hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
すべり軸受における油膜の不安定現象および乱流遷移について

スラストすべり軸受の実験装置(空気軸受支持、回転数105,000rpm、回転軸のふれ0.05μm,回転軸端面に取り付けられた直径80mmの回転円盤のふれ±2μm)の回転円盤に平行に透明な固定円盤を対向させ(円盤間の隙間0.5mm)、スラストすべり軸受の油膜を模した流れの実験装置を制作した.この流れに直径0.94μmの蛍光粒子を、硫酸バリウムの粉末(粒子の平均直径5μm)と共に、あるいは単独で添加して、固定円盤の上方からスリットを通して紫外線で照射し、油膜(隙間)断面の観察を行った.観察・記録には高倍率のCCDカメラとテレビ装置およびデータレコーダを用い、固定円盤の法線に対して60°の方向から撮影を行った.その結果、既に報告したスラストすべり軸受の油膜に生じる2種類の不安定模様について、(1)高いレイノルズ数領域で現れる不安定(非粘性型の不安定あるいはtypeIの不安定と呼ばれる)は隙間厚さ方向全幅に渡って存在する渦の列であること、(2)比較的低いレイノルズ数領域で現れる不安定(粘性型の不安定あるいはtype2の不安定と呼ばれる)は、回転円盤面に付着し、円盤外側へ向かうスパイラル模様と、固定円盤側に付着し、内側へ向かうスパイラル模様とがあり、隙間断面中央を境に2つに分かれていること.したがって、固定円盤上方から観察した場合、この二つの流れが同時に観測され、交差模様となって現れる場合があることなど、その構造を明らかにすると共に、蛍光粒子をトレーサーとして使用し、紫外線を照射する事によって、可視光の大量照射による平面の反射や粒子間の乱反射の影響を減少させることができ、油膜(狭い隙間)の流れを観察する手段として有効であることを示した。また、両円盤が回転するハイドロシール内の作動液体の流れ(隙間510mm)についても、同様の手法で観測を行った.(3)さらに、この技術を狭い隙間の回転円筒間流れの観測に応用することを試み、偏心回転円筒間の流れに生じるテーラー渦を観察する実験装置を製作した。スラストすべり軸受の実験装置(空気軸受支持、回転数105,000rpm、回転軸のふれ0.05μm,回転軸端面に取り付けられた直径80mmの回転円盤のふれ±2μm)の回転円盤に平行に透明な固定円盤を対向させ(円盤間の隙間0.5mm)、スラストすべり軸受の油膜を模した流れの実験装置を制作した.この流れに直径2μmの蛍光粒子を、硫酸バリウムの粉末(粒子の平均直径5μm)と共に添加して、固定円盤の上方からスリットを通して紫外線等で照射し、油膜(隙間)断面の観察を行った.観察・記録には高倍率のCCDカメラとテレビ装置およびデータレコーダを用い、固定円盤の法線に対して60゚の方向から撮影を行った.その結果、既に報告したスラストすべり軸受の油膜に生じる2種類の不安定模様について、(1)高いレイノルズ数領域で現れる不安定(非粘性型の不安定あるいはtype1の不安定と呼ばれる)は隙間厚さ方向全幅に渡って存在すること、(2)type1の不安定は渦の列であること、また、渦の観察には蛍光粒子を単独で使用するよりも他の添加物と混合して使用したほうが効果的であること(3)比較的低いレイノルズ数領域で現れる不安定(粘性型の不安定あるいはtype2の不安定と呼ばれる)は、回転円盤面に付着し、円盤外側へ向かうスパイラル模様と、固定円盤側に付着し、内側へ向かうスパイラル模様とがあり、隙間断面中央を境に2つに分かれていること.したがって、固定円盤上方から観察した場合、この二つの流れが同時に観測され、交差模様となって現れる場合があることなど、その構造を明らかにすると共に、蛍光粒子が油膜(狭い隙間)の流れを観察する手段として使用できることを示し、当初の計画を達成することができた.さらに、ハイドロシール内の作動液体の流れを前提として、隙間が広く(10mm)、かつ両円盤がそれぞれ任意の回転数で回転する場合についても、同様の手法で観測を行った.スラストすべり軸受の実験装置(空気軸受支持、回転数105,000rpm、回転軸のふれ0.05μm,回転軸端面に取り付けられた直径80mmの回転円盤のふれ±2μm)の回転円盤に平行に透明な固定円盤を対向させ(円盤間の隙間0.5mm)、スラストすべり軸受の油膜を模した流れの実験装置を制作した.この流れに直径0.94μmの蛍光粒子を、硫酸バリウムの粉末(粒子の平均直径5μm)と共に、あるいは単独で添加して、固定円盤の上方からスリットを通して紫外線で照射し、油膜(隙間)断面の観察を行った.観察・記録には高倍率のCCDカメラとテレビ装置およびデータレコーダを用い、固定円盤の法線に対して60°の方向から撮影を行った.

その結果、既に報告したスラストすべり軸受の油膜に生じる2種類の不安定模様について、(1)高いレイノルズ数領域で現れる不安定(非粘性型の不安定あるいはtypeIの不安定と呼ばれる)は隙間厚さ方向全幅に渡って存在する渦の列であること、(2)比較的低いレイノルズ数領域で現れる不安定(粘性型の不安定あるいはtype2の不安定と呼ばれる)は、回転円盤面に付着し、円盤外側へ向かうスパイラル模様と、固定円盤側に付着し、内側へ向かうスパイラル模様とがあり、隙間断面中央を境に2つに分かれていること.したがって、固定円盤上方から観察した場合、この二つの流れが同時に観測され、交差模様となって現れる場合があることなど、その構造を明らかにすると共に、蛍光粒子をトレーサーとして使用し、紫外線を照射する事によって、可視光の大量照射による平面の反射や粒子間の乱反射の影響を減少させることができ、油膜(狭い隙間)の流れを観察する手段として有効であることを示した。また、両円盤が回転するハイドロシール内の作動液体の流れ(隙間510mm)についても、同様の手法で観測を行った.(3)さらに、この技術を狭い隙間の回転円筒間流れの観測に応用することを試み、偏心回転円筒間の流れに生じるテーラー渦を観察する実験装置を製作した。スラストすべり軸受の実験装置(空気軸受支持、回転数105,000rpm、回転軸のふれ0.05μm,回転軸端面に取り付けられた直径80mmの回転円盤のふれ±2μm)の回転円盤に平行に透明な固定円盤を対向させ(円盤間の隙間0.5mm)、スラストすべり軸受の油膜を模した流れの実験装置を制作した.この流れに直径0.94μmの蛍光粒子を、硫酸バリウムの粉末(粒子の平均直径5μm)と共に、あるいは単独で添加して、固定円盤の上方からスリットを通して紫外線で照射し、油膜(隙間)断面の観察を行った.観察・記録には高倍率のCCDカメラとテレビ装置およびデータレコーダを用い、固定円盤の法線に対して60°の方向から撮影を行った.その結果、既に報告したスラストすべり軸受の油膜に生じる2種類の不安定模様について、(1)高いレイノルズ数領域で現れる不安定(非粘性型の不安定あるいはtypeIの不安定と呼ばれる)は隙間厚さ方向全幅に渡って存在する渦の列であること、(2)比較的低いレイノルズ数領域で現れる不安定(粘性型の不安定あるいはtype2の不安定と呼ばれる)は、回転円盤面に付着し、円盤外側へ向かうスパイラル模様と、固定円盤側に付着し、内側へ向かうスパイラル模様とがあり、隙間断面中央を境に2つに分かれていること.したがって、固定円盤上方から観察した場合、この二つの流れが同時に観測され、交差模様となって現れる場合があることなど、その構造を明らかにすると共に、蛍光粒子をトレーサーとして使用し、紫外線を照射する事によって、可視光の大量照射による平面の反射や粒子間の乱反射の影響を減少させることができ、油膜(狭い隙間)の流れを観察する手段として有効であることを示した。
物体の見た目形状と主観的重量感覚との関連性の解明と重量感覚を操作する方法の開発

