hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
走査型プローブ顕微鏡による基板表面下埋没構造の画像化

ナノデバイス作製において、ナノ構造そのものの物性制御も重用であるが、ナノ構造の密度や配列を制御し、物性を制御することは重用である。そのため、ナノ粒子を基板表面層に埋め込む等の実験が幅広く行われているが、そのような構造において、個々のナノ構造の大きさ計測や膜内での位置マッピングを行うことは困難であった。そこで当研究では個々のナノ構造の大きさや誘電率に依存する静電気力を測定することで、表面に埋め込まれた個々の構造の大きさ測定および誘電率測定手法の開発を行った。ナノデバイスはナノ構造を作製することで実現が目指されており、その性能は、そのサイズ、形状、組成に大きく依存する。これらの構造は基板表面上に作製されるのみならず、基板表面下に埋没、または、バルク内に埋め込まれた形となっている。当研究ではこのような埋もれた構造の観察を目標としている。既存の手法である光電子分光法(XPS等)でも表面構造の膜厚は測定可能である。しかし、光電子分光法では半径数百μmの平均情報しか得ることが出来ず、個々のナノ構造の厚み等の測定は不可能である。また、原子間力顕微鏡(AFM)はnmスケールの空間分解能を持つが、一般的には表面に露出した構造の解析のみに用いられてる。そこで当研究では、AFMによる静電気力測定を行い、これを分析することで表面構造の厚み測定手法開発を行った。当研究では24年度中までに、GaAs半導体表面に埋もれた酸化ガリウムナノ粒子を試料とし、静電気力検出による表面膜厚計測が可能であることを示した。25年度では、膜厚測定結果の定量性を明らかにするため、半導体基板上に吸着したシリカナノ粒子の静電気力測定を行った。シリカナノ粒子は粒形が制御されて製造されており、粒径分布は小さく、任意の大きさの物を選択することが出来る。測定の結果、酸化ガリウムナノ粒子より大きな粒形分布において、静電気力で求めたサイズと実際の粒形の相対関係を明らかにすることが出来た。また、静電気力は構造の材質、すなわち誘電率に依存することもわかっている。そのため、ポリスチレンナノ粒子とシリカナノ粒子で誘電率の差異を画像化した。これは将来のナノスケールにおける単粒子ごとの組成分析に繋がる結果である。同時に誘電率測定の対照実験としてケルビンプローブ法により太陽電池のp-n接合・表面電極界面を測定し、仕事関数の変化と誘電率の変化を比較することで表面構造の電子状態を解析できることを示した。AFMを用いた表面ナノ構造の厚み測定手法の開発を目指し、当年度は、GaAs半導体表面に埋め込まれた酸化ガリウムナノ粒子の厚み測定を行った。試料とAFMカンチレバー間に電圧を印加した際に発生する静電気力は表面ナノ構造の厚みに依存する。このため、静電気力の印加電圧依存性を解析することで表面ナノ構造の厚み解析が実現できると考えている。具体的には、静電気力は印加バイアスに対して2次関数となるが、この関数の変化率は表面構造の厚みに依存すると考えられるため、この傾きを解析することで表面ナノ構造の厚みを逆算できると考えている。当研究で用いたGaAs基板上の酸化ガリウムナノ粒子は湿潤プロセスで作製したため、具体的な厚み・サイズは不明である。まず、静電気力の膜厚依存性が検出できるか検討するため、静電気力の1階微分値マッピングを行った。これはtip試料間にACバイアスとDCオフセットバイアスを印加し、ロックインアンプへの入力をtipにかかる力、参照信号をACバイアスとし、変調検出を行った。ロックインアンプから出力される静電気力の1階微分値と構造の高さにおいてDCオフセットバイアスを変化させながら同時測定を行った。結果、topographで観察された高さに応じた静電気力の1階微分値を検出に成功した。また、観察された構造の高さとの相関を統計的に処理した結果、定性的ながら、静電気力の理論計算と一致することがわかり、静電気力の傾向から構造の厚みを推計できることを見出した。また、同じ試料について、静電気力の2階微分値の測定を行った。これはロックインアンプにより静電気力を直接2階微分し、傾きを実験値として検出する方法である。この手法によって、静電気力像は構造の大きさにはっきりと依存することを明らかにすることができた。これらの結果はいままで不可能であった埋没構造のサイズ測定につながる成果である。申請書では、ナノスケールの空間において、ナノスケールの精度を持ったナノ構造の厚み測定手法の実現を第一に挙げている。現在までの成果で、目論見通り静電気力は表面ナノ構造の大きさに依存し、AFMで観察された構造の大きさと静電気力の分析値は相関を持つことを明らかにした。これは静電気力の値を計測することで、表面ナノ構造の厚みを逆算して算出可能であることを示している。これまでの研究成果は申請書に記載した計画通りの進展であると考えている。これらの成果は今まで実現されなかった事柄であり、今後の研究の基礎となる部分である。

そのため、研究の最終目標に繋がる重要なステップを達成したと考えている。しかし、最終目標に対しては解決が必要な問題が多数存在する。特に大きな問題点は測定の定量性が確保できていないことである。これは静電気力がtip-試料表面距離にも依存するため、これが測定誤差となり、無視できない大きさとなるためである。この問題点については、tip-表面距離を変化させながら測定する変調測定を計画しており、目論見通りの実験ができれば解決できると考えている。また、実験試料にも問題があり、半導体では電荷の移動や偏りが発生するため、結果的に静電気力の理論値から実験値が外れることが予想される。これも測定の定量性に問題を生じると考えられる。この問題においても適切な試料構造を検討しており、問題を排除できると考えている。これらの事由により、計画最終年度において、計画の最終目標である表面構造の厚みと誘電率測定の実現に繋げられると考えている。今後の研究の推進の方策は、まず、厚み測定における定量性を確保することにある。これはすでに計画を立てており実現できると考えている。厚み測定における定量性の確保は、検出できる静電気力の成分のうちナノ構造由来の力のみを検出することにある。現在、これを実現するため、tip-表面距離を変化させた場合の静電気力の2階微分値を測定し、統計的に処理することでナノ構造由来のみの静電気力を検出できると考えている。これはすでに予備的な実験を行なっており、tip-表面距離が静電気力に及ぼす影響を測定している。また、tip-表面距離による影響をキャンセルする手法も考案しており、実測定において導入できるか検討する段階である。また、今年度の成果を元に、厚み測定の定量性の確認及び表面組成分析に繋がる誘電率測定により適した試料構造についても考案を行なっている。具体的には、金属基板上に絶縁体ナノ微粒子を分散させた構造を想定している。これにより、粒子の大きさはAFMの高さ像として反映され、また絶縁体であるため半導体のように電荷の偏りなどは防げると考えられる。絶縁体ナノ粒子としては、市販品であるシリカやガラスビーズ、ポリスチレン微粒子などを想定している。これらは取り扱いも容易であるため、実験に適していると考えられる。計画の最終目標として、表面の組成分析を目指した誘電率測定についても実験に着手する。前項までに確立した統計処理において、静電気力の構造サイズに対するグラフのプロットの傾きはナノ構造の誘電率に依存すると考えられる。そのため、静電気力の2階微分値を統計的に処理することで実現を目指す。実際の実験としては、デモンストレーションとして、同じサイズのガラスとポリマーが乗った基板の測定において、材質の違いを反映した像を示す計画である。今年度の研究費は主に試料作製と測定の消耗品に用いることを計画している。当研究はAFMの実験的な手法開発であり、実験としてトライアンドエラーを数多く行うためにカンチレバーを多量に消費することが想定される。カンチレバーは単価も高価なため、これに多くの予算を用いる予定である。また、測定系の改造にバイアス電源装置やロックインアンプの増設も検討しており、これらの装置の購入を行う。
ケモカインによる関節炎の制御

