hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
濾過食二枚貝のホタテガイ・マガキによる付着珪藻の利用メカニズムの解明

付着珪藻は、濾過食者であるホタテガイもマガキの食物としてひじょうに重要な役割を担っていることがあらためて確認された。付着珪藻は多種多様な種が共存しており、サイズ組成も様々である。付着珪藻はホタテガイやマガキの殻表やカゴ等に増殖して、剥離したものや滑走運動によって殻表縁辺に移動したものが取り入れられる。付着珪藻が通年安定的に増殖できるのは、共存付着動物からの栄養塩類の供給システムが存在するためと予測され、養殖システムを支えているミクロな物質循環系の重要性を見出すことができた。ホタテガイやマガキなどの濾過食者が、植物プランクトンだけでなく、付着珪藻を摂食できるメカニズムの解明をするために、フィールド実験と飼育実験を行った。女川湾においてホタテガイ垂下養殖を行い、摂食している食物、周囲の微細藻類の量、種類組成を通年調べた。その結果、浮遊性の微細藻類と付着珪藻の食物としての比率は、ほぼ1:1であった。春季大増殖期と秋季大増殖期においては、浮遊性微細藻類が優先したが、ほかの季節は付着珪藻が多く取り込まれていた。付着珪藻は通年、コンスタントに取り込まれていることが分かった。また、付着珪藻の種類組成は多様であることも明らかになった。ホタテガイの食物組成については、水深による違いも小さく、ホタテガイの成長も水深による違いは見られなかった。海水中にはこの付着珪藻は存在せず、ホタテガイの殻表面に増殖しているものであった。微細藻類を除去した海水を用いて、耳吊りホタテガイに振動を与え、その頻度を変えた飼育実験を行い付着珪藻の取り込み量の違いについて調べた。その結果、物理的な振動を与えた場合と、与えない場合とでは、大きな違いはなく、どちらの場合にも付着珪藻を摂取していた。殻の表面に成育した付着珪藻は、水中に懸濁することなく、ホタテガイに取り込まれていることが分かった。すなわち、付着珪藻のうち、滑走運動性のある種類が、ホタテガイの繊毛運動によりつくられた水流によって、滑り込むように外套腔内に入るものであろうと予測され、取り込みメカニズムの概要を捉える事ができた。養殖ホタテガイ・マガキには多くの付着生物が共存しており、これら付着生物の特徴を明らかにすることを今年度の大きな目的の柱に据えて研究を行った。現場から採集したホタテガイとマガキの表面には、ムラサキイガイ、ユウレイボヤ、フジツボなど付着しており、いずれも懸濁物食者であり、海水中の植物プランクトンを摂取していることが分かった。屋外の大型水槽の飼育実験では、とくにムラサキイガイのろ過量が著しく大きく、ホタテガイおよびマガキのろ過量より大きいことが分かった。海水中の植物プランクトンの多くは殻やロープに付着しているムラサキイガイによって摂取されてしまうことを意味している。ムラサキイガイは付着珪藻の摂取はほとんど認められず、ろ過食二枚貝類であっても、食物の摂取様式には違いがあることも明らかになった。一方、付着生物の中でヨコエビ類やワレカラ類などの甲殻類は付着珪藻を摂食しており、殻の表面を活発に移動している様子がうかがえた。これらの付着生物を除去したものと除去しないものとで比較実験を行った結果、ホタテガイ、マガキともに、大きな違いは認められず、動物の影響を受けることなく、付着珪藻の摂取が行われている。付着珪藻の生態については、多種多様な付着珪藻が共存していること、運動性がある種類が多く摂取されていることが明らかになった。研究フィールドとしていた宮城県女川湾は、2011年3月11日に発生した東北太平洋沖大地震による津波により、環境の大規模撹乱を受け、また研究施設や設備もすべて流失し、壊滅的な被害を受けた。そこで、本研究課題については、研究計画を一部変更して、フィールドを青森県陸奥湾に移し、実験施設を作り、研究を実施した。ホタテガイの食物として、重要であることが分かっている付着珪藻の利用メカニズムについて、安定同位体標識による新たな手法を用いて解析した。付着珪藻の取り込みの大きさは、(1)海水中の植物プランクトンの濃度、(2)付着動物の付着状態という、二つの要素で変わることが分かった。2010年度実施の女川湾において生育したマガキ・ホタテガイの場合には、付着動物の有無は大きな影響を与えなかった。一方、陸奥湾のホタテガイの場合には、付着動物の存在により、植物プランクトンの摂取は無い場合よりも半分以下に減少することが分かった。陸奥湾でのホタテガイ養殖は、パールネット方式であるため、付着動物が大量につきやすいことが原因と考えられる。また、ホタテガイの実際の活動の場であるパールネット内の食物環境は、周囲の海水中と異なっていることが予測されたので、潜水士によるパールネット内の海水採集を試みた。

その結果、パールネット内の物理環境も食物環境も、周囲の海水とは異なっていることが、はじめて明らかになった。陸奥湾のホタテガイにとって、付着珪藻の役割はひじょうに大きく、コンスタントに常時取り込むことができる状況が、パールネットという環境によりつくられていることが分かった。付着珪藻の種類は多様であり、運動性のあるものは、殻表上から滑り込むようにして入り込み、一方、付着性の強い種類は、付着動物等の活動により剥離したものがネット内に懸濁してから取り込まれる。つまり付着珪藻の利用メカニズムには二大経路があることがわかった。
トランスレーショナルリサーチに基づいた子宮頸癌に対する治療法の適応決定

子宮頸癌の放射線治療は化学療法の併用によって治療成績が改善されるというEvidence Levelの高い文献が多く報告されている。特にシスプラチンを含む化学療法の有用性が指摘されており、子宮頸癌の放射線治療では化学療法の併用が標準的治療として位置付けられつつある。一方、温熱療法は表在性腫瘍で放射線治療と温熱療法併用の有用性が知られてきた。深部腫瘍では最近Vander Zee等が骨盤内腫瘍を対象に放射線治療単独と放射線治療と温熱療法併用の多施設の第III相臨床試験を行い、子宮頸癌において後者で有意に成績の良好なことを報告した。我々も子宮頸癌を対象に両者の併用で優れた局所制御生存率を報告した。そこで、これらの研究を背景に我々は多施設で抗癌剤併用放射線治療、温熱放射線治療、抗癌剤併用温熱放射線治療の3群間の第III相無作為比較試験を計画し、すでに開始した。一方、我々は放射線治療単独を施行した子宮頸癌の放射線感受性に関与する遺伝子について包括的に検討するためにcDNAマイクロアレイを用いて23040個の遺伝子発現プロファイルを観察した結果、62個の遺伝子を抽出した。本研究では放射線治療単独施行群のゲノム解析で得た結果をコントロールにして、抗癌剤併用放射線治療、温熱放射線治療、抗癌剤併用温熱放射線治療の3群の治療法におけるゲノム発現の差異を検討し、治療法の適応を決定することを目的とした。すなわち、分子生物学的なEvidence based medicineに基づいた各症例に最も合った治療法の適応の確立を目指した。放射線治療単独群の次に、温熱放射線治療群を抗腫瘍効果良好群と不良群に分けてゲノム解析を行った。
運動トレーニング効果を発揮するためのアミノ酸栄養