本課題は主観的重量感覚と実際の重量との間には誤差があるという仮説の元,「物体の見た目形状と主観的重量感覚との関連性の解明と重量感覚を操作する方法の開発」を研究目的とし,2つの研究課題を実施した.課題1では,同じ重量の5種類の実物モデルを用いて1視覚刺激のみの重量感覚,2実際に持ち上げた時の重量感覚を比較し,物体の見た目形状と主観的重量感覚との関連性を探った.課題2では,課題1で得た見た目形状と主観的重量感覚との関連結果を元に,重量感覚を操作するための形状要素を明らかにした.本課題は主観的重量感覚と実際の重量との間には誤差があるという仮説の元,「物体の見た目形状と主観的重量感覚との関連性の解明と重量感覚を操作する方法の開発」を研究目的とし,2つの研究課題を実施した.課題1では,同じ重量の5種類の実物モデルを用いて1視覚刺激のみの重量感覚,2実際に持ち上げた時の重量感覚を比較し,物体の見た目形状と主観的重量感覚との関連性を探った.課題2では,課題1で得た見た目形状と主観的重量感覚との関連結果を元に,重量感覚を操作するための形状要素を明らかにした.本課題は、主観的重量感覚と実際の重量との間には差異があることを仮説として、「物体の見た目形状と主観的重量感覚との関連性を定量的に明らかにし,物体の主観的重量感覚を操作する方法を開発する」ことを目的とする。この目的を達成するために計画した2つの課題の中で、今年度には「課題1:物体の見た目形状と主観的重量感覚との関連性」を主に実施した。具体的には、実験の刺激となる立体を制作するための指標を見出すことが必要であるため、2013年9月から3DCGの画像を用いた受領感覚実験を実施した。その結果、曲線系の図形と直線系の図形には主観的重量感覚に大きな違いがあることを明らかにした。すなわち、曲線系の図形がより軽く見え、直線系の図形がより重く見えることが定量的に示され、異なるアスペクト比の形状に対しても同じ結果であった。また、円錐同士の比較については、主観的重量感覚には形状を見る角度が大きく影響していることが分かった。以上の研究結果は、2回の国際学会発表(2014年度発表予定)と3回の国内学会発表の成果を上げている。本課題は,主観的重量感覚と実際の重量との間には誤差があるという仮説の元,「物体の見た目形状と主観的重量感覚との関連性の解明と重量感覚を操作する方法の開発」を研究目的とした.この目的を達成するために,平成25年度から平成26年度にかけて2つの研究課題を実施し研究を進めてきた.平成25年度には,課題1として「物体の見た目形状と主観的重量感覚との関連性」を実行した.研究内容は物体の見た目形状と主観的重量感覚との定量的な関連性を見出すため,同じ重量の5種類の実物モデルを用いた実験を実施し,1基本図形を対象とした視覚刺激のみの重量感覚,2基本図形を実際に持ち上げさせての重量感覚,3実際の重量という3要素を定量的に比較した.その結果,見た目では球体が最も軽く立方体が最も重く見られたが,実際に実物モデルを持ち上げさせた時は球体が他の曲面形状よりも極めて重く感じられることを明らかにした.これは軽く感じられた見た目の印象と実際に手に取った時の重さとのギャップが影響して,より重く感じたと考えられる.平成26年度には,課題2として「形状を操作することで主観的重量感覚を変化させる方法の開発」を実施した.課題2では課題1で得た物体の見た目形状と主観的重量感覚との定量的な関連結果を元にして,重量感覚を操作するための形状要素を明らかにした.その結果,物体の輪郭を変えることと,表面形状を変えることで,主観的重量感覚を変化させる可能性を見出すことができた.また課題2を遂行する中で,物体の持ち方に対する制限の設け方,腕の固定・可動の可否,腕の動きに対する能動・受動の差異等によって,主観的重量感覚が異なる可能性について仮説的知見を得ることができた.そこで今後の研究展開として,主観的重量感覚が人の把持移動運動に与える影響を解明し,研究を発展させる計画である.感性情報学本課題は大きく2つの課題で構成されており、課題1である「物体の見た目形状と主観的重量感覚との関連性」を明らかにする第一ステップとして、刺激となる立体を制作するための指標を見出すことが必要である。そのため、3DCGの画像を用いた受領感覚実験を実施し、曲線系の図形と直線系の図形には主観的重量感覚に大きな違いがあることを定量的に示した。しかし、この結果をもとに立体刺激の制作を開始しようとしたが、素材による影響を加味する必要が明らかとなった。そこで研究協力者である北海道大学の工学系技術センターへ協力を仰ぎ、素材によってセンターで制作できる形があることが判明した。さらに購入した3Dプリンターの搬入も予定よりも遅れたため、立体刺激を制作できずにいた。そのため、本年度は刺激とする立体形状を制作し実験実施までこぎ着けることはできなかったが、制作実行に向けた準備を十分に整えることができた。そのため、来年度の実験実施開始後は迅速に成果を出せる予定である。現在は単純な形状の立体図形を用いた実験を実施し、データ分析と実験内容をまとめている。一方、複雑な形状の精密な制作に関しては、研究協力者である北海道大学の工学系技術センターとのやり取りを通じて、外部発注も視野に入れて刺激制作を急進させている。

