hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
非線形問題の解の構造の数値解析的研究

その中で特に解決したい問題は、Zufiria('88)が数値計算によって示した非対称な解を検証することである。表面波の問題として扱った場合に、我々の数値計算ではZufiriaの非対称解は得られなかった。この我々の結果を数値的な方法で示す手段として、何通りかのアルゴリズムで計算しその結果がすべて非対称解なし、という形で示したいと考えている。具体的には次のように計画している。・表面波の渦なし流れの場合。渦あり流れの場合。の数値計算結果を出す。この数値計算の過程で、以前未解決になっていたZeidlerのアイデアを利用した、渦あり流れの問題の計算アルゴリズムの解決を図ることも考慮したい。(非物理的な条件下ではあるが)3重固有値からの分岐を追跡し、非対称解にたどりつけるか?の数値実験を行う。ここでは特異性をうまく回避するアルゴリズムの研究も考慮したい。今年度は主に後者の(難しい方の)interfacial wavesの問題の数値実験に取り組んだ。計算はやはり予想以上に困難で、アルゴリズムの研究や試行錯誤を繰り返した状況である。本年は3年計画の2年目ということで、少しずつ具体的な結果を出していく計画であったが、まだ充分な結果が揃っていない。来年度は、Zeidlerの方法の適用に重点を置いた研究を遂行していきたい。また、ある程度の計算結果が揃った段階で、非対称解の存在性に関する何らかの見解を示したい。水の波の分岐問題に関し、従来の研究でやり残したいくつかの問題を再度取り上げてみた。その結果本研究では、渦あり流れの数値シミュレーションにおいて下記のような成果を得た。渦度分布を種々に変化させて分岐解を数値計算し、以前の研究結果と合わせて極限波形状を調査・分類することが目的である。自由境界領域における渦あり問題を数値計算するのにはZeidlerの方法を用いた。しかし数値実験を進める過程で、この方法では計算できない(closed eddyが生じる)場合があることがわかった。現在までに渦度一定の場合にclosed eddyが存在することはわかっているが、一般の渦度分布でも発生し得るのか、またその場合にはどのような解決策があるか、は今後の課題である。ここでは計算可能な場合について差分法で数値シミュレーションを行い、いくつかの結果を得た。深さは有限の場合のみを扱った。無限深さの場合にはプログラミング上の問題が解決できていない。これも今後の課題である。本研究で得た計算結果は、下記の通りである。以下、渦度関数は常に正または負で、定数あるいは水深とともに減衰するような関数を考えた。たとえ僅かでも表面張力が働く場合には、渦度分布をどのように与えても極限波はすべてoverhanging typeあるいはoverlapped typeになった。
機械命令レベル並列処理の高速化に関する研究

本研究では、機械命令レベル並列処理の一形態であるス-パ-スカラ方式の基本制御方式、ハ-ドウエア/ソフトウエアによる高速化手法およびシミュレ-ションによる性能予測について研究を行ってきた。主な研究成果を以下に示す。1.ス-パ-スカラ方式の基本制御方式の研究:プロセッサの基本制御方式として以下のような斬新な方式を提案した。(1)4多重の命令パイプラインにおける命令発行・実行をインオ-ダ発行、アウトオブオ-ダ実行とする。これによって、高速性を維持しつつ大幅なハ-ドウエア量の削減を図った。(2)分岐命令の高速処理を行うために早期分岐解消方式を採るとともに、分岐先バッファ方式と静的分岐予測とを併用した斬新な分岐予測機構を採用した。(3)機械命令レベル並列処理プロセッサ向きの、新しい割込みア-キテクチャを考案し採用した。(4)ロ-ドストア操作の依存解析の簡略化を図るため、コンパイラ指向の方式を提案した。2.ス-パスカラ方式の最適化コンパイラの研究:ス-パスカラ方式では、コンパイラによる最適化が大きな役割を果たす。ソフトウエアパイプライニング方式、ル-プアンロ-リング方式、およびそれらを組合せた方式による高速化について検討し、DOーALL型ル-プで最大5倍の性能向上が得られるなど、これの方式の有効性を確認した。研究実施計画に従い,多重命令パイプラインの基本制御方式,高速化手法およびシミュレ-ションによる性能予測について研究を行った.本年度のおもな研究成果を以下に示す.1.多重命令パイプラインの基本制御方式の研究:プロセッサの基本制御方式はほぼ決定した.特に以下の点に留意している.(1)目的プログラムのポ-タビリティを保証するために,命令間の依存関係はプロセッサ内部で検出し,デ-タの到着までインタロックをかけることによって,正しい結果が得られるようにする制御方式を採用した.(2)分岐命令の高速処理を行うために早期分岐解消方式を採るとともに,分岐先バッファ方式と静的分岐予測とを併用した分岐予測機構を採用した.(3)目的プログラムを並列に処理するプロセッサ向きの,新しい割込みア-キテクチャを考案し採用した.2.多重命令パイプラインの高速化手法の研究:シミュレ-ションによる性能予測を行った結果,採用する手法の組合せによってはハ-ドウェアが増加するにもかかわらず,それに見合うだけの性能向上を望めない場合もあることが判明した.その結果を踏まえてハ-ドウェアとソフトウェア間のトレ-ドオフを考慮した結果,ハ-ドウェアコストを抑え,ソフトウェアによる最適化を積極的に活用するようにした.すなわち,高速化のために不可欠である,同時に実行可能な命令の抽出はプログラムの実行前にコンパイラにより行う.最適化コンパイラ技術に関しては従来から種々の方式が考えられており,我々も以前から検討を重ねてきている.我々が開発するプロセッサに効果的な最適化方式については今後さらに検討する必要がある.本研究では、機械命令レベル並列処理の一形態であるス-パ-スカラ方式の基本制御方式,ハ-ドウエア/ソフトウエアによる高速化手法およびシミュレ-ションによる性能予測について研究を行ってきた。1.ス-パ-スカラ方式の基本制御方式の研究:以下の点に留意して、プロセッサの基本制御方式を決定し,論理設計を進めている。(1)4多重の命令パイプラインにおける命令発行・実行をインオ-ダ発行,アウトオブオ-ダ実行とすることで、大幅なハ-ドウエア量の削減を図れる方式を採用した。(2)分岐命令の高速処理を行うために早期分岐解消方式を採るとともに,分岐先バッファ方式と静的分岐予測とを併用した分岐予測機構を採用した。(3)機械命令レベル並列処理プロセッサ向きの,新しい割込みア-キテクチャを考案し採用した。また,これらの方式上の工夫とコンパイラ支援によって高速処理が達成できることをシミュレ-ションによって確認した。2.ス-パスカラ方式の最適化コンパイラの研究:ス-パスカラ方式では,コンパイラによる最適化が大きな役割を果たす。

