別に大きく影響することも明らかになっている。今年度は、指紋画像の特徴点であるコアとデルタの抽出手法を改善し、検出精度を100%に近づけることを目標とした。そこで、本研究では、大局的な隆線情報を解析するために用いた拡張隣接グラフと共に、局所的な隆線方向を解析して諮問特異点となる確立の高い点(候補点)を抽出し、指紋隆線の対極的情報と局所的情報を共に用いて指紋特異点抽出を行う手法を提案する。劣化を含む実際の指紋画像6,400枚(FVC2000,FVC2002)について指紋特異点抽出実験を行ったところ、平均91%の検出率となり、従来法のポアンカレ法や隣接グラフ法よりも高い検出率となることが確認された。本研究では、前年度に提案手法(候補点解析法による指紋特異点検出手法)を提案した。今年度は、さらに、これまで課題であった劣化指紋画像からの指紋特異点検出手法の検出精度向上を実現するため、前年度に提案した手法を改善し、指紋隆線の大局的情報と局所的情報の両者を併用した候補点解析法を提案した。本研究で提案する大局的な隆線分布情報と局所的な隆線分布情報を組み合わせる指紋特徴点抽出手法は、他に例がなく、検出精度は、従来法で最も良く用いられるポアンカレ法よりもコア検出、デルタ検出ともに優れたものとなっている。また、処理時間についても、従来法のポアンカレ法に比べ、1020%程度の処理時間増に留まるという結果となっている。なお、本成果報告については、米国アラスカ州アンカレッジで開催された国際会議(IEEE CVPR Workshop on Biometrics 2008)において発表し、公表と同時に広く専門家の意見収集も行った。しかし、画質劣化が激しい場合、未だ特異点検出に成功しない事例も存在するため、今後は、候補点解析法による指紋特異点手法の問題点を分析し、さらに検出精度を向上させる工夫が必用と言える。
安定した遺伝子発現の得られるヒト人工染色体の開発と応用

<多様なミニ染色体ベクターの作製>ミニ染色体上のテロメア側、セントロメア内、中間領域での遺伝子発現および染色体の安定性を検討するため、それぞれの領域にゲノム遺伝子(BAC)を導入できるミニ染色体を個別に作製し、検討した。ミニ染色体の改変は、DT40細胞内で行った。1)ミニ染色体改変用プラスミドベクターの構築ヒトX染色体由来ミニ染色体(IKNFA3)の各部位へ、相同組換えにより変異型lox71を挿入するためのプラスミドベクターを作製した。変異型lox71挿入用ベクターは、blasticidin R発現カセット(CAG lox71 bsr)を用いて作製した。また、ミニ染色体テロメア側の薬剤耐性遺伝子(neoR)をZeocinR遺伝子へ変更するためのtelomere-targeting vectorも新たに作製した。2)ミニ染色体の改変上記挿入用ベクターを用い、ミニ染色体の各部位へCAG lox71 bsrをそれぞれ挿入した改変ミニ染色体を作製した。同時に、テロメア側(短腕側)をZerocinR遺伝子へ変更した。3)改変ミニ染色体へのBAC導入上記改変ミニ染色体へ、遺伝子発現ユニットをもつBAC(HPRT-66, F9-66)をCre/変異lox系を用いて導入した。導入効率は、約7075%であった。<BAC導入ミニ染色体における遺伝子発現と安定性>改変ミニ染色体のテロメア側、セントロメア側、中間領域のそれぞれの領域に挿入されたBAC内遺伝子(HPRT)の発現について検討した。定量PCRによる発現比較では、テロメア側にBACを挿入したクローンのヒトHPRT遺伝子発現を100とすると、セントロメア側挿入クローンでは83、中間領域挿入クローンでは122であった。細胞核あたりのコピー数は、1コピー(約70%)または2コピー(約30%)がほとんどであった。また、内在性Hprt遺伝子発現量に対し、ヒトHPRT遺伝子発現量は約15%であった。これは、宿主細胞の種の違いによると考えられた。