また、2014年6月に搬入予定の3Dプリンターの活用についても、現在データ制作は終了させているため、すぐに制作可能である。これらの刺激モデルが作成できた後、速やかに実験を実施し、研究を推進させる予定である。次年度使用額が「997,587円」と大きくなった理由は、本課題の遂行において中心となる3Dプリンターの購入金額を変更したためである。申請時に予定していた製品を購入するには予算が不足したため製品変更が必要となった。その際、本申請研究で必要な条件と製品の性能を再検討した結果、近年続々と3Dプリンターの新製品が登場していることもあり、性能および金額の条件に合致する製品を購入できた。しかし、アメリカからの輸入品であるため、納品が2014年06月01日を予定しており、まだ実支出となっていない状況である。注文した3Dプリンターの納品が2014年06月のため、07月中に約60万円が支出される予定である。また、より多様な形状と材料の実験モデルを作成し、本課題の遂行度を高めるため、レーザー加工機のレンタルもしくは高性能のスチロールカッター機の購入を検討している。これらの機器を導入することで、表面加工や触感等の面でも実験モデルを製品レベルで作成することが可能となり、課題の成果を製品設計に応用しやすくなるため、より高次の成果を上げることが期待できる。
火の影響下のある熱帯林における種組成変化のメカニズムの解明と炭素シンク機能の予測

耐火性樹木の優占林の分布をインドネシアの7州と北部ラオスで調査した。優占林は、最近まで一次林に覆われていたり、長く草原化していたところでは少なく、森林の分断化が進んで草原とモザイク状になっていたところで多かった。ロジットモデルから、代表的な耐火性樹木であるSchimawallichiiが、原植生の破壊後の経過時間とともに存在確率が高まり、攪乱開始後150年ほど経つと確率が100%に達することを予測した。Schimawallichiiは種子散布力から見て、新たな攪乱地への侵出には長時間を要するが、侵入すると、高い萌芽能力や旺盛な成長により、撹乱の多い二次植生でよく生残するのだと考えられる。このSchimawallichiiはAcacia mangiumやTrema orientalisと比較して生育初期から光合成産物を地下部に多く配分しており、それにより萌芽能力を高めていると考えられる。また、耐火性樹林のバイオマスMAI(総平均成長量)は3.26-10.62Mgha-1y-1の範囲内にあり、同じ気候下の非早生樹の植林地バイオマスMAI範囲(1.90-18.80Mg ha-1y-1)と大きな違いはなかった。耐火性樹木の多くは萌芽により再生でき、その性質が耐火性樹林の速やかなバイオマスの増加を可能にしていると考えられる。このほか、SchimawallichiiはAcacia mangium人工林に侵入した個体はAcaciaの皆伐跡地で皆伐季節によらず、よく萌芽更新することや、短い乾季をもつ低地(ランプン州)に群生地が隔離分布していることを明らかにした。本種の侵入・定着に関わる生態学的メカニズムの解明をさらに進めるには、明瞭な乾季をもつ地域を含む地域比較が有益であると考えられた。1当年度の研究目的土地利用パターンとSchimawallichiiの分布調査、焼畑休閑林や草地の炭素量調査を行う。個体群動態モデルのパラメータを得るため、種特性の実験と観察を始める。2当年度の試験研究方法南スマトラ州スバンジルジ地区とその周辺で1970年代以降の土地利用履歴と代表的耐火性樹木であるSchimawallichiiの分布の関係を衛星写真と現地調査の結果から解析した。東カリマンタン州ブキットスハルト地区の自然林の1998年の火事跡で前回の測定から5年が経過した植生25ケ所(ブキットスハルト試験地)を再測した。種特性調査のため、南スマトラ州M社有地に苗畑用地を選んだ。南スマトラ州スバンジルジ地区で耐火性樹木が優占する2、4、6年生の焼畑休閑林の地上、地下バイオマス、下層植生、リター、枯死材量を計測した。東カリマンタン州ブキットスハルト地区周辺で、前回の測定から12年が経過した草原8ヵ所(バトゥア試験地、アンボラワン試験地)で地上、地下バイオマス、土壌を再測し、リター、枯死材量を計測した。以上の一部はボゴール農科大学、インドネシア企業(M社)と共同で実施した。3当年度の研究成果Schimawallichiiは1970年代に一次林に覆われていたり、草原化していたりしたところには少なく、森林の分断化が進んで草原とモザイク状になっていたところに多かった(南スマトラ)。類焼した自然林や草原のモニタリング地では本種の増加傾向が認められなかった(東カリマンタン)。本種を含む焼畑休閑林のバイオマス蓄積変化速度は3.8510.62tha^<-1>year^<-1>(南スマトラ)であった。

本種は、分布拡大は遅いが、いったん定着すれば非早生の植栽木と遜色のないバイオマス成長をする樹種であると考えられる。1当年度の研究目的土地利用とSchimawallichiiの分布拡大過程の調査を行う。Schimaの樹種特性の苗畑試験を継続し、耐火性樹林の炭素貯留機能のための炭素量調査を行う。2当年度の試験研究方法南スマトラでSchimaの生態学的・社会学的調査計画を作成する。発芽間もないSchimaの生育特性を解析する。被陰程度を変えた試験苗畑を完成させる。アカシアマンギウム植林に混生するSchimaについて地上部重量を調査する。スンバ島東部でチーク、ギンネム植林、放牧地や焼畑跡の低木群落のバイオマスなどを調べる。これらをインドネシアの大学、企業、科学行政機関、NGOと共同で実施する。3当年度の研究成果南スマトラで、低地林域の焼畑サイクルがSchimaの生育適地を提供している、天然林開墾からの年数、施業方法や火災等の攪乱履歴が現在のSchimaの生育場所を規定しているなどの仮説を設け、定着や成長に適した環境、そうした環境をもたらす土地利用、Schima資源利用などを、天然林消失が植民地時代、独立から1970年頃まで、1970年以降の地域を選んで調査することとした。被陰程度を3段階に変えた散水装置付き試験苗畑を完成させた。Schimaは生育初期に光合成産物を地下部に多く配分していること、本葉が出たばかりでも萌芽能力があることなどを明らかにしつつある。アカシアと混生するSchimaの個体地上部重量と胸高直径との間にべき乗式が成立すること、二次林のSchimaと比較して直径の割りに軽いことを確認した。スンバ島のチーク植林のバイオマスは年降水量が約500mmの土地で144と142Mgha-1、10001500mmの土地で211と131Mg ha-1であった。年降水量が500mmしかなくても、集水地など地形を選べば、植林木に比較的良い成長を期待できることが分かった。1当年度の研究目的Schimawallichiiについて分布拡大過程を土地利用履歴と関連づけて推定する。苗畑試験を継続し樹種特性のパラメータを得る。耐火性樹林の炭素蓄積機能を評価する。2当年度の試験研究方法南スマトラで、開発年代の異なる地域に調査区を設け、Schimaの有無を調べる。苗畑でSchimaを含む3樹種の生育比較調査、種特性のパラメータ収集を継続し、Schimaの増殖メカニズムについてモデルの作成に着手する。耐火性樹木に適用するバイオマス推定式、係数を作成し、時系列に沿った炭素シンク機能を試算する。3当年度の研究成果ロジットモデルにより、Schimaは原植生の破壊後の経過時間とともに存在確率が高まり、攪乱開始後150年ほど経つと確率が100%に達することが予測された。また、種子散布力から見て新たな攪乱地への侵出には比較的長時間を要するが、一旦侵入すると二次植生から消滅しにくいことが推察された。Acacia人工林に侵入した個体はAcaicaの皆伐跡地で皆伐の季節によらず、よく萌芽更新した。短い乾季をもつ低地(ランプン州)にも群生地が隔離分布していることが分かった。
脂質修飾c-di-GMP 封入MENDによるガン免疫治療

