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クーロン爆発による高エネルギーイオンの単色化とコンパクト中性子源に関する理論研究

100ナノメートルサイズの球状のクラスターターゲットを考える。このクラスターターゲットを超高強度・超短パルスのレーザーで照射すると、殆どの電子がまず吹き飛ばされ、残されたイオン同士のクーロン反発力に依るクーロン爆発が起こる。このクラスターターゲットが2種の異なる原子で構成される場合、その混合比を最適化する事で生成される高エネルギーイオンのエネルギースペクトルを準単色化できることを理論とシミュレーションによって明らかにした。2種イオン混合による単色効率増大に関する計算を進めた。半径依存性を持つクラスターを球対称1次元粒子シミュレーションで計算を行なうことによりエネルギースペクトルを定量的に求めた。単一イオンのみから構成されるクラスターを用いれば、実際には高い単色化効率は期待できないことが予想される一方で、2種類のイオンを混合すると、ある特定の密度プロファイルで極めて高い単色化現象が起こることが期待される。これまでの予備計算の結果では、総プロトン数の約90%が最大エネルギーのわずか1%のエネルギーバンド内に納まるだけでなく、全エネルギーの40%がこれら単色プロトンの運動エネルギーに変換されることを確認した。平成22年度において(1)達成可能なイオンの最大エネルギー(2)イオンのエネルギースペクトル(3)単色化効率(最大イオンエネルギーの1%エネルギーバンド内に含まれるプロトンの総エネルギー/全イオンの総運動エネルギーとして定義)等の重要な物理ファクターが、(A)クラスターの半径(B)構成要素(C)密度混合配位(D)レーザー照射強度(E)パルス幅、といった外部パラメータにどのような関数として表されるか、という比例則に関して定量化を図った。特に,その理論モデル構築をおこなった。また、上記の予備計算は、1次元球対称という理想化された状態の下での、しかも非相対論領域における粒子シミュレーションの結果であったが、実際には、全ての2粒子間のクーロン相互作用を考慮するN体問題を解く詳細なシミュレーションを相対論的パラメータ領域においても行なう必要がある。連携研究者である核融合研究所の田中等とN体シミュレーションの打ち合わせ等を進め次年度に展開を図る予定である。クーロン爆発の「二種イオン成分を用いることによる単色化効率の増大」という着想を実用化に向け今後さらに発展させるため、実用(例えば医療用基礎研究)に必要な数MeV数十MeVのイオンエネルギーが必要となり、そのためのレーザー強度は10^<20>-10^<21>W/cm^2を超える。平成23年度に実施した成果としては上記の粒子の運動が未開拓の相対論的領域に入ることが予想されることとクーロン爆発は球対称にイオンが加速されることを考慮して、生成イオンの利用効率を高めるための定量解析を進めた。研究組織のコアは本研究代表者(村上:理論&総括)と連携研究者(田中:相対論的分子動力学シミュレーション)から成るが、田中が非相対論域の現象として発案・予測された2種イオンによる単色化現象に関する詳細な3次元分子動力学(N体)シミュレーションを行なった。村上は、理論の適用領域を相対論領域に拡張するとともに主要物理量に対する比例則を確立すべく理論モデルの骨格を構築した。クーロン爆発の重要な応用として中性子源に関する理論研究を行なった。クーロン爆発の「二種イオン成分を用いることによる単色化効率の増大」という着想を発展させた。実用(例えば医療用基礎研究)に必要な数MeV数十MeVのイオンエネルギーが必要であり、そのためのレーザー強度は10 -10!W/cmエえる。またクーロン爆発は球対称にイオンが加速されるため、それらイオンビームの利用効率を高めることが懸案事項の一つとなっている。有名なDitmire等の基礎実験(Nature, 1999)の後、実用的中性子源となり得る提案は出ていないが、今回の混合ナノクラスター・クーロン爆発による単色イオン生成のアイデアがコンパクトな中性子源開発のブレークスルーとなり得る事が予備計算からわかった。昨年度は、理論とシミュレーションにより最適なレーザー&ターゲットパラメータを絞り込み、実験計画として推進できるレベルまでシナリオを仕上げた。2種混合イオンの一方に重水素を適用させた場合、飛躍的に中性子反応数を増大させる結果を予備的に得ており、これがコンパクト中性子源開発研究におけるブレークスルーになるものと見ている。これまでの単一(シングル)のクーロン爆発の知見を拡張し、多数(マルチ)のクーロン爆発により生じた高エネルギー重水素イオン同士の衝突過程(核反応)を考えることにより、中性子反応数を定量的に評価できることが明らかとなった。このためのモンテカルロコードを開発した。実用(例えば医療用基礎研究)に必要な数MeV数十MeVのイオンエネルギーが必要であり、そのためのレーザー強度は10^20-10^21W/cm^2を超える。

有名なDitmire等の基礎実験(Nature, 1999)の後、実用的中性子源となり得る提案は出ていないが、今回の混合ナノクラスター・クーロン爆発による単色イオン生成のアイデアがコンパクトな中性子源開発のブレークスルーとなり得る事が予備計算からわかった。昨年度は、理論とシミュレーションにより最適なレーザー&ターゲットパラメータを絞り込み、実験計画として推進できるレベルまでシナリオを仕上げた。2種混合イオンの一方に重水素を適用させた場合、飛躍的に中性子反応数を増大させる結果を予備的に得ており、これがコンパクト中性子源開発研究におけるブレークスルーになるものと見ている。これまでの単一(シングル)のクーロン爆発の知見を拡張し、多数(マルチ)のクーロン爆発により生じた高エネルギー重水素イオン同士の衝突過程(核反応)を考えることにより、中性子反応数を定量的に評価できることが明らかとなった。このためのモンテカルロコードを開発した。村上(研究代表者)と田中(連携研究者)との役割分担の実施と密な連絡によりほぼ計画通りに進んでいる。25年度が最終年度であるため、記入しない。当初の予定通り、簡易な理論モデルの構築、解析用数値シミュレーションの構築とそれを用いたシミュレーションを行なって来ており、おおむね順調に進んでいると言える。理論モデルとMDシミュレーションとの食い違いが見受けられるケースがあり、その原因究明と理論モデル構築へのフィードバックに力を入れる。クーロン爆発を利用するとイオンが高速に加速されるが、単一のイオン種だけで構成された球ターゲットを使用した場合、生成されるイオンのエネルギーは広いエネルギースペクトルを持つため、目的とする単色特性からはかけはなれたものとなる。これに対して、現在進めている研究では、二種イオン混合のナノクラスターに対する最適構造を使うことにより、等エネルギーイオンを大量に生成する事が理論的に期待される。したがって、今後の我々の研究目的は、超高強度レーザーと最適ナノ構造クラスターとの相互作用を3次元の粒子シミュレーションによって解析し、クラスターの初期密度、初期半径、混合比といったパラメーターが、最終的なイオンエネルギーのスペクトルにどう影響を与えるか、といった評価を行い定量的に最適構造を決定することである。
小動物の胚および成体に与えるトリチウムの影響