長期培養による遺伝子発現は、テロメア側、中間領域挿入クローンで大きな変化はなかった。<多様なミニ染色体ベクターの作製>ミニ染色体上の部位(テロメア側、セントロメア内、中間領域)における遺伝子発現の影響および染色体の安定性を検討するため、それぞれの領域にゲノム遺伝子(BAC)を導入できるミニ染色体を個別に作製した。1)ミニ染色体改変用プラスミドベクターの構築ミニ染色体へのBAC導入はCre/変異lox系を利用しているが、ヒトX染色体由来ミニ染色体(IaA1)へ、相同組換えにより変異型lox71を導入するためのプラスミドベクターを作製した。変異型lox71挿入用ベクターは、以前より使用しているblasticidinR発現カセット(CAG lox71bsr)にセントロメア配列(アルフォイドX配列)、またはZXDA遺伝子上流非アルフォイド配列を相同部分として組込み、作製した。また、ミニ染色体へ導入するBACはneoR遺伝子を含んでいるので、ミニ染色体テロメア側の薬剤耐性遺伝子をneoR遺伝子以外(ZeocinR遺伝子)へ変更するためのtelomere targeting

vectorも新たに作製した。2)ミニ染色体の改変3)改変ミニ染色体へのBAC導入上記改変ミニ染色体へ、遺伝子発現ユニットをもつBAC(HPRT-66,F9-66)をCre/変異lox系を用いて導入した。導入効率は、約70%であった。PCR, FISH, PFGEにて完全かつ正確な導入を確認した。<BAC導入ミニ染色体における遺伝子発現と安定性>HPRT遺伝子は、いずれのミニ染色体においても発現が認められた(RT-PCR)。定量PCR(real time PCR)による発現比較、長期培養による発現変化の有無、染色体安定性の検討を行う予定である。<目的と現在までの経緯>ミニ染色体上の部位(テロメア側、セントロメア内、中間領域)における遺伝子発現の影響および染色体の安定性を検討するため、それぞれの領域にゲノム遺伝子(BAC)を導入できるミニ染色体を個別に作製した。ミニ染色体の改変は、DT40細胞(ニワトリpre-B細胞株)内で行った。上記改変ミニ染色体へ、遺伝子発現ユニットをもつBAC(HPRT-66,F9-66)をCre/変異lox系を用いて導入した。1)遺伝子発現の比較ミニ染色体のテロメア側、セントロメア側、中間領域のそれぞれの領域に挿入されたBAC内遺伝子(HPRT)の発現について検討した。定量PCRによりそれぞれのクローン(DT40細胞)間の発現比較を行った。テロメア側にBACを挿入したクローンのヒトHPRT遺伝子発現を100とすると、セントロメア側挿入クローンでは83、中間領域挿入クローンでは122であった。発現量に関しては、大きな差はないと考えている。また、内在性HPRT遺伝子発現量に対し、ヒトHPRT遺伝子発現量は約15%であった。これは、宿主細胞の種の違いによると考えられた。2)染色体安定性の比較細胞分裂に伴うミニ染色体欠失率はそれぞれのクローン間で大きな差を認めず、約0.1%であった。これは長期培養(60日)後も、大きな変化を認めなかった。ミニ染色体の細胞核あたりのコピー数は、1コピー(約70%)または2コピー(約30%)がほとんどであった。3)長期培養による発現変化の有無長期培養による遺伝子発現は、テロメア側、中間領域挿入クローンで大きな変化はなかった。
前近代海域ヨーロッパ史の構築：河川・島嶼・海域ネットワークと政治権力の生成と展開

