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日中韓の比較を基礎としたわが国造船企業の競争優位・採算性改善に関する研究

本研究の成果として、日本造船企業の競争優位・採算性改善のための方策と定式化の確立の観点から、過当競争に置かれやすい船種を主力製品とする造船企業は、1ロット受注の実現、2生産リードタイムの短縮、3ものづくりへのこだわりと品質への信頼性、4早期の代金回収、5IMO(国際海事機関)の環境規制による省エネ船建造への対応能力、6地域造船ビジネス・エコシステムの進化能力が重要であることが解明された。初年度(平成26年度)の文献・資料調査は,関連諸分野の書籍、論文のレビューを行った。産業競争力の構造に関わるものや造船企業の製造拠点が地域展開されていることからグローバリズムと地域経済に関わるレビューを中心に行った。また,初年度のインタビュー調査は日本の造船企業から開始した。調査先として造船準大手A社,Z社および造船企業における原価企画の先進的企業F社に対する調査を行っている。A社およびZ社には,地域造船企業として新造船事業の競争優位・採算性改善に対する考え方を調査している。F社に対しては,原価企画の取り組み状況と成果,標準船に対する考え方,新造船事業におけるサプライヤーとの関係,組織間連携の現状について,改善活動とバランスト・スコアカード(Balanced Scorecard:BSC)への取り組みを調査している。初年度に得られた知見であるが,一つの可能性として新造船事業の競争力を向上させていくために,他産業である自動車メーカーの設計改善の現場との連携が有用であることが判明している。たとえば,設計において3DのCADにおける自動車メーカーの取り組みは,新造船事業に有用な部分が含まれている可能性がある。ここに造船業が他産業との連携による設計力の向上の可能性,すなわち組織間連携による新造船事業の設計力向上による採算性改善・競争優位性の獲得に関する定式化を確立する必要がある。初年度の研究成果の一部を論文発表にて公表している。論文発表は「地域造船企業の再興のための原価企画の活用に関する研究ーA社造船所の事例を通じてー」日本管理会計学会『管理会計学』第23巻第2号,2015年,17-32頁にて行っている。本課題2年目(平成27年度)における主な海外調査として,2015(平成27)年8月4日に上海雄大船舶設備有限公司に対するインタビュー調査を行った。調査目的は,上海造船関連企業からみる中国造船企業の現状と特徴を把握することであった。また,主たる国内調査としては,2015(平成27)年6月8日に日本の造船関連企業である溶接材販売企業N社の代表取締役に対するインタビュー調査を行った。調査目的は,国内造船関連企業からみる日本の造船企業に対する海外船主の評価を把握することであった。上記調査から得られた知見としては以下の内容がある。第一は,中国造船業は国営造船企業を中心に展開されており,大規模設備を用いた大量受注による1隻当たりの受注価格の引き下げを実現することで競争優位を獲得しようとするところに特徴がある。中国の国営造船企業は政府からの技術支援(専門人材の派遣),資金支援,新造船の受注に関して強力な支援を受けている。第二に,海外船主による日本造船企業の品質・信頼性への評価は高いことが把握された。インタビュー調査以外での主たる調査として,マリタイムイノベーションジャパン(MIJAC)での研究報告会に参加をして調査を行っている。MIJACは,規模の経済の追求により新造船事業の競争優位と採算性向上を確保しようとする中国・韓国勢に対して,オールジャパン体制で対峙しようとする日本の造船業界の画期的な取り組みである。上記調査結果から得られた知見を含めたところで,2年目の研究成果の一部を論文発表にて公表している。論文発表は,宮地晃輔・柊紫乃「地域造船企業における原価企画の導入等による採算性改善・競争優位に関する研究ー国内A社造船所の実践と日本・中国・韓国造船業の動向の視点からー」『メルコ管理会計研究第8号ーI』2015年11月25日,65-76頁にて行っている。平成27年度における海外・国内でのインタビュー調査結果の整理・分析から日中韓の造船企業における新造船事業の競争力の源泉の差異が,平成26年度よりもさらに鮮明になっている。中国・韓国の造船企業による新造船事業は,規模の経済の追求による1隻当たりの受注価格の引き下げを実現することで競争優位を獲得しようとする。中国は政府からの強力な支援により,韓国は財閥により推し進められている。これに対して,日本の造船企業は地域サプライヤーとの連携や新造船事業に関係する海運会社・造船企業・舶用機器メーカー・銀行・大学等の協調関係に基づく研究開発を行うことで競争力を獲得しようとする。後者はいわばオールジャパン体制において日本の新造船事業の競争力を向上させる取り組みであり,中国や韓国では見られない組織間学習の形態を有する。この点に関して2年目の研究成果の一部を論文発表にて公表している。論文発表は,宮地晃輔「日本造船業のオールジャパン体制による競争力向上の課題ー組織間管理会計を視野にいれてー」『會計2015年10月号』第188巻第4号,森山書店,2015(平成27)年10月1日,43-52頁にて行っている。また,国内調査の成果として造船業は省エネ船(Eco-ship)等の環境対応のための開発能力が高くなければ,受注獲得競争では劣位になることが判明している。この点に関する成果を学会報告している。学会報告は,宮地晃輔「地域造船企業の競争力向上のためのESG情報の必要性と課題」

