hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
最適コーティングと特異摂動固有値問題

複合媒質における特異摂動固有値問題に関連した最適コーティング形状の幾何学的な性質について研究を行う.特に薄膜コーティング問題において得られるロバン境界条件における固有値問題に対して,コーティング関数の積分量が制限される場合,ロバン第一固有値を最小化する最適なコーティング形状は何かという最適形状問題について考える.具体的には,領域が球の場合において対称性の破れが起こることが知られている閾値の決定や,そのときの最適コーティング形状の決定を行う.また,球の場合における知見を生かし,一般の領域に関する最適コーティング形状に領域の対称性等の幾何学的性質がどのように遺伝するかについて明らかにする.複合媒質における特異摂動固有値問題に関連した最適コーティング形状の幾何学的な性質について研究を行う.特に薄膜コーティング問題において得られるロバン境界条件における固有値問題に対して,コーティング関数の積分量が制限される場合,ロバン第一固有値を最小化する最適なコーティング形状は何かという最適形状問題について考える.具体的には,領域が球の場合において対称性の破れが起こることが知られている閾値の決定や,そのときの最適コーティング形状の決定を行う.また,球の場合における知見を生かし,一般の領域に関する最適コーティング形状に領域の対称性等の幾何学的性質がどのように遺伝するかについて明らかにする.
ニワトリ生殖系列幹細胞の増殖・分化を制御する因子の分子プロファイリング

本年度はニワトリ始原生殖細胞(PGC)で発現が確認されている神経細胞増殖因子chicken neuron-derived neurotrophic factor (cNENF)がニワトリPGCの増殖に及ぼす影響に着目して研究を行った。昨年度までの時点で得られた結果からPGCの増殖が抗cNENF中和抗体の添加により有意に抑制される一方で、リコンビナントcNENFタンパク質を10nM添加した場合にはその増殖が有意に促進されるということが明らかとなった。今年度は培養系において増殖したPGCの単離および単離した細胞集団におけるPGCマーカー遺伝子の発現に重点を置き研究を進めた。PGCの単離についてはMACSと呼ばれる磁気を利用して細胞を単離する装置を用いることでPGCを効率的に単離することが可能であることが明らかとなった。PGCの標識には未分化細胞の表面抗原であるSSEA-1を用いた。MACSにより単離した細胞集団よりmRNAを抽出し、生殖細胞マーカーであるDdx4、Dnd1、Daz1、未分化細胞マーカーであるNanog、Oct4の発現を調べたところいずれの遺伝子もこの細胞集団において発現していることが明らかとなった。これらの結果よりcNENFを用いて増殖させた細胞集団中に多くのPGCが含まれているということを裏付けることができた。また、このことはニワトリ生体内からは大量に得ることが困難な重要資源であるPGCをその性質を維持しつつ大量に増殖させるためにcNENFが重要な役割を果たしている可能性を示唆していると考えられる。(抄録なし)本研究では始原生殖細胞(PGC)のin vitroにおける大量培養を行うにあたり、PGCの新規増殖因子を明らかにすることを目的としている。今年度はPGCが増殖するといわれている胚盤葉由来細胞培養系において形成されるコロニーでPGCが増殖していること、またPGCがcnenfを発現していることを確かめるために胚盤葉由来細胞培養系におけるコロニー形成細胞およびコロニーのまわりに存在する非コロニー形成細胞、コロニーの形成されないFBS添加培地により培養した細胞の3区からそれぞれmRNAを抽出しリアルタイムq-PCRを行った。その結果、cnenf遺伝子の発現はいずれの区においてもほぼ等しいレベルで発現しており有意差は得られなかったが、生殖細胞マーカーであるcvh遺伝子についてはコロニー形成細胞で有意に高く発現していることが明らかとなった。この結果はコロニーを形成している細胞の多くがPGCであることを示しており、またPGCがたしかにcnenfを発現していることを裏付けている。次にcNENFがPGCの増殖に影響を与える増殖因子であることを調べるために胚盤葉由来細胞培養系への抗cNENF中和抗体の添加実験を行った。中和抗体添加区は1ng/ml、10ng/ml、100ng/mlの3区を設定した。それぞれの区における増殖PGC数を生殖細胞マーカーであるCVHおよびcDAZLに特異的に反応する抗体を用いた免疫細胞化学により計数・比較したところ、10ng以上の中和抗体添加区においてPGC数が有意に減少していた。この結果から、cNENFがPGCの増殖に影響を及ぼしていることが示唆された。また、中和抗体の添加によりPGC数が減少したことからcNENFが細胞外へと分泌されてから作用していることも示唆されたため、培地へのリコンビナントcNENFの添加によりPGCの増殖を促進できる可能性が高まった。本年度はニワトリ始原生殖細胞(PGC)で発現が確認されている神経細胞増殖因子chicken neuron-derived neurotrophic factor(cNENF)がニワトリPGCの増殖に及ぼす影響に着目して研究を行った。昨年度に報告したPGCの培養系である胚盤葉由来細胞培養系に対する抗cNENF中和抗体の添加によりPGCの増殖が有意に抑制されたことから、リコンビナントcNENFタンパク質を添加することによりPGCの増殖の促進が見られるかを調べた。培地へのリコンビナントタンパク質の添加濃度は1nM、10nM、100nMとした。リコンビナントタンパク質添加区と対照区において形成されたコロニーを含む全細胞をコラーゲナーゼ処理により分離し、それぞれの区における増殖PGC数を生殖細胞マーカーであるCVHおよびcDAZLに特異的に反応する抗体による免疫細胞化学により計数・比較したところ、10nM以上のリコンビナントタンパク質添加区においてPGC数が有意に増加していた。この結果と前述した中和抗体添加実験の結果の両方から、cNENFがPGCの増殖に影響を及ぼしていることが裏付けられた。興味深いことに100nMのリコンビナントタンパク質添加区においてはPGCの増殖が10nM添加区と比較して抑制されていた。このことは高濃度のcNENFがPGCの増殖を阻害するということを示唆している。以上の結果からcNENFがニワトリPGCの増殖に確かに影響を及ぼしていることが裏付けられた。従って、PGCの培養系においてcNENFを添加することで効率良くPGCを増殖させることができるため、より詳細なPGCの遺伝子発現解析等が可能になると思われる。