本研究は、ヨーロッパ半島を囲繞する北海・バルト海・大西洋・地中海・黒海といった海域、半島内陸部を貫くテムズ川・ロワール川・ライン川といった河川、そしてとりわけ内陸と海域を結ぶゴットランドやシチリアといった島嶼に注目し、それらによって構成される海域ネットワークという観点から、前近代ヨーロッパにおける政治権力の生成と展開を見直す試みである。本研究は、ヨーロッパ史・ユーラシア史・アジア史・日本史の専門家による国際共同研究であり、他の地域の歴史との接続や比較に注目するグローバルヒストリーの手法を用いることで、他の地域や海外の学界にも成果を還元する。本課題は、海域アジア研究に学び、ヨーロッパを囲む海域、半島内陸部の河川、海域を結ぶ島嶼などによって構成される「海域ヨーロッパ」という新たな観点からヨーロッパ前近代史を把握し直そうとする試みであり、主に内陸平野部からの視点で構築されていた前近代ヨーロッパ像の再構築を目指す意欲的な研究である。本課題は、ヨーロッパ史を海域から捉え直し、海域ネットワークという視点から見直すことで、前近代ヨーロッパにおける政治権力の生成と展開を見直そうという点が意欲的、かつ学術的意義が高いと評価された。研究の遂行により生み出される成果を総合し、ハイレベルなグローバル・ヒストリー像の構築に貢献されることを期待する。
二次元光双安定性

我々は従来の双安定性と大きく異なる光双安定性を提案し、ナトリウム原子を用いた実験を行ってきた。この光双安定性は入射光強度を変化したときにヒステレシス特性を示さず、系の対称性の破れによるフォ-ク型分岐を呈するものである。我々は過去に単一ビ-ムによる双安定系や同じ系が磁場中で示す自励スピン歳差運動の研究、及び更にこれらの研究を発展させ、空間的に離れた2つの双安定系間の結合(光自体による結合および原子の拡散を介する結合の2つの場合)の研究を行い、理論と実験のよい一致が得られた。続いて、本来の2次元光双安定性の実験的、理論的研究を行った。この光学系では、幅の広いレ-ザ-光を入射光としたもので、互いに結合し、空間的に連続分布した双安定系が全体がどの様な振舞いをするかが最大の焦点で、実験及び理論の双方から研究を行った。実験では2ビ-ムの場合と同様に、比較的高い圧力の希ガス中のナトリウムセルと、8/lambda板、反射鏡を用いて光双安定系を構成し、これにD_1線に同調した色素レ-ザ-光を与えた。レ-ザ-ビ-ムは広い断面積(直径数cm)である。一方、対称性の破れで生じた各空間に置けるスピン偏極の観測は、その場所に置ける偏光面の回転の測定を反射鏡を透過した光を利用して行った。これらの2次元情報の記録はビデオカメラに納め、計算機処理した。一連の実験を通して明らかになった点は、空間の各点で独立に成長するスピン偏極は互いに結合し会って次第に大きなものになるが、定常的に安定にスピン偏極が存在するには、磁性体の磁区に対応して、最小の空間領域を必要とし、そのおおよその大きさは原子の拡散長で与えられることがわかった。結合が原子の拡散による場合には全体のスピンが同一方向に向き易く、一方光による場合には対称及び半対称のモ-ドが存在することがわかった。この結果は、計算機シミュレ-ションの結果と極めて良い一致がみられた。光双安定な光記憶やスイッチ等の応用面からのみならず非平衝系における相転移,カオスといった基礎物理の観点からも興味深く,近年世界的に盛んに研究されている.我々は原子のスピン偏極に基づく新しい型の光双安定性三重安定性を提案し研究を行ってきた.これらは従来のものとは異り,対称性の破れを伴い外部から角運動量を原子に与えなくても一種の正帰還によりスピンが偏極されるといった新しい現象を示すものである.本研究の目的はこの対称性の破れを伴う双安定性に関連する自励発振等の新現象を研究するとともに,この方面の研究を更に発展させ,互いに結合している多くの双安定系に対し系全体としての振舞いを理論的,実験的に研究することである.本年度は,まず光双安定系に横磁場を加え,対称性の破れで生じた磁気モーメントの歳差運動により生じる自励発振現象の実験をナトリウム原子を用いて行った.その結果,理論から予想された通りに,歳差運動と同期して帰還光の偏光がスイッチングを生じ,磁気モーメントが定常的に回転する現象を実現することができた.更に,原子に同時に2つのレーザービームを与え, 2つの双安定系が原子の拡散や光自体で結合した系を考え,理論的実験的研究を行った.