ソフトウエアパイプライニング方式,ル-プアンロ-リング方法,およびそれらを組合せた方式による高速化について検討し,DOーALL型ル-プで最大5倍の性能向上が得られるなど,これの方式の有効性を確認した。
凍結鋳型を応用した新しい環境低負荷型鋳造法の開発

環境低負荷型の鋳造法として凍結鋳型鋳造法がある。この鋳造法は、氷を使った環境に優しい鋳造法であるが、氷を利用するために生じるいくつかの課題がある。その課題を解決するため、凍結鋳型鋳造法を応用した新たな鋳造法の開発を目指す。すなわち、「凍結鋳型に消失模型を組み合わせたハイブリッド鋳型」を用いてさまざまな条件で鋳造を試み、凍結鋳型を応用した汎用性のある新たな環境低負荷型の鋳物製造技術を開発することを目的とする。2018年度は、1)ハイブリッド鋳型への溶湯の充満挙動と2)消失模型に塗布する塗型の影響について評価することを目的とした。ハイブリッド鋳型内に観察用のガラスを埋没させた鋳型を作製し、その鋳型に溶湯を注湯し鋳型への溶湯の充満挙動をハイスピードカメラにて直接観察し、充満挙動、熱分解ガスの排出を評価した。ハイブリッド鋳型における溶湯の充満挙動は、消失模型鋳造で溶湯が充満する挙動と一致していることが確認できた。また、ハイブリッド鋳型は通気しており、熱分解ガスの排出が確認できた。消失模型には変形を防止し模型の表面強度を上げるために耐火性コーティング剤である塗型が通常塗布される。そこで、消失模型に塗型を施した鋳型と施していない鋳型をそれぞれ用いて鋳物を作製し、断面組織観察などで評価した。ハイブリッド鋳型において消失模型に塗布している塗型が砂欠陥の発生の有無に大きく影響していることが明らかになった。2018年度の実験に関しては、計画していた1)ハイブリッド鋳型への溶湯の充満挙動と2)消失模型に塗布する塗型の影響について評価を行うことができたので、おおむね順調に進展している。2019年度は、複数鋳物の同時作製と複雑形状の鋳物作製を試みる。複数の鋳物が同時に得られる鋳型を検討後、ハイブリッド鋳型を作製して単純形状鋳物の複数個込めを行う。また、単純形状ではなく、より複雑な形状をした鋳物をハイブリッド鋳型で作製することを試みる。鋳物をシミュレーション解析、熱分析、X線CT検査、表面粗さ測定、外観観察、組織観察、硬さ試験などで評価する。2018年度の実験がおおむね順調に進行したことにより繰越金が生じた。これは、消耗品の購入が当初見込みより少なかったことによる。2019年度の研究費の使用計画としては、物品費として研磨紙や切断砥石などの消耗品費や国際会議旅費を予定している。
エアロゾルの大気環境影響

1.大気エアロゾルの光散乱特性(1)光透過性物質中に吸収性の炭素成分を含む内部および外部混合状態のエアロゾル粒子の光学特性について理論計算を行い、とくに粒子の単位質量濃度当たりの光減衰係数・光吸収係数は一般に内部混合の場合が大きく、その差は粒径0.2ミクロン以上で著しいことを示した。(2)ウィーン大学で開発したテレスコープ型光強度計を用い、宇治地区におい2週間にわたって400,550,650nmの3波長についての視程(すなわち光減衰特性)の測定を行い、大気湿度と視程との関係について検討するとともに、この方法が大気エアロゾルの光減衰係数および吸収係数を求めるための簡便法として有用なことを確かめた。なお、この期間のエアロゾルの光吸収効率はかなり大きく燃焼性エアロゾルの含有量が大きいものと推測された。(3)4極子型セルによって気中に保持した単粒子の光散乱強度の散乱角依存性を測定し、種々の屈折率をもつ粒子に対する理論値との対比によって、粒子の光学特性(屈折率)を決定する方法の可能性について検討し、数値実験によりその可能性を確かめた。なお、課題3に用いる基礎資料として、ウィーン大学側で行った視程測定データと粒子の性状との関連についての資料を整理中である。2.大気エアロゾルの特性化(1)ろ紙(孔径8.0と0.4ミクロン)上に2段分級採取した大気エアロゾル試料についてPIXE法による元素分析法を開発し、これを宇治とウィーンで採取した試料に適用してその特性を比較した。粗大粒子側の元素組成には大きな差異はないが、とくにウィーンの微小エアロゾル粒子中にはいおう・鉛成分が多いことなどを明らかにした。1.でえられた光学特性と元素組成との関連については現在検討中である。(2)広域的に広がる大陸起源の黄砂について上の方法を適用して、その元素組成を明らかにした、さらにその光学特性との関連についても検討中である。(3)現在、カスケードインパクターによる粒子の粒径別捕集とその組成分析が進行中であり、さらに全世界的規模での捕集ネットワークなどについても、検討中である。3.大気エアロゾルの環境影響評価(1)米国AFGLで開発された大気放射計算モデルであるLOWTRANを用い、粒度分布、光屈折率、濃度の高度分布などの異なる幾つかのエアロゾル条件に対する波長別地表入射エネルギーの試算を行った。なお、これに地表からの長波長輻射エネルギーを加えた計算モデルを付加し、さらに粒度分布、光屈折率、濃度の高度分布などについてのより現実的なデータの整理とこれにもとづく計算モデルの拡張・改良を行っている。(2)ウィーン大学側では、太陽光の地表入射に対するエアロゾルの直接的減衰効果ならびに凝結核としてのエアロゾルの増加にともなう雲の性状変化による間接的効果を考慮した、地表到達エネルギーを計算する簡易モデルを作成した。このモデルによる試算によれば、産業革命以降の硫酸エアロゾルの増加分は光学厚みとして約0.028であり、これによる日射エネルギー減少分は北半球、全世界ではそれぞれ平均1平方メートル当たり約1.0,0.5Wとなり、これは温暖化ガスによる温暖化効果をかなり相殺するオーダーである。このモデルの信頼性はファクター2程度であるとされているが、(1)の計算結果とも対比してその有用性を検討中である。3.大気エアロゾルの環境影響評価