藤本成明らの報告では低濃度の終生投与実験で3.6mGy (総量.8Gy)で寿命の短縮が認められているが、更に低い線量では寿命の短縮、諸腫瘍の発生率の上昇、ホルシミス効果などは認められていない。山田らは、SDラットを用いて化学発癌物質MNUとトリチウム水の併用投与による乳癌の発生実験を行ったが、乳癌発生率には差は示さないものの、腫瘍の進展に対しては明らかにHTOが促進効果を示すことを証明した。小腸粘膜の幹細胞を指標としてのHTOのRisk評価で、渡辺は雄B6C3F1マウスを用い、60mCiまでの投与でもCrypt生存の高いデータを得ており、又、動物の死亡は認められなかったとしている。これは従来の報告に比べ高い線量であるとしているが、マウス系統差などが影響しているかも知れない。一方、一政は消化管の腸内細菌とトリチウムガスの酸化に注目し、妊娠期間中及び出生胎児でのトリチウムガスHTOへの変化を測定した。その結果、妊娠後期が前期に比べ2倍の効果を示し、胎児ではその効果は全く認められないことを示した。上口らはハムスターの卵を用いてin vitroでの人工受精を行い、その受精卵について解析を行う特異な系を開発している。この系を用いてβ線やγ線照射実験を行い、染色体異常の発生について解析を行っている。今回は、β線やγ線の精子における染色体異常の発生について報告している。山田らは胎児にHTOを投与し、出生後耳介、開眼、走母性などの行動、神経ペプチドの変化などを観察した。その結果、HTOの5cGyで反応効果を認め、X線やガンマー線の20cGyに比べ低線量でのリスク評価を行っている。田内らは5cGyと微量のHTO前処理によりγ線照射したマウス白血病細胞L5178Y細胞の突然変異率が低下することを報告している。HTOを含む各種放射性物質の処置を行ったヒト骨髄培養細胞において、田中は特に遅延突然変異をFish法で同定した。その結果、γ線照射のみに骨髄球で14日、リンパ球で40日目に新しい変化を認めている。この遅延型異常の出現が放射線の種類やLETによるかどうか今後検討の必要がある。小松は、lacZ遺伝子を組み込んだIngenoマウスの開発に成功し、その応用にむけて研究をすすめている。近年の原子力開発において核燃料中で起こる三体核分裂や、一次冷却材料中でのリチウム、ボロン同位元素および重水素の中性子放射化反応によりトリチウムが生成することが知られている。こうして産出された地球上のトリチウムのほとんどはトリチウム水(THO)の形で存在している。THOは、水そのものの性質を有することから当然生体への親和性も良く、一個体を考えた場合、いずれの投与においても他の多くの放射性同位元素と異なって全身にくまなく散布されると考えられる。しかし、トリチウム水の内部被曝による細胞障害は、細胞種によって感受性に差異がみられることから、トリチウム水の生体への影響は細胞・個体レベルを通して多角的に評価する必要がある。

一方、今日の放射線生物学研究では、中・低LET放射線の外部被曝による有益効果や適応応答など、生体の応答の多様性の研究に注目が集まっている。本研究班は、哺乳動物の細胞及び個体を用いてHTOと生体の反応を他面的に研究している。細胞を用いた研究では造血系細胞を用い、微量トリチウム水による突然変異の修飾効果、染色体異常を指標として各種放射線との比較を行っている。生体を用いた研究では受精及び胚細胞期における生殖細胞への影響を調べ、さらに妊娠ラットにトリチウム水を投与し、ラット胎児でのトリチウムの局在を調べている。また、放射線に感受性の強い消化管粘膜障害をHTO投与したマウスで観察し、遺伝子導入マウスを用いて肺での突然変異率の検討を行っている。さらに、動物個体を用いた研究では、マウス胎児の中枢神経系の発達に及ぼすトリチウムの影響を行動学的および脳組織で形態学的に定量化し、トリチウムβ線の終生被曝による影響をマウスを用いて主として腫瘍発生のスペクトラムを中心に検索している。1)発癌グループの解析では、山本らによる雌B6C3F_1マウスを用いた解析から投与線量依存性に胸腺リンパ腫の発生が特徴として明らかになり、これは他のX線や中性子線でも観察されるが、持続慢性投与で発現することは新しい事実として認識されるべきである。藤本らの報告では低濃度の終生投与実験で3.6mGy(総線量2.8Gy)で寿命の短縮が認められていない。山田らは、SDラットを用いて化学発癌物質NMUとトリチウム水の併用投与による乳癌の発生の進展に対しては明らかにHTOが促進効果を示すことを証明した。又、HTOの単独投与でも早期に乳癌の発症を1例認めた。2)小腸粘膜の幹細胞を指標としてのHTOのRisk評価で、渡辺は雄B6C3F_1マウスを用い、60mCiまでの投与でもCrypt生存の高いデータを得た。これは従来の報告に比べ高い線量であるとしているが、マウス系統差などが影響しているかも知れない。一方、一政は消化管の腸内細胞とトリチウムガスの酸化に注目し、妊娠期間中及び出生胎児でのトリチウムガズからHTOへの変化を測定した。その結果、妊娠後期が前期に比べ2倍の効果を示し、胎児ではその効果は全く認められないことを示した。3)HTOの継世代的影響;上口らはハムスターの卵を用いてin vitroでの人工受精を行い、その受精卵について解析を行う特異な系を開発している。この系を用いてβ線やγ線の精子における染色体異常の発生について解析を行っている。4)中枢神経系に対する影響は、放射線影響研究の中で比較的欠けている部分である。山田らは胎児にHTOを投与し、出生後耳介、開眼、走母性などの行動、神経ペプチドの変化などを観察した。その結果、HTOの5cGyで反応効果を認め、X線やガンマー線の20cGyに比べ低線量でのリスク評価を行っている。5)培養細胞のγ線誘発突然変異に対するHTO前処理の効果で、5cGyと微量のHTO前処理によりγ線照射したマウス白血球細胞L5178Y細胞の突然変異率が低下すること、ヒト骨髄培養細胞において、γ線照射のみに骨髄球で14日、リンパ球で40日目に遅延型異常の出現を認めている(田内,田中)。6)小松らは、lacZ遺伝子を組み込んだIngenoマウスの開発に成功し、その応用にむけて研究をすすめている。この系は欠失突然変異を測定する系であるが、現時点では感受性がやや低く、改良の余地が残されている。
高度な視覚探索機能のモデル化とその工学的応用に関する研究

