hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
国際的な気候変動・森林保全政策下で住民の生計向上を促進するコミュニティ林業の創出

小課題1に関しては、ベトナムでは森林保全と地域住民の生計向上を目的とした政策であったが、村行政が村全体の需要が優先されたため、森林劣化に関わっていない世帯にまで利益が配分され、その結果、森林保全の効果が薄くなっており、村ごとの管理および目的達成能力を考慮したプログラムをデザインする必要があると結論付けた。インドネシア・クリンチ県の村落林に関して、森林管理ユニットが村落林を設置する方針だが、地域住民と境界について合意が取れていない現状やシナモン栽培による隣接する国立公園内の違法伐採が止まらない現状が明らかとなった。小課題2に関しては、インドネシアの東ヌサテンガラ州では、「Suf」と呼ばれる自然資源を管理する慣習権が民族グループによって維持され、国有林の保護区周辺では近代的土地権と慣習的土地権の複数の合法性が共存しているため、近代的土地権と慣習的土地権の異なる合法性の調和がコミュニティ林業の推進に重要であることが示唆された。ブータンでは、以前からソクシンと呼ばれる慣習林が存在し、慣習的な規律や規範のもと、森林管理を行っていたが、2007年の土地法の制定により、ソクシンは共同体の管理下ではなく、すべて国有林に統合された。しかし、村落レベルでは、一部の地域で今だに慣習的なソクシンが存在し、落葉採取のための場として有効に機能していることが明らかになった。小課題5に関連して、インドネシアのジョグジャカルタで、第1回「持続可能な開発のためのテクノロジーに関する国際会議」が開催され、そのうちの1つのクラスター「林業と環境」は本科研の研究プロジェクトの成果報告もかねて実施された。このクラスターでは「コミュニティ林業の新しい概念」として、いくつかのポイントがあげられ、これらは今後新たなコミュニティ林業モデル創出のための政策オプションの根幹をなすものであることが示唆された。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。小課題1では、バッファーゾーンのコミュニティ開発支援策を実施している、ベトナムのBach Ma国立公園にて、地域住民に対して聞き取りをした。国立公園による支援として、非木材林産物採取を行わないかわりに、森林にダメージを与えず、多くの人に利益がある、道路、橋、上水道、集会所などの社会インフラ整備、家畜、養魚、果樹などへの農業投資に使われていることが明らかになった。小課題1と3のカンボジアでは、近年のカンボジアのREDD+やコミュニティフォレストリーの政策の進展について分析した。現在、カンボジアではコミュニティフォレストリーに関わる2つのREDD+プロジェクトがあるが、炭素クレジット価格が不透明でクレジット購入者がいない中、プロジェクトが失速気味で、今後どのようにプロジェクトを実施していくか不透明な部分があることが明らかになった。小課題2では、インドネシア・リアウ諸島州カリムン島において、2010年にコミュニティプランテーション(HTR)」の事業許可を取得した組合を対象に調査を実施した。個人ではマングローブを伐採し炭を生産することはできなくなったが、協同組合としてHTRの事業許可を取得することによってマングローブ炭の生産を継続していること、伐採後の再植林のルールが定められたり、個人で売却していた炭が協同組合を通じて売買されるようになったりするなど、森林管理・木材流通に変化も見られることが分かった。また、北スマトラ州とジャンビ州の慣習林を対象に調査を実施した。北スマトラ州では地域住民が長年にわたって彼らが所有する慣習林から樹液を採取し、現金収入として生活してきたこと、その慣習林が政府によるコンセッションに脅かされていることが明らかになった。一方、ジャンビ州では、長年地域住民が守り続けてきた慣習林が県知事によって承認され、今後、国の法律の下、その権利が強化される過程にあることが明らかになった。ベトナムの調査では、制度の概要や州・県レベルでの概要や制度が実施された理由を把握することはできたが、サンプリングの上での世帯調査を行うことまではできなかったため、次年度以降、住民レベルでの聞き取りを実施していく。また、住民への聞き取り調査を経て、REDD+の導入可能性などについて現地大学関係者や地方政府との議論を進めていく予定である。カンボジアに関しては、同国のコミュニティフォレストリーに関わる法律を整理し、REDD+が実施されているオッドミンチャイ州とモンドルキリ州のREDD+プロジェクトの状況を把握し、地域住民と議論をした。インドネシア・リアウ州の調査では、HTR協同組合、リアウ諸島州の炭焼きの歴史の概要について把握し、基礎的な統計データ、行政資料の収集を行った。今後、各協同組合員への半構造化インタビューを通じて、HTR政策が組合員の生計向上に与えた効果を明らかにしていく予定である。また異なる地域のHTRの事例との比較を予定している。ジャンビ州の調査では、慣習林管理に関与しているNGOにて、地方政府が関与して慣習林として法的に認められた経緯などについて情報収集し、地域住民にも聞き取りを実施した。北スマトラ州では、地域住民に樹液採取の方法について聞き取りをするとともに、彼らの収入や所有する樹木数について質問票を用いて調査を実施した。ブータンに関しては、今年度は調査許可の問題などもあり、ブータンを訪問することができなかったため、来年度訪問する予定である。小課題1:ベトナムのBach Ma国立公園のバッファーゾーンに居住する68世帯への訪問面接調査を行った。

その結果、地域住民が国立公園への侵入を止めた理由は、2012年に実施されたコミュニティ開発支援策の影響よりも、国立公園内での資源量の減少とそれによる採取が困難になったことが侵入の低下を引き起こしていること、近年のアカシア植林拡大の影響を受け、収入源が国立公園内での森林資源採取からアカシア植林労働へと転換していることであることが明らかになった。小課題2:インドネシアの「コミュニティ人工林(HTR)」の許可を取得し、マングローブ林を管理しながら炭焼きを行っているリアウ列島州の協同組合では、伝統的にマングローブを原料とする炭焼きが行なわれているが、現在多くのマングローブ林は保護対象になり伐採が禁止されており、コミュニティ人工林の許可は伝統的な炭焼きに依存している地域住民の生計に寄与していることが明らかになった。また、ブータンでは、国立公園内でもコミュニティフォレストリーが実施され、住民が作成した森林管理計画に基づき、年間許容伐採量が厳密に決められ、それに基づいて住民が持続的に建材や燃材を取得していることが明らかになった。また、ネパールの国立公園では、バッファーゾーンを利用したコミュニティフォレストリーが実施され、エコツーリズムの場となっていることが明らかになった。小課題4:ベトナム・Quang Tri省における小規模森林認証の調査結果より、森林認証を取得することによって、林業労働者の技術だけでなく、事務員の作業レベルも格段に上昇したことや、木材価格が上昇したことなど、認証の恩恵が大きいことがわかった。インドネシアでは、IFCC認証がPEFC認証は相互認証を開始しており、またコミュニティ林業を対象とした森林認証も現在開発中であることがわかった。各小課題ともに、予定していた調査が順調に進み、その結果を分析、さらには論文として投稿中である。小課題1:ベトナム国立公園に関する論文の執筆に向けて、分析中である。小課題2:インドネシアの小規模私有林に関する論文を投稿し査読中である。インドネシアのコミュニティ人工林に関する世帯調査の準備を進めている。インドネシアの慣習林に関しては、現在調査結果を分析中である。ブータンのコミュニティフォレストリーに関しては、現在調査結果を分析中である。小課題4:ベトナム森林認証に関する論文を投稿し、査読中である。インドネシア森林認証に関しては、現在調査結果を分析中である。小課題1:2012年にベトナム政府によって施行された森林開発保護プログラムのもとで分配される支援金の使途として、一般的に行われている支援物資の配布に加え、マイクロクレジットの基金化という新しい試みが実施されていたが、最貧困層が参加を辞退し、その効果が薄れる可能性が指摘できた。小課題2:インドネシアの東ヌサテンガラ州では、地域住民が慣習林を共同体単位で共的に管理している事例もあれば、個人単位に分割して私的に管理している事例もあり、各々の慣習法共同体で、共同体単位や個人単位といったことなる管理方法があることもわかった。また、従来の政府と住民との間の土地紛争に加えて、慣習法共同体間で土地の境界をめぐる争いが発生していることも明らかになった。小課題
日常言語における伝達話法のメカニズムの語用論的研究一談話・認知・意識の視点の総合

