hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ワイドギャップ半導体SiCの高純度単結晶成長とパワーデバイスへの応用

}面から数度のオフアングルを有するSiC基板を用いることにより、CVD法により、12001500°Cの低温において極めて表面平担性に優れた成長層を得た。(2)反応系を改良することにより、アンドープ成長層のキャリヤ密度を2x10^<15>cm^<-3>まで低減した。アンドープ成長層では自由励起子発光が観測され、高純度・高品質の結晶が得られていることが判明した。(3)N_2を用いたNドナーの添加、およびTMAを用いたAlアクセプタの添加により、成長層のキャリヤ密度(p、n型)を10^<16>10^<20>cm^<-3>の広い範囲で制御した。Alドーピングには基板面極性依存性が存在することが分かった。(4){0001}面上のSiCの成長機構を実験・理論の両面から検討し、成長モード、吸着種の付着確率とマイグレーション距離、核発生密度を解析した。(0001^^-)C面上ではマイグレーション距離、核発生密度ともに大きいことを明らかにした。2.プロセス技術の確立とデバイスの試作(1)SiCはSiと同様に、酸化によりSiO_2の形成が可能である。酸化速度の面方位依存性を調べ、酸化条件の最適化を図った。(2)CF_4+O_2を用いたSiCのRIEを行い、エッチング速度120nm/minで平坦なエッチング表面を得る技術を確立した。(3)p型SiC成長層へのNドナーのイオン注入を検討した。1400°Cでアニールすることによって、抵抗率0.03Ωcm、シート抵抗2000Ω/□の低抵抗n層を得た。(4)Au/n型SiC成長層のSchottky障壁ダイオードを試作・評価した。順方向の理想因子n値1.1、順方向到達電流20A/cm^2(2V)、逆方向耐圧1000Vという極めて優れた特性を得た。また、絶縁破壊電界の評価を行い、25x10^6V/cmの高い値を得た(Si:25x10^5V/cm)。今後はpn接合、FETを設計・試作し、SiCパワーデバイスの有用性を示す必要がある。本研究では、ワイドギャップ半導体SiCの高品質・高純度結晶を製作し、そのパワーデバイスとしての有用性を検討した。以下に本研究で得られた主な結果をまとめる。1.デバイス製作プロセス技術の確立(1)CVD成長中にN_2を用いたNドナーの添加、およびTMAを用いたAlアクセプタの添加を行い、成長層のキャリヤ密度(p、n型)を10^<16>10^<20>cm^<-3>の広い範囲で制御した。(2)SiCの熱酸化速度の面方位依存性を調べ、酸化条件の最適化を図った。酸化膜(SiO_2)は9MV/cmの高い絶縁破壊電界を有し、最小界面密度5x10^<10>cm^<-2>eV^<-1>という優れた界面特性を有する。(3)CF_4+O_2を用いたSiCのRIEを行い、エッチング速度140nm/minで平坦なエッチング表面を得る技術を確立した。このときのAlマスクに対する選択比は約8である。(4)p型SiC成長層へのNドナーのイオン注入を行い、アニールによる結晶の回復過程を分析した。1600°Cのアニールを行うことによって、キャリヤ密度9x10^<18>cm^<-3>、シート抵抗800Ω/□の低抵抗n層を得た。2.SiCパワーデバイスの試作(1)エピタキシャル成長によりpn接合ダイオードを作製し、評価した。順方向では空乏層内の再結合電流が支配的であることを明らかにした。逆方向では、リーク電流が極めて小さく(100V印加時で1x10^<-10>A/cm^2)、480Vの耐圧を得た。ここから計算したSiCの絶縁破壊電界は3x10^6V/cmである。(2)p型SiC成長層へのN^+注入によってpn接合ダイオードを作製し、450Vの耐圧を得た。
プレコンセプションケアに基づく就労女性の栄養状態改善プログラムの開発

本研究の目的は、妊娠を希望する生殖年齢の就労女性を対象に、診断を活用してプレコンセプションケアに基づいた栄養状態改善プログラムの構築を行うことである。わが国の生殖年齢の女性の多くが栄養状態の不良であり、その改善が将来のハイリスク母子の減少に繋がることから、1)周産期に重要な栄養素であるビタミン・葉酸・鉄の欠乏状態と栄養状態の評価、2) 1)の評価結果と健康診断結果、および自己チェックシートの多角的分析により、就労女性の栄養改善プログラムを構築し効果を検証する。
日本語の統語的他動性システムに関する研究

現代日本語においては、名詞の有生性(「こども」のような生き物名詞か否か)が文構造に関与している可能性がある。また、日本語の動詞には「乾く」と「乾かす」のように、語の基本部分は共有しつつもそれ自体の他動性を表示する(自動詞か他動詞かを語のかたちの上で明示する)ものがある。本研究は、名詞の有生性と動詞の他動性表示の問題を関連づけ、それらが日本語の文の他動性(他動詞文らしさ、自動詞文らしさ)や文構造の決定にどのように関与しているかを明らかにする。
聴覚障害学生のための専門教育に特化した授業支援システムの検討