今年度は培養系において増殖したPGCの単離および単離した細胞集団におけるPGCマーカー遺伝子の発現に重点を置き研究を進めた。PGCの単離についてはMACSと呼ばれる磁気を利用して細胞を単離する装置を用いることでPGCを効率的に単離することが可能であることが明らかとなった。PGCの標識には未分化細胞の表面抗原であるSSEA-1を用いた。MACSにより単離した細胞集団よりmRNAを抽出し、生殖細胞マーカーであるDdx4、Dnd1、Daz1、未分化細胞マーカーであるNanog、Oct4の発現を調べたところいずれの遺伝子もこの細胞集団において発現していることが明らかとなった。これらの結果よりcNENFを用いて増殖させた細胞集団中に多くのPGCが含まれているということを裏付けることができた。また、このことはニワトリ生体内からは大量に得ることが困難な重要資源であるPGCをその性質を維持しつつ大量に増殖させるためにcNENFが重要な役割を果たしている可能性を示唆していると考えられる。ニワトリPGCにおいて神経細胞増殖因子(cNENF)の発現をタンパク質およびmRNAレベルで証明した。また、cNENFの中和抗体を用いた結果では、この増殖因子がPGCの増殖に重要な役割を担っていることが示唆された。PGCの増殖因子はいずれの動物種でも発見されていないので、cNENFがPGCの増殖に作用する増殖因子であることを明らかにするための最初の目標は達成されたと考えられる。ニワトリ始原生殖細胞(PGC)に対するcNENFの増殖作用が実際に培養系に対してリコンビナントタンパク質を添加することにより証明された。培養系において増殖させた後のPGC単離手法について困難さがあり、研究成果としては学会発表にとどまっている。しかしながら増殖させたPGCを用いてcNENFの受容体の発現が同定されるならば、PGCで機能する新規の増殖因子のメカニズム解明ということで高い評価が得られると思われる。本研究ではcNENFがPGCの増殖因子である可能性について明らかにすることを目的としているため、今後はリコンビナントcNENFタンパク質を培地へ添加することによりPGCの増殖が促進されるかという点について調べる予定である。また、cNENFがオートクリン作用をもつかということについては、中和抗体の添加実験により可能性が示唆されたが培養上清中のcNENFを検出することができなかったため、PGCにおけるニューロトロフィンレセプターの発現を調べることによってcNENFが分泌性のオートクリン因子であるという裏付けを得る予定である。PGCの単離法を確立し、PGCからのmRNA抽出を行うことでcNENFレセプター候補遺伝子の発現を確認する。現在cNENFレセプターとなり得る遺伝子としてneurotrophic tyrosine kinase receptor type1(NTKR1)およびそのファミリーであるNTRK2、NTRK3を候補としている。これらのレセプターはいずれも神経栄養因子のレセプターとして機能することが知られているため、cNENFに対してもそのレセプターとして機能している可能性が高いと考えられる。
グルコース感受性転写因子ChREBPを介したケトン体代謝調節機構の解明

今年度は、ChREBP発現アデノウイルスを経静脈的にマウスに感染させ、ChREBP過剰発現による血中ケトン濃度への影響を検討した。さらに、トリグリセリド(TG)代謝に対する効果をFgf21およびAngptl3とChREBPの関連に注目し明らかにした。ChREBP過剰発現マウスでは、(1)血糖の低下、(2)血遊離脂肪酸増加および血β-hydroxybutyrate (OHBA)低下、(3)de novolipognesis増加や脂肪酸酸化(Acox低下、Acc2増加)低下による肝TG増加、特にElovl6やScd1遺伝子増加による肝脂肪酸組成の変化(C18:1 n-9増加、C16:0低下)、(4)血TGの低下(特にVLDL-TG)、血HDL-c低下がみられた。さらに血TG低下に一致して、血Fgf21増加、血Angptl3低下が見られた。また血HDLc低下に一致して、血Angptl3の低下が見られた。なお、血Fgf21増加により誘導されるPpargやUcp1遺伝子発現増加が白色脂肪組織で見られた。ChREBP過剰発現により、血OHBA低下が見られた。その理由として、ケトン合成の律速酵素であるHmgcs2遺伝子は不変であったため、β酸化酵素の低下によるAcetyl CoAの供給が低下したためと考えられた。これは、ChREBPノックアウトマウスで見られるメカニズム(細胞質NAD/NADH比低下、遊離脂肪酸の供給低下)とは異なる。また、血TGの低下にはFgf21の増加、Angptl3の低下による末梢組織での脂肪酸利用の亢進のためと考えられた。以上から、ChREBPは肝TGおよび血TGを逆向きに調節する。血中TG調節には肝からの液性因子(FGF21やAngptl3)が関与する可能性が示唆された。概ね順調に経過していると考えられる。動物実験については、マウスの飼育などでも大きなトラブルがなかった。培養細胞実験については、肝細胞単離のためのコラゲナーゼが発売中止になり、実験の進行が若干遅れたものの、代替品が見つかったため、現在問題点は無事解決している。また、実験設備などについても大きな問題が見られなかった。過去2カ年で、ChREBPの遺伝子欠損マウスおよび過剰発現マウスを用いて、血中ケトン濃度に与える影響を明らかにすることが出来、成果の一部は学会発表および英語論文として発表することが出来た。以上から、概ね順調に計画は進展していると考える。最終年にあたり、細かい分子メカニズムを詰める作業を行いながら、引き続き、成果を学会発表および論文発表で公表していく。まず、ケトン食の利点、欠点に焦点を絞り、追加実験を行いながら、論文作成を進めていく。また、肝臓でのケトン産生調節機構を、培養細胞系でCHIPアッセイやリポーターアッセイにより解析しつつ、論文作成を進める予定である。ケトン食(いわゆる低糖質ダイエット)は肥満や糖尿病治療に有効と考えられている反面、高ケトン血症による健康被害の可能性が指摘されている。今年度はまずケトン食により体重や脂質におよぼす効果を、野生型(WT)マウスおよびグルコース活性化転写因子であるChREBPノックアウトマウス(KO)を用いて検討した。12週齢オスのWTおよびKOに対して8週間ケトン食を負荷した。通常食と比べて、両群ともに体重増加および内臓脂肪重量は増加したが、両群に差は見られなかった。24時間絶食試験については、血糖は通常食では絶食で低下するのに対してケトン食ではWTおよびKOともに奇異性に上昇し、KOでより顕著であった。遊離脂肪酸は通常食では絶食で上昇するのに対してケトン食では逆に両者ともに低下し、KOでより顕著であった。血中ケトン濃度は通常食では絶食で遊離脂肪酸と同様に上昇し24時間絶食時にはWT>KOであったが、ケトン食では絶食でも血中ケトン濃度は不変であり野生型とKOは同程度であった。また、6時間絶食時の血中トリグリセリド濃度及び血中コレステロール濃度はケトン食で通常食に対して高値であり、通常食の際に見られたKOによる低下効果はケトン食では見られなかった。絶食時の肝臓遺伝子発現については、WTにおけるChREBPβ発現はケトン食で低下した。ケトン体合成に関与するHmgcs2はケトン食で低下したが、WTとKOは同程度であった。脂肪分解に関与するAcox,Ppara,Fgf-21はケトン食負荷KOで顕著に増加した。以上から、ケトン食は血糖低下効果と引き換えに血清脂質を悪化させる可能性がある。ケトン食ではChREBPの発現が低下しているため、絶食時にはChREBPの抑制による改善効果は少ないと考えられた。ケトン食による健康リスクについて一定の成果を明らかにすることができた。また、ケトン食負荷時のChREBPの作用についても新たな知見を得ることができた。ChREBP過剰発現マウスでは、(1)血糖の低下、(2)血遊離脂肪酸増加および血β-hydroxybutyrate (OHBA)低下、(3)de novo

