hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ウシ核移植胚の正常性に関する生殖生理学的および分子生物学的検討

ドナー細胞には屠体卵巣の小卵胞より得られた卵丘細胞と体外受精由来の桑実期胚割球を用いた。現在までのところ、胚盤胞への発生率はそれぞれ5.3%と10.6%であり、桑実期胚割球を用いた際に高い発生率が得られる傾向を示している。今後はさらに例数を積み重ねながら、技術とシステムの安定を図り、核移植胚の発生率を安定させたうえで、その正常性について検討を進める予定である。近年、核移植胚由来産子の過大子症候群や免疫系の機能異常などの発生が多数報告されている。そこで、本研究では、ウシ核移植胚の正常性について、生殖生理学的および分子生物学的に検討した。血清は、主にホルモンなどの補給を目的として、卵子や胚の培養液中へ添加されるが、血清中の未知成分により実験の再現性が損なわれるうえ、血清添加により異常産子が誘発される可能性も指摘されている。そこで実験1では、レシピエント卵子の成熟培養時の血清が核移植後の初期発生に及ぼす影響について検討した。その結果、血清添加の有無に関わらず、核移植後の融合率、卵割率および胚盤胞発生率はそれぞれ70,70および12%前後といずれも同程度であることが明らかとなった。母ウシの妊娠子宮より得られる胎子由来細胞である羊水細胞を、核移植のドナーとして用いることが出来れば、優良遺伝形質を持つ産子や遺伝子組換え産子を、より早期に獲得することが可能となる。そこで実験2では、羊水細胞の分離・培養法と培養羊水細胞をドナーとして用いた核移植法について検討した。その結果、培養液にAmnioMax-C100を用いることにより、ウシ羊水細胞の分離・培養が可能となった。また、継代2-10代目の培養羊水細胞(5株)並びに培養胎子線維芽細胞をドナーとして核移植を行った結果、培養羊水細胞5区および繊維芽細胞区における融合率、卵割率および胚盤胞発生率は、それぞれ57-77%、61-92%および3-13%と、いずれも胚盤胞の得られることが示された。以上本研究により、1)核移植胚のレシピエント卵子の成熟培養に血清は必要ないこと、2)羊水細胞をドナーとした核移植が可能であること、が明らかとなった。現在、血清添加および無添加の両区で得られた羊水細胞由来核移植胚について、その遺伝子発現等の分子生物学的検討や、受胚牛へ移植後の個体発生能等の生殖生理学的検討を進めているところである。
同符号荷電平板-微粒子間の超長距離静電相互作用に関する研究

昨年度、荷電平板近傍における荷電微粒子の濃縮減少を調査した結果、同符号の荷電平板と微粒子は平板表面から約2mum以下の近距離において互いに静電的に反発し、より遠距離(250mum)において引き合う力が作用していることが明かとなった。しかし、荷電平板と微粒子間の静電相互作用だけを考慮に入れて50mumにまでおよび濃縮分布を説明することは現実的ではない。そこで、濃縮分布発現機構における微粒子間静電相互作用の影響を調査する目的で、荷電棒近傍における微粒子濃度分布測定を行った。直径約70mumのガラス棒をレーザースキャン顕微鏡の焦点面内に設置し、濃縮領域内でBrown運動する微粒子の座標を測定した。各粒子間の距離を計算して動径分布関数を決定し、微粒子間静電相互作用を詳細に検討した。動径分布関数の測定に先立ち、ガラス棒表面近傍においてガラス平板傍で観察された濃縮現象と同じ現象が観察されるかどうかを観察するため、粒子濃度分布の添加塩濃度依存症を測定したところ、濃縮率が約2から徐々に減少する傾向が得られた。また、ガラス棒表面に強酸もとを末端に持つ高分子を吸着させて電荷数を増加したり、表面に電荷を持たないポリエチレン棒を用いた条件下で粒子濃度分布を測定したところ、棒表面の電荷が多いほど濃縮率が高く、棒に電荷がない場合には濃縮現象が見られなかった。これらの傾向から、同符号荷電棒-微粒子間にもガラス平板-微粒子の場合と同様な静電相互作用が働いていることが確認された。ガラス棒表面近傍の濃縮領域と、表面から100mum以上離れた領域において動径分布関数を測定したところ、濃縮領域では粒子間距離が約2.5mumの位置にピークが認められたのに対して、100mum以上離れた領域においてはピークが観察されなかった。また、濃縮領域と等しい濃度の分散液を調製し、ガラス棒の存在しない条件下で動径分布関数を測定したところ、ピークは観察されなかった。すなわち、ガラス棒の存在により任電微粒子間に静電引力が誘起れていることが推察される結果となり、この微粒子間静電引力が50mumにまでおよび濃縮分布を形成していることが判明した。純水と接触し負に帯電したガラス平板近傍において、負の電荷を持つ高分子ラテックス微粒子が分散液内部の粒子濃度の約2倍に濃縮されていることを本申請者は発見した。この濃縮現象が粒子間および粒子-平板間の静電相互作用に由来するのではないかとの推察をもとに、本申請研究において以下の点について検討を行った。なお、以下の実験には、補助金により購入したマイクロステージを用いて従来より高精度な粒子分布関数を求めた。1.粒子の沈降の影響ポリスチレン微粒子の密度が約1.05であることから、沈降により粒子が濃縮されている可能性があるため、水と重水の混合分散媒を用いて分散媒の密度を1.00から1.06まで変化させ、ガラス平板近傍の粒子分布を観察した。その結果、どの分散媒密度においても濃縮分布が観察された。2.溶出カチオンの影響ガラス内部から溶出するカチオンがガラス表面近傍に正電荷雰囲気を形成して粒子を濃縮するという機構を検証するために、カチオンが溶出しない石英ガラス平板を用いて粒子分布を観察したところ、通常のガラスと同様な濃縮分布が観察された。3.粒子、平板上の電荷数の影響濃縮分布は分散液内部に存在する粒子が平板近傍の粒子を静電斥力によって平板方向に押しつけていると解釈することもできる。そこで、平板表面の電荷数を変化させて粒子分布を測定し、電荷数の増減に伴う濃縮率の変化を調査した結果、濃縮率は電荷数とともに増加する傾向が認められた。また、電荷のない平板近傍では濃縮現象は見られなかった。平板近傍の粒子が内部の粒子から押されていると解釈する場合、平板上に電荷がなくても濃縮現象が発現すると考えられるが、実験事実はこの解釈による予想とは正反対の傾向を示した。以上のことから、粒子-平板間の静電引力によって濃縮現象が発現する事が明らかとなった。しかし、濃縮が50μmにまでおよぶことを説明するには、粒子間静電相互作用や対イオン分布について検討する必要があると考えられる。