本研究は、伝達の談話機能、認知、意識の流れの視点を統合することにより伝達話法全体のメカニズムの解明を目指すものである。伝達における認知回想モデルの構築、談話機能の特徴分析、意識の流れモデルの構築、により伝達話法形式と語用論的情報の相互関連性をそれぞれ理論化した上で、これらが日常会話における伝達場面で実際に運用されるメカニズムの分析を行った。このため、フィールドワークによるデータ収集に基づき、あらゆるレベルの人間関係と場面設定を含んだ日常伝達言語の分析をすすめてきた。特に伝達時制の選択に焦点をあて、まず、伝達節時制が認知様式、意識の流れ談話機能を反映するとする三理論を詳細に吟味し、それぞれの理論およびモデルを改良した。さらに、伝達においては話者の認知回想様式を背景とした時制選択が基軸となり、加えて話者の情報解釈及び意識の流れ等の要因によって時制が調整されるが、その状況依存度及び優先度を明らかにした。第一に、対人関係やturn-takingに重きが置かれる場面では時制の二次調整の度合いは極めて低い。第二に、被伝達話者態度の対比や推移が顕著に見られる場面では時制の発話態度対照機能が用いられる。第三に、情報や談話の展開が重要な意味を有しevaluative pointとして機能する場面では時制形式は談話構造に沿った意識の流れを表示する。談話文脈を詳細に吟味し、談話構造や情報展開を明らかにすることにより、これらの要因が状況に応じて相互作用する中で時制形式が巧みに調整されている様子が明らかになった。
速度場の構造・特徴に基づく流体混合効率指標の数理的解析

外部温度場の鉛直勾配の増加に伴って発生する直方体容器内の流体の熱対流の3次元定常速度場とその下での流体粒子の運動を、容器が傾いていない場合と傾いている場合について調べた。容器の傾き方と、熱対流速度場のもつ対称性および流体粒子の運動の特徴の関係を高精度の数値計算によって調べた結果、流体粒子のカオス運動の有無と速度場のもつ対称性に関係があり、速度場の対称性が流体混合効率の重要な指標の1つであることがわかった。また、直方体容器の共鳴的運動によって励起される水面波に伴う流体運動も調べ、容器のどのような運動の下で3次元流体速度場が時間について周期的、準周期的あるいはカオス的となるかを明らかにした。粘性流体を入れた直方体容器のすべての壁が滑りなし条件と完全熱伝導条件を満たし、外部温度場が鉛直座標の1次関数であり上方ほど低温の場合には、直方体の高さdと外部温度勾配βを用いて定義したレイリー数Rが臨界レイリー数Rcを超えると、熱伝導状態が不安定化して対流運動が発生することが知られている。直方体容器でのRcの値に関しては、これまでの研究において精度の良い結果が得られているとは言えない。そこで本研究では、修正されたチェビシェフ多項式系に基づくスペクトル法を用いて、直方体容器の2つのアスペクト比Ax=Lx/dとAy=Ly/dのさまざまな値に対して、Rcの値を高精度で求めた。ここで、Lx,Lyは直方体の水平方向の辺の長さである。また、発生する熱対流の速度場の構造・特徴のアスペクト比に対する依存性も詳細に調べた。その結果、まず、Ax,Ayの変化に伴って、発生する対流の速度場の対称性が頻繁に変化し、とくにAx,Ayがともに4に近い場合、およびともに5.5に近い場合には、新しい対称性をもつ速度場となることを見出した。また、Axが1よりもずっと小さくAyが比較的大きい場合には、速度場の構造は横に並んだ縦長の渦の列に近いものとなり、Axの減少に伴って渦の数が増加することもわかった。さらに、この場合のAxが0に近づいていくときのRcのAx依存性の漸近形を解析的に求めることに成功した。また、Ax,Ayの値が等しくて0に近づいていくときのRcのAx依存性の漸近形についても解析的に求めることができた。さらに、発生する対流運動の速度場の下での流体の微小部分の運動の軌跡についても高精度で調べ、この軌跡がつねに閉曲線あるいはヘテロクリニック軌道に限られてカオス的な流体運動は見られず、この速度場の下では効率的な流体混合は期待できないことを見出した。この結果は速度場の対称性と深くかかわっていると予想される。流体を入れた直方体容器のすべての壁が滑りなし条件と完全熱伝導条件を満たし、外部温度場が上方ほど低温の鉛直座標の1次関数の場合には、直方体の高さdと外部温度勾配を用いて定義したレイリー数Rが臨界レイリー数Rcを超えると、熱伝導状態が不安定化して対流運動が発生することが知られている。本研究では、修正されたチェビシェフ多項式系に基づくガラーキン・スペクトル法を用いて、直方体容器の2つのアスペクト比Ax=Lx/d, Ay=Ly/dのさまざまな値に対してRcの値を高精度で求めた(Lx,Lyは容器の水平方向の辺の長さ)。とくにAx=Ay=AであってAが4より大きい場合の速度場が、軸が必ずしも側壁に平行でない多数の対流セルからなる複雑な幾何学的構造をもつこと、および、それらの多くが先行実験の結果と整合性があることを示した。さらに、R=Rcで発生する対流運動の速度場の下での流体の微小部分の運動の軌跡を高精度で調べ、アスペクト比の値にかかわらず、この軌跡が閉曲線あるいはヘテロクリニック軌道に限られており、カオス的な流体運動やそれによる効率的な流体混合は見られないことがわかった。この結果は、速度場が空間の3方向にいずれも対称性をもっていることと深くかかわっていると予想される。実際、容器を水平方向から2方向に傾けたときのR=Rcにおける速度場では、上記の対称性は存在せず、また流体の微小部分のカオス運動が見られるので、この予想と整合性がある。また、容器の水平方向の共鳴的楕円運動によって励起される水面波についても弱非線形理論に基づいて調べ、容器と同方向あるいは逆方向に回転する水面波が存在するようなパラメータ領域を求めた。さらに、波の運動がカオスとなるようなパラメータ領域を求めた。これらの規則的あるいはカオス的に時間変化する速度場は、速度場と流体混合の関係を調べる上で重要な具体例になると考えられる。流体を入れた直方体容器の壁が滑りなしで完全熱伝導条件を満たし、外部温度場が鉛直座標の1次関数で上方ほど低温の場合には、直方体の高さdと外部温度勾配を用いて定義したレイリー数が臨界レイリー数Rcを超えると対流運動が発生する。本研究では容器のアスペクト比Ax=Lx/dとAy=Ly/dのさまざまな値に対してRcの値を高精度で求めた(Lx,Lyは容器の水平方向の辺の長さ)。また発生する熱対流の速度場の構造・特徴のAxとAyに対する依存性も調べて、とくにAxとAyが近い値であって4より大きい場合の速度場が多数の対流セルからなる複雑な幾何学的構造をもつこと、それらが先行実験と整合性があることを示した。