lipognesis増加や脂肪酸酸化(Acox低下、Acc2増加)低下による肝TG増加、特にElovl6やScd1遺伝子増加による肝脂肪酸組成の変化(C18:1 n-9増加、C16:0低下)、(4)血TGの低下(特にVLDL-TG)、血HDL-c低下がみられた。さらに血TG低下に一致して、血Fgf21増加、血Angptl3低下が見られた。また血HDLc低下に一致して、血Angptl3の低下が見られた。なお、血Fgf21増加により誘導されるPpargやUcp1遺伝子発現増加が白色脂肪組織で見られた。ChREBP過剰発現により、血OHBA低下が見られた。その理由として、ケトン合成の律速酵素であるHmgcs2遺伝子は不変であったため、β酸化酵素の低下によるAcetyl CoAの供給が低下したためと考えられた。これは、ChREBPノックアウトマウスで見られるメカニズム(細胞質NAD/NADH比低下、遊離脂肪酸の供給低下)とは異なる。また、血TGの低下にはFgf21の増加、Angptl3の低下による末梢組織での脂肪酸利用の亢進のためと考えられた。以上から、ChREBPは肝TGおよび血TGを逆向きに調節する。血中TG調節には肝からの液性因子(FGF21やAngptl3)が関与する可能性が示唆された。概ね順調に経過していると考えられる。動物実験については、マウスの飼育などでも大きなトラブルがなかった。培養細胞実験については、肝細胞単離のためのコラゲナーゼが発売中止になり、実験の進行が若干遅れたものの、代替品が見つかったため、現在問題点は無事解決している。また、実験設備などについても大きな問題が見られなかった。過去2カ年で、ChREBPの遺伝子欠損マウスおよび過剰発現マウスを用いて、血中ケトン濃度に与える影響を明らかにすることが出来、成果の一部は学会発表および英語論文として発表することが出来た。以上から、概ね順調に計画は進展していると考える。今年度は絶食時に見られるケトン食の効果(副作用)を明らかにすることができた。次年度以降は、摂食時におけるケトン食の効果(特に肝臓脂肪蓄積など)を検討していく。今回初めて明らかとなった、ケトン食負荷ChREBPノックアウトマウスで脂肪酸β酸化が亢進する現象は非常に興味深いため、分子メカニズムをさらに詰めていく。また今年度と異なる短期的なケトン食負荷による血中ケトン濃度に対する効果などを検討して行く。さらに、ChREBPをアデノウイルスにより過剰発現させたマウスでの血中ケトン濃度に対する効果との比較を行なう。最終年にあたり、細かい分子メカニズムを詰める作業を行いながら、引き続き、成果を学会発表および論文発表で公表していく。まず、ケトン食の利点、欠点に焦点を絞り、追加実験を行いながら、論文作成を進めていく。また、肝臓でのケトン産生調節機構を、培養細胞系でCHIPアッセイやリポーターアッセイにより解析しつつ、論文作成を進める予定である。
ＨＬＡ遺伝子領域の多様性と自然選択の役割

418人の日本人のHLA遺伝子6座位(HLA-A, HLA-B, HLA-C, HLA-DRB1, HLA-DQB1, HLA-DPB1)の遺伝子型を決定した。6座位全てを合わせると120アリルが存在し、そのうち80アリルは1%以上の頻度であった。DPB1*04:01は6.1%のアリル頻度をもち、他のアリルに比べて特に高いハプロタイプホモ接合度を示した。DPB1*04:01アリルは、日本人において最も頻度の高い6座位HLAハプロタイプ(A*33:03-C*14:03-B*44:03-DRB1*13:02-DQB1*06:04-DPB1*04:01)を構成するアリルの一つであり、HLA領域のSNP解析によって、単一起源をもつハプロタイプであることが確認された。さらに、日本周辺のアジア人集団における地理的分布から、このハプロタイプは弥生時代に朝鮮半島から日本列島に伝来したと考えられた。次に、高頻度な6座位HLAハプロタイプが存在する条件を検討したところ、正の自然淘汰を仮定せずには理論的に説明することができなかった。そこで、DQB1*06:04-DPB1*04:01間の連鎖不平衡に関する数理モデルを構築し、コンピュータシミュレーションによってDPB1*04:01アリルの淘汰係数を0.041(95%信頼区間:0.021-0.077)と推定した。KIRは、NK細胞や一部のT細胞に発現し、抑制型のKIRは、HLA-class Iを認識する。KIRとHLAの組み合わせにより、HLA-KIRを介する免疫応答に遺伝的個体差が生じる可能性がある。タイ人マラリア患者を対象とし、HLA-class IとKIR遺伝子座の解析から、HLA-C1アリルとKIR2DL3とを同時に保有すること(相互作用)が、脳性マラリア感受性と関連することを見いだした。24年度が最終年度であるため、記入しない。(1)HLAクラスI遺伝子とマラリア抗原との多型間相互作用解析タイ北西部に居住し、熱帯熱マラリアに感染した熱帯熱マラリア患者の感染マラリア原虫のTRAP遺伝子アミノ酸多型(非同義SNP)のスクリーニングを行った。TRAPはスポロゾイト期に発現しているマラリア抗原であり、肝臓感染(マラリア感染の初期段階)に関与しており、HLAクラスI分子によって認識されていると考えられている。今後は、検出された非同義SNPとクラスI遺伝子多型との相互作用を遺伝統計学的に評価する予定である。(2)HLA遺伝子多型とKIR遺伝子多型との相互作用がマラリア重症化に与える影響の検討タイ北西部に居住し、熱帯熱マラリアに感染した熱帯熱マラリア患者477名を対象に、HLA遺伝子多型とKIR遺伝子多型のタイピングを行った。その結果、HLA遺伝子多型(HLA-C1)とKIR遺伝子多型(KIR2DL3)とを同時に保有することが、熱帯熱マラリア重症化(脳性マラリア)と有意に関連する(OR=3.14,95%CI1.52-6.48,P=0.00079)ことを報告した。また、熱帯熱マラリアの流行地域においては、HLA-C1とKIR2DL3とを組み合わせた頻度が低いことを見いだした。統計解析によって、低い組合せ頻度はマラリア感染による負の自然選択によってもたらされた可能性があることを指摘した。(3)統計学的自然選択検出手法の開発最近の自然選択の痕跡を検出する統計解析手法(REHH法)に改良を加え、より高い検出力が期待される手法を提案した。