近年のマルチメディアシステムや自動走行車をはじめ、利用者(あるいはシステム中枢)の高度な推論や計画といった記号レベルの処理を支援する目的で画像認識・理解を応用する分野が増えている。視覚探索は、これらの応用において最も基本的で重要な機能である。本研究は、代表者が提案中の多層ニューラルネットワーク(多層NN)を用いた視覚探索システムを応用し、より高度で柔軟な視覚探索を可能にするモデルを構築し、視覚探索の応用領域の拡大を図るものである。提案したシステムは、画像が入力されると対象物の形や色、動きの方向など抽象度の高い属性概念(記号的概念)を出力する。この多層NNは、入力(画像)から出力(属性記号)へ情報が一方向に流れる通常の多層NNと異なり、情報が入出力間を双方向に流れる。この機能により、予め目標物の属性概念の「一部」が入力(指定)されていると、背景などの不要な視覚情報(妨害刺激)を抑制して必用な情報だけを選択的に処理するようになり、目標物を安定にかつ効率的に認識し、「残り」の属性概念を出力する。これにより、目標物の検出能力が向上するばかりでなく、目標物を記号的概念を用いて指定するという高度なヒューマンインターフェイスを持つ視覚探索システムの構築が可能になる。また、本システムをパーソナルコンピュータ(PC)を高速ネットワークで接続したPCクラスタ計算機システムに実装するための基礎的な研究も行った。今後は、移動中の自動車から撮影したビデオ画像をもとに道路状態を監視し、数種類の危険状態を警告する具体的な問題に提案システムを適用し、研究を継続する予定である。近年のマルチメディアシステムや自動走行車をはじめ,利用者(あるいはシステム中枢)の高度な推論や計画といった記号レベルの処理を支援する目的で画像認識・理解を応用する分野が増えている.視覚探索は,これらの応用において最も基本的で重要な機能である.本研究は,代表者が提案中の多層ニューラルネットワーク(多層NN)を用いた画像認識システムを応用し,より高度で柔軟な視覚探索を可能にするモデルを構築し,視覚探索の応用領域の拡大を図るものである.この多層NNは,画像が入力されると対象物の形や色,動きの方向など抽象度の高い属性概念(記号的概念)を出力する.この多層NNは,入力(画像)から出力(属性記号)へ情報が1方向に流れる通常の多層NNと異なり,情報が入出力間を双方向に流れる.この機能により,予め目標物の属性概念の「一部」が入力(指定)されていると,背景などの不要な視覚情報(妨害刺激)を抑制して必要な情報だけを選択的に処理するようになり,目標物を安定にかつ効率的に「残り」の属性概念を出力する.これにより,目物の検出能力が向上するばかりでなく,目標物を記号的概念を用いて指定するという高度なヒューマンインターフェイスを持つ視覚探索システムの構築が可能になる.本研究の最終段階では,移動中の自動車から撮影したビデオ画像をもとに道路状態を監視し,数種類の危険状態を警告する問題を設定する.そのための準備として,本年度は,以下の3項目に重点をおいて研究を行った.1.初期視覚の実装:本システムは,目標物のさまざまな属性概念を抽出するために距離画像,速度ベクトル画像,輪郭画像,色分類画像などを入力とする.これらの入力画像を統一的に抽出することができる初期視覚システムをワークステーション上に実装した.2.属性概念の選定:代表者らは,すでに目標物を特定するための簡単な属性概念を用いて基礎実験を行っている.更に視覚探索の精度を向上させるために,属性概念を視覚心理学の立場から検討し直した.3.並列計算機への実装:本方式は,現在のワークステーションの演算処理能力では,実時間性が重要視される応用に対しては実用的な性能は発揮できない.そこで,高速ATMネットワークを用いたワークステーションクラスタ環境での実装の準備を行った.本年度は、前年度までの研究結果を踏まえ、提案する多層NNによる視覚探索法が従来のコンピュータビジョンの研究の中で、どのように位置づけられ、どのような意義を持つかを整理した。

提案する多層NNは、Lampinenらが提案した階層化自己組織マップを用いて入力空間を特徴空間に非線型にマッピングすることにより、従来のパターン認識手法では困難であった問題を容易に解く類別モデルである。また、局所的な特徴抽出と、抽出した特徴毎に解像度を減少させる位置ずれ吸収を階層的に行う構造になっており、次元数の高い入力データを認識するのに適した構造になっている。以上2つの特長を統合することにより、入力データの次元数が高く、データ空間内で複雑な形状のカテゴリ領域を形成する画像の認識に応用可能なモデルが構築できる。また、画像信号は、雑音を含む不安定な情報である。複雑な背景や、複数の対象物を含むシーンの認識・理解は、画像全体を一つのパターンとみなしてカテゴリに分類する従来のパターン認識理論の枠組みでは解決できない。そこで、何らかの事前知識を用いて対象領域を画像から切り出し、正規化する前処理を用いることが多い。ただし、一般的な事前知識を発見することは極めて困難であり、また、画像信号の不安定性のために、対象領域の切り出しが正確に行えないことが頻繁に起こる。このような問題に対し、トップダウン型の処理を統合した手法は極めて有効に働く。提案するモデルは,複数の対象図形が写っているシーンにおいて、検出された対象物のパターンを再生し、対応するパターンを入力画像から消去することによって、対象物間の干渉を取り除きつつシーンを逐次的に理解してゆく方法である。
プライバシー保護法制の今後の課題と展望-個人情報保護法制で残された問題