(1)米国AFGLで開発された大気放射計算モデルであるLOWTRANを用い、粒度分布、光屈折率、濃度の高度分布などの異なる幾つかのエアロゾル条件に対する波長別地表入射エネルギーの試算を行った。なお、これに地表からの長波長輻射エネルギーを加えた計算モデルを付加し、さらに粒度分布、光屈折率、濃度の高度分布などについてのより現実的なデータの整理とこれにもとづく計算モデルの拡張・改良を行っている。(2)ウィーン大学側では、太陽光の地表入射に対するエアロゾルの直接的減衰効果ならびに凝結核としてのエアロゾルの増加にともなう雲の性状変化による間接的効果を考慮した、地表到達エネルギーを計算する簡易モデルを作成した。このモデルによる試算によれば、産業革命以降の硫酸エアロゾルの増加分は光学厚みとして約0.028であり、これによる日射エネルギー減少分は北半球、全世界ではそれぞれ平均1平方メートル当たり約1.0,0.5Wとなり、これは温暖化ガスによる温暖化効果をかなり相殺するオーダーである。このモデルの信頼性はファクター2程度であるとされているが、(1)の計算結果とも対比してその有用性を検討中である。1.大気エアロゾルの光散乱特性光透過性物質中に吸収性の炭素成分を含む内部および外部混合状態のエアロゾル粒子の光学特性について理論計算を行い、とくに光減衰係数・光吸収係数は一般に内部混合の場合が大きく、その差は粒径0.2ミクロン以上で著しいことを示した。また、4極子型セルによる単粒子の気中保持法を確立して、散乱角法などによる粒子の光学特性の計測の可能性を拓いた。なお、課題3に用いる基礎資料として、ウィーン大学側で行った視程測定データと粒子の性状との関連についての資料を整理中である。2.大気エアロゾルの特性化これまで京都とウィーンで、ろ紙(孔径8.0と0.4ミクロン)上に2段分級採取した大気エアロゾル試料についてPIXE法による元素分析を行い、その特性を比較した。粗大粒子側の元素組成には大きな差異はないが、とくにウィーンの微小エアロゾル粒子中にはいおう・鉛成分が多いことなどを明らかにした。現在、カスケードインパクターによる粒子の粒径別捕集とその組成分析が進行中であり、さらに全世界的規模での捕集ネットワークなどについても、現在検討中である。3.大気エアロゾルの環境影響評価米国AFGLで開発された大気放射計算モデルであるLOWTRANを用い、幾つかのエアロゾル条件に対する地表入射エネルギーの試算を行った。現在、粒度分布、光屈折率、濃度の高度分布などについてのより現実的なデータの整理とこれにもとずく計算モデルの拡張・改良を行っている。
ロシアのシャドウ・エコノミーに関する統計的研究

当該研究機関における本研究課題の研究成果は以下のようなものである。(1)シャドウ・エコノミーないしNon-observed econmy(非観測経済)の,ある程度まとまった国際標準の統計的方法論が提示された直後に本研究が開始されたため,当該経済領域に関しては,国内ではほぼはじめての研究となった。(2)さらに,本研究の開始時期が,ロシアにおいても,Non-observed economyの一大カテゴリーたるInformal sector(非公式部門)における雇用の計測を開始した時と重なったため,この点に関しても,国内でほぼ最初の研究成果として,学会報告を行った。(3)理論的な問題としては,Non-observed economyに関する実証的研究と,自己組織化をキーワードに,第3モードの方法で進められる現代制度派経済学・複雑系経済学・進化経済学が行う理論的研究への関連性・有効性があることについて理解を深めることが出来た。(4)ロシアにおける非公式部門雇用の特徴が,次のようなものであることが明らかにされた。すなわち,ロシアでは,非公式部門の雇用という観点での最重要部門は,農業・商業・公共食堂であり,特に農業部門では,就業者数の減少過程にあって半数近くが非公式部門で雇用され,しかもそのほとんどが無給の家族メンバーである。本研究の課題は,体制転換後のロシアにおけるシャドウ・エコノミーに関する統計的研究を行うことであり,第1に,体制転換後のロシアで拡大したシャドウ・エコノミーの規模と特徴の解明に基づく現代ロシア経済システム理解の明確化,第2に,種々の経済制度の形成・制度進化・経済システム全体とそのサブシステムの自己組織化に関する理論的研究への実証研究からの寄与を意図したものである。平成16年度の研究計画は,(1)ロシアのシャドウ・エコノミーにおける雇用と生産に関するこれまでの試験的推計方法の検討,(2)シャドウ・エコノミーに関する1993SNAおよびOECDガイドラインの詳細な検討,(3)イタリアの方法の検討,(4)ロシアの本格的推計方法の検討,(5)データそれ自身に関する検討と基礎的分析を行うことであった。2004年6月5日の第44回比較経済体制学会(大阪経済大学),「インフォーマル・セクター」分科会において「ロシアのインフォーマル・セクターにおける雇用の統計的計測」と題する報告で,上記課題の(1),(2),(4),(5)に関する作業について報告を行った。また,8月にモスクワのロシア連邦国家統計局を始めとする研究機関への調査,11月のロシア連邦国家統計局労働統計部長の招聘,12月の同統計局を始めとする研究機関への調査・資料収集を行った。以上の学会報告,調査の中間結果を次ページ業績に取りまとめた。本年度は,前年度に行った作業を継続するとともに,ロシアのシャドウ・エコノミーに関するマクロ・レベルでの分析を行うことを主たる課題とした。具体的には,以下の計画を立てた。(1)ロシアのマクロ経済レベルでの生産と雇用におけるシャドウ・エコノミーの位置づけと特徴の確認。(2)シャドウ・エコノミーにおける生産と雇用を識別したうえでの,産業構造と就業構造に関する分析のアップデート。(3)シャドウ・エコノミーの比重が高い都市部の商業と農村部の農業部門に関する制度的分析。(4)ロシア統計当局・専門家からの情報収集,国内外の学会等における発表の準備。このうち,今年度において,具体的に取り組むことが出来たのは,(1)の作業の継続,(2)の作業の一部,(4)の作業の継続分であった。当初の予定では中心に位置づけられていた,シャドウ・エコノミーの中の,「インフォーマル・セクター」の雇用を巡る問題を中心にしたマクロ経済レベルの分析と,同セクターの都市部の商業部門と農村部の農業部門における実状に関する制度的な分析に,十分取り組むことができなかったが,以下の諸点については,ロシアの現状を捉えることができた。第一に,ロシアにおけるシャドウ・エコノミー一般の統計データの定義と作成方法それ自体が発展途上であり,これらを正確に跡付ける作業自体が学術的にも大きな意義を有するが,これをある程度達成できた。第二に,調査の過程で,シャドウ・エコノミーの計測に関しては,国際的に見ても進んでいると思われるロシア統計当局における作業においても,かなり重大な統計作成方法上の問題点を明らかにすることができた。
グラフェン・プラズモンを用いた単層原子膜での光制御