KIRは、NK細胞や一部のT細胞に発現し、抑制型のKIRは、HLA-class Iを認識する。KIRとHLAの組み合わせにより、HLA-KIRを介する免疫応答に遺伝的個体差が生じる可能性がある。タイ人マラリア患者を対象とし、HLA-class IとKIR遺伝子座の解析から、HLA-C1アリルとKIR2DL3とを同時に保有すること(相互作用)が、脳性マラリア感受性と関連することを見いだした。24年度が最終年度であるため、記入しない。本研究計画の中で、もっとも遺伝子タイピングが困難であるHLA-A,-B,-C遺伝子多型とKIR遺伝子多型のタイピングが終了し、その成果を学術論文として報告できたため。HLA遺伝子多型とマラリア原虫抗原多型との相互作用がマラリア感染・重症化に与える影響については、H23年度のスクリーニングによって見いだされたマラリア抗原遺伝子TRAP多型のタイピングを進める。また、デング出血熱についても、KIR遺伝子多型とHLA遺伝子多型との組合せが重症化に与える影響について検討する。さらに、HLA対立遺伝子に対し、日本人集団(東アジア人集団)の祖先で比較的最近作用した正の自然選択について検証する。
ヘテロ元素含有Ｃ３対称構造を基軸とした新奇共役系高分子の創出

(1)ペンタアザフェナレン(5AP)を含む共役系高分子の電子・磁性材料への応用前年度に新たに開発した5APの新奇合成法について、様々な誘導体を合成し、学術論文として発表した。この合成法を展開し、窒素原子の数が異なるヘキサアザフェナレン(6AP)誘導体の合成にも成功し、窒素原子の導入位置が物性に大きく影響することを明らかにした。また、液晶性置換基を様々な位置に導入することで、その導入位置ごとに異なる液晶相の形成にも成功し、従来明らかにした5APの電子状態における置換位置への依存性に加え、その集合状態も置換基の導入位置で制御できることが示唆された。以上の結果は、本研究員が新たに開発した合成法が、アザフェナレン類の電子状態や集合状態の制御を可能とすることを示唆している。また、「置換基の導入位置による置換基効果の違い」は、実現可能な骨格こそいくつかあるものの、実験的に実証し幅広く制御した研究は類を見ない。この概念を他の骨格に拡張することで、有機材料の分野の新たな展開が期待できると考えられる。(2)窒素・ホウ素含有新奇縮環構造と共役系高分子への展開窒素・ホウ素を含む縮環分子を設計しその合成を試みた。当初設計していた分子については前年度に合成が困難であったため、異なる前駆体を設計しその簡便な合成に成功した。さらに、窒素とホウ素を含む新たな構造として、5APを基盤とする2つの分子を設計した。これらの展開では、ホウ素のルイス酸性を活かし軌道のエネルギー準位が大きく変化することで、発光特性の獲得や、近赤外領域での吸収・n型半導体特性につながる深いLUMO準位といった応用上重要な物性の獲得に成功した。(1)については、5APの新奇合成法について論文発表を行った。さらに、置換基の導入位置による置換基効果の違いを、骨格中の炭素原子から窒素原子への変換、集合状態の制御などといった新たな展開についても適用可能な概念であることを示した。この結果は、これまで実現可能な骨格がありながら実証例がほとんどなかったものであり、本研究によって得られた新たな知見であると考えられる。(2)については、ホウ素の導入は反応条件を検討しているところであるが、全く前例がなく、合成の困難が予想された分子について、前駆体の縮環体までを簡便に行えたことは大きな進捗であると言える。さらに、当初の分子設計にとらわれず、5APとホウ素を組み合わせることで大きな物性変化を誘起し、研究目的とする「窒素とホウ素の協同による新たな物性の獲得」という点では大きな進展があったものと言える。以上のように、(2)については当初期待した点までの進展は得られていないが、5APについての新たな展開も見出しており概ね順調に進展していると考えられる。(1)については5AP骨格の新たな合成法によって見出した物性が、共役系分子一般に拡張可能であることを示唆している。以上のことから、総合的に判断して本研究課題は当初の計画以上に進展していると考えられる。(1)については、本研究員が開発した合成法を用い、主鎖のパッキング向上に有効であることが報告されている分岐アルキル基を導入した5APを合成し、共役系高分子へ導入する。この高分子を薄膜化しキャリア輸送材料として評価することで、5APが持つ特異な電子状態がバルクのキャリア輸送特性にどのように影響するかを調査する。ここまでの結果から、5APに直接アルキル基を置換することは困難であると示唆されており、従来の誘導体から簡便に変換可能な合成経路を考案し、検討する予定である。磁性材料としての5APについては、分解が抑制されていることが示されたことから、電気化学的な手法を中心にラジカル状態での電子状態の評価を今後行っていく予定である。実際に、電気化学反応によって5APを酸化できることは初期的な結果から示唆されている。(2)については、現在の合成経路の反応条件を検討すると共に、他のヘテロ元素を含む分子の合成法も参考にした新たな合成経路を考案・検討する予定である。また、アザフェナレンとホウ素原子の協同による研究成果については、それぞれの特性を活かした物性が得られていることから、論文投稿を行う予定である。(1)ペンタアザフェナレン(5AP)を含む共役系高分子の電子・磁性材料への応用電子・磁性材料へ5APを応用するためには、溶解性の向上や立体保護を施した5APが必要であった。既報の合成法がこれらの5APの合成に適さないことを見出し、新たな5AP合成法を開発した。この合成法を展開し、置換位置に特異的な置換基効果を与えることで近赤外吸収材料が得られることを見出した。また、これまで報告のある5APを含む共役系高分子は、成膜性に優れていなかった。一方で、新規5AP誘導体を共役系高分子へ導入した結果、キャリア輸送性を示す薄膜の作製に成功した。薄膜状態でのモルフォロジーについてもX線回折測定によって評価し、より強い主鎖の集合が期待できる分岐アルキル基を有する5APを設計・合成している段階である。磁性材料については、従来の5APで見られた分解が立体保護を施した5APでは有効に抑制されていることが示唆された。