日本企業経営学会第49回研究部会(於広島YMCA国際文化センター本館404教室)2015(平成27)年12月26日にて行っている。計画がやや遅れた部分は,韓国造船企業に対するインタビュー調査に関して,当該企業との受入日時(日程)の調整がつかなかったため,調査が平成28年度に延期となった。未実施となった理由は調査先担当者の業務上の都合である。最終年度である平成28年度では、平成26年・27年度での文献調査・インタビュー調査での成果をふまえながら海外追加調査を行い、日本・中国・韓国の新造船事業の競争・採算性戦略に関して比較研究・分析・理論化を行い、当該結果を基礎として日本造船企業の競争優位・採算性改善のための方策と定式化の確立を目的として本研究を推進させた。当該目的を達成するために、今日の日本の造船企業はESG(Environmental、Social、Governance:環境、社会、ガバナンス)の確立と経営戦略への取り込みの必要性が高いことがインタビュー調査の結果から判明している。たとえば、ESGのE(環境)に関して現在の造船企業は、新造船建造にあたってCO2(二酸化炭素)・NOx(窒素酸化物)・SOx(硫黄酸化物)の削減が国際規制などから強く要請されている。具体的には、IMO(International Maritime Organization;国際海事機関)は2016年1月1日より船舶から排出される大気汚染物質であるNOxの抑制のために排出規制を強化した。NOx排出規制強化の例からも理解できるように、造船企業各社は新造船建造に対する環境対応能力を高めなければ、受注面において国際競争力を保てなくなる。同様に船主(新造船の発注者)の船舶の省エネ性能(燃費経済性)に対する要求が高まり、造船企業各社は省エネ船建造に対する対応能力も高めなければ国際競争力を保てなくなる。これらの点から、ESGのE(環境)では日本の造船産業全体で新造船建造に対する環境対応能力を向上させるという点が強調される必要がある。日本の造船企業の競争優位・採算性改善の問題に関わるESG問題への対応に関する研究成果として、日本企業経営学会第52回研究部会において「日本の造船企業におけるESG情報開示フレームワークの検討」の研究発表を行った。本研究の成果として、日本造船企業の競争優位・採算性改善のための方策と定式化の確立の観点から、過当競争に置かれやすい船種を主力製品とする造船企業は、1ロット受注の実現、2生産リードタイムの短縮、3ものづくりへのこだわりと品質への信頼性、4早期の代金回収、5IMO(国際海事機関)の環境規制による省エネ船建造への対応能力、6地域造船ビジネス・エコシステムの進化能力が重要であることが解明された。初年度の文献・資料調査および国内造船企業へのインタビュー調査を基礎として,日本・中国・韓国の造船企業の競争優位の創出への取り組みの特徴が明らかになった。日本の競争国である中国・韓国の造船企業は大規模な設備と大量受注を背景に1隻あたりの受注価格の引き下げを行うところに特徴がある。
その場分光観測による腐植物質生成模擬過程の速度論的追跡

グリシン・リボース水溶液の褐変反応による腐植様物質の生成模擬過程の時間スケールを代表する指標として褐変過程の半増期を用い,高濃度・低濃度(ゲーサイト添加有・無)での結果をアーレニウスの式により低温へ外挿し,15°Cでの半増期を見積もると,最小で5年,最大で2000年程度となった.これは英虞湾水底堆積物の蛍光強度増加(腐植様物質増加に対応)の数十年の時間スケールと調和的であった.本研究で開発した水熱その場分光測定システムは様々な反応条件でのメイラード様反応に適用でき,腐植様物質生成時間スケールのより詳細な理解につながると考えられる.一方,腐植物質などの有機物とゲーサイトなどの無機物が共存する系を直接観測する方法として,三次元蛍光分光法を土壌試料に適用することを試みた.粉体状態での蛍光分光測定ではアルカリ抽出などの前処理なく腐植化度を評価することができ,土壌や有機質廃棄物の分析での活用が広まりつつあるが,有機物の濃度が高い土壌・堆積物試料では,黒色の有機物による蛍光の再吸収が起こる可能性がある.そこで本研究では,全炭素・窒素量の異なる3種類の粉体土壌試料(黒ボク土,灰色低地土,黄色土),およびそれらのアルカリ抽出残渣,アルミナ・マグネタイト粉末による希釈試料を用意し,蛍光スペクトルおよび可視反射スペクトルを測定し,試料の黒色に由来する蛍光消光効果を検討した.その結果,土壌の種類によって,アルカリ抽出による有機物減少やアルミナ希釈による試料の白色化により,蛍光強度が大きくなる場合と,蛍光強度が小さくなる場合の両方があることがわかった.このような試料のL*値(白さ)による蛍光強度の減少メカニズムを理解することは,土壌粉体の蛍光スペクトルを定量的に理解するうえで重要であり,さらなる検討が必要である.測定装置の改良や実験条件・解析方法の見直しにより,グリシン・リボース混合水溶液の褐変反応による腐植様物質生成について,濃度や共存鉱物による影響を一部定量的に表すことができたため.グリシン・リボース混合水溶液の褐変反応による腐植様物質生成について,より広い濃度範囲での模擬実験と測定を行い,腐植様物質生成への初期濃度の影響について詳細に検討する.また,水熱その場・減衰全反射赤外分光システムの改良を行い,鉱物表面での反応過程を追跡する.一方,実環境で鉱物と複合体化した腐植様物質の定量・定性のため,三次元蛍光分光法を粉体試料に適用する試みを継続する.具体的には,粉体試料の有機物量と色(可視光反射率)による測定への影響を評価するため,有機物を含む土壌粉体試料やクロロフィルなどあらかじめ蛍光特性の分かっている粉体試料を用いた分析を行う.グリシン・リボース水溶液の褐変反応による腐植様物質の生成模擬過程の時間スケールを代表する指標として褐変過程の半増期を用い,高濃度・低濃度(ゲーサイト添加有・無)での結果をアーレニウスの式により低温へ外挿し,15°Cでの半増期を見積もると,最小で5年,最大で2000年程度となった.これは英虞湾水底堆積物の蛍光強度増加(腐植様物質増加に対応)の数十年の時間スケールと調和的であった.本研究で開発した水熱その場分光測定システムは様々な反応条件でのメイラード様反応に適用でき,腐植様物質生成時間スケールのより詳細な理解につながると考えられる.一方,腐植物質などの有機物とゲーサイトなどの無機物が共存する系を直接観測する方法として,三次元蛍光分光法を土壌試料に適用することを試みた.粉体状態での蛍光分光測定ではアルカリ抽出などの前処理なく腐植化度を評価することができ,土壌や有機質廃棄物の分析での活用が広まりつつあるが,有機物の濃度が高い土壌・堆積物試料では,黒色の有機物による蛍光の再吸収が起こる可能性がある.そこで本研究では,全炭素・窒素量の異なる3種類の粉体土壌試料(黒ボク土,灰色低地土,黄色土),およびそれらのアルカリ抽出残渣,アルミナ・マグネタイト粉末による希釈試料を用意し,蛍光スペクトルおよび可視反射スペクトルを測定し,試料の黒色に由来する蛍光消光効果を検討した.その結果,土壌の種類によって,アルカリ抽出による有機物減少やアルミナ希釈による試料の白色化により,蛍光強度が大きくなる場合と,蛍光強度が小さくなる場合の両方があることがわかった.このような試料のL*値(白さ)による蛍光強度の減少メカニズムを理解することは,土壌粉体の蛍光スペクトルを定量的に理解するうえで重要であり,さらなる検討が必要である.測定装置の改良や実験条件・解析方法の見直しにより,グリシン・リボース混合水溶液の褐変反応による腐植様物質生成について,濃度や共存鉱物による影響を一部定量的に表すことができたため.グリシン・リボース混合水溶液の褐変反応による腐植様物質生成について,より広い濃度範囲での模擬実験と測定を行い,腐植様物質生成への初期濃度の影響について詳細に検討する.また,水熱その場・減衰全反射赤外分光システムの改良を行い,鉱物表面での反応過程を追跡する.一方,実環境で鉱物と複合体化した腐植様物質の定量・定性のため,三次元蛍光分光法を粉体試料に適用する試みを継続する.具体的には,粉体試料の有機物量と色(可視光反射率)による測定への影響を評価するため,有機物を含む土壌粉体試料やクロロフィルなどあらかじめ蛍光特性の分かっている粉体試料を用いた分析を行う.
移動と情報ネットワークの政治学--「帝国」と越境するマルチチュード