申請者は前年度にc-di-GMPをYSK05リポソームに封入し、マウスに免疫することで癌細胞のマウスへの生着及び増殖を妨げる、すなわち、ガン治療効果があることをin vivoに置いて示すことに成功した。しかし、本方はovalbumin (以下OVA)たんぱく質を抗原に、癌細胞表面にOVAを発現させたものを生着させようとしたため、成果が出やすい系であるという指摘はあった。そこで本年は、より実際の薬として使用する条件、すなわち、このような抗原を使用せず、癌細胞増殖阻害効果を示すことができるかどうかについて検討を行った。B16-F10細胞を用い、マウス肺転移がんモデルを作成し、そこへc-di-GMP/YSK05 liposomeを導入したところ、1型インターフェロンの誘導、NK細胞の活性化を経て、有意な癌細胞の増殖阻害効果を示すことが明らかになった。この成果はc-di-GMPが治療薬として免疫を活性化し、様々ながんを駆逐することができることを示唆する有益な成果であると言える。本研究では環状ジヌクレオチドを封入したリポソームを用いるがん免疫療法を目的としている。これまでの研究成果から環状ジヌクレオチドは細胞質に存在するSTINGに結合し、強く1型インターフェロンを誘導することがわかっている。しかし、環状ジヌクレオチドはリン酸基を有するため単独で細胞膜を突破することは難しい。そこで申請者は環状ジヌクレオチドをリポソームに封入することでこの問題を克服することを考えた。昨年度、申請者は代表的な環状ジヌクレオチドであるc-di-GMPを当研究室で開発された合成脂質であるYSK05を含むリン脂質およびコレステロールからなるリポソームに封入したシステムを開発し、さらに免疫担当細胞に対する1型インターフェロンの誘導量を指標に脂質組成の最適化を行うことによりc-di-GMP/YSK05 liposomeを完成させた。次に、我々はc-di-GMP/YSK05 liposomeを生理活性試験に供し、がん免疫療法に使用できるかどうか検討した。始めに最適化されたc-di-GMP/YSK05 liposomeを既存のトランスフェクション試薬であるLipofectamine2000もしくはリポソームであるDOTAPリポソームと比較した結果、c-di-GMP/YSK05 liposomeは7倍程度高いIFN誘導を示し、YSK05は高いDDS能力を示すことが明らかになった。さらにSTINGによる免疫誘導を阻害するBX795を用いるとc-di-GMP/YSK05 liposomeによる免疫誘起が阻害されたためc-d-GMP/YSK05liposomeによる免疫誘導は確かにc-di-GMPによるものであることが証明された。最後にOVA過剰発現したがん細胞を接種したマウスに対して、抗原としてOVA、アジュバントとしてc-di-GMP/YSK05 liposomeを用いてがん細胞の生着を見たところ、c-di-GMP/YSK05 liposomeは著しくガン細胞の成長を阻害することに成功した。これまで申請者はc-di-GMP/YSK05 liposomeを完成させ、それを生理活性試験に使用した。その結果、最適化されたc-di-GMP/YSK05 liposomeはLipofectamine2000もしくはリDOTAPリポソームと比較して7倍程度高いIFN誘導を示し、さらに、アジュバントとして必要であると考えられる各種の共刺激分子、CD80, CD86, MHC-class I, MHC class-IIを発現させた。さらにOVA過剰発現したがん細胞を接種したマウスに対して、抗原としてOVA、アジュバントとしてc-di-GMP/YSK05 liposomeを用いてがん細胞の生着を見たところ、c-di-GMP/YSK05 liposomeは著しくガン細胞の成長を阻害することに成功した。このように申請者はc-di-GMP/YSK05 liposomeが申請者の作業仮説に従ってin vitroおよびin vivoにて免疫活性化作用を示していることを証明しているため、本研究は順調に進行していると考えている。今回、申請者はc-di-GMP/YSK05 liposomeのアジュバント効果を証明している。しかし、この系はOVAを抗原とし、OVA発現がん細胞を攻撃させるシステムであるため、比較的結果の出やすいシステムであることは否定できない。

次はOVAを用いず、c-di-GMP/YSK05 liposomeのアジュバント能力のみでガン細胞の生着阻害作用を示すかどうかを検討していく。申請者は予算を適切に執行し、その結果16143円の残額が生じた。無理やり使用することは本意ではなく、少額ではあるものの、来年度に回したほうが良い研究ができると考え、このような処理に至った。現在、c-di-GMP/YSK05 liposomeを確立し、研究は順調に進行しているが、本系には一つ問題がある。通常のc-di-GMPをリポソームへ封入しているが、計画書で示した通り、封入率が必ずしも高くない。そこで脂質修飾c-di-GMPを合成し、その問題を克服する。本予算はその合成研究に使用する。
ゲルマニウム表面・界面準位と水素終端効果