関節炎自然発症マウス(IL-1ra-/-マウス)で、炎症性ケモカインレセプターであるCCR2遺伝子を欠損することで関節炎はむしろ増悪するため、CCR2のリガンドであるMCP-1投与することで関節炎が改善しないか検討した。MCP-1を100pg関節内に投与したところ関節炎はむしろ増悪し、関節内には好中球とマクロファージが増加した。高齢のCCR2を欠損した関節炎発症マウスの関節内サイトカイン、ケモカインタンパク濃度を測定したところ、IL-4、IL-10など抑制性のサイトカイン低下していた。前回までの実験でIL-1ra-/-マウスにおいてCCR2遺伝子を重複欠損することで関節炎は増悪したことを報告したが、IL-1ra-/-マウスにMCP-1を関節内投与したところ、関節炎はむしろ増悪した。関節内のCCR2陽性細胞をフローサイトメトリーで検討したところ、主要なCCR2陽性細胞はマクロファージであることを確認したため、仮説としてこれらマクロファージは関節炎初期には炎症を促進するマクロファージ(M1)であり、時間経過とともに炎症を抑制するマクロファージ(M2)に変化するのではないかと考えた。まず、関節ホモジネートの複数項目のサイトカイン、ケモカインタンパク濃度を、関節炎の起きる12週から20週まで4週おきに測定したところ、IL-1ra-/-CCR2-/-マウスでは20週においてIL-1ra-/-マウスに比べ、優位にIL-4、IL-10、IFN-γが低下していることが確認された。IL-10は過剰な炎症反応の抑制や一連の免疫反応の終息に関与していると考えられているサイトカインであり、M2マクロファージからも産生されることが知られている。このためIL-1ra-/-マウスにおいてIL-10の産生細胞をフローサイトメトリーにて検討したが、関節内のCD11b陽性細胞にはIL-10を産生する細胞は認められなかった。フローサイトメトリーの条件に問題があると考え、条件を変えて検討したが、IL-1ra-/-マウスの関節内細胞からIL-10を産生する細胞を証明することはできなかった。IL-1ra-/-CCR2-/-マウスにおける関節炎の増悪の原因としてはIL-10の関与が強く疑われたため、今後の検討としてリンパ球からのIL-10産生の可能性、マクロファージをMCP-1で刺激した場合のIL-10の産生などを検討している。前回実験にてIL-1ra-/-マウスにおける関節炎でCCR2をダブルノックアウトすると関節炎がむしろ増悪することを報告した。この結果からはCCR2を介したシグナルが関節炎において保護的に働く可能性を示唆されたため、CCR2のリガンドであるMCP-1を関節内投与することでIL-1ra-/-マウスの関節炎が軽減しないか検討した。関節にMCP-1を投与したところ関節腫脹がむしろ増悪した。HE染色においても、有意にMCP-1投与群で骨破壊、軟骨破壊が増悪した。MCP-1投与群では関節内F4/80陽性マクロファージの増加が認められた。前回報告と整合性が得られない結果であったため、まずFACSで関節内のCCR2陽性細胞が何かを検討した。結果70%がLy-6C+Ly-6G intマクロファージであり、15%がLy-6C+Ly-6G highマクロファージ、CD11c+ DCとCD68+ synoviocyteが6%程度であった。関節炎が増悪したのはマクロファージの増加が原因であると考え、検討をすすめた。MCP-1 100pg関節内投与12時間後にsacrifice、関節組織よりsingle cell suspensionを作成し、FACSで検討した。この結果、MCP-1投与後12時間でLy-6C+Ly-6G+マクロファージ及び好中球が有意に増加していた。CCR2をKOすると関節炎が増悪し、MCP-1を投与しても関節炎はやはり増悪するという結果を説明するため、「MCP-1で急性期に遊走されたマクロファージはM1で、関節内で長くとどまると途中でM2に変化し、IL-10など抑制性のサイトカインを放出する」という仮説を立てた。この仮説を検証するため現在関節内のマクロファージにおけるIL-10の産生、関節内のTh1、Th2サイトカインの推移をマルチプレックスにて検討している。予想と異なる結果となったため、追加実験が必要であった。また人員の欠員により臨床、教育業務が当初の予想より過大となったため研究に費やすエフォートが低下した。仕事の効率化によりエフォートを確保する。今年度卒業予定の大学院生を加え、本研究に参画する人員を増やし、研究の遂行に尽力する。

マクロファージがIL-10など制御性サイトカインを産生するか検討するため、細胞内染色キットが必要である。経時的なサイトカインの評価のため、マルチプレックスによる評価を予定している。CCR2ノックアウトマウスの関節炎の増悪する理由として、マクロファージからのIL-10など制御性サイトカインの産生低下が考えられる場合は、WT、CCR2ノックアウトマウスからマクロファージを取り出し、細胞レベルでのIL-10などの産生能を検討する。この為にリコンビナントのサイトカイン、及びELISAキットが必要である。今年度に実験結果を学会、論文発表を予定する。試薬が予定より安価に購入できたため、4851円の未使用額が発生した。
衛星画像と無人ヘリコプター画像をシームレスに結合した農地環境モニタリング