また、ガラス棒表面に強酸もとを末端に持つ高分子を吸着させて電荷数を増加したり、表面に電荷を持たないポリエチレン棒を用いた条件下で粒子濃度分布を測定したところ、棒表面の電荷が多いほど濃縮率が高く、棒に電荷がない場合には濃縮現象が見られなかった。これらの傾向から、同符号荷電棒-微粒子間にもガラス平板-微粒子の場合と同様な静電相互作用が働いていることが確認された。ガラス棒表面近傍の濃縮領域と、表面から100mum以上離れた領域において動径分布関数を測定したところ、濃縮領域では粒子間距離が約2.5mumの位置にピークが認められたのに対して、100mum以上離れた領域においてはピークが観察されなかった。また、濃縮領域と等しい濃度の分散液を調製し、ガラス棒の存在しない条件下で動径分布関数を測定したところ、ピークは観察されなかった。すなわち、ガラス棒の存在により任電微粒子間に静電引力が誘起れていることが推察される結果となり、この微粒子間静電引力が50mumにまでおよび濃縮分布を形成していることが判明した。
表皮-基底膜部接着構造分子の集合/分散機序と水疱症及び角化異常症の発症病理

表皮細胞の接着構造は細胞間のdesmosome(DS)と細胞基質間のhemidesmosome(HD)が主体である。今回の研究対象であるHDの構成分子としては、とくに180KD類天疱瘡抗原(BPA),230KD-BPAおよび各種のintegrinが知られている。本研究では、これらの接着構造分子の形成、保持、解離の制御の分子細胞生物学的機序と各種水疱症の発症病理学的機序を解明を相補的に明らかにすることである。平成6年度はこのリン酸化によって、180KD-BPAの分子量が約1000SDS電気泳動上増加すること、さらに、自己抗体が細胞膜抗原に結合した後のシグナル伝達を検討した。天疱瘡抗体がDSのデスモグレインIII(DSIII)に結合すると、ホスホリパーゼCの活性化、細胞内IP_3、Ca^<2+>の一過性の増加が誘導されたが、類天疱瘡抗体と180KD-BPAの反応ではされなかった。これらは細胞膜貫通性分子である180KD-BPAとDSIIIのシグナル伝達における機能の差と、両水疱症の抗体結合後の反応機序の質的な違いを示唆している(J Invest Dermatol 104:33,1995に発表)。表皮は細胞骨格、細胞間接着構造、細胞-基底膜間接着構造を介して互いにあるいは真皮と強靭に接着している。一方、これらの接着は創傷などの治癒過程(増殖と分化時)で形成と離開を繰り返す動的構造である。さて、通常表皮基底細胞は基底膜から離脱すると分裂しないし、基底膜に接していると角化しない。従って、基底膜との接着構造分子が分裂、分化の制御とそのシグナル伝達に関与している。その構造としてはhemidesmosomeがあり、分子としては180KD類天疱瘡抗原(BPA),230KD-BPA、各種のintegrinが知られているが、増殖と分化制御に関する機能についてはほとんど分かっていない。そこで、本年度は自己免疫疾患である表皮真皮境界接着障害を生じる類天疱瘡をモデルとして、180KD-BPA,230KD-BPA,α6β4 integrinに対するモノクローナル抗体を用いて、類天疱瘡抗体の培養表皮細胞おけるこれらの分子分布動態に与える影響を検索した。その結果、低Ca^<2+>培養状態から正常Ca^<2+>状態に培地Ca^<2+>濃度を変換すると、表皮細胞は一旦細胞底面のヘミデスモソーム構造を消失し、側方に移動して小コロニーを形成する。この実験系に類天疱瘡抗体、抗180KD-BPA抗体を添加すると、細胞膜表面の抗原は患者IgGと免疫複合体となって細胞内に取り込まれたが、230KD-BPA,β4 integrinは取り込まれなかった。また、細胞底面のヘミデスモソームの新生が阻害された。これらのことから、細胞内に取り込まれた180KD-BPA抗原は細胞側面のそれで、ヘミデスモソームのそれではないことが示唆された。一方、抗230KD-BPA抗体ではこれらの反応が惹起されないことから、類天疱瘡の発症は抗180KD-BPA-抗体によることが示唆される。さらに、180KD-BPAがヘミデスモソーム形成と構築保持に最も重要な役割を担っていることが推察される。これらの結果は新知見であり、Dermatology 1994,J InvestgativeDermatolgy 1994に発表印刷中であり、米国研究皮膚科学会(1994)のシンポジュウムでの発表に採択されている。今回の研究対象であるHDの構成分子としては、とくに180KD類天疱瘡抗原(BPA),230KB-BPAおよび各種のintegrinが知られている。

昨年度は、まず180KD-BPA,230KD-BPA,α6β4integrinに対するモノクローナル抗体を用いて,培養表皮細胞において類天疱瘡抗体がこれらの分子の集合分散に与える影響を検討した。その結果、180KD-BPAは細胞側面の細胞膜にケラチン線維とは結合しないでプールされていること、及び、これに類天疱瘡抗体が結合し、免疫複合体となり細胞内に取り込まれ、HDの分子凝集が阻害されることが明らかとなった(J Dermatol 21:838,1994,Dermatology 189,suppl 1:46,1994に発表)。さらに、フォルボールエステル(TPA)によってプロテインキナーゼCを活性化した時の、これらの分子のリン酸化を検討したところ、180KD-BPAはリン酸化されたが、230KD-BPAはされなかった(Electron Microscopy in Dermatology:Basicand Clinical Research pp111-120,1994,ElsevierScience発表)が、これに関して本年度はこのリン酸化によって、180KD-BPAの分子量が約1000、SDS電気泳動上、増加することが判明した(未発表)。さらに、本年度は抗体が細胞膜抗原に結合した後の細胞内へのシグナル伝達の様態を検討した。天疱瘡抗体がDSのデスモグレインIII(DSIII)に結合すると、ホスホリパーゼCの活性化、細胞内IP_3、Ca^<2+>の一過性の増加が誘導されたが、類天疱瘡抗体と180KD-BPAの反応ではされなかった。これらは細胞膜貫通性分子である180KD-BPAとDSIIIの細胞内シグナル伝達における機能の差と、両水疱症の抗体結合後の反応機序の質的な違いを示唆している(J Invest Dermatol 104:33.1995に発表)。
分子動力学法と電子顕微鏡・電子回折による相変態初期過程のダイナミクスの研究