このような結合系で入射光強度を増加していくと,まずそれぞれのスピンが平行に作られる分岐が生じるが,更に入射光強度を増すと,反平行にスピン偏極が作られる新たな分岐が場じることが理論的に求められたが,ナトリウムを用いた実験でも定量的にも良い一致を示す結果が得られた.このような考えを更に推し進め,原子の封入された吸収セルに,平面的に広げられたシート状の光を与え,空間的に連続的に分布する結合双安定系の振舞いの研究を行った.その結果,強磁性体における磁区と類似した,協同現象を呈する最小区間が存在することが明らかになった.これらの結果は国際会議で報告する予定をしている.我々は従来の型と全く異なる特性を示す光双安定性を提案し理論的、実験的研究を行ってきた。この双安定性は、入射光強度を変化したとき、いわゆる履歴特性を示さず、対象性の破れを生じるものである。本研究では、この研究を更に発展させ、原子の拡散や光を通して互いに結合しており、更に空間的に連続分布している双安定系の振舞いを研究することを目的としている。本年度は、先ず2つのレーザー光を同時に原子に与えたとき示す光4重安定性に関して、ナトリウム原子を用いて精密に実験し理論計算との比較を行った。光を通して結合する場合にはフォーク型分岐を2回生じ、結合が拡散の場合にはセルの2部分の原子スピンは共に光軸に平行または反平行になるフォーク型の分岐が生じ、更に強い光に対してはそれらのスピンの向きが互いに逆方向であるというモードが現れることが理論的に予想されたが、ともに理論と定量的にも良い一致が得られた。また、光学的な条件を代えた実験では、セルの2つの部分における原子のスピンが互いに逆方向に偏極し、その対象性の方向は全く自由であるという超多安定性を見いだし、理論的にも説明することができた。次に、レーザー光を一次元的に広げ、いわばシート状の光ビームを作り、これを比較的幅の広いナトリウムのセルに与え、ビーム内で連続分布する光双安定系の振舞いに関する実験を行った。このセルには、原子の拡散を抑えるために希ガスをバッファガスとして封入し、その圧力を変化させた。理論から予想された通りに、比較的高い圧力のもとでは、セルの各部分でスピン偏極の方向が異なるという光多重安定性を実現することができた。磁性体における磁区のように、同一のスピン偏極の方向を示す最小の領域が存在すること、またその大きさがほぼ原子の拡散長で与えられることがわかった。我々が提案し研究を行ってきた光双安定性は、従来の型とは大きく異なり、入射光強度を変化してもいわゆるヒステレシスを示さず、外部から何等角運動を与えないにもかかわらず対称性の破れにより原子のスピンが偏極し、フォ-ク型分岐を呈する新しい型のものである。昨年度までは単一ビ-ムによる双安定性や同じ系が示す自励スピン歳差運動の研究、更にこれらの研究を発展させ、空間的に離れた2つの双安定系間の結合(光自体および原子の拡散を介する2種の結合の場合)の研究を行い、理論と実験のよい一致が得られた。本年度には更に発展させ、本来の2次元光双安定性の実験的、理論的研究を行った。この光学系では、幅の広いレ-ザ-光を入射光としたもので、互いに結合し、空間的に連続分布した双安定系が全体がどの様な振舞いをするかの研究を実験及び理論の双方から研究を行った。実験では、比較的高い圧力の希ガス中のナトリウムセルと、8/λ板、反射鏡を用いて光双安定系を構成し、これにD_1線に同調した色素レ-ザ-光を与えた。レ-ザ-ビ-ムは広い断面積(直径数cm)である。一方、対称性の破れで生じた各空間に置けるスピン偏極の観測は、その場所に置けるファラデ-回転の測定することにより行った。これらの2次元情報の記録はビデオカメラに納め、計算機処理した。