本研究は観測スケールがシームレスでタイムリーな圃場環境モニタリングシステムを構築した。衛星リモートセンシングはリアルタイムな情報ではないものの,広域性,同期性,周期性に優れており,農業分野において作物,土壌,環境などのモニタリングに利用されつつある。これまで,衛星画像による推定には,グランドベースによる実測値が用いられてきた。しかし,実測値は一般的にスポットデータのため,衛星画像の1ピクセル(QuickBird:2.8m×2.8m)の代表値としては十分と言えず,これが誤差要因となっている。また,実測値そのものを得るのにはかなりの手間と時間がかかるなどの問題がある。このため,本研究ではヘリコプタ画像を衛星画像のキャリブレーションデータとして用い,衛星画像による環境モニタリングを簡易に精度良く行う方法の開発を目指した。ヘリコプタ画像の色情報における外乱要素は,補正式により除去できるため,異なる日時に取得した画像どうしを比較することができる。したがって,ヘリコプタ画像の場合,一度キャリブレーションを行えば,グランドトゥルースの再取得は必要ない。本研究では,まず,産業用無人ヘリコプタをフィールド情報センシングのプラットフォームとし,収集したデータを解析して,GISマッピングできるシステム開発を行った。さらに,土壌状態や作物成育状態が推定できるアルゴリズムを開発し,衛星画像のメリットを生かした環境モニタリングシステムの構築に成功した。最後に具体的な適用事例として,衛星画像とヘリコプタ画像を併用した広域小麦収穫順位決定システムを開発した。システムの実用可能性は十勝地域で試験することで証明した。今年度は対象作物に稲を選定し,試験圃場を(独)農業技術研究機構中央農業総合研究センター北陸研究センターに設置した。1haの大規模水田において窒素基肥量を変えた直播・移植のプロットを設定した。区画はRTK-GPSにより測量し,生育期間中のデータとして,葉身窒素量,平均草丈,被覆率,SPAD値を測定し,リモートセンシングのGround-truthとした。2.無人ヘリコプターをベースにしたリモートセンシングシステムの試作産業用無人ヘリコプターにマルチスペクトルイメージングセンサを装備した。マルチスペクトルイメージングセンサは可能な限り,イコノス衛星の4チャンネルの光学フィルタ特性に一致させた。航法センサとして装備されたRTK-GPSとヘリコプターの姿勢角情報より,画像情報をWGS84座標系に変換できるアルゴリズムを開発した。この低空リモート・センシングシステムは,無線LANによって画像データ,姿勢角データが地上局に送信され,リアルタイムにマッピングできる。このマッピングは衛星画像はもちろんのこと,他のPF情報である収量マップ,土壌マップとマルチレイヤーで処理できることも機能として具備させた。当初課題であったビジョンセンサの内部ひずみ,外部ひずみの補正法,複数画像の合成技術の開発にも成功した。3.ヘリコプター取得画像の解析地上座標系に変換されたヘリコプター画像データについて,画像処理を施すことで窒素ストレス,作物成長量(葉面積,草高さ)を抽出できるアルゴリズム開発を行った。処理された群落情報はGISを利用して,データベースとして管理・利用できるものである。<ヘリコプター取得画像の解析>地上座標系に変換されたヘリコプター画像データは,画像処理を施すことで小麦,馬鈴薯,ビートの窒素栄養状態,作物生長量(葉面積),収量・品質などを抽出できるアルゴリズム開発を行った。処理された群落情報はGISを利用して,データベースとして管理・利用できる。ヘリコプター画像による撮影試験を十勝管内の生産農場で行い,生育期間5回程度空撮試験を行った。小麦のセンシングは,供試品種としてハルユタカを採用し,草丈,茎数,SPAD,乾物重および窒素含量を推定した。センシングは止葉期および開花期に行った。止葉期におけるセンシングでは,草丈,茎数,SPAD,および乾物重および窒素含量の決定係数はそれぞれ0.58,0.59,0.72,0.59,0.31であった。この結果から,止葉期の生育状態を本センシングシステムを用いて高い精度ではないものの推定できることを確認した。

また開花期では,植被率を説明変数として採用できなかったため,草丈,茎数,乾物重など作物のボリュームを示すパラメータに対する推定精度は低い。一方,SPADおよび窒素含量はそれぞれ決定係数0.723,0.62の精度で推定できた。<QuickBird衛星画像の解析>試験ほ場を撮影したQuickBirdによる高解像度衛星画像から作物生育情報の抽出法を検討した。もっとも精密な位置精度が得られるデジタルオルソ・エキスパート画像のR-G-B-NIRの4chマルチスペクトル画像を供試した。基本的に低空リモセンと同じ観測地(葉身窒素,平均草丈,被覆率,SPAD値,収量・品質)の抽出を統計手法を適用して解決した。<システム統合と精度評価>衛星画像とヘリコプター画像の変換方法,幾何補正精度,センシング精度を評価した。衛星・低空画像データを融合して今年度は土壌腐植土について,その統合化を図った。<衛星画像とヘリコプタ画像の融合>ヘリコプタ画像による推定値をキャリブレーションデータとして用いた衛星ベース環境モニタリング手法を確立した。ヘリコプタ画像の外乱要素は補正式により除去できるため,異なる日時に取得した画像どうしを比較することができる。したがって,ヘリコプタ画像による推定では,一度推定式を作成すれば,再びグランドトゥルースの実測を必要としない。昨年の研究でヘリコプタ画像を用いて土壌状態と作物成育状態を推定するアルゴリズムはほぼ完成していたので,今年度は衛星画像のメリットを生かしつつより簡便で正確な環境モニタリングシステムの構築を行った。<小麦の生育モニタリング>帯広市八千代地区の小麦ほ場において,小麦の生育量(草丈,穂水分,SPAD値,草丈×SPAD値,粗タンパク含量)をサンプリングし,衛星画像(SPOT, QuickBird)及びヘリコプタ画像を用いて小麦の生育モニタリングを行った。衛星画像(SPOT, QuickBird)及びヘリコプタ画像の色情報を比較したところ,衛星画像及びヘリコプタ画像間には,波長により差異はあるものの相関があることを確認した。次に正規化植生指数(NDVI, GNDVI)においても同様の比較を行ったが,全ての組合せにおいて高い相関が認められた。衛星画像とヘリコプタ画像の植生指数(NDVI, GNDVI)を用いて小麦の生育量(草丈,穂水分,SPAD値,草丈×SPAD値,粗タンパク含量)の推定を行った。穂水分,SPAD値,草丈×SPAD値には衛星画像(SPOT, QuickBird)及びヘリコプタ画像において高い相関があり,ヘリコプタ画像を用いて衛星画像が標準化できることを明らかにした。本研究で開発したリモートセンシングシステムを用いて,小麦ほ場のセンシングを行った。
表在性疾患のマイクロ光医療 -高精細光トモグラフィを備えたレーザアブレーションによる新たな診断・治療ツール-