本研究では,音声認識により作成された字幕が,専門教育の観点から聴覚障害学生にわかりやすいかどうかを判断する指標を作成すること,および誤認識を含む音声認識字幕の提示と聴覚障害者にとっての理解との関連を検討することを目的とする.講義資料から自動的に抽出したキーワードに基づいて算出したキーワード再現率を提案し,その有効性を確認した.また,聴覚障害学生に誤りを含む音声認識字幕を提示した場合の問題点を明らかにし,授業内容を理解してもらうには,リアルタイム性の高い誤認識を含む字幕だけでは不十分で,修正した字幕を提示する必要があることがわかった.本研究では、音声認識により作成された字幕が、専門教育の観点からわかりやすいかどうかを判断する指標を作成すること、および誤認識を含む可能性がある音声認識字幕を聴覚障害学生にとって理解しやすく表示する方法を検討することを目的とする.また、復唱なしで直接音声認識と校正を行った場合の字幕と、PC要約筆記で作成した字幕との比較を試みた.比較の指標として、専門用語の再現状況を調べるため、音声認識後に校正を行った字幕とPC要約筆記で作成した字幕から、各々TermExtractを用いて専門用語の抽出を行った.その結果、再現状況は専門用語の重要度に応じて差があることが判明した.すなわち重要度が高い専門用語程、再現性が高い傾向がみられた.さらに音声認識後に校正を行った場合には、PC要約筆記の作成した字幕には見られない専門用語が抽出されるケースがみられた.これは、音声認識の辞書に登録された用語が変換候補として優先的に割り当てられた結果と考えられる.今後、重要度の数値を調整し、より詳細な解析を行う予定である.本研究では,音声認識により作成された字幕が,専門教育の観点からわかりやすいかどうかを判断する指標を作成すること,および誤認識を含む可能性がある音声認識字幕を聴覚障害学生にとって理解しやすく表示する方法を検討することを目的とする.平成25年度は、音声認識を行った字幕について、字幕中の誤りと、聴覚障害学生の読みやすさ、理解度について検討を行った.特にキーワードの誤りに注目し,どの程度キーワードを誤っているか、そのことが聴覚障害学生の読みやすさ・理解度にどの程度関連するかについて調査を行った.キーワードの誤りを算出するために、講義で利用するスライド等の講義資料から抽出したキーワードを基本キーワードとし、算出の基礎データとした.また、キーワードの誤りを多く含む字幕とあまり含まない字幕に対して、聴覚障害学生の読みやすさを比較する実験を行った.読みやすさを比較するために、音声認識により作成された字幕データを被験者に提示し、講義時に配布される講義資料を提示した上で、誤りと思われる所を修正して貰い、修正のし易さを調べた.その結果、キーワードの誤りの量による修正のし安さには有意差が見られなかったが、キーワードの誤りが多い字幕では作業時間が長くなる傾向にあることがわかった.また、キーワードが修正できたことと理解できたかどうかの評価との相関はみられず、キーワードの修正作業が増大することで内容の理解につながっていかないと推測された.本研究では、直接校正方式での音声認識により作成された字幕が、専門教育の観点からわかりやすいかどうかを判断する指標を作成すること、および誤認識を含む可能性がある音声認識字幕を聴覚障害学生にとって理解しやすく表示する方法を検討することを目的とする。平成26年度は、キーワードをもとに音声認識の指標を算出するシステムの作成を行った。本システムでは、文単位で、あるいはある時間の発話全体など文のまとまりの単位で、どの程度認識しているかを確認する指標を算出することが可能である。指標として、形態素単位での認識率、正解率と合わせて、キーワード再現率を表示することが可能となっている。ここで用いるキーワードは、専門の講義で確実に伝達することが求められる専門用語等で、講義資料からキーワードを抽出した。作成したシステムを用いて、実際の講義の音声に対して音声認識を行った文章、パソコン文字通訳者により作成された文章において、指標の計算を試みた。その結果、キーワード再現率と文章の認識率・再現率には強い相関が見られることがわかった。また、音声認識では不要語、冗長語等が原因の誤認識が多く見られ、これらは表示文中で多くの挿入誤りをもたらす原因となっていることがわかった。これらの挿入誤りは、正解率が大きく下がる要因となっているものの、繰り返される定型の誤認識等は、聴覚障害者にとっても訂正しやすい誤りとなっている。キーワード再現率は、このような影響を受けにくく、専門的な内容の理解しやすさを反映した指標となっていると考えられる。本研究では、直接校正方式での音声認識により作成された字幕が、専門教育の観点からわかりやすいかどうかを判断する指標を作成すること、および誤認識を含む音声認識字幕の提示と聴覚障害学生にとっての理解との関連を検討することを目的とする。平成27年度は、キーワードをもとに音声認識の指標を算出するオンラインで動作するシステムの作成を行うと共に、音声認識字幕を聴覚障害学生に提示した実験を行った。提案手法では、キーワードとして、専門の講義で確実に伝達することが求められる専門用語等として講義資料から抽出したものを用いた。本システムでは、このキーワードの再現率、及び、形態素単位での認識率、正解率を表示することが可能となっている。キーワード再現率は、不要語や冗長語等による音声認識率の低下の影響を受けにくく、専門的な内容の理解しやすさを反映した指標となっていると考えられる。実際の大学授業の字幕においてキーワード再現率の算出を試みたところ、正解文の整文の状況等によらず、専門の授業において必要なキーワードが伝達できているかどうかを確認可能であり、専門の講義における情報保障としての音声認識の指標になり得ることがわかった。

また、聴覚障害学生に誤認識を含んだ音声認識字幕を提示する実験を行った結果、誤認識を含んだ字幕のみから授業内容を理解することは困難であり、誤りを修正した字幕を同時に提示するなど、表示方法や利用方法に配慮が必要であることが確認された。本研究では,音声認識により作成された字幕が,専門教育の観点から聴覚障害学生にわかりやすいかどうかを判断する指標を作成すること,および誤認識を含む音声認識字幕の提示と聴覚障害者にとっての理解との関連を検討することを目的とする.講義資料から自動的に抽出したキーワードに基づいて算出したキーワード再現率を提案し,その有効性を確認した.また,聴覚障害学生に誤りを含む音声認識字幕を提示した場合の問題点を明らかにし,授業内容を理解してもらうには,リアルタイム性の高い誤認識を含む字幕だけでは不十分で,修正した字幕を提示する必要があることがわかった.当初の計画どおり指標算出システムの作成を行い、その検証を進めることができた.27年度が最終年度であるため、記入しない。コミュニケーション支援字幕の誤りの量と遅延時間に着目し、聴覚障害学生への表示方法を検討する。音声認識に用いる辞書データを作成していた教員の交代により、実験の計画を変更する必要があったため.実験を行う予定であった講義の担当者が交代し、あらかじめ作成していた辞書データ等が利用できなくなり、実験の計画を変更する必要があったため.27年度が最終年度であるため、記入しない。音声認識の辞書データについては、辞書データの追加を含めて検討し、新たな教員での認識率の確認を行い実験を継続する.また、音声認識だけを行った場合についても、どの程度認識されているか、専門用語の観点から実験で明らかにしていく.音声認識字幕の指標を検討し、指標を算出するシステムを試作する予定である.さらに、字幕の誤りの量と遅延時間に着目し、聴覚障害学生への表示方法を検討する.購入した消耗品の見積り金額と購入金額との差額が生じ、若干の残額が生じた.次年度以降の消耗品の購入予算に合算する予定である.物品費の購入価格等により、差額が生じたため.物品費の購入に充てる予定である.
磁性要素間相互作用を利用した微細柔軟駆動体