本研究は、研究代表者が長年進めてきた現代国家論研究と近年取り組んでいる情報政治研究の結節点で、経済のグローバル化と共に進行する国内政治の国際政治化、国際政治の地球政治化を解析した。モノ・カネ・ヒトが国境を越える「帝国」型グローバル政治の形成と、そのもとで進行する民衆の移動・越境・脱国家化の動きに注目し、既存の概念の変容と新しい課題を実証的な国際比較と歴史的・思想的系譜から考察した。平成19年度は、研究課題である「移動と情報ネットワークの政治学」について、研究組織における問題意識の共有と予備調査、国内外の研究協力者ネットワークの構築を進めてきた。平成19年6月16日、10月13日、12月16日、平成20年3月30日と4回の全体研究会を持ち、「移動と情報」をめぐる基礎的概念についての報告・討論を重ねた。また、イギリス・ロンドン大学鵜飼健史氏、インド・デリー大学ブリッジ・タンカ氏を招き、専門的知識の提供を受けた。後者は公開の国際セミナーとして、多数の国内外研究者・市民の出席を得た。このほか国内学会開催時などを利用して、定期的に幹事会を開催した。海外予備調査は、フランス、ドイツ、オランダ、スウェーデン、アメリカ、ロシア、ポーランド、中国について行われ、現地調査・資料収集のほか、あわせて現地に研究協力者を得て、ネットワーク化することができた。研究の具体的成果は、これまでの蓄積成果を含め、研究代表者の単著2冊をはじめ、論文12編、図書7冊等のかたちで公刊されたが、特に移民・難民・外国人労働者の「移動」ばかりでなく、「亡命知識人」の問題を組み込むことによって、「情報」との接点を見出す試みが、研究代表者より提示された。また研究代表者の単著『情報戦の時代』で「情報」の政治学的概念の包括的整理が行われたほか、「移動と情報ネットワーク」をハーシュマン経済学の「発言と退出」の観点から類型化する方法論的問題が議論され、平成20年度以降の本格的調査・研究とりまとめへの方向性が見出された。平成20年度は、研究課題である「移動と情報ネットワークの政治学」について、各研究分担者・研究連携者・協力者が国内外で本調査を行い、第3年度における報告書作成の基盤を構築した。平成20年6月29日、10月19日、12月13日、平成21年2月22日と4回の全体研究会を持ち、それぞれの調査報告と研究成果を交流し、本共同研究の中核となる「移動と情報ネットワーク」についての討論を重ねた。報告書に全体を総括する「コア論文」を共同で執筆する方向での問題提起があり、具体化するための幹事会を設けた。研究協力者である欧州連合大学研究所(EUI)研究員稗田健志氏、中華人民共和国・汕頭大学法学院助教授許寿童氏を招き、専門的知識の提供を受けた。その研究会報告については、最終報告書に収録することで了承を得た。本年度の研究代表者・研究分担者・研究連携者・研究協力者による海外調査は、ドイツ、フランス、オランダ、アメリカ、ロシア、中国等について行われ、現地調査・資料収集のほか、現地協力者との研究交流を行った。研究の具体的成果は、研究代表者の単著1冊をはじめ、論文17編、図書3冊のかたちで公刊されたが、特に移民・難民・外国人労働者の「移動」ばかりでなく「亡命知識人」の問題を組み込むことによって「情報」との接点を見出し記述する試みが、研究代表者の単著『ワイマール期ベルリンの日本人』によって提示されたので、12月の第3回研究会は、その合評会を兼ねて活発に議論された。これらの蓄積と第3年度最終報告書をもとにして、単行本を共著として出版する計画も、具体化しつつある。最終年度である平成21年度は、研究課題である「移動と情報ネットワークの政治学」について、研究代表者、各研究分担者・研究連携者・協力者が国内外で補充調査を行い、報告書を作成した。報告書の骨格は、加藤哲郎ほか編「政治を問い直す」全2巻(第1巻「国民国家の境界」、第2巻「差異のデモクラシー」)として、日本経済評論社より平成22年度中に出版されることとなった。平成21年7月4日、11月14日、平成21年12月12日と3回の全体研究会を持ち、それぞれの調査報告と研究成果を交流し、報告書収録の論文草稿を持ち寄り、本共同研究の中核となる「移動と情報ネットワーク」についての討論を重ねた。研究協力者である琉球大学講師鳥山淳氏、欧州連合大学研究所(EUI)研究員稗田健志氏、中華人民共和国・汕頭大学法学院助教授許寿童氏、徳島大学大学院ソシオ・アーツ・アンド・サイエンス研究部准教授今井晋哉氏を招き、専門的知識の提供を受けた。研究の具体的成果は、近く公刊される加藤哲郎ほか編「政治を問い直す」全2巻(第1巻「国民国家の境界」、第2巻「差異のデモクラシー」)に収録される。