筋特異的に分岐鎖アミノ酸(BCAA)分解を亢進する筋特異的分岐鎖α-ケト酸脱水素酵素キナーゼ(BDK)欠損(BDK-mKO)マウスを作製し、運動トレーニング適応現象におけるBCAAの生理機能を検討した。その結果、トレーニングによる持久力の上昇が、コントロールマウスに比べてBDK-mKOマウスで抑制されることが判明した。この原因として筋グリコーゲン量の減少、ミトコンドリア酵素活性の低下、BCAA代謝産物のカルニチン誘導体化、解糖系の抑制の関与が示唆された。本研究では、筋特異的branched-chain α-ketoacid dehydrogenase (BCKDH) kinase (BDK)ノックアウトマウスを作製して、その運動能力、運動トレーニングへの適応性、および筋ミトコンドリア機能を中心に解析した。このノックアウトマウスの体重、臓器重量、および血液成分濃度は、血漿分岐鎖アミノ酸(BCAA)濃度を除いて、コントロールマウスのそれらと有意な差は認められなかった。このマウスの血漿BCAA濃度は、長期トレーニングの有無にかかわらず、コントロールマウスの約1/2のレベルにあり、有意な低値を示した。ノックアウトマウスでは筋肉のBDKが欠損しているため筋肉のBCKDH複合体が活性化され、BCAA分解が促進されたと考えられる。トレーング前のマウスの運動能力(持久走距離)を測定したところ、興味深いことにノックアウトマウスはコントロールマウスよりも運動能力がわずかに高い傾向にあった。BCAA代謝系はそのほとんどがミトコンドリアに局在するため、おそらくこのノックアウトマウスではミトコンドリア内でエネルギー基質が常に供給されている状態であることが推察される。そのため、トレーニング前のノックアウトマウスは持久運動能力が対応するコントロールマウスよりも高い傾向を示した可能性が示唆される。一方、長期トレーニング後では、コントロールマウスはトレーニングに適応してその持久運動能力はトレーニング前と比較して約2倍に上昇したのに対して、ノックアウトマウスでは長期トレーニング後でも持久運動能力はほとんど変化せずトレーニング前と同様であった。これらの所見より、筋肉におけるBCAA濃度が低下した状態では、運動トレーニングに適応することができない可能性が示唆された。本研究では、運動能力および運動トレーニング適応における分岐鎖アミノ酸(BCAA)の役割について、BCAA分解が亢進して筋中のBCAA濃度が著しく低下する遺伝子改変マウス(筋特異的分岐鎖α-ケト酸脱水素酵素キナーゼ欠損(BDK-mKO)マウス)を作製して検討した。トレーニング前のBDK-mKOマウスとControlマウスでは、運動持久力に差はなかったが、2週間のトレーニングを負荷したマウスでは、両群とも2倍以上に運動持久力の上昇がみられたものの、BDK-mKOマウスの運動持久力が有意に低い値となった。このことからBDK-mKOマウスでは、トレーニングにより運動持久力は上昇するが、その上昇が一部抑制される可能性が示唆された。トレーニングしたマウスの筋グリコーゲン量は、Controlマウスに比べてBDK-mKOマウスで有意な低値であった。よって、BDK-mKOマウスでは運動トレーニングによるグリコーゲン量の増加が抑制される可能性が示唆された。また32分間のみの急性運動を負荷することにより筋グリコーゲン量が両群とも同程度減少したことから、両マウスにおいて、運動により筋グリコーゲンを同程度代謝することが分かった。BCAA代謝のメタボローム解析では、骨格筋のBCAA濃度はBDK-mKOマウスで有意に低い値であり、急性運動の有無による変化はなかった。BCAAのアミノ基転移反応により生じる分岐鎖α-ケト酸のうちKICとKMVは、BDK-mKOマウスで測定限界以下であったが、イソブチリルカルニチンとイソバレリルカルニチンが有意な高値を示したので、BDK-mKOマウスではBCAAの分解は亢進しているが、クエン酸回路の基質とはなっていない可能性が示唆された。複合領域
国際人権法上の社会権の実施措置の有効性確保に係る基礎研究：健康権を中心に