本年度は、これまでの空間分解能3μm以下の高精細光トモグラフィ(高精細OCT)、および分解能10μmのOCTとレーザアブレーションを融合した生体組織の加工をin situ観察できる装置を駆使して、提案するマイクロ光医療の有用性を示唆した。(1)フェムト秒レーザを用いた空間分解能3μmの高精細OCTを用いて胃壁のin vitro OCTを取得した。とくに、癌の早期診断に重要な粘膜下12mmにある厚さ数10μmの粘膜筋板を鮮明にイメージングすることができた。これと組織切片の顕微鏡写真と対比し、胃癌の早期診断への有用性を確認した。(2)高精細OCTを装備したレーザアブレーション装置を設計・試作し、アブレーションされた生体組織の断層イメージをin situ観察できる測定システムを構築した。レーザパルス毎にOCT測定が行えるように測定システムの自動化を行った。(3)さらに、本装置で得られたアブレーションクレータのOCTを連続表示することで動画を作成し、各種生体組織の剥離される様子やアブレーションレートの評価を行った。本実験で得られた代表的な生体硬組織のアブレーションレートは0.2μm/パルスで、深さ約400μmまで残渣がなく安定に掘り進められることを確認した。(4)高精細OCTを用いて線維肉腫を埋め込んだヌードマウス腹部の断層イメージを取得した。これと組織切片の顕微鏡写真と対比することで、マイクロ光診断の基礎データを蓄積した。(5)これらの結果をもとに、表在性疾患の診断・治療におけるマイクロ光医療の有用性を示唆した。本年度は、μmオーダーの分解能をもつ高精細トモグラフィの実現、および表皮組織レーザアブレーションの精密制御とCa検出、胃壁の高精細トモグラフイによる胃癌の早期診断に主眼を置いて研究を進めた。(1)パルス幅10fsで発振するフェムト秒レーザパルスを光源に用いた超低コヒーレンス干渉計を構築し、干渉計における分散補償を行うことにより、空間分解能3μm以下の高精細トモグラフィ(高精細OCT)を実現した。(2)高精細OCTとして、新たに焦点面を移動させたOCTを複数枚重ね合わせるインフォーカスOCTを提案した。これにより、イメージ全体に渡って焦点ボケがないOCTを実現した。(3)ヒト胃壁サンブルでインフォーカスOCTを取得した。本手法により、粘膜下11.5mm内部にある厚さ数10μmの粘膜筋板が明瞭に識別できた。病理組織と対比して胃癌の早期診断の有用性を示した。(4)OCTを備えたレーザアブレーション装置を試作した。ヒト歯芽、ヒト胆石を用いてアブレーションクレータの断層イメージを非破壊で測定した。(5)本測定系の自動化を行い、ヒト歯芽組織のアブレーションの様子をin situで連続的にイメージングし、アブレーションレートを見積もることができた。(6)さらに、ナノ秒時間ゲート分光部を組み合わせて、μmオーダーの生体診断・加工を試みている。
電子書籍の普及に向けた著作権法上の法的課題の検討

本研究では,電子書籍の普及に際して問題となる著作権法上の課題を掲げて,それに対する調査と検討を行うことを目的に実施した。具体的な論点として,(1)出版物の権利関係をめぐる現状の整理,(2)出版社の権利や出版権の設定範囲の拡大の是非,(3)電子書籍の普及に向けた権利処理の円滑化の方策(権利者不明著作物や集中管理団体の問題を含む)について,我が国や諸外国の現状や制度の状況について調査し,これらの課題の解決に向けた分析を展開した。平成24年度は,前年度の資料収集や海外調査により得た成果を踏まえて,出版者の権利・出版権の設定範囲の拡大の是非を検討し,立法論的な示唆を提供するとともに,電子書籍の普及に向けた権利処理円滑化の方策について検討を行った。具体的には,以下の計画・方法によって研究を実施した。(1)資料収集・分析:初年度に収集した資料の分析の他,引き続き,追加的な資料収集とそれらの分析を行った。(2)海外調査:海外調査では,初年度の調査を通して共同研究を行った研究者との間で論点に関する意見交換を行った。米国については,著作権実務に詳しい現地法人の担当者に米国における著作者と出版社との契約関係と運用状況についてヒアリングを行って知見を得た。また、英国についても,引き続き現地で資料を収集するとともに,出版の問題にも詳しい英国図書館の知的財産部門担当官や英国出版協会の法律顧問に対してヒアリングを実施した。(3)中間報告:中間整理として,論文の執筆や研究会での報告を通して,成果を公表した。具体的には,本研究課題を含めた著作権法上の学説動向をまとめた資料を公表するとともに,大学紀要および書籍において,現段階の私見を交えた論文を公表した。また,2013年3月20日にロンドン大学高等法学研究所(IALS)で開催した学術セミナーにおいて,「印刷文化・電子の基盤整備に関する勉強会(いわゆる中川勉強会)」(2012年10月10日案を対象)や日本経済団体連合会の提案(2013年2月19日)を踏まえた報告を行った。公表論文の一つでは,前年度に公表した論文の内容を踏襲しながら,オーストラリアの法制等について加筆するなどした原稿を公表した。また,別の論文では,書籍の輸出国でもあるイギリスにおける出版契約と出版者の権利について考察することで,我が国における出版者の権利の付与に関する議論への示唆を得た。最終年度は,これまでの考証を踏まえて,最終的な成果をまとめて学会等の報告や論文の作成を主として行った。(1)資料収集・分析:最終的な成果である論文等や報告において必要となる追加的な資料収集とそれらの分析を行った。(2)海外調査:海外調査では,過年度の調査を通して共同研究を行った研究者との間で関連する課題についての意見交換を行った。とりわけ,英国の状況については,出版に関する研究教育に定評のあるOxford Brookes大学のOxford International Centre for Publishing Studiesを訪問し,多数の有識者から最近の出版事情に関する豊富な情報を得た。(3)最終報告:最終のまとめとして,論文の執筆や学会での報告を通して研究成果を公表した。具体的には,日本知財学会の学術研究発表会において「イギリスにおけるデジタル出版の現状とその法的な背景ー我が国の出版産業を国際競争力あるものとするための実効性ある対応策を考えるためにー」と題する報告を行うなどした。研究分担者において「電子出版をめぐる著作権法上の課題」と題する紀要論文を発表した。権利者不明著作物の問題について,文化審議会著作権分科会法制・基本問題小委員会などにおいて研究成果の一部を報告する機会も得るとともに,日本知財学会誌に査読論文を投稿し,掲載決定されている。これらの報告において,(1)出版物の権利関係をめぐる現状,(2)出版社の権利や出版権の設定範囲の拡大の是非,(3)電子書籍の普及に向けた権利処理の円滑化の方策(権利者不明著作物や集中管理の問題を含む)について,事実関係を整理するとともに,解釈論や立法論を展開した。本研究は具体的に3つの内容から構成される。まず,研究の背景を整理する調査研究として,(1)出版物の権利関係をめぐる現状を整理し,これにより電子書籍の台頭によって顕在化した問題点を指摘して,次年度以降の研究調査の方向性をより明らかにする。次年度以降は,(2)出版者の権利・出版権の設定範囲の拡大の是非を検討し,立法論的な示唆を提供するとともに,(3)電子書籍の普及に向けた権利処理円滑化の方策を検討して,出版物に関する権利処理に係る集中管理モデルの構築等を提案することを目標とする。平成23年度は,主として(1)「出版物の権利関係をめぐる現状の整理」を行うこととし,出版物の権利関係に関する最新の文献や情報と従前収集した資料を分析し,成果を公表した。具体的には,以下の計画・方法によって,研究を実施した。(1)資料収集・分析:

資料収集として,出版物の権利関係をめぐる現状を整理しつつ,電子書籍の台頭により顕在化した問題点を指摘して,次年度以降の研究調査の方向性をより明らかにすることを目標として作業を行った。(2)海外調査:計画では,最新の米英の情報入手のため海外調査を行うこととした。米国については,資料に基づいてこれを行い,英国については現地で資料収集を行った。(3)中間報告:論文の執筆や研究会等での報告を通して,政策立案や学究活動の議論の糧となるよう努めた。具体的には,研究会や学会での報告を行うとともに,専門誌に論点をまとめて,現段階の私見を交えた論文を公表した。公表論文では,出版社の保有するべき権利について,設定出版権および版の保護に関する議論を概観したうえで,出版者に固有の権利を認めている立法例やライセンシーに一定の訴権を付与する立法例を紹介することで,出版者の保有するべき権利に関する議論に対して比較法的示唆を得た。そして,最後にこの問題に対する現段階の私見を述べた。昨今,電子書籍端末が普及したことに伴って,電子書籍の需要が著しく拡大することが予想されており,著作権法がこれまで前提としていた出版物をめぐる環境は大きく変化しつつある。本研究はこうした現代的な環境の下で,電子書籍の普及に際して問題となる著作権法上の課題を掲げて,それに対する調査と検討を行うことを目的としている。論点は多岐にわたるが,研究計画書では,具体的な論点として,(1)出版物の権利関係をめぐる現状の整理,(2)出版社の権利や出版権の設定範囲の拡大の是非,(3)電子書籍の普及に向けた権利処理の円滑化の方策(権利者不明著作物や集中管理団体の問題を含む)について,出版社へのヒアリング等の実態研究や,諸外国の現状や制度の状況を調査し,これらの課題の解決に向けた立法論・解釈論を展開することを掲げた。平成24年度は,主として(2)および(3)の論点を整理することを目標とした。自己評価としては,セミナーでの報告や論文の公表および海外調査によって,おおむね順調に進展していると思われる。なお,本年度は,(3)に関して,本研究課題に関連するものとして,平成24年度文化庁委託事業として,「諸外国における著作物等の利用円滑化方策に関する調査研究」に携わる機会を得て,権利者不明著作物について,EU,イギリス,カナダの状況についてまとめるとともに,新しい集中管理の仕組みとして,イギリスにおけるデジタル著作権取引所の実態について,調査を行う機会をえた(株式会社情報通信総合研究所編『平成24年度文化庁委託事業諸外国における著作物等の利用円滑化方策に関する調査研究報告書」(2013年3月,4-49, 143-167, 207-228頁担当)。こうした派生的な成果も踏まえると,本研究課題については,当初の計画以上に進展していると考えてもよいのではないかと思われる。
プラズマ乱流の大域的シミュレーションと乱流計測法に関する研究

本研究では、磁場閉じ込め核融合プラズマにおける多種の不安定性の混在する状態について理論解析および数値シミュレーションを行い、得られた結果を核融合科学研究所のヘリカルプラズマ実験装置Large Helical Device (LHD)における実験計測と直接比較することにより、複雑なプラズマ乱流現象の一端を解明することを目的とする。平成25年度は以下の2つの研究に取り組んだ。(1)共鳴磁場摂動(RMP)印可時のプラズマの応答に関する理論と実験の比較一昨年度および昨年度の研究において、RMPによる磁気島に関するプラズマフローを含む理論をヘリカルプラズマ特有の磁力線曲率の効果を含むモデルへと拡張し、これを数値的に解くためのコードを開発した。本年度は、理論予測および数値シミュレーション結果をLHDにおける計測データと直揺比較した。特に、磁気島がフローの効果で消滅する過程において、磁気島の位相角の変化を磁場揺動の位相角の変化へと変換することで、LHDの磁気計測データがよく再現されることが示された。(2)高エネルギーイオンによって駆動されるMHDモード昨年度の研究に引き続き、MEGAコードを用いてLHDにおける高エネルギーイオンによって駆動されるトロイダルアルフベン固有モード(TAE)のシミュレーションを行った。本年度は、非線形段階におけるTAEと高速エネルギーイオンの間のエネルギー交換について詳細な解析を行った。また、本年度はLHDにおいて昨年度に観測された魚骨型振動を記述するための理論モデルの導出に着手した。捕捉高エネルギーイオンの効果を含むMHDのエネルギー原理を導出した。ヘリカル系においては背景磁場がリップル構造を持つために波-粒子共鳴条件が拡張され、捕捉高エネルギーイオンのドリフト速度とは異なる位相速度を持つMHDモードが不安定化されうることが新たに見いだされた。共鳴磁場摂動に関する研究については、理論解析および数値シミュレーションと実験計測との直接比較を行い、理論モデルの妥当性を検証することができた。アルフベン固有モード(TAE)に関する研究についても、TAEと高エネルギーイオンの非線形的なエネルギー交換について詳細な解析を行い、まとまった結果が得られた。さらに、MHDモードと捕捉高エネルギーイオンのエネルギー原理のモデルの構築が順調に進み、モデルが完成の域に達した。以上より、本研究は順調に進展したと言える。本研究課題においては、共鳴磁場摂動および高エネルギーイオンがMHDモードに与える影響について詳細に調べ、これらの結果を大型ヘリカル装置における計測データと比較し、多くの成果が得られた。今後もこの方法論に基づいた研究を推進することにより、さらなる成果が得られると期待される。本研究では、磁場閉じ込め核融合プラズマにおける多種の不安定性の混在する状態について理論解析および数値シミュレーションを行い、得られた結果を核融合科学研究所のヘリカルプラズマ実験装置Large Helical Device(LHD)における実験計測と直接比較することにより、複雑なプラズマ乱流現象の一端を解明することを目的とする。平成23年度は以下の2つの研究に取り組んだ。(1)共鳴磁場摂動(RMP)印可時のプラズマの応答のシミュレーションRMP印可時のヘリカルプラズマの数値シミュレーションの結果、プラズマフロー粘性の強弱および磁力線曲率効果の有無に応じて磁気島が形成・消失する分岐現象が観測された。少数自由度モデルを用いた解析により、プラズマフローによる磁気島の強制回転および磁力線曲率によるテアリングモードの不安定化が、磁気島の分岐現象において重要であることが明らかになった。理論解析の結果とLHDにおける実験計測の直接比較を行うことにより、RMP印可によるヘリカルプラズマの閉じ込め特性の変化に対する基本的な理解が進展した。(2)アルフベン固有モード(AE)が存在するときのプラズマ乱流のシミュレーションAEに関する文献調査および国内外のヘリカルプラズマにおける高速イオン研究の動向に基づいて、平成24年度の研究計画を検討した。高速イオンとAEの非線形相互作用を数値シミュレーションするMEGAコードの使用を開始し、コードにおける数理モデルへの基礎礎的な理解を進めた。テストランにおいては、ヘリカルプラズマの非軸対称性に起因すると考えられる特徴的なAEの飽和過程が観測されているなど、興味深い予備結果が得られた。本研究では、磁場閉じ込め核融合プラズマにおける多種の不安定性の混在する状態について理論解析および数値シミュレーションを行い、得られた結果を核融合科学研究所のヘリカルプラズマ実験装置Larg eHelical Device(LHD)における実験計測と直接比較することにより、複雑なプラズマ乱流現象の一端を解明することを目的とする。平成24年度は以下の2つの研究に取り組んだ。(2)アルフベン固有モード(AE)が存在するときのプラズマ乱流のシミュレーションMEGAコードを用いて、ヘリカルプラズマにおける高エネルギーイオンとAEの非線形相互作用をシミュレーションした。AEは高エネルギーイオンによって線形成長し、AEによって形成される電磁場の谷に高エネルギーイオンが捕捉されることで、AEの成長が飽和することが確認された。また、AEの振幅と周波数を固定したテスト粒子計算によって、AEの振幅に対する高エネルギーイオン軌道の揺らぎ幅を評価した。