3年度にわたる研究の最終年度として、本年は、個人情報保護法施行後の新たなプライバシー保護の問題状況に焦点を当てた。具体的には、いわゆる「住基ネット」の運用差止めや離脱を要求する各地の訴訟の資料を収集し、自己情報コントロール権を制度化したものと解されている個人情報保護法制とはいわば逆行する形をとるところの住基ネットとプライバシー保護の整合性について考察を深めた。その一端は、単著「公共空間とプライバシー」(岩波講座憲法2(193-225頁)、2007年8月、岩波書店)に公表する機会を得ている。氏名・住所・生年月日・性別といった「基本4情報」は、本人同定のための基本的な個人情報であり、それ自体の秘匿性が仮に高くないとしても、基本4情報と対応する住民票コードを介して、さまざまの行政活動上得られた個人情報が特定個人ごとに「名寄せ」され、蓄積や分析が容易になる。仮にあらゆる行政機関が保有する個人情報が一元管理されることにでもなれば、個人の内面の全貌を示す「データフォルダ」(個人データの集積場所)が行政側に設けられ、あたかも行政が個人の人格の「ミラーサイト」(個人の内面と同様の内容を反映した行政側の個人データベース)を構築しうるかのような格好になる。これでは、公権力の干渉から免れた個人の自律的領域(私的領域)の確保は、表面的にしか実現されないこととなり、実質的にみて、個人の自律が不可能となる。個人情報保護法が個人識別情報の適正管理を命じている趣旨には、こうした秘匿性の高くない基本4情報であっても、その蓄積が個人の内面に及びうるという懸念が込められていたのであり、行政内部の符号としての住民基本台帳番号の使用であっても、大量の電算処理により、こうした危倶は容易に現実化しうる。本年度は最終年度として、個人情報保護法の理念が住基ネットなどの行政内部での進行により妨げられつつあることを見た。(1)概況17年度は個人情報保護法ならびに行政個人情報保護法が施行される最初の年度であったため、運用状況の観察と制度の基礎の考察に費やした。運用においてはいわゆる「過剰反応」が指摘され、制度趣旨があいまいなままに第三者提供の原則禁止などの制度の表象だけが一人歩きていることが問題とされるに至っている。本研究の見立てである、本人開示といった本人のイニシアティブにかかる個人情報保護制度には限界があり、それよりも情報管理の構造的適正さを担保するための客観的装置が必要である、という仮説にとっては、上記の「過剰反応」は中立的な現象であるものの、人々の運用に対する関心が機関内部における個人情報の管理ならびに使い回しにあることが確認されたとはいいうると思われる。(2)活動実績17年度はおおむね当初の予定どおり、資料収集と出張による取材・意見交換等に予算と時間を費やした。社会学のシンボリック相互行為論を応用したプライバシー権論を、個人情報保護法や監視カメラなどといった現実の諸施策との整合性ないし緊張関係のなかで考え直した。その成果の一端として、下記の雑誌論文のほか、学術講演「監視カメラの憲法問題」社団法人自由人権協会シンポジウム(2005年12月13日・於早稲田大学)、学術講演「憲法学における自由と安全」(2006年1月17日・於北海道大学大学院法学研究科『法形成論』シリーズ)などの実績をあげることが出来た。また、下記の図書(単著)の改訂に際して、本研究で得た知見を反映することができた。さらに、韓国ソウル大学で開催されたAsian Forum for Constitutional Law(2005年9月22日25日)に参加し、プラバシー権の我が国での状況を含む学術講演を行い、アジア諸国の憲法研究者と意見交換の機会をもった。個人情報保護法制の運用面の課題につき、前年度での成果の一端を前年度末に座談会でメディア関係者や憲法研究家と意見交換する機械を披露し(棟居快行・山野目章夫・木村邦明・本橋春紀・大石泰彦「<座談会>プライバシーをめぐる今日的状況とプライバシー理論の現在」法律時報78巻4号4-24頁)<さらに批判や示唆を得ることができた。そこで本年度は、計画通り実証データの収集を続けながら、さらに理論的な見通しの精度を上げることにも努めた。一つには、国家と社会ないし公と私の二元論の同様と不透明化が個人情報保護法制の混乱の根底にあるという仮定の下に、原理的考察をすすめ、その一端は、単著「プロセス・アプローチ再訪」高田敏先生古稀記念論集『法治国家の展開と現代的構成』(2007年2月刊行、法律文化社)に公表したところであり。そこで述べたのは、従来の表現の自由論が広狭空間に特化したコミュニケーションを志向しており、そこではむしろ個人の「かけがえのなさ」やそこから派生するプライバシー保護は異物として排除されるべきであることから、ことさらプライバシー保護に冷淡な学説がとらえられがちであり、他方で、社会の擁護者を自任する裁判所は、個人の「かけがえのなさ」の法的表現としての「人格権」を通じて私的空間のおけるプライバシーいわば過剰な保護に努めがちとなる。このように、公と私の領域が明確に区分されないなかで個人情報保護法制における「個人識別情報」の一律利用禁止をと言った規範が成立すると、その運用ニコンラインが起きるのはいわば必然であったといいうる。

本年は、実証データは文献を通じた収集が中心となったが、仮説の点では大きな収穫があり、それを政府の役割という観点から整理した「小さな政府の憲法論」じゃ早稲田大学政治経済学部COEメンバーとの対話から生まれた成果である(脱稿済み、早稲田大学側で刊行作業中)が、そこでは不十分ながら、「行政のオートポイエーシス化」(行政各部が各々の状況に適応し情報の収集と選別並びに誘導による行政目的の達成が主な手法となっている)において人権論による行政チェックが機能不全に陥り、かわりに個人情報保護法制がこのような新しい行政モデルに対するチェック機能をかなりの程度担うこととなっていること、これはいわば個人情報保護法制の過重負担とも言える現象であることなどを示唆した。3年度にわたる研究の最終年度として、本年は、個人情報保護法施行後の新たなプライバシー保護の問題状況に焦点を当てた。具体的には、いわゆる「住基ネット」の運用差止めや離脱を要求する各地の訴訟の資料を収集し、自己情報コントロール権を制度化したものと解されている個人情報保護法制とはいわば逆行する形をとるところの住基ネットとプライバシー保護の整合性について考察を深めた。その一端は、単著「公共空間とプライバシー」(岩波講座憲法2(193-225頁)、2007年8月、岩波書店)に公表する機会を得ている。氏名・住所・生年月日・性別といった「基本4情報」は、本人同定のための基本的な個人情報であり、それ自体の秘匿性が仮に高くないとしても、基本4情報と対応する住民票コードを介して、さまざまの行政活動上得られた個人情報が特定個人ごとに「名寄せ」され、蓄積や分析が容易になる。仮にあらゆる行政機関が保有する個人情報が一元管理されることにでもなれば、個人の内面の全貌を示す「データフォルダ」(個人データの集積場所)が行政側に設けられ、あたかも行政が個人の人格の「ミラーサイト」(個人の内面と同様の内容を反映した行政側の個人データベース)を構築しうるかのような格好になる。これでは、公権力の干渉から免れた個人の自律的領域(私的領域)の確保は、表面的にしか実現されないこととなり、実質的にみて、個人の自律が不可能となる。個人情報保護法が個人識別情報の適正管理を命じている趣旨には、こうした秘匿性の高くない基本4情報であっても、その蓄積が個人の内面に及びうるという懸念が込められていたのであり、行政内部の符号としての住民基本台帳番号の使用であっても、大量の電算処理により、こうした危倶は容易に現実化しうる。本年度は最終年度として、個人情報保護法の理念が住基ネットなどの行政内部での進行により妨げられつつあることを見た。
2次元原子層超伝導体を用いた革新的スピントロニクスデバイスの創製