そこには研究代表者・分担者のほか、この共同研究に研究会報告・出席、インターネット討論参加・コメント等で関わった研究連携者・協力者を含め、総計22名が執筆する。3年間の本共同研究が見出したものは、国民国家は動揺し、政治の境界も流動化しているが、国籍や人種・民族問題の重要性は失われていない。移動や越境の具体的あり方を規定するのは、それぞれの地域や国家のデモクラシーのあり方であり、その歴史的軌跡とそれを支える社会運動、情報・世論・メディア・コミュニケーションの変容こそ、21世紀の「差異の政治」を特徴づけていることだった。
制御されたラジカルビームによるダイアモンド薄膜成長素過程の研究

表面における素反応過程,カイネティクスを研究するためには原料となる気体を定量的に導入するシステムが不可欠である.ダイアモンド薄膜成長には,原子状水素,炭素水素ラジカルが重要な役割を演じている.本研究では,既設の時間分解反射赤外分光(TR,IRAS)と熱脱離質量分析(TDS)を含む超高真空装置に新たにラジカルビーム源を設置し,上記の反応過程を解明することを目的として,以下の研究を行った.1.TR,IRASを用いて,遷移金属表面におけるCO分子の吸着・表面拡散・脱離過程の研究を行った.この場合,分子の導入には,連続分子線およびパルス分子線を用いた.TR-IRASは秒オーダーの表面反応カイネティクスを追跡できることを示した.吸着ポテンシャルについての詳細な情報を得た.2.低温金属表面における吸着分子の成長素過程を研究するために,Pt(III)表面と水分子の相互作用をとりあげた.水分子は,最初,孤立分子として吸着するが表面被覆率が増えると吸着分子間相互作用(水素結合)によりクラスターを形成することを明らかにした.3.極低温のPt(III)表面におけるメタンの吸着とArFエキシマレーザー励起による光解離過程をTR-IRASで研究した.吸着メタン分子および光解離により生成した表面メチルラジカルが確認された.光解離のカイネティクス測定から反応断面積が得られた.4.制御されたラジカルビーム源を設計・試作した・原子状水素,メチルラジカルなどが定量的に導入できる予定である.現在,ビーム源の性能を確認中である.十分な性能を得た後,原子状水素と吸着分子(CO,メタンなど)の表面反応過程をTR-IRASで研究する予定である.表面における素反応過程,カイネティクスを研究するためには原料となる気体を定量的に導入するシステムが不可欠である.ダイアモンド薄膜成長には,原子状水素,炭素水素ラジカルが重要な役割を演じている.本研究では,既設の時間分解反射赤外分光(TR,IRAS)と熱脱離質量分析(TDS)を含む超高真空装置に新たにラジカルビーム源を設置し,上記の反応過程を解明することを目的として,以下の研究を行った.1.TR,IRASを用いて,遷移金属表面におけるCO分子の吸着・表面拡散・脱離過程の研究を行った.この場合,分子の導入には,連続分子線およびパルス分子線を用いた.TR-IRASは秒オーダーの表面反応カイネティクスを追跡できることを示した.吸着ポテンシャルについての詳細な情報を得た.2.低温金属表面における吸着分子の成長素過程を研究するために,Pt(III)表面と水分子の相互作用をとりあげた.水分子は,最初,孤立分子として吸着するが表面被覆率が増えると吸着分子間相互作用(水素結合)によりクラスターを形成することを明らかにした.3.極低温のPt(III)表面におけるメタンの吸着とArFエキシマレーザー励起による光解離過程をTR-IRASで研究した.吸着メタン分子および光解離により生成した表面メチルラジカルが確認された.光解離のカイネティクス測定から反応断面積が得られた.4.制御されたラジカルビーム源を設計・試作した・原子状水素,メチルラジカルなどが定量的に導入できる予定である.現在,ビーム源の性能を確認中である.十分な性能を得た後,原子状水素と吸着分子(CO,メタンなど)の表面反応過程をTR-IRASで研究する予定である.
安定同位体^<15>Nを用いた運動時のプリン体代謝に関する研究