本研究では磁場中での磁性要素の相互作用を効果的に利用したアクチュエータの開発を目的とする.相互作用を用いることにより従来の手法では達成できなかった以下の2つのメリットが得られる.すなわち「均一磁場中においても多様な変形パターン生成」「磁気アクチュエータが本来不得手とする微小構造の駆動が可能」である.これらの特徴を活かし,多様な変形が可能な微細アクチュエータを作製する.本研究では新たな作製プロセスの開発を行い,また,磁性粒子のエラストマー内部での相互作用に関する理解を深めるために有限要素磁場解析を行った.また,外部磁場を加える新たな方法を提案し,人工繊毛状の構造を駆動した.本研究では磁場中での磁性要素の相互作用を効果的に利用したアクチュエータの開発を目的とする.相互作用を用いることにより従来の手法では達成できなかった以下の2つのメリットが得られる.すなわち「均一磁場中においても多様な変形パターン生成」「磁気アクチュエータが本来不得手とする微小構造の駆動が可能」である.これらの特徴を活かし,多様な変形が可能な微細アクチュエータを作製する.本研究では新たな作製プロセスの開発を行い,また,磁性粒子のエラストマー内部での相互作用に関する理解を深めるために有限要素磁場解析を行った.また,外部磁場を加える新たな方法を提案し,人工繊毛状の構造を駆動した.申請者はこれまで全く注目されていなかった磁場中での多数の磁性要素間の相互作用を効果的に利用することで全く新しい駆動構造を作製できることを見出した.特長は以下の2点である.「均一磁場中においても多様な変形パターンを生成」「磁気アクチュエータが本来不得手とする微小構造の駆動が可能」これらの特徴を活かし,多様な変形が可能な超微細アクチュエータを作製する.H23年度は,予備実験で行ったレーザ加工機を用いたプロセスで構造を作製する.予備実験ではレーザ加工機を用いミリメートルスケールから数十マイクロメートルスケールまでの構造作製が可能であったが,さらなる微細化を検討し,新たな微細レーザ加工装置の構築準備を行った.現在,光源およびガルバノミラーを組み込んだ装置を作製中である.これにより,シングルマイクロまでの構造の作製が可能となる.また,レーザ加工と同時に光硬化性樹脂を用いたリソグラフィによる構造の作製も試みた.フォトレジスト材料による鋳型とシリコーン樹脂の転写により,アクチュエータを作製し,変位量の評価を行った.本研究で提案する構造は非常にシンプルであり,様々な材料加工手段を応用することが可能であることが示せた.また,実際の変形を説明するための解析システムを2種作成した.まず,一種類は,有限要素法を用いた磁場解析を用いたものである.これにより系の磁気エネルギを評価することができた.もう一種類は個別要素法を応用したものであり,磁気相互作用の評価を高速に行うことが可能となった.代表者はこれまで全く注目されていなかった磁場中での多数の磁性要素間の相互作用を効果的に利用することで新たな駆動構造を作製できることを見出した.特長は以下の2点である.「均一磁場中においても多様な変形パターンを生成」「磁気アクチュエータが本来不得手とする微小構造の駆動が可能」これらの特徴を活かし,多様な変形が可能な微細アクチュエータを作製する.このアクチュエータはゴム材料内部に磁性要素が周期的に配置された構造を有している.外部磁場が印加されることで,磁性要素間に相互作用力が発生し,これによりシートに変形が発生する.平成25年度に行った研究としては,上記アクチュエータに関するエネルギ評価が挙げられる.これは,変形前後のエネルギ変化を磁場有限要素法により解析し,より安定な状態(変形方向)を見積もろうとするものである.解析結果は実験結果と整合するものが得られた.また,他にはランダムに磁性粒子を分散させたゴム材料を用意し,この材料の磁場による変形(磁歪)および,変形による透磁率の変化(逆磁歪)についても考慮した.さらには,ゴム内で磁性粉末材料を直鎖状に並べることで,磁場方向に倣うようなトルクを与える手法も新たに考案した.これにより,波状に周期的に変化する梁状のアクチュエータを作製することもできた.現在は梁状アクチュエータを水中で周期的に駆動させ,人工繊毛のようなポンプへと応用する実験を進行中である.これらの成果から「ゴム+磁性粉末」という材料のみで,変形バリエーションを大きく増大させられるという結果を得た.申請者はこれまで全く注目されていなかった磁場中での多数の磁性要素間の相互作用を効果的に利用することで全く新しい駆動構造を作製できることを見出した.特長は以下の2点である.「均一磁場中においても多様な変形パターンを生成」「磁気アクチュエータが本来不得手とする微小構造の駆動が可能」これらの特徴を活かし,多様な変形が可能な超微細アクチュエータを作製する.このアクチュエータはゴム上の樹脂シート上に磁性要素が周期的に配置された構造を有している.外部磁場が印加されることで,磁性要素間に相互作用力が発生し,これによりシートに変形が発生する.H24年度に行った研究は主に「レーザ加工装置の開発」および「様々なパターンのアクチュエータ開発」である.前者は,H23年度に引き続き,微細レーザ加工装置の構築を進めた.

後者に関しては,SU8樹脂を用いた光硬化性樹脂を用いたリソグラフィによる構造の作製を行った.本年度においては,所望のパターンを得るためにフォトマスクの作製まで研究室で行うことが可能となり,作製できるアクチュエータのパターン数も増大した.また,実験を進めるうち,磁性要素のアスペクト比(高さ/幅比)を変化させることで,相互作用と従来の駆動力(要素を磁場に沿わせようとするトルク)を発現させることができることが判明した.両者を同時に利用することで変形バリエーションを増大させることができると考えられる.今年度は主にリソグラフィを応用した構造の微細化および新たなレーザ加工装置の開発についての研究を行ったこれらの手法により任意パターンを精度よく作製でき,今後,構造設計とも組み合わせ成果をあげることが可能である.25年度が最終年度であるため、記入しない。精度の用意フォトマスクを研究室内で作製することが可能となり,さまざまなアクチュエータを準備できることが可能となった.これにより,パターンの異なる構造を多く作製できる.また,新規開発のレーザ加工装置の準備もほぼ終了した.両方の手法を用い,バリエーションをますます増大させることができる.構造作製についてはさらなる微細化に挑戦する.また,解析システムを完成させ,このシステムにより設計した構造を実際に作製し,評価していく.25年度が最終年度であるため、記入しない。構造の微細化と変形バリエーションの増大にさらに取り組みたい.また,H24年度に得られた相互作用力と従来のトルクとを組み合わせた変形についても詳細に評価していきたい.
新たな団展開公式の発見と拡張による団代数の研究