さらに、この対流運動の速度場の下での流体の微小部分の運動の軌跡がつねに閉曲線あるいはヘテロクリニック軌道に限られてカオス的な流体運動は見られず、この速度場の下では効率的な流体混合は期待できないことを見出した。この結果は、速度場が空間の3方向に対称性をもつことと深く関係すると予想される。実際、容器を水平方向から2方向に傾けたときのRcにおける速度場では上記の対称性は存在せず、また微小部分のカオス運動が見られるので、この予想と整合性がある。次に流体を入れた容器の水平方向の共鳴的楕円運動によって励起される水面波が容器と同方向あるいは逆方向に規則的あるいはカオス的に回転するパラメータ領域を求めた。また容器を水平と鉛直方向に同時に共鳴的に加振した場合の水面波の生成について調べ、大振幅の1次元的なあるいは回転する水面波が生成されて適当な加振振動数ではカオス的に時間変化する速度場となること、水面波や速度場の振舞が水平加振と鉛直加振の位相差に大きく影響されることもわかった。これらの規則的あるいはカオス的に時間変化する速度場は、3次元非定常速度場と流体混合の関係を調べる上で重要な具体例になると考えられる。外部温度場の鉛直勾配の増加に伴って発生する直方体容器内の流体の熱対流の3次元定常速度場とその下での流体粒子の運動を、容器が傾いていない場合と傾いている場合について調べた。容器の傾き方と、熱対流速度場のもつ対称性および流体粒子の運動の特徴の関係を高精度の数値計算によって調べた結果、流体粒子のカオス運動の有無と速度場のもつ対称性に関係があり、速度場の対称性が流体混合効率の重要な指標の1つであることがわかった。また、直方体容器の共鳴的運動によって励起される水面波に伴う流体運動も調べ、容器のどのような運動の下で3次元流体速度場が時間について周期的、準周期的あるいはカオス的となるかを明らかにした。さまざまなアスペクト比に対して、臨界レイリー数Rcの値とレイリー数RがRcに等しい場合における速度場を高精度で得ることに成功し、比較的大きいアスペクト比における速度場の複雑な幾何学的構造を明らかにすることができた。また、容器が水平方向から2方向に傾いている場合についても計算を行ってR=Rcにおける速度場を求め、速度場の対称性が減少するとカオス運動が可能となることを示唆する結果を得た。また、共鳴的加振によって励起される水面波の研究において、周期的あるいはカオス的な時間変化をする速度場を求めることができた。これらの速度場は、今後速度場と流体混合の関係を調べる上で重要な具体例になると考えられる。数理流体力学レイリー数Rが臨界レイリー数Rcよりも大きくなると、熱対流の支配方程式の非線形性が効いてくるようになり、それに伴って熱対流の定常速度場の対称性が変化する。このことが流体の微小部分の運動のカオス化をもたらす可能性があるので、非線形性を入れた支配方程式の定常対流解の速度場を数値的に高精度で求め、それを基に流体のカオス的熱対流運動の発生メカニズムを調べるとともに、熱対流による流体の効率の良い混合の可能性について調べる。また、容器を水平方向から傾けることによってR=Rcにおける速度場の対称性が変わることと、支配方程式が非線形になることによってR>Rcでの速度場の対称性が変わることの、類似点や相違点について検討する。また、共鳴的加振によって励起される水面波の研究において得られた周期的あるいはカオス的な時間変化をする速度場と、それによる流体混合について調べる。さまざまなアスペクト比をもつ直方体容器での熱対流の発生における速度場の構造・特徴と臨界レイリー数を高精度で得ることができた。
ヘリコバクター・ピロリVacA毒素の毒性発現機序

VacAによって炎症反応に関わる誘導型シクロオキシゲナーゼ-2(COX-2)の発現がAZ-521細胞で亢進した。また、炎症性サイトカインであるIL-8について調べた結果、末梢血CD14^+細胞のみならず、単球系細胞を含む数種の細胞でVacAによるIL-8の産生誘導を認めた。これらの現象はいずれもVacAによってp38 PK/ATF-2経路が活性化されたことに起因することが昨年度までに判明した。一方、β-cateninはカドヘリンと共に細胞接着因子として働く外に、細胞増殖に関わるタンパクの発現を誘導する発癌促進因子のひとつでもある。またβ-cateninは、Wnt経路およびPI3K/Akt経路の構成分子として、GSK3やAPCといった癌抑制因子と複合体を形成して細胞増殖などの調節に関わっている。そこで、VacAによるPI3K/Akt経路の活性化とその経路の下流にあるGSK3β/β-catenin複合体の形成に及ぼす影響を調べるとともに、VacA欠損株を用いた感染実験においても同様な影響を解析した。VacAはAZ-521細胞においてPI3K/Akt経路を活性化し、Aktの下流にあるGSK3βをリン酸化して、GSK3βを不活化することが示唆された。さらにGSK3β/β-catenin複合体の解離が起こり、β-cateninの核内移行が促され、それによる転写が促進した。また感染実験においても、野生株において認められたPI3K/Akt経路の活性化とGSK3β/β-catenin複合体の解離が、VacA欠損株では認められなかった。従って、VacAはPI3K/Aktの活性化を介して胃粘膜細胞の増殖にも関わっていることを示唆していたが、p38MAPK/ATF-2経路とは独立していた。ヘリコバクター・ピロリが産生するVacA毒素によってp38 MAP kinase/転写因子ATF-2経路が活性化され、炎症反応に関わる誘導型シクロオキシゲナーゼ-2(COX-2)の発現が亢進した。COX-2の発現増加は、その作用によって生じるプロスタグランジンE2の産生を促すこと、このような作用が胃のみならず大腸上皮細胞にも認められることを明らかにして、Infection and Immunityに報告した。また、ヘリコバクター・ピロリ感染局所には多くの炎症細胞の浸潤や活性化が認められ、特に、炎症性サイトカインであるIL-8は多核白血球の強力な誘導活性化因子であり、胃炎の進行と多核白血球の浸潤が相関する事実とを考え合わせると、ヘリコバクター・ピロリ感染による胃粘膜障害にはIL-8が重要な役割を担っていると考えている。そこで、VacAが宿主細胞からのIL-8産生を促す可能性とその産生機構の詳細を究明した。種々細胞を用いてVacAによるIL-8の産生誘導を調べた。その結果、末梢血CD14^+細胞のみならず、単球系株化細胞U937細胞を含む数種の細胞でVacAによるIL-8の産生誘導が著明に認められた。そこで、U937細胞を用いてVacAによるIL-8産生誘導機構を詳細に検討した。VacAは、MAPKの活性化を介してATF-2及びCREBを活性化し、これらの転写因子がIL-8 promoter領域のAP-1 siteへ結合するのを促した。また、VacAは、細胞内のCa^<2+>濃度を上昇させてNF-kBを活性化し、IL-8 promoter領域のNF-kB siteへの結合を促進させてIL-8の発現を誘導させた。この研究成果は、Journal of Immunologyに掲載された。また、VacAによるアポトーシスはBaxおよびBakの活性化に伴うミトコンドリア障害に加えて、アポトーシス抑制に働くBcl-2ファミリー蛋白の発現抑制がアポトーシスを促進する結果になることが示唆された。