このように、本研究員が開発した新たな5AP合成法によって、従来5APが持っていた共役系高分子に導入した際の成膜性の低さや反応性に由来するラジカル状態での分解といった問題点の解決が示唆されたといえる。(2)窒素・ホウ素含有新奇縮環構造と共役系高分子への展開窒素・ホウ素を含む縮環分子を設計しその合成を試みた。当初設計していた分子について、低収率ながら前駆体となる環化体の合成に成功した。しかしながら脱保護とホウ素の導入が有効に進行しなかったため、現在反応条件の検討と新たな縮環分子の設計・合成を行っているところである。(1)については、従来の5AP合成法が抱える問題点に直面し、それを全く新奇の合成法によって解決することができた。また、当初予定していた展開ではないが、この合成法が近赤外吸収材料へ応用できることを示した。以上2点の成果について学術誌への投稿を準備中である。また、5APを含む共役系高分子のキャリア輸送能を評価することに成功した。高分子薄膜のモルフォロジーについてもX線回折によって評価し、本研究員が開発した5AP合成法によって未だ改善の余地があることが示唆された。(2)については、ホウ素の導入は反応条件を検討しているところであるが、全く前例がなく、合成の困難が予想された分子について、前駆体の縮環体まで合成に成功したことは大きな進捗であると言える。以上のように、(2)については当初期待した点までの進展は得られていないが、合成についてはホウ素の導入を残すのみであり、概ね順調に進展していると考えられる。(1)については5AP骨格の新たな合成法とその近赤外吸収材料への展開、さらにはキャリア輸送材料としての応用まで達成している。以上のことから、総合的に判断して本研究課題は当初の計画以上に進展していると考えられる。(1)ペンタアザフェナレン(5AP)を含む共役系高分子の電子・磁性材料への応用前年度に新たに開発した5APの新奇合成法について、様々な誘導体を合成し、学術論文として発表した。この合成法を展開し、窒素原子の数が異なるヘキサアザフェナレン(6AP)誘導体の合成にも成功し、窒素原子の導入位置が物性に大きく影響することを明らかにした。また、液晶性置換基を様々な位置に導入することで、その導入位置ごとに異なる液晶相の形成にも成功し、従来明らかにした5APの電子状態における置換位置への依存性に加え、その集合状態も置換基の導入位置で制御できることが示唆された。以上の結果は、本研究員が新たに開発した合成法が、アザフェナレン類の電子状態や集合状態の制御を可能とすることを示唆している。また、「置換基の導入位置による置換基効果の違い」は、実現可能な骨格こそいくつかあるものの、実験的に実証し幅広く制御した研究は類を見ない。この概念を他の骨格に拡張することで、有機材料の分野の新たな展開が期待できると考えられる。当初設計していた分子については前年度に合成が困難であったため、異なる前駆体を設計しその簡便な合成に成功した。さらに、窒素とホウ素を含む新たな構造として、5APを基盤とする2つの分子を設計した。これらの展開では、ホウ素のルイス酸性を活かし軌道のエネルギー準位が大きく変化することで、発光特性の獲得や、近赤外領域での吸収・n型半導体特性につながる深いLUMO準位といった応用上重要な物性の獲得に成功した。(1)については、5APの新奇合成法について論文発表を行った。
青年期から成人期前期までのアイデンティティ発達のプロセスとメカニズムに関する研究

本研究の成果は、(1)青年期のアイデンティティ形成の詳細なプロセスは他者との対話に反映されること、(2)対話の中で生起する自己と他者の視点の協応にはいくつかの種類があること、(3)協応の際には、青年の時間的展望の転換が起こっている可能性が見いだされたことである。これらの成果の意義は、アイデンティティ形成のプロセスにおける変化の瞬間に何が起こっているのかをリアルタイムで明らかにしたことである。本研究では、(1)長期縦断研究により関係性のレベルから見たアイデンティティの発達的な方向性を検討するとともに、(2)短期縦断研究により関係性のレベル変化のメカニズムを明らかにすることを目的とする。具体的には、第1に、研究代表者がこれまで大学3年生から卒業までの3時点および卒業後5年目に追跡調査を行った約30名の対象者について、卒業後10年目の追跡調査を実施し、11年間(計5時点)にわたる関係性のレベル変化とその要因を明らかにする(研究1)。第2に、大学生を対象とする約6ヶ月間の短期縦断研究を実施し、レベル移行のプロセスをリアルタイムで記述する(研究2)。本研究は、(1)長期縦断研究により関係性のレベルから見たアイデンティティの発達的な方向性を検討するとともに(研究1)、(2)短期縦断研究により関係性のレベル変化のメカニズムを明らかにすることを目的とする(研究2)。20年度は、長期縦断研究により関係性のレベルから見たアイデンティティの発達的な方向性の検討(研究1)、および短期縦断研究により関係性のレベル変化のメカニズムの方法論の検討(研究2)を行った。このうち研究1では、12名の成人期女性を対象に大学卒業後12年目時点での面接調査を行い、関係性のレベル、前回の調査時点からの関係性のレベル変化に関わる要因、レベル変化の途上の状態についての主観的認識に関する語りデータを収集した。対象者は約20名を予定していたが、対象者の都合等により年度内に全員の実施ができなかったため、調査は現在継続中である。研究2については、大学生1年生170名を対象にした5週間の短期縦断研究を行った。大学新入生が直面しやすい学び領域のアイデンティティの危機に焦点を当て、他者(本研究では同じ学生の仲間)との対話からアイデンティティが構築されるプロセスを検討した。その結果、1)他者との対話を通してアイデンティティが発達すること、2)学生の仲間によるアイデンティティ発達を促進する働きかけには次の5つのあることが明らかになった:identity concern, identity goals, identity clues, companionship, bridging。この結果は、関係性のレベル変化の際に、実際の他者のどのような働きかけが有効であるのかを明らかにした点で意義がある。また、他者の働きかけが青年の視点の中にどのように組み込まれてアイデンティティとして結実するのかを、リアルタイムで捉えることのできる可能性を示唆する点で、今後の研究の展開にとって重要である。このうち21年度は、研究2のうち大学新入生を対象にした15週間の短期縦断研究を実施した。具体的には、大学1年生12名が参加する全学教養科目をフィールドとして、学生同士のグループ討論を通した関係性のレベル変化を捉えるデータを収集した。アイデンティティの領域は、大学新入生にとって重要な課題である「学び」、「恋愛」、「将来」の3つであった。手続きとしては、15週間を3期に分け、学び、恋愛、将来の順に、学生による3名1組のグループ討論を実施し(逐語録を作成)、グループ討論前後の関係性のレベルを質問紙で測定した。また、毎回のグループ討論の後には、討論に対する学生自身の内省報告の記述も求めた。さらに、3つの課題全ての討論を通したアイデンティティの発達を確認するために、15週間の最初と最後にアイデンティティの感覚の程度を質問紙で測定した。この短期縦断研究は、他者(本研究では仲間)の働きかけが青年の視点の中にどのように組み込まれてアイデンティティとして結実するのかを、リアルタイムで捉える試みであった。データは現在分析中であり、成果が出るのは来年度になる。本研究の目的は、(1)長期縦断研究により関係性のレベルから見たアイデンティティの発達的な方向性を検討するとともに、(2)短期縦断研究により関係性のレベル変化のメカニズムを明らかにすることであった。