当該研究の目的は、運動後の肝臓に於けるプリン代謝について検討することである。研究手順としては、激走運動前に^<15>N-アデニンをラットに投与し、激走運動後の肝臓と尿中尿酸の^<15>N含有量をトレースして肝臓のプリン代謝を検討した。安静対照群は、運動させないで^<15>N-アデニンで標識した。結果は、以下に示す通りである。1)肝臓の^<15>N含有量は、運動後いずれの時間帯においても有意な低値を示した。2)ATPと総アデニンヌクレオチドは、運動直後に有意な低値を示したが、IMPは、いずれの時間帯においても有意な変化を観察することができなかった。3)尿中尿酸の^<15>N含有量は、有意に増加した。これらの結果は、運動後に肝臓に於いてアデニンヌクレオチド分解が高進し、それに伴い、尿酸の生成も高進することが示唆された。運動時の肝におけるプリン代謝を解明するため、ラット(Wistar-iamichi)に安定同位体である^<15>N-Adenineを投与し、肝に標識したアデニンヌクレオチドプールを作成した状態で運動を負荷して、運動後のプリン代謝動態について検討した。また、肝アデニンヌクレオチド分解が尿酸生成に及ぼす影響についても同時に検討した。被検動物は、^<15>N-Adenineおよびpotassium oxonate(Allantoin生成阻害剤)を投与して運動を行う運動群、^<15>N-Adenineおよびpotassium oxonateを投与して安静を維持する対照群、potassium oxonateのみを投与して安静を維持する群の3群に分類した。結果を以下に示す。1.血漿尿酸値は、運動直後および運動1時間後で対照群に比し有意な高値を示し、運動7時間後においても高値傾向を示した。2.肝組織中^<15>N含有量は、運動直後、1、7時間後のいづれの時間帯においても対照群に比し有意な低値を示した。3.肝組織中のATPおよびTAN(ATP+ADP+AMP)は、運動直後で対照群に比し有意な低値を示した。AMPおよびadenosineは、運動直後で対照群に比し有意な高値を示した。IMPは実験を通して有意な差は認められなかった。4.尿中尿酸排泄量および尿中尿酸^<15>N含有量は、対照群に比し有意な高値を示した。以上の結果から、運動時には、肝においてアデニンヌクレオチド分解が高進し、それに伴い尿酸生成も高進することが示唆された。本研究は,短時間激運動中および運動後の筋中プリン代謝動態について,purine uncleotide cycleとその周辺代謝物質を中心に検討することを目的とした。実験では筋中プリン代謝動態に関してより明確な示唆を得るために,IMPのreaminationを特異的に阻害するhadacidin(N-formyl-N-hydroxyaminoacetate)を投与した群(n=25)と,対照としてsaline(0.85%NaCl)を投与した群(n=25)とにラットを分け,5分間の筋刺激(6V,0.1ms-duration,100Hz)を負荷し,その前後の腓腹筋,または血漿中のプリン代謝物質,アミノ酸,およびアンモニアなどについて検討した。さらに筋から放出される代謝物質を血液の影響を最小限に抑えて評価するために,大動静脈からの後肢筋潅流下に同様の筋刺激を負荷し,その前後の潅流液中プリン代謝物質およびアンモニアの変化について検討した。その結果は以下に要約する。(1)短時間の激しい筋収縮中に,AMPdeaminationとともにIMPreaminationが同時に代謝を進行させることが確認され,ATPの再補給に貢献していることが明らかにされた。(2)筋刺激直後のIMPと筋中のアンモニアとの間には平衡関係が認められ,アミノ酸代謝に由来するアンモニアの影響はほとんどないことが示された。(3)筋収縮によって蓄積されたIMPの一部は,その回復過程初期から脱リンしinosineやhypoxanthineに代謝されて迅速に血中へ放出されることが確認された。(4)筋中のアミノ酸はIMPreaminationが最も活性化される,筋収縮直後から5分後にかけて,purine nucleotide cycleへの窒素源供給を実現するために代謝を高進させていることが示された。

また筋収縮に対するその代謝応答は非常に迅速であり,かつ連鎖的に反応を進行させていくので,筋中アミノ酸プール全体が著しく増加する結果となる可能性が示唆された。
ヒト赤血球ピリミジン5'-ヌクレオチダーゼアイソザイムのcDNAクローニング