また感染実験においても、野生株において認められたPI3K/Akt経路の活性化とGSK3β/β-catenin複合体の解離が、VacA欠損株では認められなかった。従って、VacAはPI3K/Aktの活性化を介して胃粘膜細胞の増殖にも関わっていることを示唆していたが、p38MAPK/ATF-2経路とは独立していた。
超臨界流体クロマトグラフィーによる最高分取条件の推定

超臨界流体を移動相として使用するクロマトグラフィー(SFC)は液体クロマトグラフィー(LC)を越える分離性能が期待できると考えられている。しかしながら、工業プロセスとしてのIC操作における重要な因子である生産性は、種々の操作条件およびカラム条件の複雑な関数である。SFCでは圧力(p)および温度(T)が非常に重要な操作変数となるのでSFCの生産性はLCに比較して、さらに複雑な関数となる。本研究はSFCにおける最適分取条件推算方法の確立を目的とした。はじめに、低負荷量領域における溶出曲線の測定値から分配係数とHETPと移動相線速度uの関係を求めた。次にHETP-uデータから、軸方向混合拡散係数D_Lや固定相拡散係数D_Sを算出した。D_Lは軸方向のペクレ(Peclet)数で、D_Sは分子拡散係数D_mからの低下度で整理した。分配係数Kは移動相流体密度の関数として考察した。また、粒子径d_pとD_mにより無次元化したHETPとuの関係について超臨界流体系と液系の両方について詳細に比較したところ、顕著な差異は観察されなかった。最後に圧力を時間とともに変化させる溶出実験を行い、等圧でのデータを基にした溶出曲線のシミュレーションモデル計算結果と比較したところ良く一致した。本研究結果より超臨界流体の高拡散性により高性能分離が期待できるが、低溶解性により試料負荷量が規定される傾向があることが明らかなった。また、液体クロマトグラフィーモデルを基に超臨界流体クロマトグラフィーの圧力勾配溶出にも適用可能なシミュレーションモデルを構築したが、今後は、このモデルに試料負荷量の影響を組み込むことにより最適操作条件の推定方法の検討が必要である。実験については超臨界二酸化炭素に対する溶解度の比較的高い低分子の分離機構が明らかとなったが、今後は高度不飽和脂肪酸のような高分子量・低溶解度物質分離特性の解析が望まれる。
金属-金属結合をモチーフとしない柔構造のヘテロメタルクラスター系の関発

我々は二核化配位子であるPNNP, PNNN配位子を含むPdIr, Rh, Pd同種・異種金属多核錯体系を手がかりにして多核金属錯体における金属-金属結合の効果を明らかにすることを目的として研究を行ってきた。本年度は得られた多核金属錯体の触媒機能に関する研究を行った。いずれの錯体も水素化・ヒドロホルミル化・アリル化に対して触媒活性を示したが、アリルアルコールとアニリンとの反応による触媒的アリルアニリン類生成反応について単核錯体と比較を行いながら反応機構に関して詳細な研究を行った。Rh錯体を除いていずれも触媒活性を示し、Ir錯体が比較的高い触媒活性を示した。配位環境-金属-触媒活性の問には相関関係は認められなかったが、PN単核錯体でIr錯体の方がPd錯体より高い活性を示した点は特徴的である。二核錯体及び関連する単核錯体との反応を行った結果、アリルアルコールがCO部分に求核的に付加してアリロキシカルボニル種を形成し、これが反応活性種となっていることが分かった。更に過剰のアリルアルコール存在下で長時間反応を行うと二種類の錯体が生成し、これらはそれぞれ非配位およびη^2配位のアリロキシカルボニル部分に加えて、ヘテロリティックなC-O結合切断反応により生成するη^3-アリル配位子が含まれている点が特徴的であり、これらはいずれもアリル化反応に触媒活性を示した。アリルアルコールをアリル源とする触媒的転換反応は、安価であることや副生物が環境に負荷をかけない水であることから注目を集めているが、OH基の脱離能が低いことからS_N機構型をはじめとする通常の酸化的付加反応は困難で、酸性成分の作用による脱水を経る例がわずかに報告されているのみである。本系は最終的には脱水を経るプロセスではあるものの、途中でカチオン性中間体のカルボニル配位子部分に対してOH基が求核的に作用して脱水が促進されるアリルアルコールの新しい触媒的活性化様式を含むものである。対称配位子PNNPおよび非対称配位子PNNNを用いて同種および異種金属二核錯体の系統的合成を行いライブラリー構築を行った。中心金属としてはロジウム・イリジウム・パラジウムを用いた。1.[(PNNP)Rh_2]ユニットに基づいた錯体として、架橋部位にアセチリド,H,O,C≡C-R,R-C≡C-R,C≡C,CH=CH_2,SMe_2配位子を含む錯体を合成し、分光学的手法および結晶構造解析による同定を行った。このうちH,O,C≡C-R,については二量化した四核錯体が生成した。四核アセチリド錯体については、金属-金属結合の切断-再結合を経る動的挙動を示すことを明らかにし、柔構造のクラスター系が生成することを確認した。2.PNNN配位子を用いた場合には、試薬を加える順序を逆転させると、金属配置が逆転した錯体[(cod)Ir(PNNN)ML]^+および[LM(PNNN)Ir(cod)]^+が完全な選択性で生成した。この反応では最初にイリジウム種を付加させた段階で二核中間体が形成され、その後脱プロトン化が起こるか、第二番目の金属種の配位が起こるかで反応経路が決定されており、金属移動が起こる場合にはもともと配位していた配位子のPN位から、二核中間体の他方の配位子のNN位へ転位することを明らかにした。この方法により一連の組み合わせの異核錯体を合成した。3.パラジウム-イリジウム錯体が中性条件でアリルアルコールのアミンによる触媒的アリル化反応の触媒となることを明らかとし、この系が触媒作用を示すことを明らかにした。