MOS半導体デバイスでは,酸化膜と半導体との界面電子状態がデバイス特性の鍵を握っており,界面に起因する欠陥準位の制御は極めて重要な研究課題である.水素は界面準位を終端することが知られている.Geは,Siに比して電子の移動度が大きいためポストSiの次世代デバイス材料として注目されるが,界面準位の有効な処理法が見つかっておらず,高品質の界面が形成できないことが問題となっている.このような背景のもと,本研究では,原子分解能を持つ走査トンネル顕微鏡・分光の手法を用いて,Geの(001)表面の水素終端特性に関する研究を行った.Ge(001)表面に重水素を吸着させ,その後にSTMの観察を行ったところ,表面の広い範囲で2x1再構成構造が観察されるが,その中に周期性の異なるタイプAとタイプBと名付けた2種類の構造が観測された.考察の結果,タイプAは2水素化状態の間に1水素化Ge2量体の存在する構造,タイプBは2つの2水素化状態が隣接した構造となっていると結論した.表面の広い領域で,タイプAとBの出現数を数えたところ,151と26であることがわかった.第一原理計算を用いてタイプAとタイプBの構造についてエネルギーを評価したところ,タイプAの方がタイプBより1eV程度安定であり,定性的に実験結果と一致することがわかった.走査トンネル分光を用いて,重水素終端表面の電子状態を調べたところ,清浄なGe(001)表面では,ダングリングボンドのπ状態とバックボンドの混合状態に起因する状態が見られるが,水素終端させるとこれらの構造が消失することがわかった.さらに水素吸着により,H吸著では-0.25eVに,D吸着では-0.18eVに新たに状態が現れていることがわかった.これまでの振動分光の研究結果を参考にすると,新たに出現した状態は,Ge-HおよびGe-Dの振動に由来すると考えられる.半導体デバイスでは、酸化膜-半導体界面及び酸化膜の電子的性質がその性能を大きく左右する。本研究ではSiに代わる次世代半導体として近年注目されているGeについて、界面特性の向上を目指し、その表面終端効果を電子状態を明らかにすることを目的とする。表面終端の方法として、窒素、シリコン、水素による終端表面を作製し、その原子構造と電子状態を操作トンネル顕微鏡/分光と核反応法を用いて実験的に解明し、最適終端構造を提案することを目指すものである。これにより次世代MOSデバイスへの貢献が期待される。本年度はGe結晶試料準備、Ge(111)及びGe(001)の清浄表面の作製、Ge(111)及びGe(001)表面の水素終端化を行った。まず、Ge単結晶試料を準備し、表面の化学処理を行った。次に、自然酸化膜形成や汚染を避けるため、超高真空中でイオン衝撃と加熱処理により清浄表面を作成した。イオン衝撃用のイオン銃を現有の操作トンネル顕微鏡に取り付け、清浄度と表面の結晶性を低速電子線回析、オージェ電子分光およびSTMにより評価した。また、原始状水素源を用いてGe(111)及びGe(001)表面に水素原子を暴露し、表面の終端化を行った。GeはSiより高いキャリア易動度を持ちデバイス材料として注目を集めている.デバイスとして応用をえると,表面及び界面の電子状態に関する知見が不可欠である.表面・界面準位はしばしば原子・分子吸着により終端されることが知られている.本研究では,Ge(001)表面についてその表面電子状態の理解とガス処理による高機能化を目的として,走査トンネル顕微鏡(STM)により,下記2つのテーマについて実験的研究を行った.(1)Ge(001)表面は,低温ではc(4x2)再構成構造に,高温では2量体の配列がランダムになりp(2x1)構造となり,このとき表面が絶縁体から金属的な電子状態に変化する可能性が指摘されていた.人為的に表面欠陥を導入すると,欠陥近傍は2量体の傾きがピン留めされるため局所的にc(4x2)構造が安定化する.この効果を利用して,STMによりc(4x2)およびp(2x1)構造の電子状態の温度依存性を測定したところ,温度によらずc(4x2)構造は絶縁体的,p(2x1)構造は金属的な振る舞いを示すことがわかった.(2)Ge(001)表面を終端する方法として,水素吸着の方法がある.近年,水素がGe2量体を完全に終端される途中の過程として,2量体の片側のダングリングボンドに水素が吸着したsingly occupied dimers(SOD)構造が発見され,その電子状態や終端反応中間状態として注目を集めている.STMおよび空間分解STSを利用して,これらSODの構造,電子状態,さらに振動状態に関する研究を行った.STM像からは,水素吸着端が非吸着端より下がった構造を取ることが示唆された.STSの結果は,非吸着端Ge原子には金属的な非局在電子状態が存在することを示している.さらに水素吸着位置では,-0.25eVに新たに構造が表れることがわかった.MOS半導体デバイスでは,酸化膜と半導体との界面電子状態がデバイス特性の鍵を握っており,界面に起因する欠陥準位の制御は極めて重要な研究課題である.水素は界面準位を終端することが知られている.Geは,Siに比して電子の移動度が大きいためポストSiの次世代デバイス材料として注目されるが,界面準位の有効な処理法が見つかっておらず,高品質の界面が形成できないことが問題となっている.

このような背景のもと,本研究では,原子分解能を持つ走査トンネル顕微鏡・分光の手法を用いて,Geの(001)表面の水素終端特性に関する研究を行った.Ge(001)表面に重水素を吸着させ,その後にSTMの観察を行ったところ,表面の広い範囲で2x1再構成構造が観察されるが,その中に周期性の異なるタイプAとタイプBと名付けた2種類の構造が観測された.考察の結果,タイプAは2水素化状態の間に1水素化Ge2量体の存在する構造,タイプBは2つの2水素化状態が隣接した構造となっていると結論した.表面の広い領域で,タイプAとBの出現数を数えたところ,151と26であることがわかった.第一原理計算を用いてタイプAとタイプBの構造についてエネルギーを評価したところ,タイプAの方がタイプBより1eV程度安定であり,定性的に実験結果と一致することがわかった.走査トンネル分光を用いて,重水素終端表面の電子状態を調べたところ,清浄なGe(001)表面では,ダングリングボンドのπ状態とバックボンドの混合状態に起因する状態が見られるが,水素終端させるとこれらの構造が消失することがわかった.さらに水素吸着により,H吸著では-0.25eVに,D吸着では-0.18eVに新たに状態が現れていることがわかった.これまでの振動分光の研究結果を参考にすると,新たに出現した状態は,Ge-HおよびGe-Dの振動に由来すると考えられる.
地域連携による研修会を利用した抗悪性腫瘍薬の曝露防止対策の推進

【研究目的】抗悪性腫瘍薬の多くは変異原性や催奇形性を有するため、飛散や曝露の防止対策が必要である。安全キャビネット内での調製、キャップ、マスク、ガウンや二重手袋着用などの対策を行っても調製者の尿から抗悪性腫瘍薬が検出た報告や曝露によりDNAがダメージを受けた報告など健康被害につながる可能性が示唆されている。近年、閉鎖式薬物混合システムが開発され、国内外のガイドラインで積極的な使用が推奨されているが、その理解不足などにより十分に普及しているとは言えない。そこで、薬剤師が抗悪性腫瘍薬を取り扱う環境改善を目的として、抗悪性腫瘍薬の取り扱いと曝露に関する研修会を開催し、その効果を検証した。【研究方法】地域の薬剤師を対象に研修会を講義と実技の2回に分けて開催した。研修内容として抗悪性腫瘍薬の種類別の危険性、過去の曝露に関する報告、曝露防止のための設備や個人用防護器材および閉鎖式薬物混合システムの種類と有用性について講義を行い、実技はモデル薬物、針とシリンジを用いた混合・調製の操作、閉鎖式薬物混合システム(ファシール、ケモセーフ)を用いた混合・調製を行った。終了後、参加者を対象にアンケート形式で達成度や理解度を評価し本研修の検証を行った。【研究成果】参加者数は前半講義15名、後半実技12名でアンケート回収率は各100%であった。参加者内訳として13名が薬局、2名が病院勤務であった。各施設で抗悪性腫瘍薬を取り扱っているのは12名、調剤および調製の経験者は10名であった。研修全体の評価では講義で93.3%、実技で50%が「良かった」と回答した。また、今後の業務に役立つ内容の有無については講義では93.3%、実技では75%が「ある」と回答した。具体的な内容として、講義では副作用の種類と支持療法について最も多く(53.3%評価されており、実技では各閉鎖式薬物混合システムを含めた調製手技全体を評価する回答が多かった。参加者の感想では「抗がん剤の種類、副作用と対策,レジメンを総合的に学べてよかった」「抗がん剤への意識が高まった」「実際の調製方法を知り参考になった」「職場で情報共有したい」「薬局でもレジメンの内容理解の必要性を改めて感じた」「調製者以外も被曝のリスクがあることを学んだ」等、抗悪性腫瘍薬の知識や曝露防止対策への意識の変化が示されていた。以上の結果から、今回の研修を実施することは、抗悪性腫瘍薬の知識や取り扱いに関する意識を向上させることにつながり、抗悪性腫瘍薬を用いたがん化学療法の安全性向上につながると考えられた。
歯原性角化嚢胞におけるHuman Papillomavirus-DNAの検出