団代数は団変数と呼ばれる生成元と関係式を持った可換代数であり,団代数の理論は現在様々な分野に応用されている.本年度は主に以下の2つの方面から団代数の研究を行った.(A)団展開公式とfベクトル団変数を具体的に求める公式を団展開公式と呼ぶ.多角形の三角形分割における角の完全マッチング,二部グラフの完全マッチングを用い,一般の点付き曲面に対応する団代数に対し団展開公式を与えた.二部グラフの団展開公式はCarrollとPriceがA型の団代数に対し与えた公式の一般化となっている.応用の1つとして,団変数のF多項式の最高次数の列(fベクトル)が, QiuとZhouによって与えられたタグ付き曲線の交点数の列(交点ベクトル)と一致することを得た.特定の場合にfベクトルは,ある加群の次元ベクトルと一致することも知られており,交点数と次元の関係を与えたとも言える.一方,行田氏との共同研究により,交点ベクトルの組から三角形分割の復元を行った.これにより,点付き曲面に対応する団代数において,団(ある種の団代数の組)は含まれる団代数のfベクトルから一意に定まることがわかる.1つの団に含まれる団変数のgベクトルによって張られる,ユークリッド空間上の錐をgベクトル錐と呼ぶ.団代数の全てのgベクトル錐によりユークリッド空間上の扇(g扇)が与えられる.点付き曲面に対応する団代数の場合に, g扇が稠密であることを示した.表現論への応用として,対応する団圏の団傾対象の交換グラフが高々2つの連結成分を持つことを得た.これはQiuとZhouが境界を持つ点付き曲面に対して与えた結果の一般化である.点付き曲面に対応する団代数において,新たな団展開公式を与え,その公式を用いることで応用も得た.特にfベクトルと交点ベクトルの対応は,団代数研究の1つの問題「団変数の分母ベクトルと,対応する加群の次元ベクトルの差異を与えること」に対し,交点数という幾何の言葉で解を与える.g扇の稠密性は,一般の団代数や団圏でも考えられる.また,近年多元環の表現論において発展しているτ理論でも同様の議論ができ,幅広い応用が見込める.g扇の稠密性に関して,有限型の団代数の場合はよく知られている.有限型の次に基本的なクラスとして有限変異型が考えられる.いくつかの例外(E型, E型, Tubular型, X型)を除いて有限変異型は点付き曲面に対応する.研究者の結果から,あとは例外型と有限変異型でない場合を考える.現在,有限変異型でない団代数はg扇の稠密性を持たず, E型, E型はg錐の稠密性を持つことも得ている.本年度はこれらの結果をまとめると共に,残りのTubular型, X型がg錐の稠密性を持つかどうかを研究する.本研究の重要性や応用として,以下の2つの繋がりが挙げられる.(i)近年,正値性や符号同一性といった団代数研究における重要な未解決問題が,トーリック幾何を起源とする団Scattering図形など代数幾何学の手法で示された.団Scattering図形の構成はとても複雑であるが,一部は団代数のg扇で形作られる.即ち稠密性を持つ場合,団Scattering図形をgベクトルによりほとんど構成でき,扱いやすい場合と考えられる.(ii)有限次元代数の加群圏(以下,単に加群圏)のτ傾理論においても, gベクトルが定義され,加群圏と団代数が対応する場合, gベクトルも対応する.加群圏において安定空間と呼ばれる空間の一部がgベクトルで構成される.そのため,安定空間と団Scattering図形はg扇の部分で一致する.即ち稠密性を持つ場合,安定空間の構造をτ傾理論で扱う事ができる.一方,団Scattering図形においてBroken Lineを用いて団変数が与えられる.即ち,これらの研究は団展開公式の研究にも繋がり,研究者が与えた組合せ的団展開公式とも関係があると考えられる.団代数は団変数によって生成される可換代数であり、幅広い分野への応用がなされている。代数構造を調べるために生成元を見ることは基本的であり、団代数の生成元である団変数の形を与える公式を団展開公式と呼び、団代数研究の最も興味深い対象の1つである。一般の団代数はとても複雑であり、応用上特別な場合に焦点を絞ることが多い。点付き曲面から団代数を構成することができ、タイヒミュラー空間論を用いることで、団変数と弧、団変数の組である団と三角形分割が対応することが知られている。この団代数に対し研究者は、角の完全マッチング、ポテンシャル付き箙の最小切断、二部グラフの完全マッチングを用いた3種類の団展開公式を与えた。第1と第2の公式は昨年度研究者が、第3の公式はCarroll-PriceがA型の場合に与えた公式の一般化である。他に重要な団代数の1つとして、Amiotによる一般団圏の圏化を行うことのできる団代数が考えられる。1つの箙から団代数と(対応するヤコビ代数の)加群圏が定義され、団変数とある直既約加群、団とτ傾加群や左有限なワイド部分圏などが対応する。研究者は多元環の表現論の観点から、より一般の加群圏において左有限なワイド部分圏と左有限な半安定部分圏との1対1対応を与えた。この結果は遺伝的代数の加群圏において与えられたIngalls-Thomas対応の一般化である。

対応する安定空間の壁部屋構造を見ると各部屋に団が対応し、壁を隔てて隣り合う団は変異で移りあう関係である。昨年度研究者が与えた多角形の三角形分割に対応する、A型の団代数において与えた団展開公式を、一般の点付き曲面の三角形分割に対応する団代数に拡張できた。団理論と関わりの深い多元環の表現論において、新たな1対1対応を与える事ができた。団代数は団変数と呼ばれる生成元と関係式を持った可換代数であり,団代数の理論は現在様々な分野に応用されている.本年度は主に以下の2つの方面から団代数の研究を行った.(A)団展開公式とfベクトル団変数を具体的に求める公式を団展開公式と呼ぶ.多角形の三角形分割における角の完全マッチング,二部グラフの完全マッチングを用い,一般の点付き曲面に対応する団代数に対し団展開公式を与えた.二部グラフの団展開公式はCarrollとPriceがA型の団代数に対し与えた公式の一般化となっている.応用の1つとして,団変数のF多項式の最高次数の列(fベクトル)が, QiuとZhouによって与えられたタグ付き曲線の交点数の列(交点ベクトル)と一致することを得た.特定の場合にfベクトルは,ある加群の次元ベクトルと一致することも知られており,交点数と次元の関係を与えたとも言える.一方,行田氏との共同研究により,交点ベクトルの組から三角形分割の復元を行った.これにより,点付き曲面に対応する団代数において,団(ある種の団代数の組)は含まれる団代数のfベクトルから一意に定まることがわかる.1つの団に含まれる団変数のgベクトルによって張られる,ユークリッド空間上の錐をgベクトル錐と呼ぶ.団代数の全てのgベクトル錐によりユークリッド空間上の扇(g扇)が与えられる.点付き曲面に対応する団代数の場合に, g扇が稠密であることを示した.表現論への応用として,対応する団圏の団傾対象の交換グラフが高々2つの連結成分を持つことを得た.これはQiuとZhouが境界を持つ点付き曲面に対して与えた結果の一般化である.点付き曲面に対応する団代数において,新たな団展開公式を与え,その公式を用いることで応用も得た.特にfベクトルと交点ベクトルの対応は,団代数研究の1つの問題「団変数の分母ベクトルと,対応する加群の次元ベクトルの差異を与えること」に対し,交点数という幾何の言葉で解を与える.g扇の稠密性は,一般の団代数や団圏でも考えられる.また,近年多元環の表現論において発展しているτ理論でも同様の議論ができ,幅広い応用が見込める.近年、正値性や符号同一性といった団代数研究における重要な未解決問題が、トーリック幾何を起源とするScattering図形などを用いて示された。一方、多元環の表現論における安定空間の壁部屋構造を用いることでScattering図形を構成できる。現在これらのScattering図形の一致条件を研究しており、ある条件下で一致することを示した。今後は一致するための必要十分条件を与えたい。Scattering図形においてBroken Lineを用いて団変数を与えることもできるため、団展開公式の研究にも繋がると考えている。g扇の稠密性に関して,有限型の団代数の場合はよく知られている.有限型の次に基本的なクラスとして有限変異型が考えられる.いくつかの例外(E型, E型, Tubular型, X型)を除いて有限変異型は点付き曲面に対応する.研究者の結果から,あとは例外型と有限変異型でない場合を考える.現在,有限変異型でない団代数はg扇の稠密性を持たず, E型, E型はg錐の稠密性を持つことも得ている.
ポイントフッ素化フェロモンアナログの不斉合成とその生物活性相関