本研究は、社会権保障のための実施措置の有効性確保を目的に、社会権の中でも最も司法審査が難しく、「司法アプローチ」による研究の発展が求められ、一方で「政策アプローチ」による研究が進んでいる健康権を題材に、「司法アプローチ」と「政策アプローチ」の双方から、必要な基礎研究、すなわち1健康権に関する国際判例データベースの作成と判例分析、及び2健康権の指標開発とそれに基づき各国のモニタリングを行うものである。平成25年度は主に2の研究に焦点を当てて、次の研究成果を出した。まず、これまで進めてきた国連人権高等弁務官事務所(OHCHR)における人権指標の開発及び活用に関する研究を論文にまとめ発表した。また、2013年に行われた社会権規約の第3回日本政府報告書審査において採択された総括所見を分析し、2013年11月に開催された国際人権法学会においてその結果を報告した。さらに、前年度に報告書の形で公表した日本における健康権のモニタリング調査の結果を分析して、日本における健康権の履行と課題について英文論文にまとめた。本論文は、海外の共同研究者らとの共同出版の形で2014年春以降に公表予定である。その他、イングランド及びスコットランドの国内人権機関、英国保健省並びに英国の人権指標の理論的枠組みの構築に貢献した研究者を訪問し、国内における具体的な人権指標の活用例と効果的な活用のための理論的及び組織的な枠組の在り方と課題についてインタビューを行った。本研究は、社会権保障のための実施措置の有効性確保を目的に、社会権の中でも最も司法審査が難しく「司法アプローチ」による研究の発展が求められ、一方で「政策アプローチ」による研究が進んでいる健康権を題材に、「司法アプローチ」と「政策アプローチ」の双方から、必要な基礎研究、すなわち1健康権に関する国際判例データベースの作成と判例分析、及び2健康権の指標開発とそれに基づく各国のモニタリングを行うものである。平成24年度においては、1について、国連の健康権に関する特別報告者であるAnand Grover氏が主宰する“Global Health and Human Rights Project"のメンバーとして、日本の健康権に関連する主要判例を、同プロジェクトが作成する国際判例データベースに提供した。また、特別報告者のミッションとして来日したGrover氏と面会し、日本の健康権の遵守状況に関する情報提供及び意見交換を行った。東日本大震災の被災者の健康権保障について国際的な関心が集まっている現在、以上のような日本からの情報発信・提供は非常に重要であるとともに、今後も継続していく意義がある。2については、オランダGroningen大学のBrigit Toebes博士が主宰する“Monitoring the Right toHealth: Multi-CountryStudy"の一環として、Toebes博士が考案した健康権の指標をベースに、国連人権高等弁務官事務所の健康権指標リストと棟居が独自に設定した指標を加え、日本の健康権遵守状況についてモニタリング調査を実施し、その報告書(日本語版)を発表した。同報告書は、国内外における日本の健康権保障の状況の確認、特に2013年の社会権規約第3回日本政府報告書審査に資するものであると考える。本研究は、社会権保障のための実施措置の有効性確保を目的に、社会権の中でも最も司法判断が難しく「司法アプローチ」による研究の発展が求められ、一方で「政策アプローチ」による研究が進んでいる健康権を題材に、「司法アプローチ」と「政策アプローチ」の双方から、必要な基礎研究、すなわち1健康権に関する国際判例データベースの作成と判例分析、及び2健康権の指標開発とそれに基づく各国のモニタリングを行うものである。最終年度である平成24年度は、主に上記の2を中心に研究を進めた。具体的には、オランダ・Groningen大学のBrigit Toebes博士が主宰するMonitoring the right to health:a multi-country study projectの枠組みにおいて、健康権の指標を用いて日本の健康権の遵守状況のモニタリングを行い、その成果を上記プロジェクト全体の成果として海外の研究者らと共に図書にまとめ公表した。その他、2013年に公表された国連の健康権に関する特別報告者の日本調査報告書等を基に、被災者の健康権保障の観点から、原発事故対応及び被災者支援策のあり方について、現地調査も踏まえ検討し、論文発表及び学会インタレストグループ報告を行った。1に関する研究については、Global health and human rights projectが運営する国際判例データベースの判例及び国際条約機関の個人通報制度の通報事例の収集及び整理にとどまり、今後引き続きそれらの分析を行っていきたい。国際法学上記2の研究については、当初の予定通り進んでおり、国内及び国外への研究成果の発信もできている。1については、2013年に健康権に関する国際判例データベースが正式に開設されたことは大きな進歩であるものの、個人の研究の進捗状況としては、先述したように平成25年度は2の研究に焦点を当てて進めてきたため研究成果が出せなかった。上記1について、当初の予定通り、日本の健康権に関連する判例のリストアップ及びサマリー(英文)を作成し、国際判例データベースに提供することができた。ただし、日本の最高裁判所ホームページに英文判例が掲載されていない重要判例については、別途翻訳をし、提供する必要があるが、その点については今後の課題となった。上記2については、国連高等弁務官事務所の人権指標に関する文書の整理と分析を行い、国際人権法学会インタレストグループ発表(2012年11月11日)及び日本弁護士連合会第75回国際人権に関する研究会(2013年2月15日)において報告するとともに、「日本における健康権の遵守状況(Right to Health in Japan)〔日本語版〕」を公表することができた。ただし、同報告書の英語版については現在翻訳作業中であり、2013年度の早い段階で公表できるよう作業を進めている。

1については、国内の判例を国際判例データベースにアップあるいはホームページを作成して公表していくとともに、国際判例データベースに蓄積された各国の健康権に関連する判例を整理及び分析し、健康権に関する判例法理や審査基準を明らかにする。2については、これまでのモニタリング調査や研究成果を踏まえ、さらに対象者ごとに細分化した指標を用いて日本及び他の先進国における健康権の状況をより詳細に分析するとともに、社会権規約委員会の定期報告書審査における健康権に関する判断基準を明らかにする。以上の研究については、論文及び学会報告等で国内外に発表する。1については、上述したように、最高裁判所のホームページに英文判例が掲載されていない健康権に関連する重要判例を翻訳し、随時国際判例データベースにアップないしリンクしていくとともに、最新の判例についてもデータベースに情報提供をしていく。また、国際判例データベースに蓄積された各国の健康権に関連する判例について整理し、各国における健康権に関する判例法理を明らかにするため分析を行う。2についても、上述のように、日本における健康権遵守状況に関する報告書の翻訳作業を行い、海外からアクセスできるようにWeb上で公表する。また、2013年度中に公表される社会権規約の第3回日本政府報告書審査の最終所見と健康権に関する特別報告者の日本訪問ミッションの報告書を題材に、健康権の指標及び基準を分析するとともに、健康権の法的内容及び性質について検討する。そして、以上の研究を含めたこれまでの研究成果を整理し、論文及び学会発表をする。2014年3月末の英国出張において、帰国日が4月1日となったため、帰路の航空券代を年度内に執行することができなかったため。平成26年度の予算執行が可能になり次第、上記英国出張の帰路航空券代を執行する。次年度に使用する予定の研究費について、当該研究費が生じた理由としては、研究代表者の所属大学の異動に伴い、上述したように、日本の健康権遵守状況に関する報告書の英文版の翻訳作業が平成24年度の予算執行期間内に終わらなかったこと、またホームページ開設も同じ理由から、次年度に持ち越されたことがある。そこで次年度については、以下のような研究費の使用計画を考えている。すなわち、設備備品費、消耗品費、国内旅費及び外国旅費については、当初の研究計画通りに執行するものの、人件費・謝金及びその他の経費については、平成24年度から繰り越した経費を含めて、繰り越し経費については主に人件費・謝金に計上している翻訳費及び英文校正費、並びにその他に計上しているホームページ開設・運営費に充当する形で使用する。
ハイブリッド量子科学の研究総括