OK25例(78サンプル)についてPCRを行った結果、多くの症例に目的の増幅産物(140bp)が認められたが、同時に幾つかのminor bandも認められた。この増幅産物の特意性を確認するためにtype-specific probeを用いてSBH行った結果、1列(4%)にのみHPV-18DNAが検出された。これは再発例4例中の1例(25%)であった。いずれも同一患者から得られたものであるが、1サンプルは目的の140bpの位置に単一の陽性シグナルを認めたが、他の1サンプルは目的の140bpの位置ではなく、120,150bpの位置に2本の陽性シグナルを認めた。我々はPCRの増幅領域をE6ORFに設定したが、この領域は塩基の欠失、挿入が認められない部位であることから、この結果はHPV-18subtypeの存在の可能性を示唆するものである。我々はこの事実を確認するために、増幅産物からのdirect sequenceを試みたがsequence可能であったのは140bp productのみであり、他の120,150bp productsからのcycle sequenceは失敗に終わった。ISHの結果、HPV-18DNAは裏装上皮の錯角化層、上部有棘細胞層および基底細胞層の一部の細胞の核に散在性に認められた。またHPV-18E6proteinは・錯角化層、上部有棘細胞層および基底細胞層の細胞の細胞質にびまん性に認められ、一部の細胞では細胞膜に強くその発現がみとめられた。
海外高性能望遠鏡を用いた観測による天文学の研究

欧米諸国は,天文観測に好適なサイトを求め,競って,大きな観測施設を設置し,その門戸を世界中の天文学のコミュニティに開いている.本調査研究は,これらの高性能の望遠鏡を使って,星の生成,銀河の進化といった天文学上の基本的,且つ先端的なテーマに切りこもうとするものである.具体的には11のサブターマに分かれて,海外の観測施設を使用して研究を行い,その成果を学会誌に発表することが目的である.全部で11チーム,延15名が海外観測にいき,すべてほぼ予期したデータを得ることができた.調査事項は次の3つに大別できる.(1)星形成領域の観測的研究:川辺,佐藤,田中,長谷川,舞原(2)銀河構造の観測的研究:浜部,若松,山縣,佐々木(3)銀河活動の観測的研究:井上,川良,谷口,市川,柴田(1)i)川辺はNGC2071のH.ナ_<2.ニ>Oメーザーの位置を0.1′′で確定した.ii)佐藤はへびつかい座の"氷"の分布を得たiii)長谷川,田中は反射星雲NGC2023,他多数の赤外マップを得たiv)舞原は自前のスペクトロメータでNGC2024他の天体のH.ナ_<2.ニ>分子やBrγ線のマップを得た(2)i)浜辺,若松は10個の横向き銀河のB,V,R,Lの4色像を得たii)山縣,佐々木は選択領域SA57のUBRIの5色像を得た(3)i)井上は電波銀河2251+24の中心核構造を分解したii)川良は12個の1型セイファート,クェーサーの水素分子線の観測を行い,そのうちの6個から水素分子輝線を検出した.iii)谷口,市川,柴田は現在観測中である各チームともアイデアに応じた一定の仕事をしたが,局面を切り開くようなレベルの仕事は少ない.ビィジター観測のための困難のよるものである.この中で,川良によるセイファート,クェーサーの水素分子輝線,長谷川,田中による反射星雲の水素分子輝線の研究は評価されるであろう.また他の観測については,今後のデータ解析及び考案による所が多く,それぞれ約1年後に,学術雑誌に投稿される予定である.欧米諸国は,天文観測に好適なサイトを求め,競って,大きな観測施設を設置し,その門戸を世界中の天文学のコミュニティに開いている.本調査研究は,これらの高性能の望遠鏡を使って,星の生成,銀河の進化といった天文学上の基本的,且つ先端的なテーマに切りこもうとするものである.具体的には11のサブターマに分かれて,海外の観測施設を使用して研究を行い,その成果を学会誌に発表することが目的である.全部で11チーム,延15名が海外観測にいき,すべてほぼ予期したデータを得ることができた.調査事項は次の3つに大別できる.(1)星形成領域の観測的研究:川辺,佐藤,田中,長谷川,舞原(2)銀河構造の観測的研究:浜部,若松,山縣,佐々木(3)銀河活動の観測的研究:井上,川良,谷口,市川,柴田(1)i)川辺はNGC2071のH.ナ_<2.ニ>Oメーザーの位置を0.1′′で確定した.ii)佐藤はへびつかい座の"氷"の分布を得たiii)長谷川,田中は反射星雲NGC2023,他多数の赤外マップを得たiv)舞原は自前のスペクトロメータでNGC2024他の天体のH.ナ_<2.ニ>分子やBrγ線のマップを得た(2)i)浜辺,若松は10個の横向き銀河のB,V,R,Lの4色像を得たii)山縣,佐々木は選択領域SA57のUBRIの5色像を得た(3)i)井上は電波銀河2251+24の中心核構造を分解したii)川良は12個の1型セイファート,クェーサーの水素分子線の観測を行い,そのうちの6個から水素分子輝線を検出した.iii)谷口,市川,柴田は現在観測中である各チームともアイデアに応じた一定の仕事をしたが,局面を切り開くようなレベルの仕事は少ない.ビィジター観測のための困難のよるものである.この中で,川良によるセイファート,クェーサーの水素分子輝線,長谷川,田中による反射星雲の水素分子輝線の研究は評価されるであろう.また他の観測については,今後のデータ解析及び考案による所が多く,それぞれ約1年後に,学術雑誌に投稿される予定である.
浮遊性有孔虫殻の二次石灰化・溶解を考慮した北西太平洋域古水温・古塩分復元の精密化