フェロモンのレセプタータンパクにおけるフェロモン分子の認識は様々な様式が存在し,極めて精緻な分子認識が行われている。しかし,その分子認識の機構は全く不明であった。有機化合物中のメチレン基をジフルオロメチレン基に置き換えると分子の形を変化させずに,隣接する官能基の反応性や分子表面電荷やHOMO, LUMO軌道を修飾できる。実際にγ-ラクトンのα位にジフルオロメチレン基が導入されると分子の形を維持したまま,分子表面の電荷密度とLUMOに大きな変化が生じる。そこで,その分子の静電マップとフェロモン活性相関を比較することで,フェロモンレセプターの分子認識メカニズムを解明する手法になるものと期待される。ターゲットとしてアフリカの穀物害虫であるEldana saccharinaのフェロモンであるエルダノリドにジフルオロメチレン基を導入した2,2-ジフルオロエルダノリドを合成し,誘因活性を調べたところ2,2-ジフルオロエルダノリドは天然のフェロモンをわずかに凌ぐ誘因活性を示した.このフェロモン分子を半経験的分子軌道計算(PM3レベル)で構造最適化して計算科学的に眺めてみた結果,分子軌道のLUMOは非常に異なるが,HOMOを見ると,天然のエルダノリドも2,2-ジフルオロエルダノリドも酷似していることがわかった。すなわち,Eldana saccharinaのフェロモンのレセプタータンパク上の分子認識は分子全体のHOMOが重要な働きを有するのではないかという仮説を立てた。この仮説を実証するため,分子の形は酷似しているがHOMOが異なるエルダノリドのフッ素アナログでの合成を行い,そのフェロモン活性と構造相関を調べた。ペンタフルオロエルダノリド(5FN)とトリフルオロエルダノリド(3FN)を想定し,これらを不斉合成し,そのフェロモン活性を調べたところ,天然型5FN,3FN,非天然型5FUN,3FUN共に完全に誘因活性が消失し,Eldana saccharinaにおいては,分子のHOMOがフェロモン活性を発現するための重要な要因であることを明らかにすることができた。ターゲットとしてアフリカの穀物害虫であるEldana saccharinaのフェロモンであるエルダノリドにジフルオロメチレン基を導入した2,2-ジフルオロエルダノリドを合成し,誘因活性を調べたところ2,2-ジフルオロエルダノリドは天然のフェロモンをわずかに凌ぐ誘因活性を示した.このフェロモン分子を半経験的分子軌道計算(PM3レベル)で構造最適化して計算科学的に眺めてみた結果,分子軌道のLUMOは非常に異なるが,HOMOを見ると,天然のエルダノリドも2,2-ジフルオロエルダノリドも良く似ていることがわかった。ラクトン部分の反応性は大いに違うが,見かけは意外に瓜二つなのかもしれない。すなわち,フェロモンの分子認識については分子全体のHOMOが重要なのではないか,という着想を得るに至った。そこで,この考えを確かめるため,分子の形が類似しているがHOMOが異なるエルダノリドのフッ素アナログであるペンタフルオロエルダノリド(5FN)とトリフルオロエルダノリド(3FN)を想定し,これらを不斉合成し,そのフェロモン活性を調べたところ,天然型5FN, 3FN,非天然型5FUN, 3FUN共に完全に誘因活性が消失し,Eldana saccharinaにおいては,分子のHOMOがフェロモン活性を発現するための重要な要因であることがわかった。さらにこの確証を得るため,次にラクトン環のβ位にフッ素を導入したエルダノリド誘導体合成を検討した。新規6-メチル-1,1,2-トリフルオロ-1,5-ヘプタジエン-3-オールを合成し,このラセミ体アセタートにリパーゼ触媒不斉加水分解による速度論的光学分割を行った.Pseudomonascepacia由来のリパーゼPSを用いて加水分解し,加水分解されたアルコールが95%eeで得ることに成功した。このアルコールをブロモアセタールに変換し.分子内ラジカル環化反応でβ位にフッ素を導入したラクトールを得た。これを,Jones酸化をすればββ'β"-トリフルオロエルダノリドの合成が達成できると考えられ,現在反応条件を検討中である。

ターゲットとしてアフリカの穀物害虫であるEldana saccharinaのフェロモンであるエルダノリドにジフルオロメチレン基を導入した2,2-ジフルオロエルダノリドを合成し,誘因活性を調べたところ2,2-ジフルオロエルダノリドは天然のフェロモンをわずかに凌ぐ誘因活性を示した.このフェロモン分子を半経験的分子軌道計算(PM3レベル)で構造最適化して計算科学的に眺めてみた結果,分子軌道のLUMOは非常に異なるが,HOMOを見ると,天然のエルダノリドも2,2-ジフルオロエルダノリドも酷似していることがわかった。すなわち,Eldana saccharinaのフェロモンのレセプタータンパク上の分子認識は分子全体のHOMOが重要な働きを有するのではないかという仮説を立てた。この仮説を実証するため,分子の形は酷似しているがHOMOが異なるエルダノリドのフッ素アナログでの合成を行い,そのフェロモン活性と構造相関を調べた。ペンタフルオロエルダノリド(5FN)とトリフルオロエルダノリド(3FN)を想定し,これらを不斉合成し,そのフェロモン活性を調べたところ,天然型5FN,3FN,非天然型5FUN,3FUN共に完全に誘因活性が消失し,Eldana saccharinaにおいては,分子のHOMOがフェロモン活性を発現するための重要な要因であることを明らかにすることができた。フェロモンのレセプタータンパクにおけるフェロモン分子の認識は様々な様式が存在し,極めて精緻な分子認識が行われている。しかし,その分子認識の機構は全く不明であった。有機化合物中のメチレン基をジフルオロメチレン基に置き換えると分子の形を変化させずに,隣接する官能基の反応性や分子表面電荷やHOMO, LUMO軌道を修飾できる。実際にγ-ラクトンのα位にジフルオロメチレン基が導入されると分子の形を維持したまま,分子表面の電荷密度とLUMOに大きな変化が生じる。そこで,その分子の静電マップとフェロモン活性相関を比較することで,フェロモンレセプターの分子認識メカニズムを解明する手法になるものと期待される。
低域混成波との複合過程を用いた高密度ヘリコン波プラズマの生成