ハイブリッド量子科学の確立に向けて円滑に目標を達成できるよう総務、会議、国際交流、広報の各グループと協力して領域全体の進行を統括した。中間審査でA評価を頂いたことを受けて、各計画研究をより加速し、計画研究間、さらには計画研究と公募研究の連携がより促進されるように活動した。総務グループでは国際交流グループと協力して2018年10月に国際会議をエコールノルマルの協力を得てパリで開催し、フランスを中心にしたヨーロッパの当該分野の研究者との連携を図った。また、公募研究も含めた領域内インターンシップを継続した。会議グループでは領域アドバイザーならびに企業委員も招いて、第7回領域会議を2018年8月に名古屋大、第8回領域会議を2019年1月に沖縄科学技術大学院大学(OIST)で開催し、活発な討論が行われた。第8回の領域会議では、その前日にOISTと共催でハイブリッド量子に関する国際会議を開催し、領域内の交流に加えて、国際交流、我々の成果の発信を行った。さらに、若手が中心になる若手研究会を領域会議に続けて2018年8月に名古屋大、2019年1月にOISTで開催し、さらにNV中心の話題にフォーカスした研究会も開催した。広報グループを中心に情報発信を充実し、領域ニュースレターNo.8-10を発行した。さらに、アウトリーチ活動として、若手の他の研究グループとの交流を促進するために半導体量子効果と量子情報の夏期研究会に協力し、NIIと共同でテラヘルツと量子系に関する市民講座を開催した。また、研究成果の広報を兼ねた書籍を2冊出版する方向で、Springer社から内定を得た。なお、これらの総括班業務を円滑に行うために事務補佐員と研究と総括の両方を担当する博士研究員を継続して雇用した。第7回、第8回の領域会議をほとんどの計画研究グループならびに公募グループからの参加を得て名古屋大ならびに沖縄科学技術大学院大学(OIST)で開催した。さらに、国際活動の活性化と領域のアクティビティの発信を兼ねて、総務、会議、国際交流グループが協力してHQS国際会議をエコールノルマルの協力を得てパリで、さらにOISTの協力を得て恩納(沖縄)で開催した。これらの会議にはハイブリッド量子に関係する研究者が集結し、様々な国際的な共同研究を議論する絶好の機会となった。また、領域内インターンシップの制度を継続し、計画研究をまたぐ共同研究を引き続き促進するとともに、新しく加入した公募研究も含めて、公募研究と計画研究の領域内共同研究を積極的に支援した。また、若手の第一人称による活動を推進すべく、若手が独自に組織する研究会を支援し、2018年度は領域会議の機会に若手会議を開催するとともに、領域会議とは独立に若手主催の勉強会などを実施した。広報活動についても広報グループを中心にホームページでのアクティビティの発信に努め、領域ニュースレターを予定通り年3号のペースで発行した。また、領域外の研究者との交流や一般市民との交流を目指したアウトリーチ活動も予定通り行った。特にテラヘルツと量子系に関する市民講座には150人を超える参加者があった。さらに、Springer社と書籍を2冊出版する方向で議論を進め、最終的に出版が内定した。書籍の出版は新学術領域の成果のアウトプットとして大変重要である。総括班としての総務、国際交流、会議、広報の各活動の連携や調整、領域内交流に向けての活動も順調であり、国際会議を計画以上の2件開催したこと、Springer社からの書籍出版が内定したことから、全体として、「(1)当初の計画以上に進展している」の自己評価とした。2019年度は本新学術領域の最後の年度であり、ハイブリッド量子科学の確立に向けた多くの目標を達成できるように総括班は継続して各研究計画、公募研究さらにはそれらの共同研究活動を支援する。具体的には、領域内インターンシップや様々な勉強会などを企画推進する総務グループ、定期的に領域ミーティングなどを行う会議グループ、Webや広報活動、さらにはアウトリーチ活動を推進する広報グループ、国際活動支援基金の採択を受けて国際共同研究や国際インターンシップを推進する国際交流グループが連携を図り、ハイブリッド量子科学の研究推進を加速する。ハイブリッド量子科学の成果を内外に広くアピールすることを目指して、2019年6月にカナダ、オタワでこの分野でアクティブなグループと共同で国際会議を開催する。さらに、2019年12月には成果のアピールを兼ねた国際会議を松江で開催する。第2回国際諮問委員会も併せて開催し、本領域の活動に関する外部評価をして頂く。2018年度に引き続きwebによる情報発信の充実を図り、領域ニュースレターを年3回継続的に発行する。さらに、「ハイブリッド量子」を広めるアウトリーチ活動をNIIと協力して行う。また、新学術領域の成果の広報の一環としてSpringerから出版予定の2冊の本について、執筆者と出版社の調整を行う。また、国際会議とは独立にアドバイザー、企業委員を招いた領域ミーティングを定期的に開催する。さらに、領域内での交流、若手の活性化を目指して領域内インターンシップ、若手会議などを積極的に開催する。また、応用が期待できそうな研究について、企業を訪問する形での企業との意見交換会を試みる。これらの活動を支援するために、総括班に補佐員、総括と研究の両方を担当する博士研究員をおく。ハイブリッド量子科学の確立に向けて円滑に目標を達成できるよう総務グループを中心に総務活動を行った。具体的には、4人の領域アドバイザーの委嘱を行い、学振151委員会から企業委員を決定し、領域会議に参加して頂いた。

さらに、領域内インターンシップの枠組みを決定し、まず2件実行した。国際的な連携を図る活動として国際交流グループを中心に若手研究者の海外派遣制度を確立し、オーストラリア、カナダに派遣した。会議グループではキックオフミーティングを2015年8月29, 30日に東京で開催し、2016年3月2,3日に大阪で2回目の領域会議を開催した。さらに、特にナノマテリアルの研究者にQuantum Enabled Technologyの考えを広げるために数回の勉強会を開催した。ウェブページなど広報の充実は初年度の最重要課題であり、広報グループを中心に領域ホームページをデザインし、日本語、英語の両ページを完成した。さらに、これも今後継続して使用する領域ニュースレターのデザインを決定し、2016年3月に第1号を発行した。また、領域のロゴについてもこれを決定した。総括班全体では総務、国際交流、会議、広報の活動が適切に行われるように、それぞれの方向性を明確にするとともに、各グループが連携して活動するように調整した。さらに、H28年度からの公募研究の募集を行い、公募研究や領域内インターンシップで使用する設備の整備などを行った。これらの総括班業務を円滑に行うためにH27年9月から研究支援者を採用した。総務で当初予定していた領域アドバイザーの委嘱、学振151委員会と連携した企業委員の委嘱を予定通り行い、領域内インターンシップの制度を確立しスタートした。国際的な連携を図る活動では若手研究者の海外派遣制度を確立し、オーストラリア、カナダへの派遣を実現した。さらに、国際加速基金の採択を受けて、国際交流活動の強化を順調に進めた。会議関係では、当初の予定通りにキックオフミーティングを56人を集め東京で、さらに2回目の領域会議を66人を集め大阪で開催した。さらに、領域内の相互交流と参加研究者のハイブリッド量子への意識を合わせるために数回の勉強会を開催した。初年度の最重要課題である広報については、ロゴを決定し、領域ホームページを作成した。ホームページの完成は少し遅れたが、結果的に魅力的なデザインのページが、日本語、英語両方でオープンした。さらに、領域ニュースレターのデザインを決定し、インタビュー記事を多くするなど、分かり易さに工夫をして、初年度中に計画通り第1号を発行した。以上述べたようにほぼすべての活動が計画通り進展している。さらに、総括班としての総務、国際交流、会議、広報の各活動の連携や調整、公募研究の募集、領域内インターンシップで使用する設備の整備なども予定通り進められた。従って、全体として、「2)おおむね順調に進展している。」と自己評価した。ハイブリッド量子科学の確立に向けて円滑に目標を達成できるよう総務、会議、国際交流、広報の各グループと協力して領域の全体としての進行を統括した。総務グループでは国際交流グループと協力して第4回の領域会議に合わせて開催した国際諮問委員会において、諮問委員の評価活動が円滑に進むように支援した。また、領域内インターンシップとして、公募研究と計画研究の交流などを実現した。
二次電池への適用に向けた鉄の酸化還元過程の制御