われわれは、遺伝性非球状性溶血性貧血の原因となる赤血球酵素異常症の中でも比較的頻度の高い、ピリミジン5'-ヌクレオチダーゼ(P5N)異常症の分子レベルでの病因解明を最終目標に、ヒト赤血球に存在する2つのP5Nアイソザイムの構造解析を進めている。今年度は、未だ完全精製されていないP5N-2の精製を試みた。スタンダードなクロマトグラフィーを中心とする方法で、2,000mlの赤血球よりP5N-2は約134,000倍に精製され、90μgの精製酵素が得られた。精製標品はSDS電気泳動にてほぼ均一で、U3'MPを基質とした比活性は44、130mU/mgであった。精製酵素を用いたキネティクスでは、従来、報告されている部分精製試料を用いた成績と大きな差はなかったが、本アイソザイムが、糖リン酸エステルおよびその誘導体の中で、例外的に、6-ホスホグルコン酸(6PG)を基質として利用することが明らかになった。その生理的意義については今後の研究を待たなければならないが、本アイソザイムの機能を解明する上で重要な所見と考えられる。精製酵素タンパクをPVDF膜に転写しさらに精製したのち、構造解析の第1歩として、アミノ酸組成分析、およびN末端アミノ酸配列の解析を行なった。本酵素のN末端はブロックされており現在、脱ブロックしての解析に必要な精製標品を大量精製中である。本アイソザイムの部分アミノ酸配列に基づいてオリゴヌクレオチドプローブを作製し、すでに作製済みのヒト網赤血球cDNAライブラリーをスクリーニングすることにより、本酵素cDNAのクローニングを行なう予定である。申請者らは、わが国におけるピリミジン5'-ヌクレオチダーゼ(P5N)異常症例の大部分を発見し、うち7例では異常酵素を部分精製して酵素学的性質を解析している。また、P5Nの2つのアイソザイムをイオン交換クロマトグラフィーにより迅速に分離する方法を開発し、それまで不明な点の多かった両アイソザイムの生化学的性質の共通点、相違点を明らかにした。平成4年度は、未だ一次構造が解明されていないP5N-IIの精製および部分アミノ酸配列の決定を目的として研究を進めた。本アイソザイムについては、未だ単一にまで精製されたとの報告はなく、まず部分アミノ酸配列の決定が可能な程度な標品を精製する条件の検討を行った。赤血球中には、P5Nの他、膜結合性の5'-ヌクレオチダーゼ、酸性ホスファターゼなど類似の反応を触媒する酵素が多数存在するため、各種のリガンドによるアフィニティクロマトグラフィを含む、さまざまな精製手段を検討した結果、1.DEAE Sephadexバッチ処理、2.DEAE Bio Gelカラムクロマトグラフィ、3.Bio Gel P60ゲル濾過法、4.3'UMP Sepharoseアフィニティクロマトグラフィにより、SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動法にて均一なバンドを呈する程度に精製することを見いだした。同電気泳動法にて、P5N-2モノマーは分子量約24,000と推定され、生的理には分子量約48,000の二量体として存在していることが示唆された。現在、部分アミノ酸配列決定のため本アイソザイムを大量精製中であり、合わせて、精製標品を用いて詳細な酵素学的性質の解析を進めている。不明な点の多い赤血球における本アイソザイムの機能について新知見が得られることが期待される。

今年度は、未だ完全精製されていないP5N-2の精製を試みた。スタンダードなクロマトグラフィーを中心とする方法で、2,000mlの赤血球よりP5N-2は約134,000倍に精製され、90mugの精製酵素が得られた。精製標品はSDS電気泳動にてほぼ均一で、U3'MPを基質とした比活性は44、130mU/mgであった。精製酵素を用いたキネティクスでは、従来、報告されている部分精製試料を用いた成績と大きな差はなかったが、本アイソザイムが、糖リン酸エステルおよびその誘導体の中で、例外的に、6-ホスホグルコン酸(6PG)を基質として利用することが明らかになった。その生理的意義については今後は研究を待たなければならないが、本アイソザイムの機能を解明する上で重要な所見と考えられる。精製酵素タンパクをPVDF膜に転写しさらに精製したのち、構造解析の第1歩としては、アミノ酸組成分析、およびN末端アミノ酸配列の解析を行なった。本酵素のN末端はブロックされており現在、脱ブロックしての解析に必要な精製標品を大量精製中である。本アイソザイムの部分アミノ酸配列に基づいてオリゴヌクレオチドプローブを作製し、すでに作製済みのヒト網赤血球cDNAライブラリーをスクリーニングすることにより、本酵素cDNAのクローニングを行なう予定である。
化学的,物理学的手法によるイオンチャンネル超分子構造の解析

相次いで一次構造が明らかにされているイオンチャンネルの構造と機能を解明する次のステップとして、その立体構造,ならびに機能修飾物質の特異的結合で生成する複合体の超分子構造を明らかにすることを目的に研究を進めているが,本年度得られた知見は下記のようにまとめられる。1.L型Cのチャンネルに結合してアゴニスト又はアンタゴニスト作用を示す一対のジヒドロピリジン型エナンチオマーの結合部位を同定する化合物として,トリチゥム標識(±)202-791の合成とそのエナンチオマーの単離を検討した。トリチゥム標識に先立って非標識体の合成を行い,その結果よりトリチゥム標識体合成のルートを確立した。またキラル分離用カラムを用いることによって(±)202-791を光学分割する好適な条件を確立した。この成果に基づき,現在トリチゥム標識(±)202-791の合成と両エナンチオマーの単離を進めている。2.二次元結晶解析に供する高濃度のNaチャンネルタンパク質を迅速に精製する方法として単クローン抗体を用いるイムノアフィニティ法を確立した。また結晶化に要する時間内でタンパク質が失活・変性しない条件を検討し,ほぼ満足できる条件を見い出した。
フレキシブルエレクトロニクスに資する表面歪みゼロフィルムの創製