このうち22年度の目的の1つは、大学1年生12名を対象にした15週間の大学への初期適応を通したアイデンティティ発達のプロセスとメカニズムに関するデータを分析し、どのような条件のもとで関係性のレベルの変化が生起するのか(しないのか)を検討することであった(研究2-1のデータ分析)。分析に予想以上の時間がかかり、現在も分析中である。現在のところ、自己と他者(本研究では学生と仲間)のグループ討論からいくつかの対話のパターンを抽出しつつある。その後、それぞれのパターンがどのような推移をたどるのかを検討する分析に進む予定である。また、他者との対話(グループ討論)の長期的なアイデンティティ発達への影響を検討するために、同一対象者について、調査終了1年後のフォローアップ調査を行った。22年度のもう1つの目的は、大学3年生約20名を対象に、就職活動をはさんだアイデンティティ発達のプロセスとメカニズムを検討することであったが(研究2-2の実施)、研究2-1の分析が非常に労力のかかるものであるため、25名分のデータをすべて収集し終えたうえで、分析を見合わせた。本研究の目的は、(1)長期縦断研究により関係性のレベルから見たアイデンティティの発達的な方向性を検討するとともに、(2)短期縦断研究により関係性のレベル変化のメカニズムを明らかにすることであった。具体的には、第1に、研究代表者がこれまで大学3年生から卒業までの3時点および卒業後5年目に追跡調査を行った約30名の対象者について、卒業後10年目の追跡調査を実施し、11年間(計5時点)にわたる関係性のレベル変化とその要因を明らかにすることであった(研究1)。第2に、大学生を対象とする約6ヶ月間の短期縦断研究を実施し、レベル移行のプロセスをリアルタイムで記述するであった(研究2)。最終年度である今年度は、研究2として実施した、大学1年生12名を対象にした15週間の大学への初期適応を通したアイデンティティ発達のプロセスとメカニズムに関するデータを分析し、どのような条件のもとで関係性のレベルの変化が生起するのかを検討した。具体的には、12名それぞれについて、関係性のパターンの推移を記述し、他者との対話、それを踏まえた自己内討論、およびそのときの情動が、関係性のパターンの推移とどのように関連しているのかを検討した。その結果、関係性のレベルが低いレベルから高いレベルに移行する過程では他者との対話の中に多様な関係性のパターンの継起が見られ、その中に時間的展望の転換を示す発言が出現したときにレベル変化が起こる可能性が示唆された。
多層金属薄膜を用いたマルチフェイズ接合法による3次元ウェハレベル実装

現在、電子部品の高集積化が進み、BGAなどの表面実装から3次元実装に向けて研究が加速している.この場合に必要となるのはウェハの面実装であり,微細Cu電極間の接合がキーテクノロジーとなる.また他方,パワー半導体も汎用Siから高温動作可能なSiCへの変化が進んでおり、その周辺技術としての高耐熱性を有するダイボンド技術の開発が必要とされている。いずれの接合においても基本は銅同士の接合であるが、ここでは低融点金属薄膜を利用し、多相間の反応現象を利用した銅の接合を行った。接合層の微細組織形成過程、接合時に生じる熱応力問題について詳細に研究し、マルチフェイズ接合法の適用可能性を追求した。電子デバイス実装は、表面実装から3次元実装に向けての研究が加速している。ウェハレベルの面実装では、低温、低下圧力、高い面精度がプロセス条件として必須であり、接合部には高温信頼性、高電気伝導性、低熱抵抗、低ヤング率が求められる。これに応える接合として固液を多相共存させる方法を提案し、本年度はプロセス制御および材料設計において、次に記す2通りのアプローチを実施した。まず、ウェハレベルの実装において許容しうる面精度、加圧力、接合時間、温度を調べるために、38μm、10μmの突出し高さを有するCuバンプを設けたSi-TEGチップと平坦なSiチップとの接合を行った。接合加圧力1MPaの条件下では、Sn薄膜の膜厚が1.1μm以下では未接合部の多く残存したが、1.5μm供給することでCuバンプとSiがCu3Sn接合層を介して接合された。またSnの供給方法をCu/Sn/Cu多層薄膜として接合面に供給することで、より短時間での接合が可能となった。液相のSnを利用して接合した際に生じるCu3Snは、ヤング率が大きく、硬いなど母材Cuとの機械的特性のミスマッチが高温使用時に問題となることがある。そこで接合層の機械的特性を改善するため、Cu/Sn層にAg添加を試みた。接合面にSn/Ag/Snの多層薄膜を蒸着して、Cu同士の接合を行い、Agが接合層形成および接合層の機械的特性に与える影響について調べた。Ag添加によって接合層は主にAg4Sn層で構成され、Ag4Sn層と母材Cuとの界面にはCu3Sn層が薄く形成していた。ダイナミック微小硬度計から見積もった接合層のヤング率は、Cu3Snが129GPaに対してAg4Snは76GPaと大幅に減少することが明らかになった。本結果をもとに行ったFEM解析では、Ag添加によってSiチップに負荷される熱応力は20%程度減少することが示された。昨年度、数十μmのCuバンプを設けたSi-TEGチップとSiチップとの接合界面に固相Cuと液相Snの積層マルチフェイズを介して接合することに成功した。その一方で、最終接合層Cu3Snと被接合材の物性のミスマッチに起因した熱応力が生じることも明らかになった。この熱応力は接合層をAg3SnなどのCu3Snよりも硬度の小さい物質に置き換えることで軽減できることが示唆された。そこで本年度では、接合層をCu3Sn以外に置換するのではなく、被接合材(SiチップおよびCu)および接合層Cu3Snのサイズ効果が接合部の信頼性に与える影響について有限要素法による解析を行った。以下にその概要を記す。Siチップの厚さを0.2から1.0mmまで増加させると、チップ端部のせん断応力および主応力はそれぞれ22%、38%増加した。Siチップのサイズを2mmから10mm角に増加させると、チップ端部のせん断応力が17%増加したが、主応力には15%とそれほど大きな変化は見られなかった。Cuの板厚を0.31.0mmに変化させた場合、チップ端部の主応力およびせん断応力は10%程度まで増加した。いずれのサイズを増加させた場合も接合層端部に生じる熱応力の増加は数%であった。おおむね被接合材のサイズ増大はチップ端部の熱応力の増加を引き起こすことが明らかになった。実際にCu/Snマルチフェイズを用いて0.65mm厚/2mm角のSiチップと0.5mm厚/12mm角の銅薄板をCu3Sn層を介して接合した場合、健全な接合部の形成に成功した。一方で、Siサイズによっては、チップ端部からクラックが生じるケースも観察された。一般的に用いられるような数mm角のチップサイズに対して本接合法が適用できることが明らかになったが,クラックの生じる詳細な条件等についてはさらに検討が必要である。昨年度までにSiチップ同士およびCu同士をCu/Sn多層膜,Ag/Sn多層膜をインサート層として利用して接合することに成功した.接合層はCu3SnあるいはAg4Snといった汎用のはんだよりも融点の高い金属間化合物で構成されており,高い耐熱性と強度を有していた.一方で,固液反応を利用したマルチフェイズ接合においては,接合温度保持中に接合層が等温凝固するためにSiチップとCuを接合した場合は,室温への冷却過程において比較的大きな熱応力が発生する.これがチップの割れを引き起こすことが課題であった.熱応力は接合温度の他に被接合材の寸法に対しても大きく影響を受ける.そこで本年度は種々のサイズのSi/Cu異材接合に対してマルチフェイズ接合を適応した場合の熱応力と接合性の関係について調べた.