この結果を、LHDにおいてAEのバーストが発生するときに観測される高エネルギーイオンの輸送と比較し、輸送の大きさが小半径の10%程度であるときのAEによる揺動磁場の強さはトロイダル磁場の10^<-4>から10^<-3>の間であることが算出された。本研究では、磁場閉じ込め核融合プラズマにおける多種の不安定性の混在する状態について理論解析および数値シミュレーションを行い、得られた結果を核融合科学研究所のヘリカルプラズマ実験装置Large Helical Device (LHD)における実験計測と直接比較することにより、複雑なプラズマ乱流現象の一端を解明することを目的とする。平成25年度は以下の2つの研究に取り組んだ。(1)共鳴磁場摂動(RMP)印可時のプラズマの応答に関する理論と実験の比較一昨年度および昨年度の研究において、RMPによる磁気島に関するプラズマフローを含む理論をヘリカルプラズマ特有の磁力線曲率の効果を含むモデルへと拡張し、これを数値的に解くためのコードを開発した。本年度は、理論予測および数値シミュレーション結果をLHDにおける計測データと直揺比較した。特に、磁気島がフローの効果で消滅する過程において、磁気島の位相角の変化を磁場揺動の位相角の変化へと変換することで、LHDの磁気計測データがよく再現されることが示された。(2)高エネルギーイオンによって駆動されるMHDモード昨年度の研究に引き続き、MEGAコードを用いてLHDにおける高エネルギーイオンによって駆動されるトロイダルアルフベン固有モード(TAE)のシミュレーションを行った。本年度は、非線形段階におけるTAEと高速エネルギーイオンの間のエネルギー交換について詳細な解析を行った。また、本年度はLHDにおいて昨年度に観測された魚骨型振動を記述するための理論モデルの導出に着手した。捕捉高エネルギーイオンの効果を含むMHDのエネルギー原理を導出した。ヘリカル系においては背景磁場がリップル構造を持つために波-粒子共鳴条件が拡張され、捕捉高エネルギーイオンのドリフト速度とは異なる位相速度を持つMHDモードが不安定化されうることが新たに見いだされた。共鳴磁場摂動に関する研究については、数値シミュレーションおよび理論解析のまとまった成果が得られ、実験計測との直接比較の段階に進んだ。また、アルフベン固有モードに関する研究については、研究技法の習得や文献調査を進めることにより次年度の詳細な計画が立った。以上より、本研究はおおむね順調に進展していると言える。
ゲノム配列の種間・種内比較に基づく進化過程の推定

本研究課題において、2つの研究を具体的に行った。ツェツェバエの細胞内共生微生物であるWigglesworthiaglossinidiaのゲノムを他の共同研究者と共に決定し、そのゲノム配列を、本研究代表者らが既に決定し報告してあったアブラムシの細胞内共生微生物であるBuchnera APSのゲノム配列(Shigenobu, et al.,2000)と比較し、共生微生物の進化過程についての様々な情報を得た(Akman, et al.,2002)。Buchneraのゲノムは、共生生物としては世界で初めて配列決定されたものであったため、その解析によって明らかになった様々な特徴が共生生物の特徴であると我々は考えた。しかし、系統的にBuchneraに極めて近い関係にあると考えられているWigglesworthiaのゲノムと比較してみた結果、予想に反して、多くの点で異なっていることが明らかになった。例えば、これら2つのゲノムは最も小さい部類に属しているため、その中に存在する遺伝子は生存にとって必要不可欠なものに限られているであろうと考えられていたが、実際には、2者に共通している遺伝子は僅かに7割弱であった。したがって、生物は一定の生活環境に置かれると、その環境に適応するかたちで短期間のうちにゲノムの中身が大きく変わることが明らかになった。もう1つの研究は、チンパンジー22番染色体(PTR22)の高精度配列の決定とそのヒトゲノム配列との詳細な比較解析である。2003年頭にPTR22長腕の高精度配列(約34メガ塩基対)の決定を完了し、対応するヒト21番染色体長腕の高精度配列と比較している。我々は、チンパンジーゲノムとヒトゲノムの塩基配列が平均で1.23%だけ異なっていることを発表したが(Fujiyama, et al.,2002)、長大な染色体配列を比較した結果、塩基置換以外に大きな構造変化が多数発見された。例えば、ヒトに存在する10キロ塩基対に達する配列がチンパンジーには存在しないといった例が見つかっている。現在、これらの中から、ヒトの表現型に影響を与えているものを見つけるための研究を進めている。
土壌中の移流・分散制御による選択的物質輸送を用いた省資源・低コスト土壌環境管理