ヘリコン波のよるプラズマ生成では、希ガスのガス圧数mTorr,外部磁場Bo1KGにおいて高周波電力(Prf<5kW)を上げていくと、アンテナの誘導電場によって低密度プラズマ(np<10^<12>cm^<-3>)が生成される低密度モードから、密度が一桁以上急激に増加する密度ジャンプを経て、ヘリコン波によってnp=10^<13>cm^<-3>以上の高密度プラズマが生成される高密度モードへ移行することが調べられてきた。本研究は、低域混成波とヘリコン波との複合過程を用いて高密度プラズマを生成しその物理的機構を解明するとともに、低域混成波の密度ジャンプにおける役割を明らかにすることを目的とした。実験は、直線型実験装置(HPX)を用いて行なった。Bo<1.5kGのもとで、各種ガスを数mTorr封入した真空容器の一端に設置したダブルループアンテナに高周波(f=721MHz,Prf<15kW)を印加しプラズマを生成した。f=13.56MHz,Prf=3kWにおいて、H_2,D_2,He,Ne,N_2,Ar,Xeガスを用いてnpのBo依存性を調べたところ、npが最大となるBoはイオン質量数の0.5乗に比例し、またその値は低域混成波の共鳴条件を満たす磁場(BRES)に近い値となった。また、Arガス,=721HMzにおいて密度ジャンプの起こる高周波電力(Prf-th)のBo依存性を調べたところ、Prf-thはf=7,10MHzにおいてBoBRESを満たすBoにおいて最小となった。これらの実験結果とイオンも含めた分散関係の数値計算の結果から、低密度モードに低域混成波が励起され、の波動ノエネルギー吸収によってプラズマ密度が上昇するとヘリコン波が励起され高密度モードに移行する、という密度ジャンプのモデルが示された。
ダイヤモンド-カーボンナノチューブ複合材料の開発

炭化水素変換においてNiなどの触媒の表面に副反応として繊維状の炭素が析出することは知られている。Ni-またはPd-ダイヤモンド触媒を用いて炭素繊維の析出について検討を行った。反応の諸条件の炭素繊維生成に与える影響を詳細に検討し、さらに透過型電子顕微鏡(TEM)により繊維状炭素の構造観察を行い、カーボンナノチューブ複合材料生成条件を詳細に検討した。ダイヤモンドを担体とし、Ni, Pdを担持した触媒上に、メタンやエタンなどの種々の炭素源から触媒の前処理条件、炭素析出条件を変化させ種々の炭素繊維を得た。Ni触媒では反応温度の上昇に伴い炭素生成量は増加し、550°Cで最大の炭素析出量を与えるが、650°Cでは全く炭素が生成しなくなった。この原因は、詳細なTEM観察により、炭化水素の分解は高温ほど速やかに進行するが、生成した炭素が、Ni粒子内を拡散し、分解面の反対側に再び炭素を析出する速度が炭素生成速度より小さくなり、N俵面にグラファイト層が成長し、炭化水素の分解が止まるためであることを見いだした。Pdを担持した触媒上では、600700°C付近ではNi触媒よりも細い10nmの炭素繊維が成長するが、800°Cでは反応初期に生成した細い繊維が融合し、130nmにもおよぶ太い繊維になることを明らかにした。炭素繊維の太さはダイヤモンド担体上の金属粒子径に依存し、Ni、Pdともに2-10nmの金属が分散しているが、Pdの方が小さい粒子の割合が多く細い繊維が多かった。また、金属粒子とダイヤモンドの接触角より炭素繊維中のグラファイトの配向が決まることが明らかになった。これらの成果は、カーボンナノチューブを高効率で製造するための極めて重要な知見である。近年カーボンナノチューブが注目され、触媒を用いる製法も検討されている。本研究では、Ni塩を粉末ダイヤモンドに担持して、水素還元した後400800°Cに加熱し、炭化水素ガスを通じることにより炭化水素の分解を行うと繊維状炭素がダイヤモンド表面に析出することを見出した。炭素源としてメタンエタンなどの炭化水素を用いるとエタンでは400°C付近から、メタンでは450°C付近から炭素の析出が起こり、メタンでは水素が、エタンを用いると水素の他にメタンやエチレンが生成した。いずれの炭化水素を用いたときにも最大炭素生成量を与える温度があり、エタンでは500°C、メタンでは550600°Cの時に炭素析出量は最大になった。650°C以上の高温では炭化水素によらず全く炭素の析出は起こらなくなった。反応は時間の経過に伴い飽和し、1時間程度で析出が終了することもあるが、一時間後の析出量は、Ni1原子あたりエタンでは670原子の炭素が析出した。一方メタンを用いると250原子の炭素が析出した。これらの析出した繊維状炭素をSEM、TEMを用いて観測すると、いずれもナノサイズの炭素繊維で、メタンから600°Cで析出させたときは2040nmのチューブがエタンから500°Cで析出させたときはさらに細いより均一なチューブが生成していた。TEM観察からこれらのチューブは中空であり、10nmスケールの細孔が通じていることがわかり、多層のカーボンナノチューブが高速かつ多量に生成できることが初めて見出された。また、これらの実験は再現性は極めて良好であった。X線回折では析出温度が低いため結晶化は十分進行していないが、26°に黒鉛の結晶構造による回折線が認められた。