低コスト、高エネルギー密度二次電池への適用が期待される、アルカリ電解液中での鉄の酸化還元反応に着目し、電池で言えば使用時間拡大に相当する鉄の利用効率の向上を目的とした研究を行った。鉄を微細化して導電性の高い繊維状ナノ炭素上に担持し、鉄/繊維状ナノ炭素複合電極を調製した。鉄の含有量が少ない場合は溶液中で鉄を析出させる調製法により大きな鉄あたり容量が得られ、多い場合にはナノFe3O4の超音波分散による複合が有効であった。鉄含有量に対し鉄の利用効率が向上する傾向が確認され、これより中間的に生成するFe2+による鉄の酸化促進効果が示唆された。電気化学デバイス、例えば高容量が期待される金属ー空気二次電池への適用を企図して、鉄の酸化還元反応を理解し、また制御する目的で、鉄(水酸化鉄および酸化鉄)と繊維状ナノ炭素との複合電極を種々の手法により調製し、その充放電(酸化還元)特性を比較した。実用上の観点からは、現在10%程度である鉄の利用効率を向上することが最大の課題である。具体的な複合方法としては、鉄イオンを含む酸性懸濁液にアルカリを滴下し水酸化鉄Fe(OH)xをナノ炭素NCF上に析出させる溶液法、およびナノサイズの酸化鉄Fe3O4を超音波照射中でNCFと混合する混合法を適用した。溶液法では懸濁液に20%ポリエチレングリコールPEGを添加することにより、析出するFe(OH)xを微小化することができた。種々の手法で調製したFe/NCF複合電極を試験極、アルカリ水溶液を電解液とする三極式セルを構成し、定電位充電ー定電流放電のモードで電気化学的評価を行った。鉄の含有量を変えて調製した複合電極の鉄1gあたりの放電容量は、PEG含有溶液法で鉄含有量30wt%、混合法で鉄含有量42%において大きく向上し、前者では443mAh/gを、後者では297mAh/gを、それぞれ示した。特に溶液法での複合電極で得られた容量は、鉄がすべて充放電に関与すると仮定したときの理論容量960mAh/gの半分程度に達し、電極構造設計の有効性が示された。こうした鉄含有量での複合電極において、鉄化合物がナノ炭素表面を被覆しネットワーク構造を形成することが観察され、このネットワーク構造の形成が鉄の利用効率向上の鍵になることが示唆された。また、-0.9Vの電位平坦部の挙動から、鉄の効果的な充放電にはオキシ水酸化鉄FeOOHが関与すると推測される結果を得た。電気化学デバイス、例えば高容量が期待される金属ー空気二次電池への適用を企図して、鉄の酸化還元反応を理解し制御することを実用上の目的とした。鉄(水酸化鉄および酸化鉄)と繊維状ナノ炭素との複合電極を種々の手法により調製し、充放電(酸化還元)特性を比較した。また鉄の充放電反応のメカニズムには不明な点があり、この解明に資する情報を得ることが学術上の課題である。昨年度の検討で、複合方法によらず鉄の含有量のある程度の増大とともに、アルカリ電解液中での鉄の利用効率が増大することを見い出した。鉄の含有量増大は鉄粒子の表面積減少につながると予想されるため、逆の傾向の原因となる減少は興味深い。この理由を中間生成物の触媒的な伝播であると推測した。これに基づき、鉄の利用効率の低い鉄/ナノ炭素複合電極に、中間生成物と推測されるFeOOHを少量添加して特性を評価した。FeOOHの添加により鉄の利用効率は顕著に向上し、この効果を裏付けた。溶液法で水酸化鉄/ナノ炭素複合電極を、二価と三価の鉄を種々の比率で混合して調製した。二価の鉄を含む場合、水酸化鉄の粒子径は大きくなり結晶化が促進して表面積が減少するものの、鉄の利用効率は向上した。以上の検討から、二価の鉄が共存することで触媒的に三価の鉄の還元/酸化のサイクルを促進する効果が明らかになった。アルカリ水溶液中での金属鉄の酸化還元を負極反応として用いる二次電池は、低コストかつ高容量が期待でき次世代二次電池として魅力的な候補である。鉄の酸化還元は亜鉛などと異なり、酸化生成物の溶解度が低いため析出溶解のプロセスを経ず固相で進行する。こうした酸化還元の特徴は、電池のサイクル特性には好ましい影響を及ぼすが、一方で酸化生成物の不動態化により電極活物質の利用効率が低い値にとどまり、実電池でのエネルギー密度の低下が課題となっている。鉄負極の利用効率の向上を企図して、酸化鉄や水酸化鉄の微細な粒子を高表面積で軸方向の導電性に優れる繊維状ナノ炭素に担持した鉄/ナノ炭素複合電極を様々な手法で調製し、鉄の酸化還元特性を踏まえた高効率複合電極の設計指針を探った。鉄のナノ粒子を溶液から析出させる手法および超音波照射で分散担持する方法を比較し、担持量による依存性を調査した。高分散に担持する場合は担持量増大により鉄の利用効率の低下が予想される。これに対し実際には担持法に関わらず、担持量のある程度までの増大により鉄の利用効率は向上した。これは中間的酸化生成種であるFe(II)による酸化促進効果を示唆する。Fe(II)を種々の形で添加した電極において、利用効率に改善が見られることを確認した。