グラフェンにおけるドープした電子の集団運動であるプラズモンを用い、回折格子状の基板を用いることにより光と電子の相互作用を強め、原子一層でTHz帯の光を制御するスキームを確立した。特に回折格子の構造を選ぶことにより、グラフェンプラズモンのバンドギャップ構造が形成され、それによって非線形光学応答が数千倍にまで増強することを理論的に明らかにした。グラフェンにおける電子の集団運動であるプラズモンを用い、グラフェン自体や周囲の誘電環境の微細加工により光と電子の相互作用を強めることで、原子一層での光の制御を目指すというのが本研究の目的である。初年度の成果として以下のことが得られた。1)従来、グラフェンプラズモニクスで光を制御するにはグラフェンをdiskやstripe状に加工して集積するなどbrute forceな構造を仮定することが多かった。しかしそのようなことを経ずとも、基板を加工することで、静電ポテンシャルの影響によって電子密度が変調され、光学伝導度が空間的に変調する。結果として、グラフェン自体をdiskやstriple状にするのと同様の効果が得られることを示した。特に基板を回折格子にすることで、周期的な空間分布をもつ光学伝導度が生じ、プラズモニック結晶と呼ぶことができる構造になることを示した。この場合、回折格子のgeometryを変えることで、グラフェンプラズモン(正確にはプラズモンポラリトン)のバンド構造が変化し、バンドギャップが生じうることがわかった。またギャップ幅を広げる構造の探索もおこなった。このことは、グラフェンプラズモンの共振器や導波路構造が、基板を加工することで実現できることを示している。2)グラフェンプラズモンの効果的な励起法として高速電子線を当てた場合の励起効率や伝搬角度分布を、局所光学応答とプラズモンポール近似を用いて系統的に調べた。グラフェンを加工し、単層原子膜で光を制御することを目的としている。今年度はグラフェンのプラズモンを用いた2次非線形光学応答に注力した。そのためDirac型の分散を仮定し、衝突項を無視したBoltzmann方程式を摂動的に解くことで、2次の非線形光学伝導度の簡単な表式を導出した。いまの場合、系が反転対称性をもつため、非線形伝導度の最低次の項は空間微分が1回入ったものになる。この項は微分が入っているために大きい波数成分が重要な寄与をする。また、非線形応答の常として、局所場の増強効果が重要である。グラフェンのプラズモンはこの両方の性質をもつために、非線形光学応答の増強が期待できる。但し、空間変調のないグラフェンの場合、光円錐の関係により、外から光を入射しただけでは強い応答は得られない。そのため、前年度に得られたグラフェンを回折格子にのせることで得られるフォトニックバンド構造を利用した。これによるSHGのスペクトルは期待どおり、基本波と倍波がグラフェン回折格子系のquasi-guided modeを励起するときに大きな増強を示す。次いで、グラフェン回折格子系に平面波を照射した場合のDC電流(photon drag current)がプラズモンにより増強される効果を調べた。この場合、定式化のうえでいくつか問題が生じることがわかった。回折格子を用いることで、グラフェンをbrute forceで加工することなしに、プラズモンの強い空間変調が得られる。また、それによる具体的な非線形光学効果(THz帯でのSHGの2重増強)を数値シミュレーション上で実証できた。しかし、これも応用上重要なphoton drag currentにおいて定式化の問題を抱えている。キャリアドープしたグラフェンを加工して、プラズモンによる光学応答の制御を目的としている。最終年度は第2高調波発生とフォトンドラッグ効果について解析し、前年度から抱えていた問題を解決した。まず、グラフェンのキャリアを外部電磁場と結合する2次元電子系として古典論で定式化した。その上で電流密度を電磁場に対する摂動で求め、線形の光学伝導度や2次の非線形光学伝導度の解析的な表式を得た。これをDirac電子の量子論に対応原理で翻訳し、グラフェンにおける非線形光学伝導度の簡便な表式が得られる。特に2次の非線形応答は系の反転対称性を反映し、電場と電場の微分の積で書ける。これにmonotonicな外部電磁場を仮定すると、電流密度におけるACとDCの項が生じ、各々、第2高調波発生とフォトンドラッグ効果を記述する。free-standingなグラフェンの場合、これらの効果は小さい。しかし、グラフェンを回折格子上に置き、近づけていくと、その効果は変調されたプラズモンによって数千倍にまで増強する。回折格子によって変調されたプラズモンはフォトニック結晶の場合とよく似たバンド構造をもつ。そのため、フォトニック結晶でよく知られた群速度の遅延効果や局所場の増強効果がグラフェンプラズモンにおいても生じ、非線形光学応答の増強が得られる。以上をRCWA法を拡張した電磁場の数値計算によって解析し、第2高調波発生やフォトンドラッグ効果の特徴的なスペクトルや、後者の方向依存性を明らかにした。

古典電磁気学的なアプローチによる解析は当初の想定通り進んでいる。しかし量子プラズモニクスが近年、急速に進展していることを鑑みると、下記にある計算コードの開発が必要であるが、それがあまり進んでいない。Photon drag currentにおける定式化の問題を解決する。同様の問題は電子の古典流体力学的な取り扱いでは生じない。なので、この手法を参考にする。また、2次元系に固有の問題との見方もあるので、3次元から膜厚ゼロの極限をとるという方向も模索する。また上記の成果と合わせ会議や誌上で発表する。ナノフォトニクス初年度の研究成果はグラフェンの光学伝導度の運動量依存性を無視し、かつ電荷密度は面垂直方向に対してデルタ関数的な依存性を仮定した古典電磁気学的な解析に基づいている。しかしプラズモニクスのダウンサイジング化を鑑みると、電子系の量子性をとりいれた解析が今後ますます重要になってくる。そのために運動量依存性や電荷密度の拡がりなどを加味したプラズモニクス用のコード開発をおこなっていく。次年度使用額は2万円あまりと少額であり、ほぼ計画通りである。今年度の助成額が少なく、希望のスペックをもつ数値計算用ワークステーションが購入できなかった。主に誌上や国際会議等の発表にともなう諸経費に使用する。翌年度分と合算し、数値計算用ワークステーションを購入する。
接合金物と接着剤を併用した木材接合法による木造住宅の耐震補強法