スピン角運動量の流れである「スピン流」は、スピントロニクス研究の根幹を担う。スピン流を効率よく生成・検出するために、これまで様々な研究が行われているが、スピン流を用いたデバイス応用に向けて解決すべき課題は多い。最近の研究で、超伝導体にスピン流を注入すると、スピン流の検出効率が劇的に増大することが報告されている。しかし、一般に超伝導状態は低温に限られるため、より超伝導転移温度Tcの高い超伝導体での研究が必要である。そこで本研究課題では、原子層超伝導体に電界を印加することでTcを上昇させ、スピン流の検出効率を劇的に向上させることを目的としている。さらに本研究では、超伝導スピントロニクスの将来性を実証するための重要な応用例として、2次元原子層超伝導体をスピン流検出に、グラフェンをスピン流伝搬に用いた超高感度磁気センサを開発することが最終的な目標である。昨年の研究で、原子層超伝導体NbSe2や高温超伝導体Bi2Sr2CaCu2O8+x(Bi2212)と、スピン輸送素子に用いるCuとの相性が悪いことが分かったので、これらの原子層超伝導体とグラフェンとを重ねた素子の作製に主眼を置いて実験を遂行した。その結果、Bi2212とグラフェンの2層薄膜では、近接効果に起因する抵抗の減少の観測に成功した。一方で、原子層超伝導体をスピン輸送に組み込む際に、細線を作製する必要があったが、一昨年度までの研究で、超伝導性を保ったまま細線に加工することが非常に困難であることが分かった。そこで、昨年度から直接強磁性体を接合させるだけで逆スピンホール効果を評価する手法の確立に取りかかった。また昨年度から、超伝導転移は示さないが24 K程度で反強磁性転移を示す2次元三角格子層状物質Ag2CrO2の研究を開始した。その結果、スピンゆらぎを反映した特異な磁気抵抗、及びホール抵抗の観測に成功した。昨年度は、超高感度磁気センサの開発を見据えて、Bi2Sr2CaCu2O8+x(Bi2212)とグラフェンを接合させる研究を開始し、Bi2212の超伝導転移温度以下で、近接効果による抵抗の減少を観測することに成功している。また上述したように、当初予定していた、原子層超伝導体の細線化が難しいことが、研究を遂行していく中で新たに分かってきた。特に超伝導転移温度を保ったままの細線加工は、現在保有している装置では非常に難しい。そこで細線加工をせずに、超伝導スピンホール効果を測定できる手法を現在開発中で、その目途もおおよそ立ちつつある段階に来ている。またスピンのゆらぎを電気的に検出するという観点では、昨年度から新たに開始した、反強磁性体Ag2CrO2薄膜素子の研究も、本研究の進展に大きく貢献するものであった。実際にAg2CrO2の電気輸送測定を行ったところ、スピンゆらぎ由来の特異な磁気抵抗と、スピンカイラリティに起因したトポロジカルホール効果の観測にも成功し、現在論文に投稿中である。上述の内容は、当初予定していた内容を超える成果であったこと、さらにその内容を論文に投稿できたことから「(1)当初の計画以上に進展している」を選択した。今年度は、Bi2Sr2CaCu2O8+x(Bi2212)とグラフェン、さらにスピンゆらぎの強い系としてAg2CrO2を接合させた系を作製し、スピンゆらぎによるわずかな磁化の変化を、超伝導スピンホール効果を用いて検出する研究を行う。また現在、超伝導転移温度の減少の要因となる細線加工や、グラフェンとの接合も行わず、原子層超伝導体に単に強磁性体電極を取り付けるだけで、逆スピンホール効果を観測する手法を開発している。この仕組みが完成すれば、複雑な接合や細線加工の必要なく、さまざまな原子層超伝導体で巨大スピンホール効果を観測することができるようになる。例えば、電界効果で大きな超伝導転移温度の増強が見込めるFeSeやトポロジカル超伝導体の候補物質にも同様の手法を用いることで、当初の計画になかった成果を上げることも期待できる。そこで本研究課題では、原子層物質で超伝導転移するNbSe2やFeSeを用いて、スピン流の検出効率を劇的に向上させることを目的としている。2次元原子層超伝導体の最大の利点は、電界でTcを変調できる点にある。特にフェルミエネルギーが小さなFeSeでは、大幅なTcの増強が期待できる。昨年度は、典型的な2次元原子層超伝導体であるNbSe2をスピン流素子に組み込むために、超伝導性を維持したままNbSe2を細線にすること、さらにスピン流素子を作製して、実際にスピンホール効果の測定を行うところまでを目標に研究を進めた。

膜厚20 nm程度のNbSe2薄膜を、アルゴンミリング法により幅300 nmの細線にしても、超伝導性を保てることが分かった。またこのNbSe2細線をスピン流素子に組み込み、逆スピンホール効果を測定した結果、Tc以上の10 Kで信号の検出に初めて成功した。NbSe2の逆スピンホール効果の符号は単体NbやNbNと同様に負となり、Nbのスピン軌道相互作用が支配的であることが分かった。現在、Tc以下でのNbSe2細線の逆スピンホール効果の測定を試みているところである。昨年度の最大の目標は、原子層超伝導体をスピン流素子に組み込むために、サブマイクロメートルの細線に加工しても超伝導性が維持できるかということであった。バルクのNbSe2の超伝導転移温度Tcは7.2 Kであるが、300 nmの細線に加工することで約半分程度にまで減少してしまったが、超伝導転移自体は実現していること、またTc以上ではあるが、NbSe2の逆スピンホール効果の検出に初めて成功したこともあり、「(2)おおむね順調に進展している」を選択した。将来的には、電界効果でTcを大きく増強できるFeSeを用いる予定であるが、FeSeは大気暴露に非常に弱いことが指摘されている。したがって、いかに大気暴露させずに素子作製できるかが本研究課題達成のために重要である。昨年度末に納品されたグローブボックスを用いて、すでに数原子層程度のNbSe2薄膜を、高いTcを保ったまま作製できていること、また最終的には原子層超伝導体とグラフェンを組み合わせた素子を作製するが、この予備実験も先取りして昨年度中に行えたことも、「(2)おおむね順調に進展している」を選択した理由として挙げられる。スピン角運動量の流れである「スピン流」は、スピントロニクス研究の根幹を担う。スピン流を効率よく生成・検出するために、これまで様々な研究が行われているが、スピン流を用いたデバイス応用に向けて解決すべき課題は多い。最近の研究で、超伝導体にスピン流を注入すると、スピン流の検出効率が劇的に増大することが報告されている。しかし、一般に超伝導状態は低温に限られるため、より超伝導転移温度Tcの高い超伝導体での研究が必要である。そこで本研究課題では、原子層物質で超伝導転移するNbSe2やFeSeを用いて、スピン流の検出効率を劇的に向上させることを目的としている。2次元原子層超伝導体の最大の利点は、電界でTcを変調できる点にある。特にフェルミエネルギーが小さなFeSeでは、大幅なTcの増強が期待できる。さらに本研究では、超伝導スピントロニクスの将来性を実証するための重要な応用例として、2次元原子層超伝導体をスピン流検出に、グラフェンをスピン流伝搬に用いた超高感度磁気センサを開発することが最終的な目標である。昨年度は、典型的な2次元原子層超伝導体であるNbSe2をスピン流素子に組み込むために、超伝導性を維持したままNbSe2を細線にすること、さらにスピン流素子を作製して、スピンホール効果の測定を行うこと、また新しい2次元原子層超伝導体として、高温超伝導体Bi2Sr2CaCu2O8+xを薄膜化すること、を目的として研究を進めた。NbSe2薄膜に関して、細線加工及び細線の超伝導転移を確認するところまでは達成できたが、細線加工の技術的な問題で、超伝導体NbSe2細線における超伝導スピンホール効果の観測まで出来なかった。一方、昨年度新たに進めた高温超伝導体薄膜の作製に関しては、膜厚20 nm程度でも80Kという高い超伝導転移温度を保持できることを実証した。
電気炉加熱昇華-誘導結合プラズマ発光分析を利用した生体内超微量元素測定法の開発