本研究は、計算機シミュレーションと回折結晶学的実験手法との組み合わせで合金の構造相変態の初期過程の原子レベルのダイナミクスを明らかにしようとする試みである。今年度は、設備備品として購入したワークステーションより、LANを通じて大型計算機センターのスーパーコンピュータシステムに接続し、分子動力学計算および計算結果の解析・表示を行う一連のシステムを完成した。また計算により出力された各時間ステップの原子位置座標を使って、対応する電子回折図形および高分解能電子顕微鏡像をシミュレーションするプログラムの開発も行った。分子動力学計算の成否は系を記述するポテンシャル関数によって決定される。今年度は二元合金ポテンシャル関数としてNiAl系を取り上げ、組み込みを行った。このポテンシャル関数を用い、NiAlβ相の点欠陥周囲の格子振動の解析を行った。この系は準安定なオメガ近似相を生じることで特徴的である。計算結果として、アルミニウムサイトがニッケル原子で置き換わったアンチサイト欠陥が、この系が潜在的に持っている格子振動の異常を安定化していることが示唆された。このことは相変態の核生成に点欠陥が重要な役割を担っている可能性を強く示唆するものとして興味深い。
日本人感音難聴の原因におけるミトコンドリア遺伝子変異の全体像の解明

ミトコンドリアDNAのA1555G変異とA3243G変異およびGJB2遺伝子変異を除外した日本人の原因不明の両側性感音難聴患者(先天性難聴100家系および後天性難聴120家系)において、これまでに難聴遺伝子としての報告があるミトコンドリア遺伝子7種類(12SrRNA、tRNA Leu (UUR)、tRNA Ser (UCN)、tRNA Lys、tRNA His、tRNA Ser (AGY)、tRNA Glu)の変異をスクリーニングした。この結果、難聴者のみで同定される遺伝子変異が、12SrRNA遺伝子を含む2遺伝子に同定された。本研究成果は日本人難聴者の診断におけるミトコンドリア遺伝子変異解析の重要性を示すものである。この結果、先天性難聴では12SrRNA遺伝子の3種類のホモプラスミー変異が8家系で認められ、1種類あ人テロプラスミー変異が1家系で認められた。さらにtRNALys遺伝子のヘテロプラスミー変異が6家系で認められた。後天性難聴では、12SrRNA遺伝子の2種類のホモプースミー変異が4家系で、1種類のヘテロプラズミー変異が2家系で認められた。さらにtRNASer(UCN)遺伝子のヘテロプラズミー変異が1家系で、tRNA Lys遺伝子のヘテロプラスミー変異が4家系で認められた。これらの遺伝子を正常コントロールとして日本入健聴者200人から提供を受けたDNAで検討した結果、12SrRNA伝子の変異が今回難聴者で同定された4種類の変異がいずれも少数ではあるが認められた。一方、tRNA Ser(UCN)遺伝子とtRNALys遺伝子の変異は認められなかった。これらの結果は、今回認められた12SrRNA遺伝子の変異の難聴における病的意義の確定には、今後のさらなる検討、特に環境因子や背景遺伝子についての検討が必要であることを示している。一方、tRNA Ser(UCN)遺伝子とtRNALys遺伝子の変異は病的意義が高いと考えられるが、これらの遺伝子変異も、さらに詳細な遺伝子変異の同定と、家系内での発症パターン、ミトコンドリアゲノムの個体差についての検討が必要である。本研究の目的は、これまで主として技術的な問題から実施されていなかった日本人の原因不明の感音難聴患者におけるミトコンドリアDNA変異の関与の全体像を、極めて高感度かつ効率的な遺伝子変異スクリーニング技術(DHPLC法)を導入することで解明することである。この結果に基づいて、日本人難聴者の診断におけるミトコンドリア遺伝子変異解析の位置づけを確立する。日本人の原因不明の両側性感音難聴患者から難聴遺伝子解析のために連結可能匿名化の上で現在までに提供を受けたミトコンドリアDNAのA1555G変異とA3243G変異およびGJB2遺伝子変異を除外した先天性難聴100家系および後天性難聴120家系の検体において、これまでに難聴遺伝子としての報告があるミトコンドリア遺伝子7種類(12SrRNA、tRNA Leu(UUR)、tRNA Ser(UCN)、tRNA Lys、tRNA His、tRNA Ser(AGY)、tRNA Glu)の変異をスクリーニングした。また、正常コントロールとして日本人健聴者200人から提供を受けたDNAで検討した。この結果、正常コントロールでは同定されずに難聴者のみで同定される遺伝子変異が発見され、難聴の原因となる新たな遺伝子変異と考えられた。その内訳は、12SrRNA遺伝子ホモプラスミー変異1種類7例およびtRNASer(UCN)遺伝子ホモプラスミー変異1種類3例が確定、12SrRNA遺伝子ヘテロプラスミー変異3種類各1例が強く疑われて、現在確定に向けて検討中という現況である。この成果は、ミトコンドリアDNA変異の難聴者における頻度を明らかにするものであり、将来の高感度かつ効率的な難聴遺伝子診断に役立つとともに、感音難聴の聴覚管理と聴覚リハビリテーション、遺伝カウンセリングなどに応用可能と考える。今後は今回同定された遺伝子変異を標的とするより効率の高い遺伝子解析法を開発し、臨床診断への活用を促進する。
高保磁力磁性ナノ粒子を用いた携帯用小型高密度磁気メモリの開発に関する基礎的研究

本研究では、溶液合成法の一つであるポリオールプロセスを用いて金属微粒子の合成を行っており、還元反応速度の制御によってナノ粒子の製造が可能と推測し、中間体の生成や溶解、および核生成と成長に深く関わっている試薬の添加により、反応速度の精密な制御により様々な結晶構造を持ったナノ微粒子の選択的合成に成功した。その中で、fct-FePtナノ粒子の直接合成がテトラエチレングリコール(TEG)中で白金及び鉄アセチルアセトネートを300°Cで還元することにより達成された。粒子直径は510nmの間であった。合成されたままのFePt粒子のX線回折像は超格子(001)と(110)反射を示し、正方結晶性を意味した。ヒステリシス損失の解析から室温(RT)で測定された31kOeのH_kは相当高い異方性を持つ部分配列fct構造のFePt粒子の存在を確認された。しかしながら粒子の強い静磁場相互作用のためにRT保磁力は2.1kOeであった。それらの問題を解決するために16年度は優れた磁気特性を持ったFePtおよびCoPt磁性微粒子分散媒の製造を行った。そして、粒子分散に用いた界面活性剤にあったカップリング剤を選択し、分子アンカー結合の手法を用いて大面積に配列する技術を確立した。その結果、小型高記録媒体の製造に必要とされるナノ構造体の合成および評価が可能となった。それらの成果を総合的に考慮した結果、今回小型高磁気記録媒体開発までには至らなかったがそれに向かった研究に役に立つ多くの知見を得ることができた。それらを基盤に更なる発展を目指す予定です。新世代超密度磁気記録用の自己集合型、単分散および化学的に配列されたLl_0FePtおよびCoPtナノ粒子の化学合成を目的として研究を行っている。通常では、合成されたままの粒子は超常磁性で化学的に配列していないfcc構造であることが報告され、Ll_0構造を得るためには粒子を580°Cの高温でアンニールする必要がありナノ粒子が凝集し高密度記録が制限される。しかしながら、上記方法によるT_tの低下は限られており400°C以下に下げることはなお課題である。本研究では、溶液合成法の一つであるポリオールプロセスを用いて金属微粒子の合成を行っており、還元反応速度の制御によってナノ粒子の製造が可能と推測し、中間体の生成や溶解、および核生成と成長に深く関わっている試薬の添加により、反応速度の精密な制御により様々な結晶構造を持ったナノ微粒子の選択的合成している。粒子直径は5から10ナノメータの間であった。ヒステリシス損失の解析から室温(RT)で測定された31k0eのH_kは相当高い異方性を持つ部分配列fct構造のFePt粒子の存在を確認された。しかしながら粒子の強い静磁場相互作用のためにRT保磁力は2.1kOeでした。現在、実験条件の最適化および分散技術の開発が進行中です。ナノテクノロジーの発展に伴い電気電子通信機器の縮小化および多機能化が進み携帯用小型高密度メモリの開発や新たな記録再生技術の必要性が高まっている。本研究では、高保磁力磁性ナノ粒子を用いた携帯用小型高密度磁気メモリの開発に関する基礎的研究行ってきた。高保磁力を有する材料として合金磁性材料、特に白金ベース金属合金磁性ナノ粒子の合成に取り組んで来た。昨年度fct-FePt