在来軸組構法木造住宅における筋違入り骨組の耐震安全性を向上させるため、部材接合部に種々の接合法を採用した場合の水平加力実験の結果に検討を加えた。その結果、新たに我々が開発した接着剤と接合金物を併用する接合法(以下コネクター接合と呼ぶ)を採用した場合、在来型接合であるZマーク金物接合法による場合にくらべ、その剛性・強度・壁倍率とも上回ることが明らかとなった。また、片筋違入り骨組の実験結果からも上記の結論と同様の結論が得られた。さらに、片筋違入り骨組の実験結果から、圧縮筋違の引張性能についても検討を加えた。その結果、コネクター接合を用いれば、筋違の引張性能は圧縮性能を上回ることも明らかにした。この場合、壁倍率は筋違断面のみから決定できないことも明らかになった。片筋違入り骨組の実験結果と両筋違入り骨組の実験結果を比較検討した結果、2枚の片筋違入り骨組のトータルの耐震性と1枚の両筋違入り骨組の耐震性とに差異があることが判明した。木造耐力壁の耐震要素として、木質パネルを用いた場合の実験を行った。木質パネルには、スギ材を用いた幅接ぎ板を採用した。板の繊維方向及び釘間隔をパラメータとして実験を行った。実験の結果、面材を耐震要素とする場合は、柱の上下端部の接合補強法が構造全体の耐震性能を決定することが判明した。このタイプの耐力壁では、柱上下端部にほぞを設け、その補強(引き抜け防止)として接合金物を面外方向から打ち込む形でコネクター接合を用いると、耐震性が飛躍的に向上した。この結果、このほぞ部分補強法は、既存の在来構法木造住宅における面材使用の耐力壁の耐震補強法として有効であることがわかった。また、面材使用の耐力壁の場合、釘間隔がその強度・剛性に大きな影響を与えることが明らかとなった。在来軸組構法木造住宅における筋違入り骨組みの耐震安全性を向上させるため、部材接合部に種々の接合法を採用した場合の水平加力実験(パイロット実験)を単調繰り返し方式で行った。接合法としては、新たに我々が開発した接着剤と接合金物を併用する接合法(以下コネクター接合と呼ぶ)と在来型接合であるZマーク金物接合とを採用した。試験体形状は実大試験体とし、両筋違入り骨組みタイプ(1間幅)と片筋違入り骨組みタイプ(半間幅)の2種類とした。両筋違タイプでは、接合形式と耐震性(耐力・壁倍率)を実験より明らかにした。この結果、コネクター接合を用いると、Zマーク金物を使用した場合に比べ、耐震性の指標である高い剛性・耐力・壁倍率が得られた。また、柱上下端部にほぞを設け、その補強(引き抜け防止)として接合金物を面外方向から打ち込む形でコネクター接合を用いると、耐震性がかなり向上した。この結果、このほぞ部分補強法は、既存の在来構法木造住宅の耐震補強法として有効であることがわかった。片筋違タイプの実験は、太筋違が端部接合形式によって、それぞれどの程度の引張強度性能を示すかを明らかにするため行われた。その結果、コネクター接合を用いると筋違の圧縮性能を上回る引張性能が得られることが明らかとなった。この結果は、従来から言われてきた、圧縮筋違は引張にはほとんど効果がないとされてきた定説を覆すものと考えられる。また、コネクター接合においても、接合金物の設置位置・方向を変化させるとその接合部強度性能の程度に変化が見られた。

このことはコネクター接合においては、接合金物の配置方法に十分な配慮が必要なことを物語っている。在来軸組構法木造住宅における筋違入り骨組の耐震安全性を向上させるため、部材接合部に種々の接合法を採用した場合の水平加力実験の結果に検討を加えた。その結果、新たに我々が開発した接着剤と接合金物を併用する接合法(以下コネクター接合と呼ぶ)を採用した場合、在来型接合であるZマーク金物接合法による場合にくらべ、その剛性・強度・壁倍率とも上回ることが明らかとなった。また、片筋違入り骨組の実験結果からも上記の結論と同様の結論が得られた。さらに、片筋違入り骨組の実験結果から、圧縮筋違の引張性能についても検討を加えた。その結果、コネクター接合を用いれば、筋違の引張性能は圧縮性能を上回ることも明らかにした。この場合、壁倍率は筋違断面のみから決定できないことも明らかになった。片筋違入り骨組の実験結果と両筋違入り骨組の実験結果を比較検討した結果、2枚の片筋違入り骨組のトータルの耐震性と1枚の両筋違入り骨組の耐震性とに差異があることが判明した。木造耐力壁の耐震要素として、木質パネルを用いた場合の実験を行った。木質パネルには、スギ材を用いた幅接ぎ板を採用した。板の繊維方向及び釘間隔とパラメータとして実験を行った。実験の結果、面材を耐震要素とする場合は、柱の上下端部の接合補強法が構造全体の耐震性能を決定することが判明した。このタイプの耐力壁では、柱上下端部にほぞを設け、その補強(引き抜け防止)として接合金物を面外方向から打ち込む形でコネクター接合を用いると、耐震性が飛躍的に向上した。この結果、このほぞ部分補強法は、既存の在来構法木造住宅における面材使用の耐力壁の耐震補強法として有効であることがわかった。また、面材使用の耐力壁の場合、釘間隔がその強度・剛性に大きな影響を与えることが明らかとなった。
電子遷移誘起脱離(DIET)法による希ガス固体の励起子緩和の動的過程の研究