自然に存在する土壌にはマクロポアと呼ばれる粗大間隙があり,溶質が迅速に流れ出てしまい,効果的な施肥や薬剤散布を妨げている.そこで土壌が僅かに不飽和になる条件下で溶質移動を行うと分散が卓越し,溶質が正規分布様に土壌全体に分散し,汚染土壌の浄化では効率的に栄養塩を土壌細部に送り届けることが出来た.人工的にこの構造を作ると,浸透を制御できる限りにおいて,湛水を防止し,長期に溶質浸透を可能にできることが明らかになった.自然に存在する土壌にはマクロポアと呼ばれる粗大間隙があり,溶質が迅速に流れ出てしまい,効果的な施肥や薬剤散布を妨げている.そこで土壌が僅かに不飽和になる条件下で溶質移動を行うと分散が卓越し,溶質が正規分布様に土壌全体に分散し,汚染土壌の浄化では効率的に栄養塩を土壌細部に送り届けることが出来た.人工的にこの構造を作ると,浸透を制御できる限りにおいて,湛水を防止し,長期に溶質浸透を可能にできることが明らかになった.顕在化する土壌汚染の効率的浄化や,低環境負荷の施肥技術の確立,また低コストの土壌環境保全技術として,土壌中の移流・分散制御による選択的物質輸送を用いた省資源・低コスト土壌環境管理を実践した.粗大間隙は自然に存在する物であるが,望ましい部位に溶液が留まらず下方へ流れてしまうため,上記目的のためには障害となっていた.本研究では,土壌浸透の境界条件を変えることで溶液の浸透領域を変え,効率的な汚染土壌浄化を目指した.土壌カラム実験として油汚染土壌を用意し,土壌の間隙構造(粗間隙あり,なし)と浸透速度に違いをもうけて,栄養塩を効率よく浸透させる技術の構築を目指した.浄化率に加えて,土壌の透水性,栄養塩の利用効率,微生物活性,栄養塩による環境への負荷についても考察をした.その結果,流量大・粗間隙なしの条件は土粒子または微生物による透水性の低下が起きた.また,飽和・還元状態のため栄養塩の利用効率は悪かった.一方,流量小・粗間隙ありの条件は不飽和状態で土壌の透水性を維持し,酸化状態で栄養塩の利用効率は良かった.さらに,飽和に比べて環境への負荷は少なく低コストで汚染土壌を浄化できることが示された.この違いはX線非破壊検査でも確認でき,栄養塩の浸透領域としても違いが現れた.積極的に栄養塩を迅速に浸透させようとする一般論とは逆説的であるが,土壌に粗間隙があり,栄養塩の注入速度を遅くしたものの方が土壌内の分散が卓越し,微生物に効率よく栄養塩が供給できた.同様に砂質土壌で2点からの地中灌漑を行うと深い部分からの灌漑が水分を制御することによって浅い部分の水が効率的に根群域に留まり,水利用効率が上がることが確認された.さらに,自然土壌中の溶液を直接採取して分析すると有機態窒素の濃度が卓越しており,栄養塩の到達領域やその効率を現場で精査するためには有機態窒素の存在が無視できない事が明らかになった.浸透速度と不飽和度の調節によって土壌カラム内での溶液の浸透領域の制御,また汚染土壌の効率的な浄化を実現したため.本年はそれに続いて土壌内に人工的にマクロポアをつくり,溶液の迅速な流下,溶液の土壌内での拡散を目指した.前年より鉛直に長いカラムを用意し,マクロポアの有無,また,マクロポアの内部に繊維状物質を導入するしないの違いを用意して溶質の拡散傾向を精査したところ,人工マクロポアを作り,内部に繊維状物質を挿入したものが長期に安定した溶質拡散を示した.長期の溶質浸透実験を行うと多くの試料では目詰まりを起こしたが,本手法では目詰まりを回避し長期にわたって溶質浸透を行うことが出来た.また,実際に油汚染土壌を作って栄養塩を流し,微生物浄化を行ったところ,多くに試料において浄化と共に微生物活性が高くなって目詰まりを起こすのに対し,当該技術では長期にわたって浄化実験を継続することが出来た.さらに,大型土層を用意して水平方向への拡散を考慮した溶質移動実験を行った.すなわち,最適なマクロポア径とその間隔をシミュレーションを元に決定し,実際に大型土壌カラム内での溶剤の広がりを土壌水分センサーでモニターし,人工マクロポアによる移流分散を最適化した.深さは根群域を超える80cmとし,分散を最大にする最適なマクロポア径と間隔を求めた.すると溶質の分散はマクロポアの径には関係なく間隔にのみ依存することが明らかになった.すなわち大がかりな土木工事をすることなく鉛直方向への溶質移動を促進する技術として利用可能であることがわかった.実際の野外計測においては浸透過程または水質形成過程が水分依存性であることを示すデータが得られ,これを人工的に利用すると効率的な施肥管理技術に結びつけられることを示す基礎的なデータが得られた.土壌が劣化する過程のひとつとして表層土壌の透水性の低下が挙げられる.そのような土壌環境では表面流が容易に発生し,有機物が表層にだけ集中する傾向が見られる.これまでにマクロポアを利用した浸透速度制御によって土壌中への溶質の分散に成功してきたので,本年度では土壌表層の養分を雨水と共に浸透させ,有機物を深部に送ることを考えた.劣化土壌を代表して花商岩質未風化土壌であるマサ土を直径5cm高さ10cmの土壌カラムに充填し,有機物を代表する物質として樹幹流を想定して溶質移動実験を行った.土壌中のマクロボアの有無の影響を評価するために,溶質パルスを異なる流速(10-4cm/s。

10-5cm/s)で滴下した.流出水のEC,TOC,TNを,また,土壌中に残留する有機物量を測定し,樹幹流に含まれる難分解性有機物が土壌中へ浸透する際,効果的に浸透・貯留される環境条件を探った.樹幹流の溶質パルスを滴下した実験では,流量小・マクロポアありの場合に正規分布様の破過曲線が得られ,土壌全体での溶質の混合が起こっていると推察された,流量が大きくなるとこの形は大きく崩れたが,マクロポアがある方がより均等混合の形状を維持した.土壌から分析される有機物量はマクロポアが存在する場合に限り。流量の大小に関わらず同等の値を示し,土壌中に均等に残留したことを示唆していた.他方マクロポアが無ければ表層で有機物量が集中する傾向が見られた.栄養状態の悪い圃場において上記の土壌構造の違いを作って年間を通じてモニタリングをすると,人工マクロポア構造を有する土壌について降雨が効率的に下方浸透する様子が捉えられ,一年で植生に違いが得られた.
Fe-Si系強磁性体/半導体超格子における層間結合への光および温度効果