海洋表層で生産される浮遊性有孔虫の炭酸カルシウム殻は、死後水柱を沈降し海底堆積物中に埋積されるまでの間に、溶解と二次石灰の沈着が起こると考えられている。そのため、過去に堆積した堆積物中に含まれる浮遊性有孔虫殻の重量減少を見積もれば、過去の海洋における炭酸塩溶解量およびその原因となった海洋炭酸系の変動が推定できるとされている。しかしこの方法では、1)溶解・二次石灰化が沈降・堆積過程のどこで主に起こるか、2)二次石灰化の程度がどのくらいか、ということが問題となる。これらが不明なままでは、殻の炭酸カルシウムに記録されると信じられている海洋の炭素・酸素同位体比も、どの水深で記録されたものかが分からないため、古水温・古塩分プロクシ記録の正確度にも深刻な影響がある。本研究では、海洋表層に死骸で浮遊していたもの・セディメントトラップで回収された水柱を沈降中のもの・表層堆積物の3通りの試料から浮遊性有孔虫Globigerinoides saoculiferの完全個体を50-70個ずつ集め、そのサイズ・重量・酸素炭素安定同位体比を一個体ずつについて分析することを通して、浮遊性有孔虫殻の重量変化過程を明らかにするとともに、過去の溶解程度の変動とその同位体比への影響を検討した。その結果、G.sacは、海洋表層付近で成長し、水深400mまでの間に配偶子形成カルサイトをつけて重量が20%増加した後、死んで水柱を沈降する間は僅かに溶解が起こるが二次石灰化は起こらず、堆積物表層で溶解し、その後埋没してから二次石灰化が起こる、というプロセスとなることが分かった。二次石灰化程度は様々で、系統的な変化を示さなかったが、二次石灰化程度に応じて、殻に残された酸素同位体比は低温・高塩分を反映して大きくなっていた。G.sacの殻は、溶解が進む際には殻サイズは変化せずに殻が薄くなっていくので、ある程度溶解が進むと破片化する。そのため、「完全個体」のみの重量分布を検討した場合、もともと左右対称な正規分布していた殻重量は、溶解が進むほど軽いものがカウントされないために、その分布形が歪んでいく。この殻重量分布の歪度は殻溶解程度と良く相関し、すぐれた炭酸カルシウムの溶解指標となることが分かつた。これは本研究における全く新しい発見であり、従来提唱されていた浮遊性有孔虫殻重量溶解指標の持つ問題点を解決するものである。これを利用して、有孔虫殻の真の溶解量と二次石灰化量が計算できることになり、殻のもつ同位体記録(古水温・古塩分)解釈の精密化という目的も達成することができた。

本研究は、海洋表層に生息する浮遊性有孔虫がもつ炭酸塩殻の重量・酸素・炭素同位体比を1個体ずつについて計測することを通して、浮遊性有孔虫殻の酸素・炭素同位体比に記録された、過去における海洋表層および中層の温度・塩分変化を精密に復元しようとするものである。利用する浮遊性有孔虫殻はその径が数十数百μmであるので、1個体ずつの重量を計測するために、本年度は主要な設備備品として0.1μgまで読み取ることが可能な精密天秤を購入した。現在の海洋表層に生息中の有孔虫殻の1個体ずつの重量分布については、G.sacculiferのデータが充実しているため、本研究でも九州-パラオ海嶺上から得られた堆積物コアKH06-2-KPR-4(深い)およびKPR-6(浅い)に含まれる同種の化石殻および近傍海域の水深500m以浅に浮遊していた同種の有孔虫死骸殻のの重量測定を行った。すでに知られている生息中の有孔虫の殻の長径とその重量との間には単純なべき乗相関関係がある。これによって、化石あるいは死骸有孔虫殻についてもその長径から生息時の重量を推定できる。化石および死骸殻の実測重量はいずれも予想される生息時の重量よりも重いことから、有孔虫殻の二次石灰化が水柱において既に進んでいることが分かった。また、有孔虫殻の重量分布は、生息しているものでは対称な正規分布、溶解していないと考えられる浅い水深のコアから得られたものと水柱に漂っていた死骸では重量の大きいほうに偏った分布、溶解していると思われる試料では重量の小さい方に偏った分布を持つことが分かった。さらに最終氷期の試料では、殻の平均重量がその径から予想されるよりも重くかつ重量の大きいほうに偏った重量分布をもつことから、太平洋において氷期において現在よりも堆積物中の有孔虫殻が重いのは、溶解が進んでいないせいではなく、二次石灰化程度が大きかったためと推測される。海洋表層で生産される浮遊性有孔虫の炭酸カルシウム殻は、死後水柱を沈降し海底堆積物中に埋積されるまでの間に、溶解と二次石灰の沈着が起こると考えられている。そのため、過去に堆積した堆積物中に含まれる浮遊性有孔虫殻の溶解程度をみつもることで、過去の海洋における炭酸塩溶解量およびその原因となった海洋炭酸系の変動が推定できる。しかしながら、浮遊性有孔虫殻の溶解程度をその生きていたときからの重量の減少によって見積もろうとするときにはいくつかの問題がある。一つ目は溶解・二次石灰化が沈降・堆積過程のどこで主に起こるか、二つ目は二次石灰化の程度がどのくらいか、ということである。これらが不明なままでは、殻の炭酸カルシウムに記録されると信じられている海洋の炭素・酸素同位体比も、どの水深で記録されたものかが分からないため、古水温・古塩分ブロクシ記録の正確度にも深刻な影響がある。本研究では、海洋表層に死骸で浮遊していたもの・セディメントトラップで回収された水柱を沈降中のもの・表層堆積物の3通りの試料から浮遊性有孔虫Globigerinoides sacculiferの完全個体を50-70個ずつ集め、そのサイズ・重量・酸素炭素安定同位体比を一個体ずつについて分析することを通して、浮遊性有孔虫殻の重量変化過程を明らかにするとともに、過去の溶解程度の変動とその同位体比への影響を検討した。その結果、G.sacは、海洋表層付近で成長し、水深400mまでの間に配偶子形成カルサイトをつけて重量が20%増加した後、死んで水柱を沈降する間は僅かに溶解が起こるが二次石灰化は起こらず、堆積物表層で溶解し、その後埋没してから二次石灰化が起こる、というプロセスとなることが分かった。堆積物表層での溶解程度(死んだ直後の重量からの重量減少)は、現在の各水深における海水のカルサイト飽和度とよく一致している。しかしながら二次石灰化程度は様々で、系統的な変化を示さなかった。
ダイヤモンドNV電子スピンの電気的コヒーレンス検出