ナノ粒子の直接合成に成功したがそれらの粒子を用いた分散媒の製造には至っていないことから、16年度は優れた磁気特性を持ったFePtおよびCoPt磁性微粒子分散媒の製造に全力を挙げて取り組んだ。その結果適切な界面活性剤を選ぶことにより優れた磁気特性を有するCoPt粒子、また、合成温度473Kで合成されたFePt粒子を用いた分散媒の作製に成功した。さらにそれらを用いた微粒子単層膜の作製を分子アンカー結合の手法で大面積に配列する技術の確立を研究協力者と共同で開発した。また、磁性粒子単層膜の磁気特性を評価した結果が期待を下回ったことから、粒子合成プロセスに改良を加え、昨年度より優れた物性を持った粒子の合成が可能となり、そのプロセスに基づいた技術指導を研究協力者にフェードバックし大量合成が企画されている。それが実行できれば優れた物性を持ったFePt単層膜の合成が可能となり携帯用小型高密度磁気メモリの開発が期待できる。
非平衡現像間の競合による高分子混合系における新しいタイプのパターン形成

混合物の相分離現象は、様々な物質系に普遍的な現象であり、古くから非平衡過程におけるパターン形成の基本的問題、材料の構造制御の基本現象として注目を集め精力的に研究されてきた。最近我々は、高分子系において、相分離現象と他の非平衡現象の動的な競合の結果。興味深いパターンが形成されることを見いだした。一般に、相分離現象は他の非平衡現象、物質自身の持つ内部自由度、他の相転移現象などと複雑に競合する可能性がある、本研究では、(1)相分離と結晶化、(2)相分離と化学反応、(3)相分離とぬれ現象といった競合過程に注目し、画像解析技術を用いてこれらの競合のダイナミクスに関して定量的研究を行った、その結果、(1)に関しては、結晶化による相分離の停止効果、球晶成長に対する相分離誘起変調効果等を見いだした。(2)に関しては、エステル交換反応と相分離が競合する際に、相分離速度と化学反応速度の動的な競合により、相分離構造の時間発展・界面構造に大きな差が現れることが明かとなった。(3)に関しては、相分離とぬれの競合により1次元・2次元的束縛領域中で、異方的なドメイン成長がみられること、ぬれの利用により、相分離構造制御、表面コートなどに新しい可能性が開けることが示された。これまで殆ど研究がなく、どのようなパターンが形成されるか予想することさえ因難であったが、この様な研究により、相分離と他の非平衡現象の競合に関して、高分子系に限らず一般的描象が明らかにされると期待される。また、工学的には、相分離と他の現象の競合を積極的に利用することにより、本研究で得られた知見がポリマーアロイの不均一構造材料の意図的構造制御に新しい自由度を与えるものと期待される。本年度は、相分離と他の非平衡現象、特に結晶化・液晶化との間の競合を研究するために、顕微鏡観察により基礎となる相図の作成を行った。この過程で、特に結晶化と相分離現象との競合に、我々が予想したようにそれぞれの非平衡現象が単独に起こる場合には見られない新してタイプの興味深いパタ-ン形成を観測された。また、液晶化と相分離現象の場合には、液晶・等方相の相転移線が、共存曲線の臨界点付近で、相図をよぎる3重臨界点的な相面を持つことが明かとなり、現在3重臨界点付近での系の挙動を研究中である。また、研究の過程で、LCST型の相図を持つ高分子水溶液系において、その相図が2重井戸形の形状をもつ場合、極めて異常な相分離現象が起こることをみいだした。すなわち、高分子濃度が低い場合、深いクエンチのもとでは、相分離により小さなドロップレットが形成された後、粗大化が起きず、その状態がほぼ定常的に続くことが明らかになった。この異常な相分離現象は、粒子のブラウン運動に基づく粒子の動的安定化という新しい機構を示唆している可能性があり、現在実験・理論の両面から検討中である。高分子濃度が、高い場合にも通常の相分離現象とは全く異なったパタ-ン形成がみられ、これは、相分離により非常に濃厚な高分子系と殆ど100%の水に相分離するという2重井戸型相図系の特徴に由来することが明かとなった。現在、パタ-ン形成のダイナミクスについて画像析を用いた定量的研究を行いつつある。当初予定していた高解像度画像解析システムを確立するため、本年度冷却CCDカメラ(米国Photometrix社製)を購入し、現在そのセットアップを終わり、現有の画像解析システムとのハ-ド・ソフトの接続を含めたシステムの構築を行っている。

このカメラは、空間分解能1300X1000、強度分解能12bitを有し、本研究の目的に十分な性能を有することを実際の上記のパタ-ン形成過程の観察に用い確認した。現在、本システムを用いて、競合現象下のパタ-ン形成を支配する基礎的物理因子を探るべく準備を行っている。混合物の相分離現象は、様々な物質系に普遍的な現象であり、古くから非平衡過程におけるパターン形成の基本的問題、材料の構造制御の基本現象として注目を集め精力的に研究されてきた。最近我々は、高分子系において、相分離現象と他の非平衡現象の動的な競合の結果、興味深いパターンが形成されることを見いだした。一般に、相分離現象は他の非平衡現象、物質自身の持つ内部自由度、他の相転移現象などと複雑に競合する可能性がある。本研究では、(1)相分離と結晶化、(2)相分離と化学反応、(3)相分離とぬれ現象といった競合過程に注目し、画像解析技術を用いてこれらの競合のダイナミクスに関して定量的研究を行った。その結果、(1)に関しては、結晶化による相分離の停止効果、球晶成長に対する相分離誘起変調効果等を見いだした。(2)に関しては、エステル交換反応と相分離が競合する際に、相分離速度と化学反応速度の動的な競合により、相分離構造の時間発展・界面構造に大きな差が現れることが明かとなった。(3)に関しては、相分離とぬれの競合により1次元・2次元的束縛領域中で、異方的なドメイン成長がみられること、ぬれの利用により、相分離構造制御、表面コートなどに新しい可能性が開けることが示された。この様な複数の非平衡な現象が競合する際のパターン形成については、これまで殆ど研究がなく、どのようなパターンが形成されるか予想することさえ困難であったが、この様な研究により、相分離と他の非平衡現象の競合に関して、高分子系に限らず一般的描象が明からにされると期待される。また、工学的には、相分離と他の現象の競合を積極的に利用することにより、本研究で得られた知見がポリマーアロイの不均一構造材料の意図的構造制御に新しい自由度を与えるものと期待される。
思考およびパーソナリティ障害検査のための言語音声・脳活動情報の個人性抽出法の開発