利用効率としては、コロイド安定化剤としてポリエチレングリコールを含む溶液からFe/C=50:50の比で析出した複合電極において、最も高い効率を示した。一方ナノサイズのFe3O4を超音波分散した複合電極では、幅広い組成で高い効率を示した。平成27年度はFe3O4超音波分散法に着目し、担体の繊維状ナノ炭素の表面処理による担持状態の改善、および添加剤による水素発生副反応の抑制を検討した。いずれの課題に対しても、適切な手法の適用により問題の改善傾向が見られた。低コスト、高エネルギー密度二次電池への適用が期待される、アルカリ電解液中での鉄の酸化還元反応に着目し、電池で言えば使用時間拡大に相当する鉄の利用効率の向上を目的とした研究を行った。鉄を微細化して導電性の高い繊維状ナノ炭素上に担持し、鉄/繊維状ナノ炭素複合電極を調製した。鉄の含有量が少ない場合は溶液中で鉄を析出させる調製法により大きな鉄あたり容量が得られ、多い場合にはナノFe3O4の超音波分散による複合が有効であった。鉄含有量に対し鉄の利用効率が向上する傾向が確認され、これより中間的に生成するFe2+による鉄の酸化促進効果が示唆された。本研究の目的を端的にまとめると、1電池電極としての鉄の利用効率の向上、および2放電(酸化)過程での鉄の変化の理解である。本年度は主に2の解明に対して、大きな進展が見られた。調製段階での二価と三価の鉄の共存が鉄の利用効率向上に有効であることが、複数の視点から確認された。これは単に実用上の課題解決のみならず、鉄の充放電機構を理解する上でも重要な情報となる。こうした点から、本研究は現時点でおおむね順調に進展しているものと言える。また、本研究での成果は電気化学会秋季大会にて発表するとともに、Electrochemistry誌に投稿し掲載が決定している。成果の外部発表も行われており、研究の着実な進展を裏付けている。ただし、計画ではスズ、クロム、マンガンなど異種金属と鉄の複合に関しても検討を予定していたが、ニッケル添加により鉄の利用効率がむしろ低下したこともあり、現時点ではニッケルのみにとどまっている。機能材料・デバイス今後なお利用効率の向上を企図し、以下の項目を検討する。1鉄と異種金属との複合について、金属種を慎重に選択しつつ検討を行う。2充電の副反応である水素発生を抑制するため、ナノ炭素表面にチオフェンを重合し析出させる。ナノ酸化鉄Fe3O4とチオフェン被覆ナノ炭素との複合化により、電極を調製する。3微粒子状の複合体を結着するバインダーとして、これまで用いてきたポリ四フッ化エチレン(PTFE)に代えてポリエチレングリコール(PEG)を使用し、バインダー部材の影響を確認する。3種々の電気化学試験を行い、充放電反応機構を明らかにする。本研究の目的を端的にまとめると、1電池電極としての鉄の利用効率の向上、および2放電(酸化)過程での鉄の変化の理解、である。このうち1に関しては、鉄の利用効率として現在最大で約46%に到達し、先行研究および研究代表者の従来の研究に比べて大きく向上した。また2に関しては、鉄の利用効率が向上するケースでの微視的構造および反応の類似性を確認しており、放電過程での反応に対して一定程度推測できる状況となった。また、本研究での成果を電気化学会第81回大会にて発表するとともに、Electrochemistry誌に投稿し掲載が決定している。外部発表の点からも、研究が進展しているものと見なすことができる。
新規なα-シアノ硝酸エステルの合成とカルボニル化反応

α-ブロモフェニルアセトニトリルに、アセトニトリル中50°C下で硝酸銀を作用させると良好な収率でベンゾイルシアニドが生成することを見出し、さらにベンゼン環上に種々の置換基を有するベンゾイルシアニドの合成にも適用可能であることが昨年度の研究から判明していた。そこで本年度の研究期間内に詳細な反応機構の調査を目的に研究を行った。α-ブロモフェニルアセトニトリルに低温で硝酸銀を作用させたところ、中間体と考えられるα-シアノ硝酸エステルが低収率ではあるが得られたことから、α-シアノ硝酸エステルのベンゾイルシアニドへの反応を詳細に検討した。その結果、微量の硝酸銀が触媒するα-シアノ硝酸エステルからの亜硝酸のα脱離反応によってベンゾイルシアニドが生成することが判明した。また、UVを測定して反応の経時変化を詳細に調査し、本反応がα-シアノ硝酸エステルの分子内シグマトロピータイプで亜硝酸がα脱離する機構が主反応ではないことも確認した。一方、α位に芳香環を有さないα-プロモアセトニトリル誘導体に、種々の条件下に硝酸銀を作用させてもアシルシアニドは全く生成せず、大量の原料が回収されたことから、本反応はアロイルシアニドの合成のみに適用可能な、極めて選択性の高い反応であることが判明した。以上、本研究期間内に極めて穏和な条件下にアロイルシアニドの新規な選択的合成方法を開発することができ、さらにその反応機構に関しても解明することができた。アロイルシアニドは有機合成上極めて有用な中間体であり、脱カルボニル化によるアリールシアニド、加水分解反応によるカルボン酸の構築、求核剤による付加脱離反応などに利用されることから、本反応が有機合成に適応されると大いに予想される。有機硝酸エステルのα脱離反応は、カルボニル化合物を生成する大変特徴的な反応である。ところが多くの場合、α脱離以外にβ脱離によるオレフィン化反応や炭素原子上での求核置換反応も同時に進行するため、有機合成反応への適用がほとんどなされていない。そこで今回、有機硝酸エステルのα位に電子吸引基を導入してα位水素の酸性度を大きくすると、α脱離反応が選択的に進行すると予想し、αシアノ硝酸エステルを新規に合成して、そのα脱離反応から簡便かつ高収率でアシルシアニドを合成する方法を計画・実施した。フェニルアセトニトリルとNBSとの反応から容易に入手できるα-ブロモフェニルアセトニトリルに、アセトニトリル中室温で硝酸銀を作用させたところ、目的とするα-シアノ硝酸エステルはほとんど検出されず、そのα脱離反応が進行したベンゾイルシアニドが59%の収率で生成した。このようなα-ブロモアセトニトリル誘導体から直接アロイルシアニドを与える反応はこれまでに全く報告例がないので、本反応の最適条件を精査したところ、α-ブロモフェニルアセトニトリルに1.3当量の硝酸銀をアセトニトリル中50°Cで作用させると高収率でベンゾイルシアニドが得られることを見いだした。また、最適条件下に種々のアロイルシアニドもまた良好な収率で得られ、本反応の一般性を確立した。一方、本反応を低温で反応を行うと、α-シアノ硝酸エステルが低収率ではあるが得られることも見いだした。得られたα-シアノ硝酸エステルは、触媒量の硝酸銀存在下にアセトニトリル中50°Cに加熱するか、または弱い塩基性条件下に容易にアロイルシアニドに変換されたことから、αシアノ硝酸エステルが本反応の中間体であることが判明した。現在、詳細な反応機構の調査をUVスペクトルによる反応速度測定及び分子軌道計算から調査すると同時に、アシルシアニドの合成への適用に関して精査している。

アロイルシアニドは有機合成上極めて有用な中間体であり、脱カルボニル化によるアリールシアニド、加水分解反応によるカルボン酸の構築、求核剤による付加脱離反応などに利用されることから、本反応が有機合成に適応されると大いに予想される。
長距離相互作用系の非平衡統計熱力学の構築