アリルアルコールをアリル源とする触媒的転換反応は、安価であることや副生物が環境に負荷をかけない水であることから注目を集めているが、OH基の脱離能が低いことからS_N機構型をはじめとする通常の酸化的付加反応は困難で、酸性成分の作用による脱水を経る例がわずかに報告されているのみである。本系は最終的には脱水を経るプロセスではあるものの、途中でカチオン性中間体のカルボニル配位子部分に対してOH基が求核的に作用して脱水が促進されるアリルアルコールの新しい触媒的活性化様式を含むものである。
2次元画像の疑似3次元復元に基づく線構造の高精度理解と医用画像理解への応用

本年度は昨年度の結果をもとに、医用画像への適用を前提とした線構造の抽出と理解に関する検討した。特に、線画像を用いた診断支援において重要である曲線構造の理解と複雑な組織構造をもつ部位に対する輝度勾配ベクトル場モデルの最適化を中心に検討を行った。線画像の直線分としての構造は、オブジェクト空間の方向軸と垂直な2次元断面(スライス)を利用した処理により容易に理解することができる。しかし、曲線にこの手法を用いた場合は異なる方向軸座標を持つ複数の直線分に分割される。曲線の理解には、オブジェクト空間を3次元的に取り扱う必要があるが、スライス内の画素間の接続性は「直線分」という意味で強いが、スライス間の接続性は比較的弱いという線集中ベクトル場モデルの性質を考慮すると、空間軸と方向軸を同等に取り扱う3次元処理ではオブジェクト空間の利点を損ねてしまう。そこで、直線分を最小単位として、そのスライス間接続性を評価することで、安定した曲線構造理解を実現した。医用画像診断支援を実現する際に、以上の手法は線構造の理解には有効である。しかし、胃領域境界線を求める場合には、胃小区のように非常に弱いコントラストを持つ線構造を処理する必要はない。そこで、対象とするコントラストをもつ線構造を選択的に検出する方法を検討した。従来の集中度評価ではベクトル強度を完全に無視したが、集中度評価に利用するベクトルの選別にベクトル強度を利用することで、対象とするコントラスト範囲の制限を実現した。この際に、対象とするコントラスト範囲の中では、コントラストとは無関係に等しく検出できるという従来の特性は維持される。本年度は、線構造の抽出と理解に関する基本的な検討を中心に行った。特に、高精度の線の構造検出を実現するために、線集中ベクトル場モデルから導き出せるベクトル集中線に関して、その推定法と性質を重点的に検討した。まず、従来あまり検討のなされていなかったGAWHT(Grandient Angle Weighted Transform)による線集中ベクトル場の推定法における各パラメータ間の関係について、理論的な検討を行った。この結果、ベクトル集中線の推定がこの手法を拡張することで実現できることを確認し、GAWHTによるベクトル集中線推定法を考案した。この手法を乳房および腹部のX線像に適用して確認したところ、線のコントラストや太さに関係なく、その構造線の存在を極めて高精度に検出できることを確認した。また、線集中ベクトル場モデルに基づく線の進行方向の推定法を、線集中ベクトル場推定法およびベクトル集中線推定法に適用したところ、両者ともに良好な方向検出が可能であった。また、交差の存在する画像について、このベクトル集中線推定法を検討したところ、対象とする線幅の2倍以上をフィルタ長とするという、比較的小さなスケールかつ緩やかな条件を加えるだけで、25倍という大きなコントラスト差を持つ線の交差についても、それぞれの構造線の存在と方向を適切に検出できることがわかった。この条件を基に、方向を第3軸とする空間を構築し、これをオブジェクト空間表現と名づけた。これを、腹部のX線像に対して適用したところ、実画像のおいても十分な構造線の存在と方向の検出が可能であることがわかった。さらに、この空間で「最も長い線」という非常に簡単な条件だけで、74%の症例で胃の領域境界線が検出でき、複雑な臓器の計算機による理解への可能性が示された。
固体表面における炭化水素ラジカルの発生とその反応性に関する研究

本研究課題で前年度までに製作した二重変調高感度反射赤外分光(DMーFTIRAS)、低速電子線回折(LEED)、オ-ジェ電子分光(AES)更に昇温脱離法(TPD)の行なえる超高真空装置内で単結晶アルミニウムAl(111)表面に吸着したCH_2I_2の吸着状態について詳細に検討した。超高真空装置の背圧は約3×10^<-10>Torrであった。まずLEEDーAESで表面が清浄化されかつ規則正しく配列した。Al(111)単結晶表面にCH_2I_2を約100Kで吸着させ、DMーFTIRASで観則した。その結果100Kという低温でも、既にAl表面とCH_2I_2の反応が一部進行し、表面炭化水素種が生成していることが確認された。これらは分子状のCH_2I_2より低波数側に2本のCーH伸縮振動のバンドを与える。これに対し、表面吸着量を増加させていくと次第に分子状吸着をしたCH_2I_2の量が増加してくることが約3000cm^<-1>のCーH非対称伸縮振動の強度変化から明らかとなった。更に、分子状吸着したCH_2I_2に関しては赤外吸収の表面選択側からその配向についても検討した。その結果CH_2の非対称伸縮振動は観測されるのに対し、CH_2対称伸縮振動は全く観測されなかった。これはHーCーHを含む面がAl表面に垂直になり、IーCーI面が平行になった吸着していることを意味する。この配向については、低波数側のCH_2変角振動の領域の観測結果からも支持される。この配向と更に各原子の共有結合半径を考慮すると二個のヨウ素原子がAl表面と強く相互作用していることが判り、これが同時に反応することによりカルベンCH_2やエチレンC_2H_4を低温でも生成することができるものと考えられる。更にCH_2I_2が多層吸着した場合でもアニ-ルすることにより同様の配向が得られた。固体表面、特にアルミニウム等の典型金属の清浄な単結晶表面上での反応を検討する為に、電子線回折(LEED)及びオージェ電子分光(AES)装置を備えた超高真空装置を製作した。本装置はオイル拡散ポンプにより到達真空度は10^-^1^0Torr以下である。またイオンガン及び質量分析器を備え超高真空内での表面反応を調べられる。更にこの超高真空チェンバーに直結して高感度反射赤外分光法(IRAS)用の小さいチェンバーがゲートバルブを介して取り付けられている。このIRAS測定用チェンバーは、超高真空から常圧付近まで圧力を変化させる事が可能で、反応条件下の表面分光が可能である。本装置を用いて次年度より予定通り炭化水素ラジカル発生のメカニズムについて調べていく予定である。この装置製作と並行して昇温離脱法(TPD又はTDS)によるアルミニウム単結晶(111)面及び(110)面でのジョードメタン、CH_2I_2の反応について具体的な検討を行った。アルミニウムの単結晶を液体窒素で冷却した表面(110K)にCH_2I_2を吸着させ、温度を上げた時の反応について調べた。その結果、吸着量が少ない時(表面に一層以下)には両方の単結晶表面でカルベンCH_2が生成する事が確認された。