本研究においては,近年,多くの分野で注目されている人間の高次脳機能,特に言語行動や思考過程が示す個人性やパーソナリティおよびその異常性や障害の客観的・定量的評価の可能性を探り,臨床および工学応用をはかるため,昨年度に引き続き,以下の6項目の研究を行い,実績を得た。1.皮質ー皮質下核系を,前頭連合野-感覚野-視床,側頭連合野-海馬-中核に設定してモデル解析を行い,各種律動波の基底関数の個人性をパラメタ化・視覚化し,その臨床・工学などの分野への応用可能性を確認した。2.正常者およびパーソナリティ障害者に対する構造化検査時の脳内物質,各種律動活動,異常検査結果を取り入れた個人性成因のモデル化をはかり,遺伝学的検討をおこなって臨床への応用可能性を確認した。3.正常者およびパーソナリティ障害者に対する構造化検査時の多チャンネル脳波・脳磁図の同時計測法を可能とし,脳の各種律動活動の相関性解析に基づく個人性・パーソナリティ異常の診査法確立の基礎を得た。4.両耳への言語・非言語刺激呈示機能により左右半球に選択的注意を向ける視聴覚課題をも可能としたパーソナリティおよびその障害検査の臨床応用の見通しを得た。5.個人性・パーソナリティおよびとその障害に対する脳内活動物質,脳内律動情報ならびに文音声のデータベースを構築し,臨床応用への可能性を確認した。6.多チャンネル脳波・脳磁図から抽出された脳律動情報の頭皮上3次元scalp current densityマッピングとパタン解析のルーチンを有するシステムを構築し,言語音声・脳活動情報の個人性抽出法のネットワーク利用を容易にした。本研究においては,近年,多くの分野で注目されている人間の高次脳機能,特に言語行動や思考過程が示す個人性やパーソナリティおよびその異常性や障害の客観的・定量的評価の可能性を探り,臨床および工学応用をはかるため,本年度は,以下の5項目の研究を行い,実績を得た。1.脳内律動活動の個人性抽出法の開発のため,皮質各層と皮質下核との連絡を持つ基本的な神経・シナプス回路を構成して律動波発生機構の解析を行い,単一試行の律動波抽出に必要な基本波形の特徴を求めた。2.言語・思考過程検査の構造化のため,映像・音声同時呈示による実験課題を,選択的注意を行う有意味・無意味刺激,単文・複文,談話レベルの言語刺激を用いて開発し構造化を行った。3.個人性の成因のモデル化のため,前頭前野-脳底神経系へのドーパミン,セロトニンなどの神経伝達物質・調節物質の寄与を検討し,言語・思考過程における血中代謝物質から得られる脳内物質,律動活動および言語・思考過程検査の結果により検証した。4.脳内律動情報収集・処理とデータベース化のため,映像・音声同時呈示による実験課題時の多チャンネル脳波・脳磁図から,律動活動およびP300,N400,Mismatch Negativityの抽出とscalp current density mappingを行った。5.特徴パタン抽出のアルゴリズム開発のため,ウェーブレット分析をもとに,緩徐波から速波に至る単一試行律動波抽出を行い,同様な分析を言語音声にも適用して,共通の文音声と脳律動情報特徴抽出アルゴリズムの基本部分を作成した。1.皮質ー皮質下核系を,前頭連合野ー感覚野ー視床,側頭連合野ー海馬ー中核に設定してモデル解析を行い,各種律動波の基底関数の個人性をパラメタ化・視覚化し,その臨床・工学などの分野への応用可能性を確認した。

2.正常者およびパーソナリティ障害者に対する構造化検査時の脳内物質,各種律動活動,異常検査結果を取り入れた個人性成因のモデル化をはかり,遺伝学的検討をおこなって臨床への応用可能性を確認した。3.正常者およびパーソナリティ障害者に対する構造化検査時の多チャンネル脳波・脳磁図の同時計測法を可能とし,脳の各種律動活動の相関性解析に基づく個人性・パーソナリティ異常の診査法確立の基礎を得た。4.両耳への言語・非言語刺激呈示機能を付加し,左右半球に選択的注意を向ける視聴覚課題をも可能とし,パーソナリティおよびその障害検査の臨床応用の見通しを得た。5.得られたデータベースから個人性・パーソナリティおよびとその障害に対する脳内活動物質,脳内律動情報ならびに文音声のデータベースを構築し,臨床応用への可能性を確認した。6.多チャンネル脳波・脳磁図から抽出された脳律動情報の頭皮上3次元scalp current densityマッピングとパタン解析のルーチンを付加し,言語音声・脳活動情報の個人性抽出法のネットワーク利用を容易にした。
唾液腺腫瘍構成細胞の分化におけるアクアポリンの関与について

唾液腺腫瘍は経過とともに細胞の分化や脱分化が見られ、多様で複雑な組織像を呈することから、分類が複雑で最終診断に苦慮することが多い。唾液腺発生過程で、水輸送機能を持つAquaporin (AQP)が発現することより、唾液腺腫瘍細胞の分化にAQPが関与するという仮説を立てた。今年度は、広島大学・高田隆教授より供与された多形性腺腫由来不死化細胞PA-hTERTを用いた。多形性腺腫は筋上皮細胞由来と考えられているため、まずPA-hTERT細胞でcytokeratinおよびvimentinの共発現を免疫蛍光染色で明らかとした。次に、PA-hTERT細胞の分化方向の検索を目的として、細胞極性を解析した。具体的には、上皮細胞で管腔側に発現するtight junction構成タンパクであるZO-1, claudin-1, claudin-2, occludinおよびamylaseの分泌について、免疫蛍光染色、透過型電子顕微鏡観察、Western blottingで検索した。その結果、ZO-1, claudin-1は、免疫蛍光染色で細胞突起間に強く発現していた。Western blottingではamylaseの発現が見られたが、超微構造観察では細胞質内には中間系filamentとmitochondriaが豊富であり、分泌顆粒様構造物はわずかに認められるのみであった。また、Ca^<2+>を用いて、tight junction proteinの発現を誘導したところ、amylaseの発現には変化がなかった。AQPの発現については、channel proteinとしての機能が明らかにされているAQP5,6の発現を免疫蛍光染色で検索した結果、AQP6が細胞膜および細胞質に局在していた。現在は、AQP6抗体を用いたtarnsientの阻害実験による分泌能の変化を検討中である。
膜超分子べん毛モーターの構造と構築機構の研究