近年、栄養学的観点から微量元素への関心が高まっている。しかしながら、生体内微量元素(超微量元素を含む)の測定法や微量元素栄養状態の判定およびその生理作用は、研究途上である。本研究では、電気炉加熱昇華法を誘導結合プラズマ発光分析に応用し、超微量元素の測定を目指した。さらに、微量元素欠乏動物を作製し、その生理作用への影響を検討した。既設の発光プラズマ分析装置にアナログ出力端子を設置し、電気炉の加熱瞬間原子化(フラッシュアトマイジング)をトリガーとして高速レコーダーに出力を記録した。錫単味溶液では、約50倍程度の感度の上昇が認められた。共存元素の存在によってバックグラウンド発光の増強が認められた。オキシ塩化ジルコニウムによる共沈法では、さらにバックグラウンド発光が増強し、ジルコニウムによるメモリー効果を生じ、不適当であった。バックグラウンドの共存元素による上昇は、有機溶媒抽出-溶媒揮発除去によって防止でき、生体試料の分析に応用可能である。錫欠乏飼料にて飼育したラットには、血漿中トリグリセリドの上昇およびコレステロールとリン脂質の低下が認められ、錫が正常な脂質代謝の維持に関与していることが示唆された。また、ルビジウム欠乏飼料にて飼育したラットには、血漿カリウム濃度の上昇や血漿中尿素窒素の上昇が認められ、ルビジウムの不足によって腎機能が低下することが示唆された。
面的防禦による新越波防止工法に関する研究

本研究の特色は従来離岸堤、海岸堤防といった線的な海岸防災構造を、両者の設置空間に養浜を行い、離岸堤と堤防間の面としてとらえる防災構造の変化にある。この構造の変化に伴い、離岸堤を低くすることが可能(潜堤)となり、眺望が良くなり、また堤防間に設置される養浜により親水性の海岸(従来は消波ブロック等が設置)の復活が期待される。このように極めて有用な工法を採用するためには、しかしながら解決すべき問題が多々あり、これらの問題点を各研究者は分担して研究を行ない以下の結果を得た。1.岩田は養浜海浜上の不規則波の波高変化及び周期分布の変化、さらには波の遡上区間のポテンシャルエネルギー及び運動エネルギーの変化を明らかにし、砕波に伴う空気連行の効果について検討した。2.後野はまず、越波量に及ぼす養浜幅および養浜高さの効果について検討を加え、それらが養浜上の波高変化と密接な関係があることを確認した後、潜堤によって強制砕波した場合の人工養浜上の波高変化について検討を加え、従来の自然砕波に対する修正式を提案した。3.松見及び青木は潜堤(魚礁)群の波高減衰効果について理論的及び実験的な検討を加え、潜堤の設置間隔l/L=(【1/4】)(2i-1)+【1/8】の時に波高減衰効果が大きいこと、潜堤通過後の波には2倍周波数成分、3倍周波数成分が発生し、それが通過波の特性を左右することを見出した。4.出口は潜堤と堤防間に養浜した土砂の安定について実験及び浮遊砂限界から考察を加えた。その結果潜堤の設置位置を砕波点の沖側にし、強制砕波させた方が流出土砂が少なく好ましいこと、【u^*】/【W_0】(【u^*】:底部摩擦速度,【W_0】:沈降速度)が0.6より大きいと侵食域となり、避けるべきことなどの事実を指摘した。5.椹木は上述のような面的防御方式の越波減衰の効果について実験的に考察し、強制砕波後の波の再生による重複波効果を見出した。
西南日本内帯西部域の後期新生界(とくに内陸相)の堆積相解析

西南日本内帯西部域の後期新生界(段丘形成以前)は層準の上から,鮮新-下部更新経(層準PLPと呼ぶ)と中部更新経(層準MPと呼ぶ)に大別される。層準PLPの一部,都野津層群が内湾相をはさむ以外はすべて内陸の河川堆積層からなる。最も北側の日本海沿岸に分布する都野津層群の都野津層中に含まれる内湾相は,花粉分析の結果によれば,それと互層する河川相よりも温暖な気候下で形成されたものが大部分であり,日本海沿岸域での堆積相が水河性海水準変動の影響を強く受けて決定されたものであることを示唆している。このことは,現在不明確である約4Ma-1Maの海水準変動の実態把握の問題に対して重要なデータを提供する。層準PLPの,他の諸層は扇状地堆積相(一部),網状河川堆積堆積相(大部分),蛇行河川堆積相(一部)の,垂直的にも水平的にも変化性の著しい河川相からなるが,最上部の諸層にくらべては相対的ディスタルな河川環境下で形成されている。一方,最上部の堆積相は扇状地堆積相を主とし,よりプロクシマルな環境下の堆積相である。日本海沿岸域では,この傍界は,都野津層とその上位の島の星層との間の広域不整合(1-Ma不整合と呼ぶ)で代表され,その時間間隔に「1-Ma江津地震」が発生した。この1-Ma不整合は,中央構造線北側の三豊層群中にも存在するほか,ほぼ同時期に,中央構造線沿いの土柱層中に大現模な岩盤地辷が発生し,「1-Ma変動」とも呼ぶべき地殻変動が約100万年前に西南日本内帯西部域を通じて広く行われたものと考えられる。これを境いとして山地は急速に上昇し,最上河のプロクシマルな堆積相が形成された。層準MPの諸層は,西条層等によって代表されるように,内帯西部域に特徴的なNE-SW性の断層群の活動に密接に伴って形成された水堆積盆中に形成された河川堆積相である。以上のように,後期新生界の堆積相は,一部では水河性海水準変動,一部ではテクトニックな影響下で形成されている。当初計画を一部変更して,西南日本内帯西部域のほゞすべての主要な後期新生界(内陸相)に関する予察的・概査的な研究を実施した。対象地質系統は,本州西部の土井ヶ浜層,都野津層,西条層,甲立礫層,吉敷川層,尾道層,小国層,阿品層,百合谷層,ならびに四国中北部の郡中層,八倉層,土柱層,森山層である。これら諸層の標式的地域において,柱状断面に関する堆積相の特微,形成過程のデ-タを得ると共に,とくに礫のインブリチ-ションに基く古流向のデ-タを得た。また,本年度設備備品費によって購入した偏光顕微鏡により,諸層の鉱物組成,微化石組成を検討した。具体的成果の主なものは次のとおりである.(1)上記諸層は,都野津層の一部を除いては,すべて河成堆積物であり,かつ,主として網状河川ー扇状地性礫層からなる。