研究の目的は,電子・光励起によって起こる希ガス固体からの脱離を観察し,励起子が関わる脱離機構を明らかにするとともに,希ガス固体内部・表面に生成した電子的励起の緩和とエネルギー散逸の動的過程を解明することである.本研究計画の中で以下の実験装置を完成した.・極高真空電子遷移誘起脱離実験装置.・レーザプラズマ真空紫外光源.・光励起による全脱離絶対収率の測定:全脱離収率の励起波長依存性と膜厚依存性の詳細を調べた.充分厚い希ガス層では,バルク励起子の生成エネルギーに対応する光を照射すると,1光子あたりの脱離原子数は,Neではほぼ1,Arでは0.2,Krでは0.010.1であることを明らかにした.・電子励起による全脱離絶対収率の測定:電子を励起源とした実験を学習院大学で行い,その収率の絶対値,膜厚依存性などについて,光励起との相違を明らかにした.・励起二量体の脱離では,脱離後の発光緩和の測定から,高い振動準位で脱離することを明らかにした.・脱離機構と励起子の緩和過程に関する考察:これまでに行った種々の脱離粒子の絶対収率のデータを総合して,固体内部および表面における励起子の緩和経路のモデルを作成し,その一部については分岐比を定量的に定めることに成功した.研究の目的は,電子・光励起によって起こる希ガス固体からの脱離を観察し,励起子が関わる脱離機構を明らかにするとともに,希ガス固体内部・表面に生成した電子的励起の緩和とエネルギー散逸の動的過程を解明することである.本研究計画の中で以下の実験装置を完成した.・極高真空電子遷移誘起脱離実験装置.・レーザプラズマ真空紫外光源.・光励起による全脱離絶対収率の測定:全脱離収率の励起波長依存性と膜厚依存性の詳細を調べた.充分厚い希ガス層では,バルク励起子の生成エネルギーに対応する光を照射すると,1光子あたりの脱離原子数は,Neではほぼ1,Arでは0.2,Krでは0.010.1であることを明らかにした.・電子励起による全脱離絶対収率の測定:電子を励起源とした実験を学習院大学で行い,その収率の絶対値,膜厚依存性などについて,光励起との相違を明らかにした.・励起二量体の脱離では,脱離後の発光緩和の測定から,高い振動準位で脱離することを明らかにした.・脱離機構と励起子の緩和過程に関する考察:これまでに行った種々の脱離粒子の絶対収率のデータを総合して,固体内部および表面における励起子の緩和経路のモデルを作成し,その一部については分岐比を定量的に定めることに成功した.研究の目的は,電子・光励起によって起こる希ガス固体からの準安定粒子の脱離を観察し,励起子が関わる脱離機構を明らかにするとともに,希ガス固体内部・表面に生成した電子的励起の緩和とエネルギー散逸の動的過程,および異種原子が存在するときのエネルギー交換過程を解明することである.本年度は,Ne固体を対象として研究を進め以下の成果を得た.・励起二量体の脱離:Ne固体表面から励起二量体がそのままの形で脱離することを,脱離粒子からの蛍光の緩和時間の測定により確認し,さらにその運動エネルギーがおおむね理論で予測される範囲にあることを明らかにした.また,その振動準位分布にもある特徴を見いだした.・2p^53p粒子の脱離:表面固有の励起子に起因して脱離した2p^53p型の励起原子が,真空中で2p^53s型のものに緩和するときの可視領域の分光蛍光測定を行い,脱離粒子のより詳細な電子状態の特定に成功した.・全脱離絶対収率の測定:基底状態の中性粒子を含む全粒子の脱離収率の絶対値を測定し,励起子の生成エネルギーに対応する光では,ほぼ1Ne原子/photonの効率で脱離が起こることを明らかにした.次年度の研究に向けた準備の進捗状況は下記の通りである.・準安定粒子検出器の開発:Stark効果により準安定粒子から発する真空紫外光を検出する方式による準安定粒子検出器を開発し,その動作を確認した.・レーザプラズマ真空紫外光源の調整:トロイダル型回折格子を用いた自作の分光器系を立ち上げ,真空紫外光の発生を確認した.・極高真空実験装置の製作:極高真空実験装置を設計・製作した.前記の真空紫外光源と接続し,光励起脱離の実験を開始する予定である.研究の目的は,電子・光励起によって起こる希ガス固体からの脱離を観察し,励起子が関わる脱離機構を明らかにするとともに,希ガス固体内部・表面に生成した電子的励起の緩和とエネルギー散逸の動的過程を解明することである.本年度は,Ne固体およびAr固体を対象として以下の成果を得た.・光励起による全脱離絶対収率の測定:分子科学研究所極端紫外光実験施設を利用して,全脱離収率の励起波長依存性と膜厚依存性の詳細を調べた.充分厚い希ガス層では,バルク励起子の生成エネルギーに対応する光を照射すると,Neではほぼ1Ne原子/photon,Arでは0.2Ar原子/photonの効率で脱離が起こることを明らかにした.・電子励起による全脱離絶対収率の測定:電子を励起源とした実験を学習院大学で行い,その収率の絶対値,膜厚依存性なとについて,光励起との相違を明らかにした.

・脱離機構と励起子の緩和過程に関する考察:これまでに行った準安定粒子の絶対脱離収率,励起二量体の脱離と発光などの実験結果と合わせて,固体内部および表面における励起子の緩和の経路とその分岐比などの考察を進めている.次年度の研究に向けた準備の進捗状況は以下の通りである.・パルスチューブ冷凍機を用いた新しいクライオスタットを製作した.・レーザプラズマ真空紫外光源の調整:プラズマ発生源となる標的金属の駆動機構を製作した.・極高真空実験装置の製作:本年度購入したターボ分子ポンプを排気系として極高真空実験装置を製作し,立ち上げた.同時に極高真空計測用のエネルギーフィルター型電離真空計を製作して取り付けた.現在の到達圧力は10^<-10>Pa台であり,さらなる極高真空の達成を目指すとともに,本装置を用いた脱離実験の準備を進めている.研究の目的は,電子・光励起によって起こる希ガス固体からの脱離を観察し,励起子が関わる脱離機構を明らかにするとともに,希ガス固体内部・表面に生成した電子的励起の緩和とエネルギー散逸の動的過程を解明することである.最終年度にあたり以下の実験装置を完成した.・レーザプラズマ真空紫外光源:プラズマ発生源となる標的金属の駆動機構および,波長掃引機構の自動制御系を製作した.・光励起による全脱離絶対収率の測定:分子科学研究所極端紫外光実験施設を利用して,全脱離収率の励起波長依存性と膜厚依存性の詳細を調べた.充分厚い希ガス層では,バルク励起子の生成エネルギに対応する光を照射すると,1光子あたりの脱離原子数は,Neではほぼ1,Arでは0.2であるのに対し,Krでは0.010.1の範囲にあることを明らかにした.・電子励起による全脱離絶対収率の測定:電子を励起源とした実験を学習院大学で行い,その収率の絶対値,膜厚依存性などについて,光励起との相違を明らかにした.・脱離機構と励起子の緩和過程に関する考察:これまでに行った準安定粒子の絶対脱離収率,励起二量体の脱離と発光などの実験結果と合わせて,固体内部および表面における励起子の緩和経路のモデルを作成し,その一部については分岐比を定量的に定めることに成功した.
観阿弥・世阿弥時代の能の形成過程に関する総合的研究