生体に優しいフレキシブルなデバイスの実現を目指して,フィルムの湾曲に伴う表面の膨張に対応できる伸縮可能な導電性材料やセンサーの開発が活発である。しかしながら多くの場合数パーセントの膨張歪みで破断してしまう。本研究では,高伸縮可能な物質デバイスを作るのではなく,これまで見過ごされて来たフィルム基板の湾曲に伴う膨張収縮に着目した。湾曲しても表面が膨張しない歪みゼロフィルムを設計・創成する事により,幅広い高性能物質をフレキシブルエレクトロニクスへ適用可能となる。本研究では,湾曲に伴う歪みを定量的に高精度計測する手法および装置の開発を行い,積層フィルムでは表面歪みを大きく減少できる事が明らかとなった。しかしながら,多くの場合数%の膨張歪みで破断してしまう。本研究では,高伸縮可能な物質デバイスを作るのではなく,これまで見過ごされていたフィルム基板の湾曲に伴う膨張収縮に着目する。湾曲しても表面が膨張しない歪みゼロフィルムを設計・創製することにより,幅広い高性能物質をフレキシブルエレクトロニクスへ適用可能となり,研究分野進展に大きく貢献できる。さらに,材料の柔らかさや伸縮を三次元的に精密制御できる材料の創製が実現し,他分野への波及効果も大きい。平成25年度は既存のフレキシブル基板の歪み測定法を中心に検討した。様々なフレキシブル基板を作製し歪みを測定するため,表面グレーティングを有する極めて柔軟なラベルを作製しフレキシブル基板に貼り付けることにより,対象とするフレキシブル基板の歪み測定を確立した。表面に深さ250 nmの凹凸構造を有するシリコン基板にスペーサーを介してガラス基板をのせガラスセルを作製した。シリコーンゴム(PDMS)の前駆体をこのセルに注入した後,加熱して無色透明かつ柔軟なPDMSフィルムを得た。このフィルムを既存のフレキシブル基板に貼り付けたのち光学系に設置して,プローブレーザー光を入射すると回折光がスクリーン上に現れた。湾曲に伴うこの回折角度変化からフレキシブル基板表面上の格子周期変化すなわち歪みを評価できる。ここで,湾曲前の格子周期と元のシリコン基板の周期が良く一致することを確かめ,歪み解析の精度について確認した。PDMSフィルムの膜厚と格子周期とを変えてフィルムの湾曲に伴う表面ひずみを定量できた。本年度はPDMSの積層フィルムを調製し,曲げに伴う表面歪みを解析した。波長633 nmのヘリウムネオンレーザー光を自動精密ステージ上に搭載した試料フォルダーに設置したフィルムに入射した。フィルム表面に記録したグレーティング光からの透過光および回折光をスクリーン上に投影し,CCDカメラで距離を解析し,回折角を見積もることにより,回折角から表面の周期を評価した。単層フィルムの曲げによる表面歪みでは,中立面が中心部に存在する対照的な表面歪みが観測されたのに対して,硬さの異なる二層のPDMSフィルムでは,表面収縮と表面膨張は非対称となり中立面が中央からシフトすることが明らかとなった。外側に硬い層を積層したPDMSフィルムでは,単層に比べて曲げによる膨張を抑制できることがわかった。本研究では,高伸縮可能な物質デバイスを作るのではなく,これまで見過ごされてきたフィルム基板の湾曲に伴う膨張収縮に着目した。湾曲しても表面が膨張しない歪みゼロフィルムを設計・創成する事により,幅広い高性能物質をフレキシブルエレクトロニクスへ適用可能となり,研究分野進展に大きく貢献できる。本年度はより高精度で湾曲に伴う歪みをリアルタイムで定量的に自動測定できる装置の開発を行った。サンプルホルダーの押し込み部の精度を高めるとともに,装置の性能向上を図る事により,単層フィルムの歪みを0.1%以内の誤差で計測できることが明らかとなった。さらに,柔軟なPDMSフィルムの湾曲外面では,従来の単純な押し込み方向と平行方向の膨張と垂直方向への収縮ではなく,両方向において膨張することを見いだした。

本研究では,湾曲に伴う歪みを定量的に高精度計測する手法および装置の開発を行い,積層フィルムでは表面歪みを大きく減少できる事が明らかとなった。積層フィルムの曲げに伴い,表面の膨張が抑制されることが明らかとなったため,研究はおおむね順調に進展している。一方,見いだした特異な湾曲挙動解明のため今後の研究計画には変更を行う。高分子材料見いだした特異な挙動解明のためさらなる解析システム高精度化を検討する。具体的には,ソフトウェアおよび光学系の改良により,測定のばらつきを低減する。また,サンプルホルダー部の構造により,湾曲時におけるフィルム形状の画像品質が大きく異なることが明らかになりつつある。ホルダー部の構造を見直すことで,画像品質の構造による計測の精度向上を図る。当初の研究目的および研究計画に沿っておおむね順調に進展している。PDMSフィルムの作製および光学系の構築に成功した。フィルムの湾曲歪みを定量したところ,単層フィルムでは理論と一致する事を明らかにしている。(次年度使用額が発生した状況)フィルムの湾曲に伴う表面歪みを計測できる解析システムの構築に成功し,単層フィルムの歪みの計測を行ったが,その過程で特異的な膨張収縮挙動を見いだした。そこで計画を変更し,得られた結果の解析および再現性確認に時間をかけて取り組んだため,次年度使用額が発生した。当初の計画通り進める予定である。(次年度における未使用額の使途内容)そのため,見いだした特異な挙動解明のためさらなる解析システム高精度化,学会等での発表および論文発表を次年度に行うこととし,未使用額はその経費に充当する。当初見込んでいた物品購入よりも少ない物品により研究が進展したため,次年度使用額が生じた。当初の研究計画に沿って使用を進めるが,次年度使用額を合わせて使用することにより,より円滑な研究進展を見込んでいる。一層の研究促進をはかるため,情報収集などを目的とした学会参加も検討する。
ドメイン配向制御を指向した有機半導体単位を含むブロック共重合体の創製