また吸着量が増えると(二層以上)、(111)面では約150Kでエチレンが脱離してくるが(110)面では、同条件下でエチレンが全く生成しない事が判った。更に温度を上げていくと500K付近で(CH_3AlHl)_2と考えられる有機アルミニウム化合物が脱離する事が初めて確認されたが、この場合にも(111)面と(110)面でその脱離挙動に大きな違いがあった。以下の様にアルミニウム単結晶を使った実験から、典型元素上での炭化水素生成には従来予想されていた以上に、非常に顕著な面方位依存性がある事が明らかになり、その具体的なメカニズムについて上記装置を用いて詳細に検討する予定である。従来遷移金属表面の科学は詳しく検討されているが典型元素の表面科学は、この重要性にもかかわらず未だ不明の点が多い。本研究では、清浄なアルミニウム単結晶表面上にCH_2I_2を導入した結果有機アルミニウム金属が生成して気相に脱離する事を既に見出しているので、この系について更に詳しく検討する事を本年度の主な目的とした。まずアルミニウム単結晶上でCH_2I_2が生成する過程を詳しく検討する為の超高真空装置を製作完成させた。この装置は、到達真空度が1.7×10^<-10>torrであった。また、単結晶表面の清浄さ及び構造を調べる為のLEED-AESを備えている。本装置の最大の特徴は、反応中の表面を直接モニタ-する為の二重偏調高感度反射吸収赤外分光法が適用できる事である。赤外光は60mmΦの塩化ナトリウム窓から導入され、InSb及びMCTの両方の機能を備えた半導体検出器に導かれる。これにより、単結晶表面の吸着種を感度良く測定できる。現在までに、この方法によって酸化物の残ったアルミニウム表面に吸着したCH_2I_2のスペクトルをSN比良く測定した。次年度は、本装置によって金属アルミニウム上での反応を直接測定する予定である。更にこれと並行して行なった実験で、金属アルミ上の水素に関して興味ある知見が得られた。つまり従来は、アルミニウム金属上の水素は約100°Cで脱離すると考えられていたが、我々の研究によった脱離をするのは分子状水素ではなく、アルミニウムハイドライドである事が明らかとなった。この事は、従来の常識と大きく異なるだけでなく、アルミニウム表面のエッチングも可能な事から、今後詳しく検討する予定である。本研究課題で前年度までに製作した二重偏調高感度反射赤外分光(DMーFTIRAS),低速電子線回折(LEED),オ-ジェ電子分光(AES)更に昇温脱離法(TPD)の行なえる超高真空装置内で単結晶アルミニウムAl(111)表面に吸着したCH_2I_2の吸着状態について詳細に検討した。超高真空装置の背圧は約3×10^<-10>torrであった。まずLEEDーAESで表面が清浄化されかつ規則正しく配列した、Al(111)単結晶表面にCH_2I_2を約100Kで吸着させ、DMーFTIRASで観測した。その結果100Kという低温でも既にAl表面と、CH_2I_2の反応が一部進行し、表面炭化水素種が生成している事が確認された。これらは分子状のCH_2I_2より低波数側に2本のCーH伸縮振動のバンドを与える。これに対し、表面吸着量を増加させていくと次第に分子状吸着をしたCH_2I_2の量が増加してくる事が約3000cm^<-1>のCーH非対称伸縮振動の強度変化から明らかとなった。更に分子状吸着したCH_2I_2に関しては、赤外吸収の選択則からその配向についても検討した。その結果CH_2の非対称伸縮振動は観測されるのに対し、CH_2対称伸縮振動は全く観測されなかった。
受容体よりアダプター分子Shcを介する増殖、アポトーシス、分化シグナル伝達の解析

我々はこれまでに典型的な受容体型チロシンキナーゼであるEGF受容体の解析を行い、ほとんどの自己リン酸化部位を欠失させても他の膜タンパク質を利用し、Shcを介するRasの活性化が生じること、その系により細胞増殖とトランスフォーメーションが引き起こされることを示してきた。これらの知見をもとに、さらに受容体型チロシンキナーゼのシグナル伝達を解析した。1.EGF受容体からの増殖抑制シグナルの解析EGF受容体を高発現するA431ヒト上皮がん細胞株においては、低濃度EGFでは増殖が刺激されるが高濃度EGFでは逆に増殖抑制がかかる。そのシグナルを調べた結果、PKC阻害剤やPKC-delta阻害剤で解除されることが明らかとなった。このことは、EGF受容体の異常に強い活性化が、PKC-deltaによる負のシグナル伝達を引き起こしていることを強く示唆するものである。2.血管内皮細胞の増殖シグナルを正に伝えるVEGF受容体の機能解析血管新生に重要なチロシンキナーゼ型受容体KDR(VEGFR2)からのシグナル伝達を調べた。その結果、VEGF刺激においてもShcのリン酸化はほとんど認められず、PLCγ-PKC-Raf-MEK-MAPキナーゼ系を介するDNA合成が誘導されることを見出した。VEGFR2はNIH3T3細胞の増殖活性は弱く、トランスフォーミング活性は全く認められない。従って、Shcを介さない受容体キナーゼのシグナル伝達が存在すること、しかし、細胞癌化に関わる強いシグナル伝達にはShc-Ras系が重要であることが示唆された。EGF受容体からのシグナル伝達とアダプターShcの機能に関して解析し、以下の結果を得た。(1)、EGF受容体からの増殖抑制シグナルの解析.EGF受容体は多くの場合、EGF添加によりチロシンの自己リン酸化-Shc-Grb2-Sosを経てRasを活性化し細胞増殖を促進する。しかし、例外的な現象としてEGF受容体を過剰に発現するA431ヒト上皮由来癌細胞株では、高濃度EGF存在下に増殖抑制が生じることが知られている。その分子機構についてはSTATやp21(Cip1)の関与が報告されているが、まだ不明の点が多い。そこで、この興味ある現象を詳しく理解するために、種々のシグナル系阻害剤を用いて解析した。その結果、PI3キナーゼ系の阻害では影響は見られなかったが、予想しなかったことに、C-キナーゼ、特にPKCδの関与を示す新しい結果を得た。すなわち、PKCδの特異的阻害剤を添加すると、高濃度EGFによるp21(Cip1)の発現上昇やDNA合成阻害が抑制された。一方、ドミナントネガティブRasによるMAPキナーゼ系の阻害では、少なくとも早期の反応には影響がなかった。(2)、Shcアダプターからのシグナル伝達.我々は、これまでにShc上の317Y以外の新しいチロシンリン酸化部位239/240Yを見い出し、またこのリン酸化部位はc-mycなどの調節にも関与しうることを報告してきた。今回は更に、PTBドメイン内の56-チロシンもリン酸化を受けることを2次元マッピングと点突然変異体の作成により明らかにした。その生理的役割を検討中である。1、VEGF受容体からのシグナル伝達の解析。今年度は、血管新生に重要なチロシンキナーゼ型受容体KDR(VEGFR2)からのシグナル伝達を調べた。