観阿弥・世阿弥の時代に、能がいかにして大成されたかにつき、とくにその作品性と演技性との関連を中心に考察すべく、謡本テキストの集成を行い、それらの良質なテキストに基づきつつ、作品研究を行った。この作業を通じて、観阿弥時代・世阿弥時代前半・世阿弥時代後半のそれぞれにおける演目のあり方の概要を知ることが可能となり、またあわせて、観阿弥時代から世阿弥時代にかけて、能がいかに舞踊化・音楽化され、現在の能の祖型が形成されるに至ったかについての見解を集成した。平成八年十一月にこの成果を踏まえて旧稿を再編増補した学位申請論文を提出し、平成九年十一月に早稲田大学より博士(文学)の学位を授与された。また平成八年度中世文学会秋季大会で研究発表を行い、その成果を博士論文とは別に、平成九年度の中世文学会の紀要と、同じく法政大学能楽研究所の紀要とに分載した。現在上記の成果を統合して一書として刊行すべく、準備中である。なお今年度に新たに発表した研究成果の内容を概説する。世阿弥時代の文献に現れる能の数は、百三十一曲あるが、廃曲や他座の演目を除くと、百八曲になる。これは世阿弥晩年期における観世座の演目数にほぼ匹敵するかと思われるが、それは江戸初期における金春座の演目数九十一曲や観世座の百四曲に類似した数である。ところが世阿弥前半生には一座の演目は極めて少なかったらしく、能の「花」を咲かせる「種」として、他座の演目の摂取や古作の改作による演目の拡大・充実が、新作と共に奨励され、それが当時の世阿弥の課題であったことがわかる。観阿弥時代の演目総数は不明であるが、ほとんど当時の作品が現存しないどころから見て、事実上の演じ捨てが実情であったことが推測され、それに対し同じ作品が複数の役者によって演じ継がれていくのが世阿弥時代の能の特色であった。そしてこのことが能の古典化につながった公算が大きい。本年度は、以下の諸点につき、調査研究した。1,博士論文『観阿弥・世阿弥時代の能とその形成過程の研究』の提出本論文は、来年十一月までに審査を受けるべく、本年十月に提出したものである。提出後、審査員各位より事前に数々のご指摘を頂いたので、それを踏まえつつ、来年度は公開を前提として論文の内容を再検討し、必要に応じて新考を追加する予定である。2,中世文学会第八十一回大会における研究発表「『三道』執筆以後の世阿弥の作風」これも本研究の成果の一部である。応永期の世阿弥の代表曲を多く紹介する『三道』を境に、世阿弥の作風がどのように展開したかについて論じたが、内容が多岐にわたるため、論文は学会機関誌『中世文学』42号(平成九年六月発行予定)と、法政大学能楽研究所紀要『能楽研究』21号(同月刊行予定)とに分載の予定で、現在執筆中である。3,対馬藩宗家文書の調査・研究対馬藩主宗家は南北朝以来、対馬を領国とした大名であるが、地方における能楽享受の実態につき、その所蔵文書中の能楽資料を調査すべく、対馬に出張した。結果的には江戸期史料が調査の主内容となったが、いずれ中世史料にまで調査を及ぼす予定である。4,鴻山文庫蔵下掛鈔写謡本のCD-ROM化作品研究と諸本校訂の基礎となるテキスト収集の一環として、法政大学能楽研究所鴻山文庫所蔵の下掛鈔写謡本の内、室町後期から江戸前期までの四十三点をCD-ROMに写真焼付した。

この写真に基づき定本を作成すべく、現在テキスト化の準備中である。観阿弥・世阿弥の時代に、能がいかにして大成されたかにつき、とくにその作品性と演技性との関連を中心に考察すべく、謡本テキストの集成を行い、それらの良質なテキストに基づきつつ、作品研究を行った。この作業を通じて、観阿弥時代・世阿弥時代前半・世阿弥時代後半のそれぞれにおける演目のあり方の概要を知ることが可能となり、またあわせて、観阿弥時代から世阿弥時代にかけて、能がいかに舞踊化・音楽化され、現在の能の祖型が形成されるに至ったかについての見解を集成した。平成八年十一月にこの成果を踏まえて旧稿を再編増補した学位申請論文を提出し、平成九年十一月に早稲田大学より博士(文学)の学位を授与された。また平成八年度中世文学会秋季大会で研究発表を行い、その成果を博士論文とは別に、平成九年度の中世文学会の紀要と、同じく法政大学能楽研究所の紀要とに分載した。現在上記の成果を統合して一書として刊行すべく、準備中である。なお今年度に新たに発表した研究成果の内容を概説する。世阿弥時代の文献に現れる能の数は、百三十一曲あるが、廃曲や他座の演目を除くと、百八曲になる。これは世阿弥晩年期における観世座の演目数にほぼ匹敵するかと思われるが、それは江戸初期における金春座の演目数九十一曲や観世座の百四曲に類似した数である。ところが世阿弥前半生には一座の演目は極めて少なかったらしく、能の「花」を咲かせる「種」として、他座の演目の摂取や古作の改作による演目の拡大・充実が、新作と共に奨励され、それが当時の世阿弥の課題であったことがわかる。観阿弥時代の演目総数は不明であるが、ほとんど当時の作品が現存しないところから見て、事実上の演じ捨てが実情であったことが推測され、それに対し同じ作品が複数の役者によって演じ継がれていくのが世阿弥時代の能の特色であった。そしてこのことが能の古典化につながった公算が大きい。
マクロファージのフォスフォリパーゼA_2依存殺菌メカニズムに関する分子生物学的研究

cPLA_2依存性マクロファージ殺菌能について,分子生物学的な手法による解析を試みたが,各種PLA_2阻害剤を用いた検討,各種PLA_2発現プロフィール,アポトーシスに連動したマクロファージ殺菌能の増強についての成績はcPLA_2の重要性を示すものであった。また,cPLA_2の細胞内移行と活性化の様相を直接調べるためにマクロファージやCHO細胞にGFP標識cPLA_2を発現させるための試みは,一定の成果を生みつつある。これまでに進めてきている検討で,cPLA_2-GFP遺伝子のベクターへの組み込みとCHO細胞での発現系は一応完成していたので,平成20年度は,CHO細胞に抗酸菌貪食能を付与するために,CD14,FcγR,CR3の3種のレセプター蛋白を発現させるための試みを進めた。その結果,CD14およびFcγRについては,各々の遺伝子を組み込んだプラスミドをCHO細胞に導入し,その発現を共焦点レーザー顕微鏡で確認することが出来た。そこで,CD14発現CHO細胞株の抗酸菌貪食能について調べたところ,CD14発現陰性のCHO細胞に比べて約5倍の貪食能を有する細胞が検出されている。次にCR3(CDllb/CD18)については,まずCD18 cDNAを組み込んだプラスミドをCHO細胞に導入しCD18発現CHO細胞株を樹立した。さらに,CDllb cDNAを組み込んだ発現プラスミドも完成しており,現在,CD18発現CHO細胞株へのCDllb遺伝子導入の試みを進めている。なお,cPLA_2α遺伝子については,Ser残基に変異を導入した(S505A,S515A,S727A)のcPLA_2αcDNAのクローニングと各変異体とGFPとの融合蛋白を発現させるためのベクターへの組み込みが完了している。また,別途に進めているRAW264.7マクロファージ(MФ)細胞を用いた検討では,MФに結核菌を感染させた場合,感染後612時間後にcPLA_2ならびにsPLA_2-VmRNAの発現増強が起こることが明らかになったが,この成績は,cPLA_2以外にも複数のPLA_2がMФの抗酸菌殺菌メカニズムに関わっている可能性を示唆するものであり,今後はこの点についても検討を進める予定である。昨年度に引き続くマクロファージのcytosolic phospholipase A_2 (cPLA_2)依存性の結核菌やMycobacterium aviumなどの抗酸菌殺菌能についての検討で,野生型およびS505A, S515A, S727Aの変異導入cPLA_2 cDNA遺伝子をEGFPのN末端側に融合させたEGFP-cPLA_2融合蛋白発現ベクターの作成を完了した。さらに,これをエレクトロポレーション法でRAW264.7マクロファージに遺伝子導入することにより薬剤セレクション株を得ることが出来た。現在のところ,共焦点顕微鏡下での観察では,EGFP-cPLA_2融合蛋白発現が十分なレベルに達していないので,さらに細かい条件検討を進めつつある。これに平行して,これまで一連の研究によりATPなどの薬剤の作用により誘導されるアポトーシスに連動した形でのマクロファージ殺菌能の発現には,cPLA_2の活性化とファゴソームへのtranslocationが重要であることが分かっているので,別のタイプのマクロファージ殺菌能の増強剤であるピコリン酸のアポトーシス誘導能についての検討を進めた。この結果,ピコリン酸はマクロファージの抗酸菌殺菌能を特にクラリスロマイシンなどのマクロライド系抗菌薬の存在下に強く抑制することが明らかになったが,ピコリン酸は細胞膜のouter leafletへのphosphatidylserineの移行を促進し,確かに早期のapoptotic eventsを誘導するような作用を示すことがAnnexin法によるFACS解析で明らかになった。ただこの場合,DNAのladderingは起こっていないので,ピコリン酸は後期のapoptotic eventsを誘導している訳ではなく,ピコリン酸によるマクロファージ殺菌活性の増強は,caspase 3によるcaspase-activated deoxyribonucleaseの活性化より上流のシグナル伝達系に関係したものと考えられる。次年度は,変異導入cPLA_2-GFPを細胞内に発現したマクロファージを供試して,caspase 3, 8, 9やBax, Bcl,ミトコンドリア,cytochrome C, Apaf-1を介するapoptotic signaling pathwayとcPLA_2活性化のsignaling pathwayとのcross-talkのプロフィールを共焦点レーザースキャン法で検討する予定である。昨年に引き続きGFP-cPLA_2発現ベクターのマクロファージ・CHO細胞株への導入を行った。RAW264.7マクロファージ細胞への,野生型cPLA_2-EGFP発現ベクターの導入は,十分なレベルの発現を得ることは出来なかった。そこで,GFPタンパクの発現に適したCHO-K1細胞を用いて,この細胞に野生型cPLA_2-EGFP発現ベクターを導入に,共焦点レーザー顕微鏡にて観察を行ったところ,cPLA_2-EGFP発現ベクター導入CHO-K1細胞においてcPLA_2-EGFPの発現が確認された。