昨年度はNi-ダイヤモンド触媒を用いて炭素繊維の析出について検討を行ったが、本年度は金属をCo,Pdなどに広げ,担体についても表面積の小さなシリカを含めて検討した。また、炭素源となる炭化水素についても、エタン、エチレンなどを用いて、触媒金属、担体、炭素源などが析出炭素の形状に与える影響を詳細に検討した。水素還元温度、炭化水素分解温度は炭素繊維析出に重要な影響を与えた。Niを用いたときは水素還元温度によらず,750°C以上の高温で炭素析出が見られなくなった。メタンの分解において、Pdを用いると、Niを用いたときより同じ条件では細い炭素繊維が析出した。エタンを用いると高温で100nm程度の極めて太い炭素繊維が析出し、この太い炭素繊維は反応初期に生成した10nm程度の細い繊維が合体して成長することがTEM観測の結果明らかになった。炭化水素の影響はメタンの方がエタンより析出量は少なくなるが、より直線的な炭素繊維が生成した。シリカ上で炭素繊維が析出することはよく知られている現象であるが、表面積が小さくダイヤモンド以下の12m^2/gで細孔の無いシリカを用いて、Ni,Co担持して反応を行った。エタンでは分解が低温から進むために析出量は多いが、ランダムな構造の炭素繊維が生成した。Co-シリカ上でエチレンの分解を高温で行うと中空で直線状のカーボンナノチューブを得ることができた。このとき炭素繊維の先端に金属粒子は見られず、シリカに根元が固定されて成長が起こっていると推察された炭化水素変換においてNiなどの触媒の表面に副反応として繊維状の炭素が析出することは知られている。昨年度までにNi-ダイヤモンド触媒を用いて炭素繊維の析出について検討を行ったが、今年度は透過型電子顕微鏡(TEM)により繊維状炭素の構造観察を行い、カーボンナノチューブ複合材料生成条件を詳細に検討した。ダイヤモンドを担体とし、Ni, Pdを担持した触媒上に、メタンやエタンなどの種々の炭素源から触媒の前処理条件、炭素析出条件を変化させ種々の炭素繊維を得た。Ni触媒では反応温度の上昇に伴い炭素生成量は増加し、550°Cで最大の炭素析出量を与えるが、650°Cでは全く炭素が生成しなくなった。この原因は、詳細なTEM観察により、炭化水素の分解は高温ほど速やかに進行するが、生成した炭素が、Ni粒子内を拡散し、分解面の反対側に再び炭素を析出する速度が炭素生成速度より小さくなり、Ni表面にグラファイト層が成長し、炭化水素の分解が止まるためであることを見いだした。Pdを担持した触媒上では、600700°C付近ではNi触媒よりも細い10nmの炭素繊維が成長するが、800°Cでは反応初期に生成した細い繊維が融合し、130nmにもおよぶ太い繊維になることを明らかにした。炭素繊維の太さはダイヤモンド担体上の金属粒子径に依存し、Ni, Pdともに2-10nmの金属が分散しているが、Pdの方が小さい粒子の割合が多く細い繊維が多かった。また、金属粒子とダイヤモンドの接触角より炭素繊維中のグラファイトの配向が決まることが明らかになった。これらの成果は、カーボンナノチユーブを高効率で製造するための極めて重要な知見である。
光局在モードを制御した新規ランダム構造の共振器性能評価に関する研究

本研究は、光学特性が制御された新規ランダム構造を用いた簡便安価に作製可能な光反応場・光デバイスの実現に向け、新規ランダム構造における共振器効果の検証及びその特性評価を目的としている。前年度までに確立した制御方法により、従来のランダムレーザーとは異なる、2段階のしきい値を持つ特異な発振特性を観測した。そこで本年度は、この特異な発振特性の解明を目的とし、利得媒質であるZnOのキャリア状態解析を行った。その結果、1段階目のレーザー発振には励起子が、2段階目には電子正孔プラズマが関与していることを明らかにした。通常ZnOランダムレーザーは電子正孔プラズマ由来であるが、本制御方法の適用により従来制御された規則的な共振器で観測されるような励起子由来のレーザー発振をランダム構造において初めて観測することに成功した。さらにこの結果に加え、スペクトル変化の様子がポラリトンレーザーの特徴とよく一致していることから、励起子ー光子間の強結合状態がランダム構造内でも実現できる可能性を示唆する結果を得ることに成功した。これまで制御方法を確立したことから、次に発光デバイス応用を目指し、ナノロッドアレイランダムレーザーの実現を目指した。レーザー誘起水熱合成法により、短時間でロッド径の異なるZnOナノロッドアレイ構造を作製し、各構造においてランダムレーザー発振の観測に成功した。さらに、ロッド径の最適化により低しきい値化も実現し、今後、上記制御方法の適用により、高性能なナノロッドアレイランダムレーザーの実現が期待できる。これらの結果は、不規則な構造中においても任意に発振モード等の光学特性を制御可能なことを示すだけでなく、この制御により励起子ー光子間の強結合状態を誘起できる可能性を示していることから、ランダム構造を用いた光反応場や発光デバイス等を実現する上で重要な知見となる。28年度が最終年度であるため、記入しない。この目的を達成するため、初年度は、共鳴特性が制御された新規ランダム構造中の共振器特性評価を目標としている。これに対して申請者は、新規ランダム構造を構成する共鳴散乱体のサイズにより共鳴特性をチューニング可能であることを実験的に検証し、さらに、この共鳴特性が制御されたランダム構造において、構造パラメータの一つである欠陥領域のサイズがレーザー発振モード数に寄与することを明らかにした。これらの結果は、学会において発表し、英国学術誌Journal of Opticsに投稿するなど、初年度の目標である共鳴特性が制御された新規ランダム構造中の共振器特性評価を着実に遂行している。また、今までの共鳴散乱体と欠陥領域を利用した独自の周波数・空間的なモード制御に加え、新たに時間領域での制御を目指して、グラフェンの負の熱膨張を利用したランダムレーザーの白色光によるスイッチング手法を提案するなど、ランダムレーザーの新規制御手法に関しても積極的に研究を進め、学会にて発表している。本研究課題の次年度の目標である、ランダム構造におけるポラリトンレーザー発振の可能性の検討に向け、既にその分野に精通している独立行政法人理化学研究所の強相関理論研究グループに研究打ち合わせに行くなど、既に次年度の研究計画も遂行し始めている。申請者は、共鳴特性が制御されたランダム構造において、構造パラメータの一つである欠陥領域のサイズがレーザー発振モード数に寄与することを明らかにし、その成果を英国科学誌のJournal of Opticsに投稿するなど、本研究課題の初年度の目標である共鳴特性が制御された新規ランダム構造中の共振器特性評価を着実に遂行している。また、今までの周波数・空間的なモード制御に加え、新たに時間領域での制御手法を提案するなど、新規制御手法に関しても研究を進めており、今年度は国内学会2件、国際学会2件、筆頭著者として発表している。さらには、新規ランダム構造中においてポラリトンレーザーと類似した挙動を確認したことから、ランダム構造中におけるポラリトンレーザーの実現に向けて、その分野に精通している独立行政法人理化学研究所の強相関理論研究グループに研究打ち合わせに行くなど、次年度の目標に対しても既に研究を進めている。このような点から、本研究は研究計画に対しておおむね順調に進んでいると考えている。