VEGFR2はNIH3T3細胞の増殖活性は弱く、トランスフォーミング活性は全く認められない。従って、Shcを介さない受容体キナーゼのシグナル伝達が存在すること、しかし、細胞癌化に関わる強いシグナル伝達にはShc-Ras系が重要であることが示唆された。2、Shc欠損トリ細胞株を利用した細胞内シグナル伝達の解析。Shcが細胞内でどのようなシグナル伝達に必須の役割を果たすかを調べるには、Shc遺伝子をhomologgous recombinationにより欠失させ、Shc(-/-)細胞を利用することは有用である。そこで、トリDT40細胞をもちいてShc-欠損の細胞株を樹立し、それをもちいてEGFRからのERK活性化とJNK活性化に対する反応を調べた。その結果、ERKの活性化にはGrb2が存在すればShc(-/-)でも認められるが、JNK活性化にはShcが必須であることが明らかとなった。
南アジアにおける長期経済統計の整備と長期発展過程の実証的研究

本研究は、南アジア主要地域(現在のインド、パキスタン、バングラデシュ三国を指す;以下、単に「南アジア」と表記)における長期経済統計を整備し、それに基づいて南アジアの長期発展過程を実証的に明らかにすることを目的とする。本研究の目的を達成するため、1既存推計系列の再検討、2新たな史資料の発掘と吟味、3国民経済計算(System of National Accounts、SNA)の枠組みに沿った長期経済統計の推計、4推計系列を用いた長期発展過程に関する実証分析を進めている。推計された長期経済統計は、アジア長期経済統計シリーズの一環として、記述編と統計編からなる刊行物にまとめられる予定である。平成30年度には、前年度に立ち上げた研究体制の下に、国内研究会を1回、パキスタンでの研究会を1回開催した。平成30年度の国内研究会は、日本南アジア学会全国大会に合わせて行い、代表者黒崎が、インドでの農村企業家についての研究報告「カーストと産業勃興:インド・パンジャーブ州におけるコンバイン企業家の事例」を行ったうえで、進行中のミクロ調査のファインディングを歴史GDP推計に反映させるための議論をプロジェクト参加の共同研究者と行った。パキスタンの研究会は、別用途の出張に合わせてイスラマバードで開催し、黒崎が構築中の南アジア三国農業統計の概要(著書Comparative Economic Development in India, Pakistan, and Bangladesh: Agriculture in the 20th Century, 2017)をパキスタンの応用経済学者に紹介し、その改善のためのアドバイスを受けた。研究会に加えて、プロジェクトの各担当者はインドやイギリスなどでの史資料収集を進め、研究成果を海外の研究者と共有し、そのコメントを取り入れた改訂作業を進めた。本研究プロジェクトでは、具体的には、(1)20世紀初頭から現在までの南アジアの経済統計をSNAの枠組みに沿って整備する、(2)1947年に英領インドが現在の南アジア三国に分割されて独立するまでの植民地期について、可能な限り現在の国境に対応した統計を推計する、(3)国内総生産(GDP)を構成する各部門間の連関、家計消費と生産活動間の連関、南アジア内部の地域多様性に焦点を当てつつ、100年を超える長期発展過程を明らかにするという作業を予定している。平成30年度に開催した研究会を通じて、統計推計作業自体がまだかなりの修正を必要とすることが明らかになった。すでに作業が進んでいる人口・農業などの統計についても、担当者が整備した長期経済統計推計の精度についてのさらなる吟味がまだ十分でない。推計作業中の部門・統計については、個別担当者による作業がかなり進展したが、プロジェクト全体で整合的な作業にするための調整を行うことができなかった。ただし、各推計が含意する長期発展過程が南アジア経済理解に対して持つ意味についての分析には着手できた。既存の推計系列との差別化は、依然として課題である。平成31年度には、国内研究会を複数開催した上で、国際会議をインドと日本において実施する。国内研究会では、SNAの枠組みに沿った系列と、それを補足する系列に分けた最終成果物の構成を確定させる。進んでいる部門・統計についてはSNA系列と補足系列ごとに分けた製表作業を完了する。平成30年度においてもまだ推計作業を行っていた部門・統計に関しては、担当者が整備した長期経済統計推計の吟味と長期発展過程の含意を明らかにした上で、最終推計を年度前半に確定する。作業は、日英バイリンガル表記での作表作業と、付録に回す図表とを確定させる作業、そしてその解題の執筆と並行して行う。これらの作業において、各担当者は研究成果を海外の研究者と共有し、そのコメントを取り入れた改訂を進める。プロジェクトの成果を披露し、国際的認知度を向上させ、この統計をベースにした国際共同研究の活性化を図るために、平成31年度後半に、インドと日本それぞれにおいて国際会議を開催する。本研究の目的を達成するため、1既存推計系列の再検討、2新たな史資料の発掘と吟味、3SNAの枠組みに沿った長期経済統計の推計、4推計系列を用いた長期発展過程に関する実証分析を進めている。平成29年度には、まず研究体制を立ち上げた。続いて、国内研究会を3回開催した。平成29年度の第1回研究会では、ベトナムでの第二次産業・第三次産業の歴史GDP推計の専門家を招聘してインドでの作業に反映させるための議論を行い、プロジェクトの人口・労働担当者が独立前の労働力の部門別再推計結果の暫定報告を行った。第2回研究会では、プロジェクトの物価・賃金担当者が英領期インドの価格データについて、1861年から1920年についての作業結果を報告し、続いて、プロジェクトの独立後工業統計担当者が独立後のインドの製造業非組織部門(Unoragnized Manufacturing Sector)統計についての問題点を議論した。第3回研究会では、独立後のインドの金融発展史に関する外部研究者を招聘して、統計推計の際に留意すべき制度的・歴史的背景についての理解を深めたうえで、プロジェクトのバングラデシュ統計担当者が1947年のベンガル分断がもたらした人口面でのインパクトに関する定量的分析結果を報告し、プロジェクトの植民地期工業統計担当者が農村工業をどう定義しその統計を整備・利用するかについて報告した。研究会に加えて、各担当者はインドやイギリスなどでの史資料収集を進め、研究成果を海外の研究者と共有し、そのコメントを取り入れた改訂作業を進めた。