この細胞では,10mM ionomycin単独,または10mM ionomycin +1mM CaCl_2の刺激により,cPLA_2-EGFP蛋白の核膜周辺への移行が観察された。さらに,アポトーシスをマクロファージに誘導する実験系の確立を試みた。アポトーシス誘導剤として,etoposide,ATP,TNF-α,Fas ligand,a-(tri-chloromethyl)-4-pyridineethanol(PETCM)およびforskolinを用いて,J774.1マクロファージにアポトーシスが誘導されるか否かについて検討したところ,マクロファージをetoposide存在下で48時間培養することにより,アポトーシスが誘導されることが分かったが,この場合,etoposide処理マクロファージにはアポトーシスに連動した形でのM.smegmatis殺菌作用が認められた。これまでのMACを用いた実験では,ATPによる宿主マクロファージのアポトーシスの誘導と細胞内MACに対するマクロファージ殺菌能の増強作用との間の連動性を検証することは困難であったが,zymosan A誘導マウス腹腔マクロファージをATP存在化で一定時間培養することにより,アポトーシスの経時的な誘導に連動して,マクロファージのM.smegmatis殺菌能が増強していくことが明らかになった。このモデル実験系は,今後,アポトーシスに連動したマクロファージ殺菌能の増強と言う現象にcPLA_2がどのような形で関与しているのかについて検討を進める上で,非常に有用と考えられた。
厚いアニオン絶縁層を有する層状有機超伝導体の新奇電子物性の探索

構造相転移により低温でドメイン構造をもつ有機超伝導体κ_L-(DMEDO-TSeF)_2[Au(CN)_4](THF)のフェルミ面をシュブニコフ・ドハース振動により実験的に決定した。フェルミ面はバンド計算の予測とよく一致する、異方的な楕円シリンダーが重なり合って構成されている。構造相転移によりフェルミ面に小さなエネルギーギャップが開く事が予測されていたが、これは低磁場から磁気貫通軌道が観測されていることと一致する。ドメイン構造にも関わらず、量子振動が観測された事は、この物質が綺麗な2次元電子系であることを意味している。超伝導の臨界磁場は極めて異方的であり、異方性パラメータはBi系酸化物高温超伝導体に匹敵する150である。また、伝導シート間方向のコヒーレンス長は3.5Aと極めて短い。これはドナー分子のTSeFユニットの長さに相当する。ドメインサイズはこれより十分長い相関長であるため、ドメイン構造は超伝導には影響を及ぼしていないと考えられる。1994年に米国で開発された有機超伝導体(BEDT-TTF)_2Ag(CF_3)_4(TCE)には2K級のκ型と構造が明らかにされていない10K級の物質が報告されていた。本研究で16年間未解決問題であった10K級物質の結晶構造解析に成功した。10K級物質は、κ型とδ型のドナー分子配列が交互に積層した新奇な結晶構造である。ドナー分子の結合距離から、δ型伝導シートでの電荷秩序状態が示唆されている。これは超伝導はκ型伝導シートだけが担っていると考えられる。したがって、極めて強い2次元超伝導特性が予測される。超伝導体κ-(DMEDO-TSeF)_2[Au(CN)_4](THF)には、同じ化学的組成とκ型のドナー分子配列を有するにも関わらず空間群とT_cが異なる2種類の物質が存在する。室温において、結晶溶媒として絶縁層に取り込まれているTHFはL相ではディスオーダーしているがH相ではオーダーしている。H相もL相も厚いアニオンシートを有することが特徴であり、強い2次元系の電子状態が期待される。H相の角度依存性磁気抵抗はインコヒーレント的なバックグラウンドを示すが、伝導シート平行近傍の磁場におけるピーク効果は明瞭に観測される。ピーク効果は磁場の増大につれて小さくなっていく。これはこの物質のピーク効果が花咲らによって提示されたものとは起源が異なることを示唆している。ピーク幅はB cosθ=Const.で振る舞う。これは弱いインコヒーレント系における弱局在の効果として、Kennetらの新理論で説明されると考えられる。H相の量子振動が2種類の閉軌道を示すことは、結晶学的に異なる伝導層が異なるバンド充填率をもつことを示している。これは絶縁層に含まれる極性溶媒分子THFが1枚の絶縁層で強誘電的に配列しており、結晶全体では反強誘電的であることに起因する。このためアニオンの電荷にも偏りが生じ、結果としてドナーの電荷移動量がシートごとに異なるものと考えられる。アニオン上の電荷の偏りで分極が相殺しきれていない場合には、LittleやGinzburgの超伝導である可能性が出てくる。