べん毛モーターの回転に必要なタンパク質としてPomA, PomB, MotX, MotYが同定されている。MotYについて、2.9Å分解能でX線結晶構造を得ることでき、ビブリオ菌極べん毛モーター固定子複合体の分子集合モデルを提案した。ビブリオ菌のべん毛モーターでは、Cリングの構造タンパク質がべん毛基部体から容易に解離してしまうという新しい知見を得た。また、ビブリオ菌の基部体構成タンパク質の解析から、FlgTがこれまでLPリングと考えられていた構造の外側の部分を占めることが明らかにし、これをHリングと名付けた。このリング構造が、ビブリオ特異的な高速回転を保持するための強固な軸受け構造として機能しているという可能性を示唆した。膜超分子である細菌べん毛は、イオン流入のエネルギーを動力源として、らせん形のべん毛繊維を高速で回転させる、生物界において唯一の回転運動器官である。しかも、その回転速度は、毎秒1700回転にも達し、超遠心機をはるかに上回る。この超小型な高速マシンは、一方では、細菌の細胞の中では最大かつ複雑なタンパク質装置でもある。細菌べん毛モーターは,電気モーターと同じく、回転子とそのまわりに複数個ある固定子から構成されており,それら固定子と回転子の間で回転力が発生していると考えられている。しかし、回転子と固定子内のどの蛋白質が回転力を作っているかは、推定はされているが、決定的な証拠はない。また、べん毛は、極に生えるものや菌体の周囲に生えるものなどがあり、細胞の特定の位置や数を制御する仕組みを備えている。本研究では、べん毛の構造研究に重点をおき、その形態形成の解析も含め、回転機構を明らかにする。Vibrio alginolyticusの極べん毛は、ナトリウムイオンの共役による電気化学ポテンシャル差をエネルギーにして回転する。べん毛モーターの回転に必要なタンパク質としてPomA, PomB, MotX, MotYが同定されており、このうちPomA, PomBは内膜でナトリウムイオンチャンネルとして機能していると考えられている。MotX, MotYはそれらを一つでも欠損した菌は遊泳能を失うが、その機能の詳細は分かっていない。機能的なモーターを単離する目的で、Vibrio alginolyticusの基部体を精製し、確認のため電子顕微鏡による観察を行ったところ、これまで大腸菌などには存在しない、基部体リングから突出した爪状の新しい構造を作ることを見いだした。これをT-ringと命名した。T-ringはペプチドグリカン層に埋まっているP-ringと内膜に存在するMS-ringとの間に存在することが分かった。さらに、この構造が、ナトリウムモーターに特異的なMotXとMotYから構成されることを明らかにした。これら2つのタンパク質に関して、大量精製を行い、結晶構造解析を行っていたが、MotYについては、2.9Å分解能でX線結晶構造を得ることが出来た。MotYは大きく2つのドメインに(N,C末ドメイン)分別された。N末ドメインの構造は10個のβ-strandと2個のα-helixからなり、新規のfoldであった。また、生化学実験からMotXと相互作用をするドメインであることが示唆された。ペプチドグリカン結合モチーフを持つC末ドメインの構造は、ペプチドグリカン結合タンパク質であるPalやRmpMに非常によく似ていた.Palとペプチドグリカンが相互作用する重要な残基がNMRによる構造解析から見いだされており、MotYにも保存されていることからMotYとペプチドグリカンの相互作用部位を推測することができた。MotX, MotYはTリングを形成していることが示されている。このTリング構成タンパク質であるMotYについては、2.9Å分解能でX線結晶構造を昨年度得ることが出来ていた。今年度は、そのリファインメントを行い構造の最終決定を行った。FliG、FliM、FliNから構成されるCリングは、基部体の下に存在して、回転子として固定子と相互作用する。回転力を作り出す生化学的相互作用の解析の第一歩として、ビブリオ菌でのCリング構造を含むべん毛基部体の精製を行った。菌体のスフェロプラスト化効率を改善し、膜の可溶化条件を検討した。その結果、界面活性剤にCHAPSを用いた場合に、FliGシグナルが特に強く確認できた。しかし、FliNとFliMのシグナルは全く得られなかった。

可溶化で得られた基部体を、さらにショ糖密度勾配遠心で精製を行う、また、電子顕微鏡で基部体の構造を詳細に観察するなどを計画している。べん毛モーターの精製過程において固定子複合体が容易に失われてしまうことから、固定子を含む完全な状態のべん毛モーターの単離は未だ実現されていない。そこで我々はこれを実現する手段として、回転子Pリングタンパク質と固定子タンパク質をクロスリンクさせ、固定子複合体の解離を防ぐことを考えた。これまでに行ったFlgI及びMotB Cys置換体の解析から、mPEG-maleimideにより修飾されやすい置換体は、運動能及びタンパク質量に影響を与える置換体とはほぼ重なり合わないということが分かった。この結果を踏まえ、我々はFlgIとMotBのジスルフィド架橋における有用なCys置換体の候補を選び、両者の架橋産物であると推測される産物を検出することに成功した。Vibrio alginolyticusの極べん毛は、ナトリウムイオンの共役による電気化学ポテンシャル差をエネルギーにして回転する。べん毛モーターの回転に必要なタンパク質としてPomA,PomB,MotX,MotYが同定されており、このうちPomA,PomBは内膜でナトリウムイオンチャンネルとして機能していると考えられている。MotX,MotYはTリングを形成していることが示されている。このTリング構成タンパク質であるMotYについては、2.9A分解能でX線結晶構造を得て、構造決定を行った。FliG、FliM、FliNから構成されるCリングは、基部体の下に存在して、回転子として固定子と相互作用する。回転力を作り出す生化学的相互作用の解析の第一歩として、ビブリオ菌でのCリング構造を含むべん毛基部体の精製を行ってきたが、ビブリオ菌ではサルモネラ菌とは異なり、FliNとFliMは基部体から解離することが確認された。電子顕微鏡で基部体の構造を詳細に観察することで、FliGが基部体に構造体として存在することを観察できた。このことによりビブリオ菌の基部モーター構造解析を進める準備が整った。大腸菌において固定子はプロトンチャネルとして機能するMotA/MotB複合体からなり、MotBのC末端領域にあるPGB(ペプチドグリカン結合)ドメインによって固定子は回転子周辺につなぎとめられていると考えられている。我々は大腸菌MotB PGBドメインの系統的システイン変異導入実験と、機能の全く異なるペプチドグリカン結合リポタンパク質Palとのキメラタンパク質解析を行い、PalのPGBドメインがMotBのPGBドメインと交換可能であることを示した。これに基づき既知のPalの立体構造にMotB PGBドメインの一連の系統的Cys変異部位をマッピングし、それらの構造と機能の相関について新しい知見が得られた。
オランダにおけるポピュリズム政治の出現-その背景・構造・イデオロギー