プロジェクトの経費を用いて担当者2名がインドに出張した。本研究プロジェクトでは、具体的には、(1)20世紀初頭から現在までの南アジアの経済統計を国民経済計算(System of National Accounts、SNA)の枠組みに沿って整備する、(2)1947年に英領インドが現在の南アジア三国に分割されて独立するまでの植民地期について、可能な限り現在の国境に対応した統計を推計する、(3)国内総生産(GDP)を構成する各部門間の連関、家計消費と生産活動間の連関、南アジア内部の地域多様性に焦点を当てつつ、100年を超える長期発展過程を明らかにするという作業を予定している。これらの作業を、平成29年度にはおおむね順調に進めることができた。年度中に開催した研究会を通じて、克服すべき課題がより鮮明になった。GDPを構成する各部門や統計ごとに作業の出発点が異なるが、人口・農業など作業が進んでいる部門・統計については担当者が整備した長期経済統計推計の精度について吟味し、その推計が含意する長期発展過程が南アジア経済理解に対して持つ意味についての議論を開始することができた。既存の推計系列とのさらなる差別化が課題となる。推計作業中の部門・統計については、推計手法についての共通の理解を深め、プロジェクト全体で整合的な作業となるよう調整することが重要であり、ベトナムなどの経験はそのために有益であることが判明した。本研究は、南アジア主要地域(現在のインド、パキスタン、バングラデシュ三国を指す;以下、単に「南アジア」と表記)における長期経済統計を整備し、それに基づいて南アジアの長期発展過程を実証的に明らかにすることを目的とする。本研究の目的を達成するため、1既存推計系列の再検討、2新たな史資料の発掘と吟味、3国民経済計算(System of National Accounts、SNA)の枠組みに沿った長期経済統計の推計、4推計系列を用いた長期発展過程に関する実証分析を進めている。推計された長期経済統計は、アジア長期経済統計シリーズの一環として、記述編と統計編からなる刊行物にまとめられる予定である。平成30年度には、前年度に立ち上げた研究体制の下に、国内研究会を1回、パキスタンでの研究会を1回開催した。平成30年度の国内研究会は、日本南アジア学会全国大会に合わせて行い、代表者黒崎が、インドでの農村企業家についての研究報告「カーストと産業勃興:インド・パンジャーブ州におけるコンバイン企業家の事例」を行ったうえで、進行中のミクロ調査のファインディングを歴史GDP推計に反映させるための議論をプロジェクト参加の共同研究者と行った。
光照射に伴う有機半導体の電子構造変化の直接観察

本研究では、有機薄膜太陽電池の光電変換界面であるドナー/アクセプター界面の光照射下での電子構造について、光電子分光法による観測をおこなった。その結果、界面で生じる光起電力に対応する光電子スペクトルのシフトが観測された。しかし、そのシフト量は予想された値よりも約1桁小さかった。この原因は究明できていないが、有機薄膜太陽電池素子の起電力発生において、電荷を発生する機構(励起子解離界面)に加えて、電荷の整流性を付与する何らかの機構が本質的に必要であることを示唆していると考えられる。本研究では、光照射下での有機半導体の電子構造の変化を、光電子分光法を用いて直接観測することを目的のひとつとしている。これにより、光生成電荷が有機薄膜に及ぼす影響を電子構造の観点から考察し、有機薄膜太陽電池などの有機エレクトロニクスデバイスの制御に貢献することができる。本年度は、有機薄膜太陽電池の光電変換層として用いられる亜鉛フタロシアニン(ZnPc)とフラーレン(C60)との界面の電子構造が、光照射によってどのような影響を受けるのかを、疑似太陽光による光励起下での光電子分光測定から考察した。有機薄膜太陽電池の透明電極として用いられるITO上にZnPcおよびC60を順に積層していき、有機層の膜厚に対する光電子スペクトルの変化を測定した。ITO/ZnPc界面においては、ZnPc側が正に帯電するような界面双極子の存在を示唆する真空準位のシフトが観測された。しかし、ZnPcの膜厚に対するHOMOのシフトはほとんど見られず、ZnPc層内には大きな内部電場は発生していないと推測された。これに対して、ZnPc/C60界面では、ZnPcとC60の間で電荷移動が生じている可能性を示唆するHOMOのシフトが観測された。また、ZnPc層のみの場合、光照射による光電子スペクトルへの影響は観測されなかったのに対して、ZnPc上にC60を堆積させた場合、光照射下において光電子スペクトルが高運動エネルギー側にシフトする様子が観測された。これは、C60層が負に帯電していることに対応すると考えられ、光照射によって生成された励起子がZnPc/C60界面で電子と正孔に解離し、C60層へ電子が移動したためだと考えられた。この光照射による光電子スペクトルのシフト量はC60の膜厚や照射光強度に依存することも確認できた。来年度はさらに詳細な測定結果を得ることで、ZnPc/C60界面での電荷生成に伴う界面電子構造変化への理解が深まると期待される。本研究の目的は、光照射下での有機半導体薄膜の電子構造変化を、光電子分光法をもちいて観測することである。特に、有機薄膜太陽電池の光電変換層として知られている、亜鉛フタロシアニン(ZnPc)とフラーレン(C60)との界面電子構造に対する光照射効果について研究を行ってきた。平成23年度は、平成22年度に見いだした光照射に伴う光電子スペクトルのシフトについて、有機層の構造や励起波長依存性について詳細な実験をおこなった。ZnPcとC60の積層順を変化させた試料についての測定から、光電子スペクトルのシフト方向は、ZnPcとC60との界面において発生する起電力の方向に一致することがわかった。このことは、光照射下の光電子スペクトルに見られるスペクトルのシフトは、有機層に光が吸収されることによって発生した励起子がZnPc/C60界面で解離し、ZnPc側に正孔が、C60側に電子が空間的に分離することで発生した起電力が原因で生じていることを示唆する。しかし、太陽電池動作環境と同程度の強度で光照射を行った場合でも、そのシフト量は60meV程度であり、ZnPcとC60とのヘテロ接合型太陽電池の開放電圧(0.40.5V程度)より約一桁小さい値であった。また、ZnPcとC60を混合した層(バルクヘテロ層)についても、光照射下と遮光下での光電子スペクトルの比較を行ったところ、光照射による影響は見られなかった。バルクヘテロ層を有する有機薄膜太陽電池は、単純な二層構造の太陽電池よりも高いエネルギー変換効率を持つことが知られているが、本研究の結果は、バルクヘテロ層自体には、光生成電荷を整流する機能はないことを示している。これらの結果は、有機薄膜を太陽電池素子として働かせるためには、有機層内で発生する電荷を整流する外場あるいは電荷に対する半透膜界面が必要であることを示唆している。これは、電荷の生成と整流とを別々に制御することが可能であるとも言え、有機薄膜太陽電池を高効率化させる上で重要な知見である。