礫層は,礫の淘汰度・円磨度が著しくわるく,また多くの場合に泥質マトリックスを含み,プロクシマル性である共通性を示す。(2)測定された限りでは古流向は現在の河川系とは無関係であり,過去数十万百万年間の地形の再編成が示されている。(3)甲立礫層の少なくとも一部(少なからぬ部分)は中新統の可能性が強く,くわしい再検討が要される。(4)編年については今後さらに検討を要するが,約1Mも前後に内滞主部・南部に共通時に厚い礫層が形成されており,堆積相形成ーテクトニクスの関係の点で注目すべき事実であることがわかった。(5)土井ヶ浜層と都野津層に関する研究の成果は,印刷中であった論文(次項参照)の改善のために全面的に組み入れられた。現在投稿中の論文に関しても同様である。松山市付近の郡中層,香川県下の三豊層・焼尾峠層,徳島県下の土柱層・森山層,広島県中部の西条層,同北部の甲立楽層について野外調査を行い,それぞれの推積相解析を通じて推積学的特微,逓構環境との関連性を明らかした。これらの研究を通じて,前年度講入の偏光顕微鏡一式を活用し、岩石学的・鉱物学的誘性質のデ-タを得た。野外調査においては,とくに西条層,三豊層,焼尾峠層の推積相解析に重点をおいた、主な知見は次のとおりである。1)甲立礫層は中新層に属し,第四紀の活動と考えられてきた船佐衝上断層の活動は,都市三紀末であった可能性が高い。2)土柱層は,中央構造線の走向移動すべりに伴って形成された。3)本州西部域を通じて,共通的に,100万年前後以降,河成礫層の推層が前期便新世を通じて顕構であり,中国地方背東部の著しい降起が示されている。4)西条層(前期ー中期便新世)は全体的に数10cm1.数m厚の上方細粒化シ-クエンスの累重からなることが明らかにされた。全般的には破提推積物にはじまり,沈盤原推積物あるいは残留河道推積物からなるが,とくに上部では比較的小規模な、側方からの扇状地推積物が少なからず含まれ,同居推積期を通じて漸次的な後背地前進が行われたことが示されている。5)三豊層は主として網状河川推積物,部分時に虻行河川推積物からなり,その上位の焼尾峠層は扇状地推積物からなる。推積相解析の結果,三豊層推積期に南方の河讃山地を横切る河川によってさらに南方の三波川結昂芝岩礫が供給され,焼尾峠層推積期にはその直前の薩起・断層活動後,著しい後背地の前進が行われた。四国東部の山地形成海の上に重要な材料を提供している。島根県西部日本海沿岸地域の鮮新-更新統都野津層群について重点的に堆積相解析を行ったほか、広島県下の西条層,四国北部の郡中層,八倉層,三豊層群,土柱層について補備的な野外データ収集を行った。都野津層群については、中東部域と西部域で、そのなかの都野津層が基盤の動きを反映した著しい堆積相の相違を示すことが明らかとされた。西部域のものは本州西端の土井ケ浜層と酷似した堆積相を示す。また、都野津層中の海成粘土層は花粉分析結果によると、大部分は温暖気候下のラグーン堆積を示し、海水準変動(氷河性)との強い関連性が示唆されている。都野津層とその上位の島の〓層との間には「1-Ma不整合」と呼ぶべき広域不整合が発見され、またその時間間隙に「1-Ma江津地震」が発生した。この不整合の後、後背地は上昇・前進し、広域時に河成〓・砂層の島の〓層が形成された。都野津層の海成粘土層の間にはさまれる河成堆積物は、層〓・地理的に、網状河川堆積相、扇状地堆積相、蛇行河川堆積相が複雑に入り組んで構成されており、全体的にはプロクシマルな河川相である。郡中層・八倉層・三豊層群・土柱層の堆積相解析は、都野津層群中-上部堆積期に主として網状河川、一部蛇行河川の堆積域から、一部不整合を隔てて、扇状地堆積域に移行したことを示す。この時期は約1Maであり、「1-Ma変動」と呼ぶべき、一種の地殻変動が、中央構造線沿いの地域から本州西部全域に行われたと考えられる。
グリシン開裂酵素系の分子構造と機能に関する研究

グリシン開裂酵素系の分子構造と機能に関して以下の研究成果を得た.3.2で同定された葉酸結合部位のうち352番目のリジン残基はこれまでに一次構造が明らかになっている7種の動物,植物および細菌のT蛋白質で共通して保存されているので,グルタミン酸,グルタミン,アルギニンに点変異させ,発現・精製して活性に与える影響を検討した.結果は3変異体とも比活性,CH_2-H_4PteGlu_4に対するKm値においてwild-typeと大きな差異が認められなかった.現在78番目と81番目のリジン残基に点変異を導入して活性を検討している.4.正常型およぴ非ケトーシス型高グリシン血症患者で同定された変異型ヒトT蛋白質の大腸菌中での発現に着手した.グリシン開裂酵素系の分子構造と機能に関して以下の研究成果を得た.3.2で同定された葉酸結合部位のうち352番目のリジン残基はこれまでに一次構造が明らかになっている7種の動物,植物および細菌のT蛋白質で共通して保存されているので,グルタミン酸,グルタミン,アルギニンに点変異させ,発現・精製して活性に与える影響を検討した.結果は3変異体とも比活性,CH_2-H_4PteGlu_4に対するKm値においてwild-typeと大きな差異が認められなかった.現在78番目と81番目のリジン残基に点変異を導入して活性を検討している.4.正常型およぴ非ケトーシス型高グリシン血症患者で同定された変異型ヒトT蛋白質の大腸菌中での発現に着手した.2.1で同定された葉酸結合部位のうち352番目のリジン残基はこれまでに一次構造が明らかになっている7種の動物,植物および細菌のT蛋白質で共通して保存されているので,グルタミン酸,グルタミン,アルギニンに点変異させ,発現・精製して活性に与える影響を検討した.結果は3変異体とも比活性,CH_2-H_4PteGlu_4に対するKm値においてwild-typeと大きな差が認められなかった.現在78番目と81番目のリジン残基に点変異を導入して活性を検討している.3.正常型および非ケトーシス型高グリシン血症患者で同定された変異型ヒトT蛋白質の大腸菌中での発現に着手した.
半導体中に埋め込まれた金属による量子干渉デバイスに関する研究