レーザー誘起水熱合成法により、短時間でロッド径の異なるZnOナノロッドアレイ構造を作製し、各構造においてランダムレーザー発振の観測に成功した。さらに、ロッド径の最適化により低しきい値化も実現し、今後、上記制御方法の適用により、高性能なナノロッドアレイランダムレーザーの実現が期待できる。これらの結果は、不規則な構造中においても任意に発振モード等の光学特性を制御可能なことを示すだけでなく、この制御により励起子ー光子間の強結合状態を誘起できる可能性を示していることから、ランダム構造を用いた光反応場や発光デバイス等を実現する上で重要な知見となる。次年度の目標は、ランダム構造におけるポラリトンレーザー発振の可能性の検討である。これまで、新規ランダム構造中においてポラリトンレーザーと類似した挙動を確認している。そこで、まず、このポラリトンレーザーと類似した挙動に関して、励起光強度に対するスペクトルの変化等のより詳細な検証や、しきい値キャリア密度解析を行い、従来のランダムレーザーや一般的なポラリトンレーザーとの比較・検討を行うことでランダム構造中におけるレーザー発振状態の検証を行う。また、ポラリトンレーザーは、励起子ポラリトンとフォノン間の相互作用により、通常のレーザーが1に収束する2次のコヒーレンス関数が、1より大きい値に収束するという特徴を持つ。そこで、新規ランダム構造においても2次のコヒーレンスを測定することで、本構造中におけるポラリトン状態の有無の検証を試みる。また、新たに時間領域での制御を目指したグラフェンの負の熱膨張を利用したランダムレーザーの白色光によるモードスイッチングに関しても、白色光強度がモード変化に与える影響や、熱の膨張に対する光量の相関等を調べることで、より明確なモードスイッチングのメカニズムの検証を進める予定である。28年度が最終年度であるため、記入しない。
レーザ誘起前期解離蛍光法による超音波空気流の可視化と計測

これまでに,エキシマレーザー(ArF:193mm),イメージインテンシファイア及び超高感度CCDカメラを組み合わせた空気流の可視化システムを構成し,超音速自由噴流と乱流噴流に適用してその有効性を確認した.さらに,超音速自由噴流を対象として理論的に求めた蛍光強度分布が実験で得られた強度分布とよく一致することが明かとなり,理論で仮定している衝突失活及び励起状態における再配分の無視がO_2のレーザー誘起前期解離蛍光(Laser-Induced Predissociation Fluorescence;LIPF)では打倒であることを明かにした.新たにシステムに組み込んだ分光器によりO_2のLIPFスペクトルの観測が可能となり,波長固定の線幅の広いレーザーを利用した新しい温度計測法を考案した.一般にLIFを利用して温度を計測するには,蛍光強度が温度と密度に依存するため,密度の影響を取り除くか別の方法で密度を計測する必要がある.これまでに報告されている線幅の広いレーザーを利用したO_2のLIPFによる温度計測では,密度の影響を除去するために,圧力一定の流れ場に限定したり,Rayleigh散乱と組み合わせて温度が計測されているが,いずれも蛍光スペクトルに基づいていないために計測精度は十分ではない.本研究では,蛍光スペクトルの異なる2つの波長範囲の積分強度比から温度が計測できることを理論的に明かにし,温度範囲にごとに最適な2つの波長範囲を決定するとともに,積分強度比と温度の関係を求めた.高温空気にこの温度計測法を適用し,計測した蛍光スペクトルの2つの波長範囲の積分強度比から求めた温度が熱電対で計測した温度とほぼ一致することを明かにした.今後は,比較的広い範囲のスペクトルを一括して取得する方法を確立し,計測時間の短縮,温度の計測精度の向上,さらには2次元計測への拡張を計画している.これまでに,エキシマレーザー(ArF:193mm),イメージインテンシファイア及び超高感度CCDカメラを組み合わせた空気流の可視化システムを構成し,超音速自由噴流と乱流噴流に適用してその有効性を確認した.さらに,超音速自由噴流を対象として理論的に求めた蛍光強度分布が実験で得られた強度分布とよく一致することが明かとなり,理論で仮定している衝突失活及び励起状態における再配分の無視がO_2のレーザー誘起前期解離蛍光(Laser-Induced Predissociation Fluorescence;LIPF)では打倒であることを明かにした.新たにシステムに組み込んだ分光器によりO_2のLIPFスペクトルの観測が可能となり,波長固定の線幅の広いレーザーを利用した新しい温度計測法を考案した.一般にLIFを利用して温度を計測するには,蛍光強度が温度と密度に依存するため,密度の影響を取り除くか別の方法で密度を計測する必要がある.これまでに報告されている線幅の広いレーザーを利用したO_2のLIPFによる温度計測では,密度の影響を除去するために,圧力一定の流れ場に限定したり,Rayleigh散乱と組み合わせて温度が計測されているが,いずれも蛍光スペクトルに基づいていないために計測精度は十分ではない.本研究では,蛍光スペクトルの異なる2つの波長範囲の積分強度比から温度が計測できることを理論的に明かにし,温度範囲にごとに最適な2つの波長範囲を決定するとともに,積分強度比と温度の関係を求めた.高温空気にこの温度計測法を適用し,計測した蛍光スペクトルの2つの波長範囲の積分強度比から求めた温度が熱電対で計測した温度とほぼ一致することを明かにした.今後は,比較的広い範囲のスペクトルを一括して取得する方法を確立し,計測時間の短縮,温度の計測精度の向上,さらには2次元計測への拡張を計画している.
光による葉緑体遺伝子の転写制御機構

本年度は、光による葉緑体遺伝子の転写誘導が核にコードされた転写制御因子によってどの様に制御されているかを明らかにするために、1.in vivoで見られる光による転写活性変化を再現できる葉緑体in vitro転写系の改良、2.光誘導転写に関わるシス因子の同定、3.光誘導転写制御因子の部分精製を行った。1.葉緑体in vitro転写系の改良光照射前後のコムギのプラスチドの膜画分を高塩濃度緩衝液で処理しin vitro転写活性を有したプラスチド抽出液を調製した。抽出処理の改良によりin vivoでの転写誘導のin vitroでの再現性を高めることが出来た。葉緑体psbD/C遺伝子クラスターの構成的転写開始点のプロモーター(D/C-2、-4)による転写は光照射前後のどちらのプラスチドからの抽出液でも同程度の活性であったが、光誘導プロモーター(D/C-3)の転写活性は光照射後のプラスチド抽出液で著しく促進されていた。この成果は現在Physiologyに投稿中である。また、TritonX-100を使用することにより、前者の約5倍の転写活性を持つ葉緑体抽出液を調製することにも成功した。光誘導プロモーター(D/C-3)と構成的プロモーター(D/C-4)の上流配列を順次欠失させた鋳型DNAを用いてin vitro転写を行い、D/C-3プロモーターからの光誘導転写に関与するシス因子の同定を行った。構成的転写開始点D/C-4のプロモーターは多くの葉緑体プロモーターと同様に原核生物タイプであるのに対して、光誘導転写に関わるシス因子は、D/C-3の転写開始点の150bp以上上流にあることが分かった。従って、光誘導プロモーターは構成的なプロモーターとは異なった特異的なシス因子によって制御されていると考えられる。3.光誘導転写制御因子の部分精製先に述べたTritonX-100による葉緑体抽出液をヘパリン-sepharoseカラムで分画し、RNAポリメラーゼ活性を有する画分は光誘導転写制御因子を含む画分を分離することが出来、両者を再構成することにより光誘導プロモーターからの転写が再現された。