Sn薄膜をインサートとしてSiとCu板を接合した場合,材料の寸法次第でSiチップに割れが生じる場合があった.割れはSiチップ上部中央付近から縦方向に入るものと,チップ/Cuの接合界面端部からSi内部に向けて45度方向に入るものがあった.前者は熱応力によって生じる反りに起因し,後者はそれに加えてチップ/Cu接合端部での応力集中に起因していることを有限要素法解析で明らかにした.熱応力は被接合材の厚さに対して敏感で,Siチップが薄く,Cu板が厚い方が接合時の割れが軽減されることが実験および解析によって明らかになった.また,熱応力軽減のためCu板の代わりにCu/Si3N4/Cuクラッド板を用いてSiと接合した結果,割れは生じなかった.マルチフェイズ接合法を用いて接合したSi/クラッド板接合体は45-175°Cの冷熱サイクル試験において,高温はんだ接合体よりも高い信頼性を示した.本研究によってマルチフェイズ接合法が3次元ウェハレベル実装からパワー半導体のダイボンディングまで幅広く適用可能であることが示された.現在、電子部品の高集積化が進み、BGAなどの表面実装から3次元実装に向けて研究が加速している.この場合に必要となるのはウェハの面実装であり,微細Cu電極間の接合がキーテクノロジーとなる.また他方,パワー半導体も汎用Siから高温動作可能なSiCへの変化が進んでおり、その周辺技術としての高耐熱性を有するダイボンド技術の開発が必要とされている。いずれの接合においても基本は銅同士の接合であるが、ここでは低融点金属薄膜を利用し、多相間の反応現象を利用した銅の接合を行った。接合層の微細組織形成過程、接合時に生じる熱応力問題について詳細に研究し、マルチフェイズ接合法の適用可能性を追求した。液相と固相を交互に積層した状態で接合部に出現させることで,早期に高融点金属間化合物を形成することが可能となる.昨年度は,その方法によって微小Cuバンプを有するSiチップとCuを数μm厚さのCu3Sn接合層を介して接合できることを示した.その際,接合部近傍にはSiチップ,Cu,Cu3Snという3相が存在することになり,接合温度から室温へ冷却する際の熱応力発生が問題となることが懸念された.本年度はその材料ミスマッチに起因した熱応力に対する被接合材のサイズ効果の影響を調べることで,マルチフェイズ接合法の適用範囲を明らかにすることを試みた.サーマルサイクル試験およびパワーサイクル試験による接合部の信頼性評価は次年度に行う予定である.このほかAl-Zn系の共晶系の接合層の探査も始めており,おおむね順調に進んでいる.27年度が最終年度であるため、記入しない。電子システムインテグレーション平成26年度は、Cu-Sn 2元系多層薄膜を用いて接合したSiチップとCuとの接合剤において,材料ミスマッチに起因した熱応力に対する被接合材のサイズ効果の影響を調べた.それによって本課題で提案したマルチフェイズ接合法の適用範囲を明らかにすることを試みた.H27年度は、この結果をもとに以下のように研究を進める予定である。1)多元系合金の探索:Cu-SnおよびAg-Sn系以外にAl-Zn、Cu-Zn,Al-Ni系など比較的低温で液相生成が可能な元素について、Ag、Ni、Bi、Inなどの添加元素も含めてそれらの反応熱、反応温度の熱分析を行い、接合層として適用可能な合金系を探索する。また,その反応によって生じる金属間化合物の物性(弾性率,線膨張係数,熱伝導率など)評価を行う.またその物性を有限要素法解析に反映させる.
遊漁による選択的漁獲が渓流魚個体群の体長組成に与える影響

【目的】漁業は選択的漁獲を通じ、対象魚の個体数減少、体サイズの小型化、若齢化をまねく。申請者らが小河川において実験を行ったところ、1人の遊漁者の1回の釣獲により、生息個体数の11%にあたるアマゴが釣られ、また、大型個体ほど釣られやすい傾向がみられた。しかし、実際に遊漁が原因で絶滅した事例は報告されていない。本研究では、遊漁が行われている河川におけるアマゴの個体群維持機構を解明するため、遊漁者による釣獲圧の高い河川と低い河川とで、個体群の体長組成、年齢組成、釣られ方の傾向(体長階級および年齢ごとの釣獲率)を比較した。【方法】富士川水系荒川上流域において、アマゴを対象とした釣獲実験を行った。荒川流域には禁漁区は設定されていないものの、釣り場までのアクセスの良さ(林道の有無、車両進入禁止ゲートからの距離)によって、遊漁者数が大きく異なる。本研究では、最もアクセスの良い河川、塔岩沢(高釣獲圧)と悪い河川、板敷沢(低釣獲圧)を調査区とした。各年、各河川とも、餌釣りを行った後、電気ショッカー(2パス)を用いて釣られなかった個体を捕獲した。捕獲された全個体について尾叉長を測定した。【結果】調査全体で73個体を釣獲によって、974個体を電気ショッカーによって捕獲した。減少法によって推定された生息密度は0.1190.168個体/m^2で高釣獲圧の河川のほうが高密度であった。釣獲個体数と電気ショッカーで捕獲された個体数の比は河川間で大きく異なり、高釣獲圧の河川のアマゴは釣られにくかった。高釣獲圧の河川では、釣獲個体、電気ショッカーで捕獲された個体ともに尾叉長が低釣獲圧の河川より小さく、大型個体の釣獲率が低かった。そのため、アマゴ個体群に高い釣獲圧がかかると小型化するが、釣られにくい個体が生き残り、個体群が維持されると考えられた。
オージェ過程の電子相関強度クロスオーバー