本研究課題の成果の1つ目は,電子スピンのコヒーレンスの電気的検出を発展させた,ダイヤモンド中の核スピンコヒーレンスの制御と電気的検出である.電気的電子核二重共鳴検出(EDENDOR)装置の構築を行い,集団核スピンのラビ振動とコヒーレンス時間測定に成功した.2つ目は,ダイヤモンドNV中心を利用したハイブリットセンサーの実現を目指し,Aulter-Towns Splittingを利用した単一NV中心のマイクロ波ドレスト状態の生成に成功した.さらに,コヒーレンス時間の二桁の増加を実験的に示し,1桁の感度向上を理論予測した.ダイヤモンド中の窒素ー空孔(NV)中心の電子スピンは,室温で長いコヒーレンス時間をもつため,室温で動作する,磁気・電界センサーとしての応用が期待されている.現在までの多くの研究では,このNV中心の電子スピンの状態を光学的に検出してきた.その一方,デバイス応用上必要となる電子スピン状態の電気的検出を行なった報告は数件のみである.そこで本研究では,このNV中心の電子スピンの電気的コヒーレント検出を目指す.そのために平成28年度は,(1)NV中心の連続波電気的磁気共鳴検出と(2)時間領域電気的磁気共鳴検出装置の構築の2つを行なうことを計画した.まず,NV中心の電気的磁気共鳴検出のために利用するサンプルの選定を行いながら電子スピンの電気的検出を試みた.NV中心の濃度の異なるいくつかの試料を測定し,NV中心の電子スピン共鳴の電気的検出に成功した.そして,(2)の課題である,時間領域電気的機器共鳴検出系の構築を行なった.まず,マイクロ波をパルス化し,磁気共鳴信号がどのように時間変化するかを測定した.この測定によっても連続波電気的磁気共鳴信号と同様の信号を得ることを確認した.さらに,光学検出との比較も行い,光学的磁気共鳴検出と同様の信号が電気的にも観測することができ,最初の課題をこなすことができた.さらに,時間領域電気的磁気共鳴検出系の構築を進めた.まず,(1)の課題で得られた信号の信号強度を上げるように測定系の改良を行った.そして,NV中心の電子スピンのラビ振動測定を行い,電気的にラビ振動を観測することが出来た.以上のように平成29度予定していたラビ振動の観測まで研究を進めることができ,当初の予定よりも研究計画を進めることができた.現在までに,予定していたNV中心の電子スピンの電気的コヒーレント検出を行なうことができた.平成28年度は,(1)NV中心の連続波電気的磁気共鳴検出と(2)時間領域電気的磁気共鳴検出装置の構築の2つを行なうことを計画した.この2つの計画は,サンプルを選定することで,成功した.(2)の研究において,マイクロ波をパルス化し,磁気共鳴信号の時間変化を測定した.この測定によっても連続波電気的磁気共鳴信号と同様の信号を得ることを確認した.さらに,光学検出との比較も行い,光学的磁気共鳴検出と同様の信号が電気的にも観測することができ,最初の課題をこなすことができた.さらに,構築した時間領域電気的磁気共鳴検出装置を利用して,信号強度のマイクロ波パルスの長さ(時間)依存性を測定した.その結果,信号強度の振動が観測され,この振動が電子スピンのラビ振動に対応する.以上のように,平成29度予定していたラビ振動の観測まで研究を進めることができ,当初の予定よりも研究計画を進めることができた.ダイヤモンド中の窒素ー空孔(NV)中心は,室温でも長いコヒーレンス時間を有するため,量子センサーや量子情報処理デバイスへの応用に向けて広く研究されている.これらのデバイスの高度化や集積化のためには,現在広く用いられている光学的な手法よりも電気的な手法を用いてNV中心の電子スピンや核スピンコヒーレンスを検出する必要がある.しかし現在,電気的な検出は,アンサンブル電子スピンコヒーレンスの検出には成功している段階であり,核スピンコヒーレンスの電気的検出の報告されていない.そこで本申請では,核スピンコヒーレンスの電気的検出のために,電気的電子・核二重共鳴検出(EDENDOR)という手法を用いることにした.EDENDOR法を利用することで,室温下でNV中心の窒素核スピンのラビ振動と核スピンコヒーレンス時間(T2)測定を行った.その結果,T2 0.8 msを得た.さらに本課題では,量子センサーの高感度化に向けてドレスト状態を用いたハイブリットセンサーに着目した.ドレスト状態は,NV中心と強マイクロ波モードをカップリングさせるAulter-Towns Splitting (ATS)法を用いて生成した.生成されたドレスト状態の共鳴周波数の強マイクロ波の周波数や強度依存性を調べ,ATS法に依るドレスト状態の生成であることを示した.次に,ドレスト状態を利用した量子センサーの性能の1つの指標を評価するために,コヒーレンス時間を測定した.その結果,コヒーレンス時間がドレスト状態を生成することによって2桁長くなることが分かった.さらに,計算上量子センサーの感度が,コヒーレンス時間の長時間化によって1桁向上することが分かった.本研究課題の成果の1つ目は,電子スピンのコヒーレンスの電気的検出を発展させた,ダイヤモンド中の核スピンコヒーレンスの制御と電気的検出である.電気的電子核二重共鳴検出(EDENDOR)装置の構築を行い,集団核スピンのラビ振動とコヒーレンス時間測定に成功した.2つ目は,ダイヤモンドNV中心を利用したハイブリットセンサーの実現を目指し,Aulter-Towns Splittingを利用した単一NV中心のマイクロ波ドレスト状態の生成に成功した.

さらに,コヒーレンス時間の二桁の増加を実験的に示し,1桁の感度向上を理論予測した.平成28年度に計画していたNV中心の電子スピンの電気的コヒーレント検出は,当初の予定以上に研究を進めることが出来た.しかし,海外の競合グループも同様の研究に我々に先駆けて成功してしまった.しかし,本申請で計画いていた光検出との比較などは,未だ行なわれていない.そこで,平成29年度の研究として,次の2つの研究を行うことを計画した.(1)核スピンの電気的検出NV中心を用いた核スピンの検出がNV中心を用いた磁気センサー研究の1つの課題になっている.これは,物質を構成する核スピンを検出することは,物理だけでなく,化学や生物までの広い分野への応用につながる量子センシングを実現することになるからである.本研究でも,電子スピンのコヒーレント検出ならびに制御が可能になったため,核スピンの電気的検出を次の目標として,研究を推進する.方法は,電子スピンを介して,核スピンを検出する電子・核2重共鳴(ENDOR)の電気的な検出を行なう.(2)核スピンの検出効率も加味した,光学検出との比較核スピンの電気的検出を行なった後に,光学的な検出との比較を行なうことを計画している.電子スピンを介して,核スピンの情報を読み取るENDOR手法を用いるため,原理的には,電子スピンの検出と同じと考えられる.しかし,核スピン共鳴を起こすラジオ波を照射することによって,余分な電流が発生することが考えられるため,その直接の比較を行うことが重要であると考えている.ナノ構造物理昨年度の研究が当初の予定よりも進むことがわかり,時間領域測定を行った.そこで,平成28年度に予定していた磁場測定システムの構築を平成29年度の計画に入れたため.電磁石から発生する磁場を構成するシステムのするために必要な物品を購入するために,使用することを計画している