3年間にわたる研究期間の最終年度である2007年度は、残る必要な資料の収集を終えたうえで、これまでの集めた文献を整理検討するとともに、ヨーロッパ諸国との比較検討を行いつつ、研究成果のまとめと公表準備に努めた。まず年度の前半には、新右翼政党の伸張している国としてベルギーに注目し、ベルギーに渡航の上、文書館でポピュリズムと政治変動をめぐる資料を収集した。ベルギーは、本研究開始時には一時的な躍進とも指摘されていた新右翼政党の拡大が、近年では政党配置のなかで持続的な位置を占めるようになっている国であり、経済軸と異なる脱物質主義的なアイデンティティをめぐる対立軸が定着しつつあるのではないかということを検討するうえで重要な位置を占めており、オランダでもフォルタイン死後もウィルデルス、フェルドンクらポピュリズム政治家が相次いで人気を博していることと対照させつつ、検討を行った。年度後半には、以上の各国にまたがる研究を踏まえ、オランダを軸としながらヨーロッパの新右翼の理論的位置づけについても検討した。本年に至る3年間の研究については、2008年度中に成果を学会誌に掲載すべく論文を執筆している。また2007年5月には、ベルギー・ルーフェンカトリック大学カトリック資料研究センターの研究セミナーで講演を行い、ポピュリズムの勃興と既成政党への影響を論じてベルギーの研究者たちと意見交換を行ったことはきわめて有益だった。日本におけるヨーロッパ政治研究をヨーロッパに発信していくうえでも意義深いものだったと思われる(Jiro Mizushima,"Christian Democracy and Corporatism in the Netherlands,"presented at KADOC-seminar, Leuven University,Belgium, 24 May 2007.)2005年度は研究の初年に当たるため、研究の基礎となるべき理論枠組みおよび具体的な事実関係を明らかにすることを中心に研究を進めた。まず理論枠組みとしては、さまざまな政治学・歴史学・経済史関連の研究を用いつつ、近年オランダをはじめとする西ヨーロッパ諸国における新右翼政党の台頭を比較政治的に解明する検討を行った。特にそこで注目したのが、従来社民や左派が擁護してきた「福祉国家」というシンボルを新右翼が積極的に活用し、「福祉国家を守るためには移民を排除しなければならない」という形で主張を展開することで、従来極右とは縁のなかった新中間層に訴えることが可能となっている現象である。「国益の追求」が「福祉国家の維持」と等値されることで、新右翼の主張はむしろリベラルな装いをまとって選挙民の前に姿を現しているのである。また具体的事実関係としては、1994年から2002年まで継続した紫連合政権の政策を新右翼躍進の背景として検討を進めるとともに、2002年前後のオランダ政治の展開、フォルタイン党躍進をめぐる言説状況について資料を収集し、分析した。そしてフォルタイン死後もイスラムをめぐる政治的・社会的議論がむしろ先鋭化し、新たな新右翼政党も結成も生じていることから、これに関する資料も収集、検討した。以上の研究成果については、2005年11月に岡山大学で行われた社会思想史学会の学会報告「啓蒙主義的排外主義の出現?」として発表する機会に恵まれ、フランスなど周辺諸国を研究する専門家と討議することもでき、今後の研究の発展に重要な刺激となった。研究2年目の本年度は、昨年度中に収集できた資料を解読するとともに、さらなる資料の収集と検討、複数国間の比較研究を行った。特に2006年に行われたオランダ総選挙において新たな新右翼政党が参加し、かなりの得票を獲得して議会に進出したことは、2002年のフォルタイン党の躍進と並んで特筆すべき事態であり、オランダにおける移民問題が政治的な対立軸として「固定化」しつつあるのではないかとも思われたため、このようなオランダの政治社会の変容を、比較の観点を交えつつ明らかにすることを試みた。比較のさい、特に念頭に置いたのは隣国ベルギーである。ベルギーでは新右翼政党であるブラームス党が政党システムの一翼を担い、自治体レベルでも強い影響力を誇っている。実際2006年9月にはベルギーに渡航して資料収集を行い、ブラームス党について検討することで、オランダの新右翼政党とブラームス党との比較を行う枠組みを作ることができた。そこで明らかになったことは、ブラームス党はネオナチとのつながりや、その「暴力性」ゆえに既成政党からの排除が徹底して行われているが、オランダの場合は新右翼政党は「自由」「人権」といった啓蒙的価値を前提とし、それらの西洋的価値を認めないイスラムを排撃するという「ソフトな排外主義」であり、それゆえに既成政党からも容認され、政治社会へ浸透をある程度果たしているということであった。そもそもオランダは、活性化した「市民社会」が存在し、福祉・環境・まちづくりなどさまざまな分野で民間非営利団体が活動しているが、移民排除の動きは多くの場合「市民社会」レベルの反外国人感情と連動していることも否定できない。今年度の研究は、ベルギーと比較しつつ、このようなオランダの新右翼の政治的・社会的基盤を明らかにした点でも有益であり、最終年度である来年度の研究の仕上げへの道筋をつけることができた。

ベルギーは、本研究開始時には一時的な躍進とも指摘されていた新右翼政党の拡大が、近年では政党配置のなかで持続的な位置を占めるようになっている国であり、経済軸と異なる脱物質主義的なアイデンティティをめぐる対立軸が定着しつつあるのではないかということを検討するうえで重要な位置を占めており、オランダでもフォルタイン死後もウィルデルス、フェルドンクらポピュリズム政治家が相次いで人気を博していることと対照させつつ、検討を行った。年度後半には、以上の各国にまたがる研究を踏まえ、オランダを軸としながらヨーロッパの新右翼の理論的位置づけについても検討した。本年に至る3年間の研究については、2008年度中に成果を学会誌に掲載すべく論文を執筆している。また2007年5月には、ベルギー・ルーフェンカトリック大学カトリック資料研究センターの研究セミナーで講演を行い、ポピュリズムの勃興と既成政党への影響を論じてベルギーの研究者たちと意見交換を行ったことはきわめて有益だった。日本におけるヨーロッパ政治研究をヨーロッパに発信していくうえでも意義深いものだったと思われる(Jiro Mizushima,"Christian Democracy and Corporatism in the Netherlands,"presented at KADOC-seminar, Leuven University,Belgium, 24 May 2007.)
高温・高周波エレクトロニクスの基礎研究