埋め込まれた金属による電子波バイプリズムの解析日本/スウェーデンの共同で提案した電子波パイプリズムの動作の更なる解析、特に、電子のコヒーレンス性の低さによって生じる干渉パターンのコントラスト低下について理論的な検討を行った。また、電子波バイプリズムに要求される高い電子コヒーレンスの実現に向けて、量子井戸構造の共鳴準位とフェルミレベルを精密に制御するゲート層によりなるコヒーレントエミッタを提案し、理論解析によりその動作原理を証明した。数十nm周期微細電極の形成におけるアイソレーション技術の向上電子波バイプリズムでの電子波現象の観測に使う数十nmの微細周期電極構造において、微弱電流測定時に電極間絶縁性の必要性を明らかにするとともに、ヘテロ構造による伝導帯バンド不連続とドライエッチングを組み合わせることで、必要な絶縁性を得た。金属細線をゲートとする埋め込み金属ホットエレクトロントランジスタによる引力形成の実証二重障壁構造と埋込み金属細線を組みあわせることで、走行するキャリヤがホットエレクトロンとなり、アンドープ層のみを走行するトランジスタ構造を提案し、電子波バイプリズムに要求される引力場形成の実証を行った。まず、RTD構造や金属埋込みに関する結晶成長に関する基礎研究の後、OMVPEによるGaAs中タングステン細線の埋め込み成長によるデバイスの作製を行った。測定データの解析から、埋め込み金属細線周囲の引力ポテンシャル形成を初めて実証した。さらにエミッターゲート間のリーク電流を低減するために、InP系半絶縁性基板上にフリースタンディングワイヤーで配線したトランジスタを作製した。電圧-電流特性から、埋め込んだ金属細線のゲートによって引力ポテンシャルが形成できることが確認でき微分負性抵抗のピーク電流値からリークが除去できたことも示し、この素子の将来性を示せた。本年度は、共同研究により以下の実績を得た。1.埋め込まれた金属による電子波バイプリズムの解析1998年に日本/スウェーデンの共同で提案した電子波バイプリズムの動作の更なる解析を行った。特に、電子のコヒーレンス性の低さによって生じる干渉パターンのコントラスト低下について理論的な検討を行った。2.引力ポテンシャルの実証の為の新しいデバイスの提案/解析電子波バイプリズムの基礎となる埋込み金属細線によって形成される引力ポテンシャルの実証のため、バイプリズム素子より簡便な構造で動作する素子を日本/スウェーデン間でのブレーンストーミングにより発案し、その理論的解析を行った。3.GaAs MOVPEでの装置依存性/原料依存性/成長条件依存性スウェーデンの条件に基づき、日本側でもGaAs MOVPEによりタングステンが埋め込み可能な条件を見い出した。日本側の場合はトリメチルガリウム(これはスウェーデン側も有する)/トリエチルガリウムの2種類の異なる材料を持つことから、装置依存性、原材料の比較、成長条件依存性等の比較を行った。4.微細タングステン細線の形成と評価周期200nm線幅100nmのタングステン細線形成が可能となり、またInPでの埋込み成長も確認した。形成したタングステンの抵抗がバルクでの値と較べて100倍程度高いことが問題となったが、原因を調べた結果、細線形成ではなく、作製時の温度によって大きくその抵抗値が劣化し、逆に言えば、作製時の温度を上げることで、抵抗値を下げることが出来ることを示した。今後アスペクト比の向上と併せて新プロセスの開発を行う必要があることが判明した。本年度は理論、実験研究により以下の成果を得た。1.量子干渉デバイスのためのコヒーレントエミッタの提案日本/スウェーデン間の共同で提案した固体電子波バイプリズムに要求される高い電子コヒーレンスの実現に向けて、二重障壁共鳴トンネル構造の共鳴準位とソースのフェルミレベルを精密に制御するゲート層によりなるコヒーレントエミッタを提案し、理論解析によりその動作原理を証明した。

2.埋め込み金属ホットエレクトロントランジスタによる引力形成の実証次に固体バイプリズムの動作原理の中心となる、埋め込みタングステン細線周囲の引力ポテンシャル形成の実証を目指し、埋め込み金属ホットエレクトロントランジスタの試作、評価を行った。OMVPEによるGaAs中タングステン細線の埋め込み成長によるデバイスの作製をスウェーデンで行い、測定を日本で行った。測定データの解析から、埋め込み金属細線周囲の引力ポテンジャル形成を初めて実証した。3.タングステン薄膜の低抵抗率化昨年度作製したタングステン薄膜の抵抗率がバルク値の約30倍となった問題解決のため、タングステン薄膜抵抗率の作製法、条件依存性を調べた。当初期待されていたE-gunによる高温度蒸着による改善はなされなかったが、スパッタによる製膜が有効であることを確認し、製膜時の圧力、膜厚に抵抗率が大きく依存することが解った。圧力3mTorr、膜厚200nmにおいてバルク値の6倍まで低抵抗率化に成功した。今後タングステンのさらなる薄膜化、細線化に伴う低抵抗率化の実現が重要となる。4.埋め込みタングステン電極用パッドのアイソレーションのためのfree-standing wire固体バイプリズムの埋め込み電極用パッドに干渉電流よりも莫大な電流が流れる問題点を解決するために、半絶縁性基板を用いたfree-standing wire形成を提案し、プロセスの検討を行った。本年度は理論、実験研究により以下の成果を得た。金属細線ゲートとする新たなホットエレクトロントランジスタ作製InP系材料を用いて、二重障壁構造と埋込み金属細線を組みあわせることで、走行するキャリヤがホットエレクトロンとなり、アンドープ層のみを走行する新しいトランジスタ構造を作製した。半絶縁性基板を用いると共に、半導体層をエッチングすることによりフリースタンディングワイヤーで埋め込まれたゲート金属と電極用パッド間の配線することで、以前の素子で問題となっていたエミッターゲート間のリーク電流の低減をはかった。電圧-電流特性から、埋め込んだ金属細線のゲートによって引力ポテンシャルが形成できることが確認でき、またエミッターゲート間とエミッターコレクタ間の両方で測定される微分負性抵抗のピーク電流値がほぼ同じであることから、ゲートーエミッタ間のリークが除去できたことも示し、この素子の将来性を示せた。量子干渉デバイスのための新たなコヒーレントエミッタの提案日本/スウェーデン間の共同で提案した固体電子波バイプリズムに要求される高い電子コヒーレンスの実現に向けて、二次元電子ガスを形成する量子井戸構造とフェルミレベルを精密に制御するゲート層によりなるコヒーレントエミッタを提案し、理論解析によりその動作原理を証明した。数十nm周期微細電極の形成におけるアイソレーション技術の向上