1次元モット絶縁体において、パルス光で励起した後の時間変化を数値的に計算し、ダイナミックスがクーロン強度にどのように依存するかを調べた。強相関領域では、二つのホロンーダブロン対が一つのホロンーダブロン対に崩壊するオージェ過程が、緩和を支配していることがわかった。中間相関領域においても、荷電キャリヤの対消滅が緩和を支配するが、対消滅に寄与する荷電キャリヤはホロンやダブロンとみなすことはできないことがわかった。中間相関領域と強相関領域の間のクロスオーバー領域では、荷電キャリヤの緩和が著しく速くなり、実験的に観測された光励起状態の超高速緩和が説明できることが明らかになった。オージェ緩和過程は、多くの物質において光励起状態の緩和過程を支配する重要な物理現象である。しかし、現状では、電子相関効果が弱い(バンドギャップに比べてクーロン相互作用が弱い)極限での解釈が、その利用限界を全くかえりみることなく、比較的電子相関が強い物質においても用いられている。そこで、電子相関が強い場合にも適用可能なオージェ過程を記述する枠組みを確立し、さらにこれを用いて、オージェ過程の電子相関効果に関するクロスオーバーを研究し、異なる描像で記述されるオージェ過程を比較することにより、より一般的な視点からオージェ過程の理解を進めることが、本研究の目的である。今年度は、中間および弱相関領域において、1次元電子系の標準的モデル(PPPモデル)を用いて、光励起した場合の時間依存シュレディンガー方程式を大規模数値計算によって厳密に解き、荷電キャリヤ数の時間変化を計算した。前年度までの研究から、強相関領域では、荷電キャリヤであるホロンとダブロンの対の二組が一組に崩壊するオージェ緩和が、荷電キャリヤの緩和において支配的であることが明らかになった。今年度の研究から、中間、弱相関領域においても、ホロンとダブロンの数の変化率は励起電場の4乗に比例しており、このことから、荷電キャリヤの対消滅が支配的な緩和過程であることが明らかになった。しかし、ホロンーダブロン対を2個もつ状態の量子重みは、中間領域では、ほとんど変化せず、弱相関領域では、むしろ時間とともに増加することがわかった。これらの結果は、これらの領域での荷電キャリヤの緩和は、単純なホロンーダブロン対のオージェ緩和過程で記述することができないことを意味している。このようにして、オージェ緩和過程の相関強度に対するクロスオーバーを見ることに成功した。前年度までの研究から、強相関領域では、荷電キャリヤであるホロンとダブロンの対の二組が一組に崩壊するオージェ緩和が、支配的な荷電キャリヤの緩和過程であるのに対して、中間、弱相関領域においても荷電キャリヤの対消滅が支配的であるが、これは単純なホロンーダブロン対のオージェ緩和過程で記述することができないことを明らかにし、オージェ緩和過程の相関強度に対するクロスオーバーを見ることに成功した。今年度は、クーロン相互作用強度を細かく変えながら、中間および弱相関領域において、1次元電子系の標準的モデル(PPPモデル)を用いて、光励起した場合の時間依存シュレディンガー方程式を大規模数値計算によって厳密に解き、荷電キャリヤ数の時間変化を計算した。その結果、ホロンーダブロン対のオージェ緩和過程で記述することができなくなり始める強相関ー中間相関クロスオーバー領域において、荷電キャリヤの緩和が著しく速くなり、電荷揺らぎがホロンーダブロン対のオージェ緩和を早めることがわかった。またこの結果から、実験において見いだされている荷電キャリヤの超高速緩和が説明できることがわかった。この結果を論文として投稿中である。オージェ過程は、多くの物質において光励起状態の緩和過程を支配する重要な物理現象である。

今年度は、強相関電子系の標準的モデル(PPPモデル)を用いて、1次元モット絶縁体を光励起した場合の時間依存シュレディンガー方程式を大規模数値計算によって厳密に解き、荷電キャリヤ数の時間変化を計算した。現実の強相関物質に適当なパラメーターを用いた場合、最大光励起密度が18%以下の弱励起の場合においては、荷電キャリヤであるホロンとダブロンの対の二組が一組に崩壊するオージェ緩和が支配的であることを明らかにした。これまのオージェ過程の理論的な記述は、クーロン相互作用項の一部を摂動項とすることによりなされ、弱相関の極限でのみ正当化される。しかし、本研究により明らかになった1次元モット絶縁体のオージェ緩和は、ホロンやダブロンのトランスファー項を摂動項とすることによって記述可能であり、従来のオージェ緩和とは全く異なるものである。さらに、実験によって観測されている1次元モット絶縁体の光励起状態の超高速緩和が、オージェ緩和によって説明できる可能性があることも明らかにした。前年度までの研究で、1次元強相関電子系の標準的モデル(PPPモデル)における数値計算により、荷電キャリヤ数の時間変化を計算する研究に関しては、強相関領域での研究はほぼ完成し、ホロンーダブロン対のオージェ緩和過程の枠組みを確立することができた。【研究実績の概要】に記したように、今年度は、研究計画通りに、クーロン強度を変化させながら、同様な方法で計算を進め、オージェ緩和過程の相関強度に対するクロスオーバーを見ることに成功した。【研究実績の概要】に記したように、1次元強相関電子系の標準的モデル(PPPモデル)における数値計算により、荷電キャリヤ数の時間変化を計算する研究に関しては、強相関領域での研究はほぼ完成したと言える。研究計画通りに、クーロン強度を変化させながら、同様な方法で計算を進めることを試みているが、この研究には以下のような難しい点がある。強相関時での研究で明らかにしたように、オージェ緩和が発生するためには、ダブロンーホロン対が二つある状態と一つだけの状態が縮退している必要がある。有限サイズの数値計算においては、この縮退が特定のクーロンパラメーターの組でしか成立せず、オージェ緩和を研究するためには、このようなパラメーターの組を見出す必要がある。この計算に時間がかかり、クーロン強度を変化させる研究の進行が遅れている。ボゾン展開法による研究に関しては、予想したよりも数値計算に時間がかかることがわかり、見直しが必要となっている。【研究実績の概要】に記したように、強相関物質に適当なパラメーターでは、ホロンとダブロンの対の二組が一組に崩壊するオージェ緩和が支配的であることを明らかにした。さらに、中間および弱相関領域においては、荷電キャリヤの対消滅が支配的な緩和過程であるが、これは、単純なホロンーダブロン対のオージェ緩和過程で記述することができず、オージェ緩和過程の相関強度に対するクロスオーバーが見られことを示した。このことは、この領域での荷電キャリヤは、単純なホロンやダブロンではないことを意味している。