高温・高周波で安定に動作する電子デバイスの実現をめざして、AlGaN/GaN絶縁ゲートHEMT (MISHEMT)を作製した。ゲート絶縁膜として、SiN, Al_2O_3, HfO_2, ZrO_2とそれらの複合膜を広く検討した。試作したZrO_2/Al_2O_3複合絶縁膜をもつMISHEMTは室温で低いゲートリーク電流(1x10^-10A/mm)を示した。この値は従来のHEMTに比べて約3桁低い値であった。ZrO_2/Al_2O_3複合絶縁膜MISHEMTは、デバイス動作温度が室温から300°Cまで上昇しても、ゲートリーク電流の増加が最も小さいことが分かった。また、ZrO_2/Al_2O_3複合絶縁膜MISHEMTは優れた直流特性と安定した界面特性を示した。これらの結果から、今回開発したZrO_2/Al_2O_3複合絶縁膜MISHEMTが高温・高周波エレクトロニクス応用として相応しいことが明らかとなった。窒化物半導体トランジスタの高温安定動作を実現するため、H22年度は以下の2点について検討した。まずプロセス技術に関して、良好なGaN-MIS界面を得るための絶縁膜形成として、原子層堆積法(ALD)を用いたAl_2O_3膜の成膜技術を検討した。成膜においては成膜温度をパラメータとし、また成膜前のGaN試料の前処理として(NH_4)_2Sを用いた前処理を検討した。その結果、界面準位密度の低減にはAl_2O_3を250°Cで成膜した試料が最も良好であり、さらに(NH_4)_2S処理の追加により明らかな界面準位の低減が確認された。GaNのキャリア濃度については、8E16から2E17cm^<-3>まで大きな変化は見られなかった。今後はAlGaN上の検討を含めて評価継続する予定である。一方、高温デバイス評価については、ショットキー障壁ゲート構造のAlGaN/GaN HEMTについて、室温から300°Cまでの高周波Sパラメータ評価を実施し、高周波特性の温度依存性を支配する電子輸送パラメータについて検討した。高周波特性(電流利得遮断周波数fT)の温度依存性は印加するドレインバイアス電圧に依存し、検討した5Vから20Vに亘って緩やかにfTが減少することが確認された。この結果は、高電界電子速度の高温での温度依存性が電子移動度の温度依存性より小さいことを示しており、窒化物半導体トランジスタの高電圧・高温動作の優位性の一端を示す結果であることを示すことができた。AlGaN/GaNヘテロ構造に対するMIS絶縁膜として、ALD法Al_2O_3、ALD法ZrO_2、スパッタ法SiNを検討した。成膜後の膜厚を段差計で、屈折率をエリプソメトリで評価した。Al_2O_3とsiN膜の屈折率はそれぞれ1.77、1.90であった。絶縁膜上にNi/Auから成るゲート金属を形成し、I-V特性とC-V特性を評価した。その後、ALD法Al_2O_3とスパッタ法SiNについて、それぞれゲート長2umのMISFETを試作した。試作したMISFETは室温で良好な特性を示した。ALD法Al_2O_3では最大ドレイン電流密度1.0-1.1A/mm、しきい値電圧-8-9V、スパッタsiN膜では、最大ドレイン電流密度0.75-085A/mm、しきい値電圧-5-7vの特性が得られた。GaNよりさらに広いバンドギャップを有するAlGaNをチャネル材料として用いることにより、一層の高温安定動作ができる。本研究では、基板にAlN自立基板を用い、バッファ層を介して種々のAl組成をもつAlGaNチャネル層とAlGaN障壁層を連続エピ成長することにより、AlN基板上AlGaNチャネルHEMTの試作を行った。試作したゲート長9umのHEMT(チャネルAl組成51%,障壁層Al組成86%)は良好なピンチオフ特性と飽和特性を示した。直流特性の温度依存性を室温から300°Cに亘って評価したところ、通常のAlGaN/GaN HEMTに比較して、高温(300°C)での飽和ドレイン電流の低下率が極めて小さいこと(GaNチャネルの80%に対してAlGaNチャネルでは20%以下)が確認された。

さらに、ゲート漏洩電流も300°CにおいてAlGaNチャネルが約2桁低い値を示すことが確認され、高温動作素子としてAlGaNチャネルHEMTの有用性が実証された。本研究では、サファイア基板上AlGaN/GaN MIS HEMTを作製し、高温における直流特性の検討を行った。5種類の絶縁膜を用いたMIS HEMTに対し300oCにおける直流特性を測定した結果、従来HEMTと同様にドレイン電流や相互コンダクタンスの減少、閾値電圧の変動、リーク電流の増加が観察された。SiN MIS HEMTでは、300oCでのドレイン電流や相互コンダクタンスの減少率が50%以下であった。閾値電圧は、膜種によって変動量が異なり、HfO2 MIS HEMTの変動量は0.7 Vと小さく絶縁膜による影響が一番少なかった。リーク電流は、Al2O3とHfO2 MIS HEMTの温度上昇による増加が約1桁と小さく、Al2O3 MIS HEMTは300oCでリーク電流が一番小さかった。絶縁膜厚を4 nmとしたAl2O3,ZrO2,HfO2の薄膜単層構造、これらの絶縁膜を組み合わせた2層構造のMIS HEMTをそれぞれ試作した。絶縁膜の薄膜化により、Vg=-20 Vでのリーク電流がいずれの膜でも約1桁減少した。リーク電流の観点から高温動作において、ZrO2やHfO2が効果的であるが電流コラプスが確認された。一方、Al2O3は高電界側のリーク電流が弱いことが明らかとなったが、ヒステリシスは薄膜化によりなくなり、小さい順方向リークが得られた。2層絶縁膜構造においては、個々の単層構造の特徴がよく反映されていた。リーク電流の高温特性についてはZrO2やHfO2と組み合わせたことで、Al2O3を用いたMIS HEMTにおいて高電界側リーク電流の弱点が補えていた。以上の結果より、界面特性を担う界面側とリーク電流の抑制を担う絶縁膜を組み合わせることによって、高温での特性の改善が可能であることが明らかとなった。MISFETの試作は順調に進んでいるが、原子層堆積法(ALD法)で成膜したAl2O3膜やZrO2膜によるMISダイオードの逆方向漏れ電流が大きく、十分なゲート逆方向耐圧が得られていない。成膜条件の改善を進め、MISダイオードのリーク電流低減に努めたい。24年度が最終年度であるため、記入しない。上述の通り、原子層堆積法(ALD法)で成膜したAl2O3膜やZrO2膜によるMISダイオードの逆方向漏れ電流の要因解析を進め、ゲート逆方向耐圧の向上をめざす。