非加法的Tsallisエントロピーを用いて重力多体系に代表される長距離相互作用系の非平衡進化について研究した.これらの系は準定常状態を経由して熱平衡状態に漸近してゆく.数値シミュレーションにより,この準定常状態はTsallisエントロピーの極値を与えるポリトロープ状態の系列とし理解できること明らかになった.さらに,非平衡進化はポリトロープ指数の時間発展として記述され,その発展方程式を導出することに成功した.宇宙あるいは天体での物理現象は,重力が本質的な役割を果たすという点で地上の物理現象と大きく異なっている.球状星団に代表される,互いに重力で相互作用するN個の質点系である重力多体系は,自己重力系の典型である.重力は(1)遠距離力である,(2)すべての物体に対して引力である,という2つの際だった特徴を持ち,Debye遮蔽がないため本質的に長距離相互作用する系である.申請者はこれまでの研究で,重力多体系の進化は重力の性質から非平衡になり,それはポリトロ-プ状態とよばれる準定常状態で記述できることを明らかにしてきた.ここでポリトロ-プ状態とは1粒子分布関数がq^-変形を受けたBoltzmann分布で与えられる状態である.さらにq^-変形を受けた状態で準定常状態を記述しようとするアイデアをq^-変形パラダイムとよぶ.本研究では重力多体系以外の長距離相互作用系に対してq^-変形パラダイムが有効性を研究し,さらにq^-変形の起源を探ることを目的とする.非加法的Tsallisエントロピーを用いて重力多体系に代表される長距離相互作用系の非平衡進化について研究した.これらの系は準定常状態を経由して熱平衡状態に漸近してゆく.数値シミュレーションにより,この準定常状態はTsallisエントロピーの極値を与えるポリトロープ状態の系列とし理解できること明らかになった.さらに,非平衡進化はポリトロープ指数の時間発展として記述され,その発展方程式を導出することに成功した.これまでに申請者は非加法的Tsallisエントロピーを用いて重力多体系の平衡状態の解析を行った.具体的には,エントロピーの変分の極値から平衡状態を求め,圧力,密度に対する状態方程式がポリトロープ関係に従うポリトロープ状態が存在することを示した.そこで本研究では,Tsallisエントロピーの極値で与えられるポリトロープ状態が重力多体系を代表とする長距離相互作用系の準定常状態である,という理解を確立し,そのポリトロープ状態を軸に長距離相互作用系の非平衡現象を取り扱う理論的枠組みを構築する,ということを目的とした.具体的には,(1)ポリトロープ状態を特徴づける指数の発展方程式を導く手法を開発した.今までの研究から断熱壁に囲まれた重力多体系の準定常状態はポリトロープ指数と密度比で記述されること明らかになっている.さらに全エネルギーが保存するので,準定常状態を表す分布関数はポリトロープ指数nという1個のパラメターで記述される.また重力多体系の時間発展はFokker-Planck方程式を用いて解析できる.そこで本研究では上のFokker-Planck方程式を導く一般化された変分原理を利用した.変分の母関数に試行関数としてポリトロープ状態を代入しパラメタnについて変分をとることでnについての発展方程式を導出した.さらにこのnの発展方程式とN体数値シミュレーションの結果を比較し,極めて良く一致することを示した.(2)ポリトロープ状態による記述が,他の長距離相互作用系でも有効であることを示すため,2次元HMFモデルで数値シミュレーションを実行し,準定常状態が存在することを確認した.これまでに申請者は非加法的Tsallisエントロピーを用いて重力多体系の平衡状態の解析を行った.具体的には,エントロピーの変分の極値から平衡状態を求め,圧力,密度に対する状態方程式がポリトロープ関係に従うポリトロープ状態が存在することを示した.そこで本研究では,Tsallisエントロピーの極値で与えられるポリトロープ状態が重力多体系を代表とする長距離相互作用系の準定常状態である,という理解を確立し,そのポリトロープ状態を軸に長距離相互作用系の非平衡現象を取り扱う理論的枠組みを構築する,ということを目的とした.具体的には,(1)ポリトロープ状態による記述が,他の長距離相互作用系でも有効であることを示すため.2次元HMFモデルで数値シミュレーションを実行した.2次元HMFモデルでは,1次元HMFモデルと異なり2体衝突による緩和が存在する.この2体の緩和時間スケールで熱平衡状態に緩和してゆく準定常状態が存在することを確認した.またこの系は全エネルギーの値によって系の比熱が正の場合と負の場合が存在する.本研究では,数値シミュレーションにより,比熱が負の場合に限り,上の準定常状態がポリトロープ状態で記述できることを示した.(2)上の(1)の研究の過程で,2次元HMFモデルを含む一般的なモデルに対してTsallisエントロピーの極値で与えられるポリトロープ状態の1粒子分布関数を数値的に計算する手法を開発した.(3)昨年度開発したポリトロープ状態を特徴づける指数の発展方程式を導く手法を,コア崩壊する重力多体系に適用するための研究を行った.これまでに申請者は非加法的Tsallisエントロピーを用いて重力多体系の平衡状態の解析を行った.具体的には,エントロピーの変分の極値から平衡状態を求め,圧力,密度に対する状態方程式がポリトロープ関係に従うポリトロープ状態が存在することを示した.

そこで本研究では,Tsallisエントロピーの極値で与えられるポリトロープ状態が重力多体系を代表とする長距離相互作用系の準定常状態である,という理解を確立し,そのポリトロープ状態を軸に長距離相互作用系の非平衡現象を取り扱う理論的枠組みを構築する,ということを目的とした.具体的には(1)ポリトロープ状態による記述が,他の長距離相互作用系でも有効であることを示すため.2次元HMFモデルで数値シミュレーションを実行した.2次元HMFモデルでは,1次元HMFモデルと異なり2体衝突による緩和が存在する.この2体の緩和時間スケールで熱平衡状態に緩和してゆく準定常状態が存在することを確認した.またこの系は全エネルギーの値によって系の比熱が正の場合と負の場合が存在する.本研究では,数値シミュレーションにより,比熱が負の場合に限り,上の準定常状態がポリトロープ状態で記述できることを示した.(2)2次元HMFモデルでのポリトロープ指数の時間発展を理解するためには重力多体系のFokker-Planck方程式のような,運動論的方程式が必要である.この運動論的方程式の導出を行った.これまでの研究で,重力多体系以外に,2体緩和の存在する2次元Hamiltonian Mean Field (HMF)モデルにおいて準定常状態としてポリトロープ状態が存在することが数値シミュレーションにより示された.さらに,ポリトロープ状態が現れる条件が"比熱が負"であるという興味ある結果も得ている.本研究では,"負の比熱"および"長距離相互作用"がポリトロープ出現の条件であることを数値シミュレーションから確立することを試みた.そのため,逆説的ではあるが,近距離相互作用系の数値シミュレーションも実施した.実は,近距離相互作用系でも引力であれば,負の比熱が現れることが知られている.また,この場合にも低エネルギーの粒子が集まってできるコアと高エネルギー粒子が空間的にほぼ一様に分布するハロー,すなわちコア・ハロー構造を出現する.このとき,コアとハローがそれぞれ温度の異なるBoltzmann分布に従う,すなわち2温度状態になるということが予想されている.そこで,本研究では湯川ポテンシャルのようにカットオフを有する系での数値シミュレーションを実施した.近距離系相互作用系でも長距離系相互作用系と同じような準定常状態が存在することは発見したが,この状態がポリトロープで記述できるか否かは現在解析中である.
マントルウェッジ炭素の起源をさぐる