巨大磁気抵抗効果(GMR)の発見以来,電子のスピン依存現象に着目したスピントロニクスと呼ばれる新しい学問分野が形成され,今後更なる発展が期待されている.強磁性層間の磁気層間結合は,デバイスの基本原理となることから,一つの大きなトピックである.現在,強磁性(F)結合,反強磁性(AF)結合のスイッチングは磁場のみでなされており,まだ用途が限定されている.本研究では,温度と光に敏感な半導体を非磁性層に用いた強磁性金属Fe_3Si/半導体FeSi_2人工格子を作製して,強磁性層層間結合に及ぼす温度および光照射の効果を詳細に検討することを目的とした.光照射に対するAF,Fのスイッチングと考えられる現象が観測された.しかし,その変化は小さく感知するのが大変であった.そこで,素子構造を膜面内に電流を流すCIP構造から膜の垂直方向に電流を流すCPP構造に変えて,層間交換結合の変化に対する電気抵抗の変化幅を高めることを目指した.その結果,CIP構造の場合のMR比に比べて約1桁大きな10%近い変化幅が得られるようになった.また,CPP構造にすることにより,電気抵抗に電流注入に対するヒステリシスが観測されるようになった.磁場中におけるそのヒステリシスに変化から,ヒステリシスの起源は層間結合の変化によると考えられる.温度変調に関しては,層間結合に明白な変化が得られた.CIP膜では室温でAF結合したものが,100K以下でF結合となることを確認した.CPP膜でも室温で縦方向に誘起されると考えられるAF状態が,低温では誘起されなくなると考えられる結果を得た.巨大磁気抵抗効果(GMR)の発見以来,電子のスピン依存現象に着目したスピントロニクスと呼ばれる新しい学問分野が形成され,今後更なる発展が期待されている.強磁性層間の磁気層間結合は,デバイスの基本原理となることから,一つの大きなトピックである.現在,強磁性(F)結合,反強磁性(AF)結合のスイッチングは磁場のみでなされており,まだ用途が限定されている.本研究では,温度と光に敏感な半導体を非磁性層に用いた強磁性金属Fe_3Si/半導体FeSi_2人工格子を作製して,強磁性層層間結合に及ぼす温度および光照射の効果を詳細に検討することを目的とした.光照射に対するAF,Fのスイッチングと考えられる現象が観測された.しかし,その変化は小さく感知するのが大変であった.そこで,素子構造を膜面内に電流を流すCIP構造から膜の垂直方向に電流を流すCPP構造に変えて,層間交換結合の変化に対する電気抵抗の変化幅を高めることを目指した.その結果,CIP構造の場合のMR比に比べて約1桁大きな10%近い変化幅が得られるようになった.また,CPP構造にすることにより,電気抵抗に電流注入に対するヒステリシスが観測されるようになった.磁場中におけるそのヒステリシスに変化から,ヒステリシスの起源は層間結合の変化によると考えられる.温度変調に関しては,層間結合に明白な変化が得られた.CIP膜では室温でAF結合したものが,100K以下でF結合となることを確認した.CPP膜でも室温で縦方向に誘起されると考えられるAF状態が,低温では誘起されなくなると考えられる結果を得た.巨大磁気抵抗効果(GMR)の発見以来,電子のスピン依存現象に着目したスピントロニクスと呼ばれる新しい学問分野が形成され,今後更なる発展が期待されている.強磁性層間の磁気層間結合は,デバイスの基本原理となることから,一つの大きなトピックである.現在,強磁性(F)結合,反強磁性(AF)結合のスイッチングは磁場のみでなされており,まだ用途が限定されている.本研究では,温度と光に敏感な半導体を非磁性層に用いた強磁性金属/半導体超格子を作製して,強磁性層層間結合に及ぼす温度および光照射の効果を詳細に検討することを目的とした.本研究は,今までの知見と実験技術を基盤として行われている.所望する強磁性(F)結合膜,反強磁性(AF)結合膜は,FeSi_2半導体層の膜厚をコントロールして堆積することで,再現性よく実現可能である.堆積速度を小さくして膜成長を行えばFe_3Si層はSi(111)基板上にエピタキシャル成長した後,FeSi_2層を跨いでエピタキシャル成長を継続する.このエピタキシャル成長の継続がFおよびAFの強磁性層層間結合を発現させるために必須条件であることがわかっている.磁化曲線から強いAF層間結合が誘起できていること,およびMR曲線から層間結合のAFからFへの変化の伴う抵抗変化を確認している.今までのノウハウを元にAFおよびF結合人工格子膜を作製して,その人工格子膜に波長1.3μmのレーザ光照射を行い,磁気層間結合の変化を電気抵抗の変化により調べた.四端子法を用いた電気抵抗測定に際し,定電流を流すことによる磁気層間結合の変化が予想されたので光照射のみならず注入する電流値も調べるパラメータとした.AF結合膜がR-I測定でヒステリシスを示すのに対して,F結合膜ではヒステリシスは観測されなかった.また光照射に対する明白な抵抗値変化は見られなかったのに対して,AF結合膜は明白な変化を示した.電流注入および光照射に伴う反強磁性結合の状態変化が示唆された.現在詳細に調べている.巨大磁気抵抗効果(GMR)の発見以来,電子のスピン依存現象に着目したスピントロニクスと呼ばれる新しい学問分野が形成され,今後更なる発展が期待されている.

強磁性層間の磁気層間結合は,デバイスの基本原理となることから,一つの大きなトピックである.現在,強磁性(F)結合,反強磁性(AF)結合のスイッチングは磁場のみでなされており,まだ用途が限定されている.本研究では,温度と光に敏感な半導体を非磁性層に用いた強磁性金属/半導体超格子を作製して,強磁性層層間結合に及ぼす温度および光照射の効果を詳細に検討することを目的とした.一昨年の研究で光照射に対するAF,Fのスイッチングと考えられる現象が観測された.しかし,その変化は小さく感知するのが大変であった.そこで昨年は,まず構造をCIPからCPP構造に変えて,層間交換結合の変化に対する電気抵抗の変化幅を高めることを目指した.その結果,約一桁大きな10%近い変化幅が得られるようになった.また,光照射を行う前実験として,電流注入により層間結合がどのように変化するのかを調べた.電流注入による層間結合の変化を観測することができている.温度変調に関しては,層間結合に明白な変化が得られた.積層膜でも三層膜でも室温でAF結合膜は,温度の低下とともに次第にその結合強度は弱くなりF結合に変わる結果が得られている.今年度は,温度変調による層間結合の変化のより詳細な調査,解析を進めつつ,光照射の実験に注力する.電流注入による磁化反転が誘起される電流密度以下で,光照射実験を遂行する.照射に用いる波長1.31μmの半導体レーザーやそのほかの装置系はすべてそろっている.光照射による層間結合変化の実現,その変化の照射レーザー偏光依存性,エネルギー依存性,応答速度など,そのメカニズムの解明を目指し研究を進めていく.巨大磁気抵抗効果(GMR)の発見以来,電子のスピン依存現象に着目したスピントロニクスと呼ばれる新しい学問分野が形成され,今後更なる発展が期待されている.強磁性層間の磁気層間結合は,デバイスの基本原理となることから,一つの大きなトピックである.現在,強磁性(F)結合,反強磁性(AF)結合のスイッチングは磁場のみでなされており,まだ用途が限定されている,本研究では,温度と光に敏感な半導体を非磁性層に用いた強磁性金属Fe_3Si/半導体FeSi_2人工格子を作製して,強磁性層層間結合に及ぼす温度および光照射の効果を詳細に検討することを目的とした光照射に対するAF,Fのスイッチングと考えられる現象が観測された.しかし,その変化は小さく感知するのが大変であった.そこで,素子構造を膜面内に電流を流すCIP構造から膜の垂直方向に電流を流すCPP構造に変えて,層間交換結合の変化に対する電気抵抗の変化幅を高めることを目指した.その結果,CIP構造の場合のMR比に比べて約1桁大きな10%近い変化幅が得られるようになった.また,CPP構造にすることにより,電気抵抗に電流中に対するヒステリシスが観測されるようになった.磁場中におけるそのヒステリシスに変化から,ヒステリシスのその起源は層間結合の変化によると考えられる温度変調に関しては,層間結合に明白な変化が得られた.CIP膜では室温でAF結合したものが,100K以下でF結合となることを確認した.CPP膜でも室温で縦方向に誘起されると考えられるAF状態が,低温では誘起されなくなると考えられる結果を得た