本研究では,革新的な分光学的手法を導入することにより,マントルウェッジに存在する炭素の起源の特定をめざした.マントルウェッジは沈み込んだ海洋プレートからもたらされる流体の通り道として常に議論の舞台となっている.物理的観測によって流体の存在が間接的に推察されつつあるが,その流体の実体や分布,起源などを論じるにはマントルウェッジを直接かつ精細に調べることが有用であろう.そこで我々は,マントルウェッジ由来の捕獲岩に見られる二酸化炭素を含む流体包有物から,マントルウェッジに存在する炭素の起源を究明することに挑んだ.平成30年度は,流体包有物の炭素同位体比測定を目指し,人工流体二酸化炭素の炭素同位体比の分析精度査定に挑んだ.条件によっては1‰程度の分析精度が得られたが,他の分析条件の安定性に影響を受ける.特に室温や流体温度がスペクトルに与える影響が把握できたため,その改善への道筋をつけることができた.Heの分析装置も整備した.これにより,CO2/Heと炭素同位体比を組み合わせることができるため,マントルウェッジを通過している炭素の供給源として議論されている3つの成分(有機堆積物・石灰岩・マントル)の相対寄与度が決定できる.これにより,海洋プレート由来の炭素がマントルウェッジを本当に通過しているのかどうか議論できるようになる.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成28年度は,高い波数分解能を持つラマン分光分析システムの開発に注力した.極めて長い焦点距離(200 cm)を持つ分光器を作製することにより,取得スペクトルの波数分解能を大幅に精細化させることに成功した.その意義を本研究の主題と照らし合わせて以下に記す.本研究で行う炭素同位体分析は,ラマン分光分析で得られる13CO2ピークと12CO2ピークの強度比を利用する.この手法によって地球化学的に意味のある炭素同位体比精度を得るには分光器に様々な改良をほどこす必要がある.ここ数年,筆者らはリソスフェアに広く分布するCO2流体の流体密度を分光スペクトルから精密に測定する手法を開発してきた.この分光密度測定法はこれまで密度測定が極めて困難であった直径1μm以下および超高密度(> 1.18 g/cm3)のCO2流体包有物にも適用でき,測定に要する時間も数分程度と短い.このような特徴は流体包有物の炭素同位体比を測定する上でも極めて有効に働く.また,導入した分光分析装置は普及機器の4倍をこえる波数分解能を有するため,炭素同位体比測定精度の飛躍的な向上が期待できる.例えば,普及機器の上限値に近い波数分解能(約0.28 cm-1)がさらに向上すると,ラマン分光分析法による炭素同位体比の測定精度はついに1‰オーダーに到達し,マントルウェッジ炭素の起源を究明する上で強力な武器になりうる.そこで,これまで75 cmであった分光装置内の焦点距離を200 cmまで大幅に延ばすことにより,取得スペクトル幅を大幅に狭め,従来と比べて飛躍的に高い波数分解能を持つ装置に仕上げた.この措置はピーク強度の誤差を低減させるため,13C/12Cの測定精度を向上させ,誤差1‰程度での炭素同位体比測定を可能にするであろう.平成28年度は,予定していた分光器の改良作業を滞りなく終えることができた.目標としていた波数分解能が出ており,次年度以降の作業への基礎を固めることができた.本研究では,革新的な分光学的手法を導入することにより,マントルウェッジに存在する炭素の起源の特定をめざした.マントルウェッジは沈み込んだ海洋プレートからもたらされる流体の通り道として常に議論の舞台となっている.物理的観測によって流体の存在が間接的に推察されつつあるが,その流体の実体や分布,起源などを論じるにはマントルウェッジを直接かつ精細に調べることが有用であろう.そこで我々は,マントルウェッジ由来の捕獲岩に見られる二酸化炭素を含む流体包有物から,マントルウェッジに存在する炭素の起源を究明することに挑んだ.平成29年度は,同位体標準となる二酸化炭素流体を作成する装置やガス抽出ユニットの整備に勤しんだ.CO2流体の13CO2および12CO2ピークから炭素同位体比を分析するには,炭素同位体比既知のCO2流体を合成しなければならない.我々は液体CO2を加圧する設備を有しているため,そのシステムに炭酸塩物質を酸分解できるユニットをつなげることで,炭素同位体比既知の高密度CO2流体をセル内に生成することができる.つまり炭素同位体比既知の人工流体包有物を作成することが可能となる.この一連の作業の要となる炭酸生成ガラスラインが完成したことで,炭素同位体比既知の二酸化炭素流体を高圧セルに導入できる段階に達した.そのほかにも,高い波数分解能を有するラマン分光分析装置を用いた分析手法にも改良を重ね続けた結果,特に室温や流体温度がスペクトルに与える影響を解明することができた.当初の予定通りに進んでいる.この調子を維持できるよう努める.本研究では,革新的な分光学的手法を導入することにより,マントルウェッジに存在する炭素の起源の特定をめざした.マントルウェッジは沈み込んだ海洋プレートからもたらされる流体の通り道として常に議論の舞台となっている.物理的観測によって流体の存在が間接的に推察されつつあるが,その流体の実体や分布,起源などを論じるにはマントルウェッジを直接かつ精細に調べることが有用であろう.

そこで我々は,マントルウェッジ由来の捕獲岩に見られる二酸化炭素を含む流体包有物から,マントルウェッジに存在する炭素の起源を究明することに挑んだ.平成30年度は,流体包有物の炭素同位体比測定を目指し,人工流体二酸化炭素の炭素同位体比の分析精度査定に挑んだ.条件によっては1‰程度の分析精度が得られたが,他の分析条件の安定性に影響を受ける.特に室温や流体温度がスペクトルに与える影響が把握できたため,その改善への道筋をつけることができた.Heの分析装置も整備した.これにより,CO2/Heと炭素同位体比を組み合わせることができるため,マントルウェッジを通過している炭素の供給源として議論されている3つの成分(有機堆積物・石灰岩・マントル)の相対寄与度が決定できる.これにより,海洋プレート由来の炭素がマントルウェッジを本当に通過しているのかどうか議論できるようになる.平成28年度の研究作業は,おおむね順調に進展したため,現時点で研究計画の変更は検討していない.しかし,励起レーザーとして使用していたアルゴンイオンレーザーの劣化の兆しを感じるようになったため,次年度以降にその補修や代替を検討する必要が出てくる可能性がある.その場合は,一部の研究作業をレーザーの補修作業に差し替えるなど,対応が必要になってくるかもしれない.特に改善を施す点は無いと考えているが,計画通りに進むよう努力していく.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。