有機薄膜太陽電池の変換効率は薄膜中の形態に影響を受ける。本課題ではドメインの形状と配向を精密に制御する手法として、共役系ポリマーと不活性ポリマーを成分とするブロック共重合体を利用することを提案している。フラーレン誘導体のブレンドフィルムのモルフォロジーは不活性成分の種類に依存した。親和性の高いポリスチレンでは相分離サイズが大きくなる傾向があり、ポリエチレンオキシドではサイズが小さくなり、かつその配列が規則正しくなる傾向が見られた。本申請課題では、ポリチオフェンやポリアリールアミンのようなドナー性のp型高分子半導体の末端を化学修飾し、ドナー性高分子とアクセプター性部位が形成する界面構造をその方向性も含めて自己組織的に制御する手法の確立を目的としている。平成20年度は主として、ポリトリアリールアミンとポリオキシエチレン(PEO)のブロック共重合体を合成し、詳細に分子構造解析を行った。そのために新しく2官能型のモノマーを合成し、パラジウム触媒によるC-Nカップリング反応により高分子とした。重合の停止剤もしくは開始剤としてPEOの末端にブロモ化したフェニル基を有する化合物を合成し、ブロック共重合体の作製に用いた。得られたブロック共重合体の薄膜を作製しモルフォロジーを観察したところ、ミクロ相分離構造が観察できた。このブロックポリマーをp型半導体として、PEOで修飾したフラーレンとのブレンドからなる薄膜を作製し、モルフォロジー観察及び光電変換素子の特性評価を行った。ブレンド膜においても相分離構造は観察できたが、規則正しく配向した構造は観察できなかった。分子量分散の広さや、基板との界面制御が適切でなかったことが原因と考えられる。光電変換特性は観察されたが、ブロック共重合体を利用することの優位性の確立には至らなかった。平成21年度は組成比の異なるポリチオフェンとポリエチレンオキシドからなるブロックコポリマーP3HT-b-PEOを合成した。そしてP3HTあるいはP3HT-b-PEOとPCBMのブレンド(重量比1:1)を用い、熱アニーリングや溶媒アニーリング処理を施した光電変換素子を作製し評価した。熱アニーリング処理を行った素子を作製し、膜厚、及びブロック組成の最適化を検討したところ、膜厚は70nm付近が良く、P3HT-b-PEOにおけるPEOの組成比は7%前後が良いことがわかった。熱アニーリングを行った素子では従来のP3HTを使用した素子では変換効率が1.38%であるのに対して、P3HT-b-PEO(PEO組成比6.9、9.3%)を使用した素子ではそれぞれ1.53%、1.46%でブロックコポリマーを使用した方が性能が良かった。これはPEOの存在により電荷分離に適した相分離構造が形成できたためである。次に最適な膜厚の下、溶媒アニーリング処理をした素子を作製しその評価した。溶媒はクロロホルム、クロロベンゼン、CS_2を使用した。その結果、P3HTを使用しCS_2(1h)でアニーリングした素子において最も性能の向上が見られた。一方、同様の条件でP3HT-b-PEOを用いた素子ではP3HTほどの性能は出ず、熱アニーリングを行った素子よりも性能が下がってしまった。用いる材料により最適な溶媒及びアニーリング時間が異なること、また素子として最適な膜厚と溶媒アニーリングに適した膜厚が異なることなどが考えられるので、P3HT-b-PEOを用いた素子では、更なる検討が必要であることがわかった。本申請課題では、ポリチオフェンのようなドナー性のp型高分子半導体の末端を化学修飾し、ドナー性高分子とアクセプター性部位が形成する界面構造をその方向性も含めて自己組織的に制御する手法の確立を目的としている。平成22年度は不活性成分として、低極性でフラーレン誘導体と比較的親和性のあるポリスチレンを含むポリ(3-ヘキシルチオフェン)-block-ポリスチレン(P3HT-b-PS)の合成した。末端にホウ酸エステルを含むポリスチレンを原子移動ラジカル重合により合成し、片末端に臭素を持つP3HTと鈴木カップリングさせることで目的ポリマーを得た。分子構造解析によりホモポリマーのコンタミネーションのないブロック共重合体が得られたことを確認した。DSC測定からP3HT由来の融点、PS由来のガラス転移が観察され、ミクロ相分離構造が示唆された。得られたP3HT-b-PSとフラーレン誘導体である[6,6]・フェニル-C_<61>-ブタン酸メチルエステル(PCBM)とブレンドフィルムを作製し、そのモルフォロジー観察と光電変換特性について検討した。ブロック共重合体をベースとした薄膜を熱アニールしたところ、同一条件のホモポリマーの場合と比較して相分離が明確になった。PS鎖がPCBMの凝集を促進していると考えられる。また、アセトン蒸気による溶媒アニールの結果、さらに相分離が進行した。

ITO/PEDOT:PSS(30nm)/活性層/LiF(0.5nm)/A1(100nm)という構成の.素子を作製し、光電変換特性を測定した。変換効率は熱アニールしたものが最も高く(1.93%)、P3HTホモポリマーをベースにした素子より効率が高かった。溶媒アニールでは、PCBMのドメインサイズが増加しすぎたため、変換効率が下がったと考えられる。
光通信波長域でテラヘルツ応答可能な分子材料・デバイスの開発

前年度までに、テラヘルツの光信号列を制御することを目的に、電気制御を用いない光の特性のみを利用した反射型の光変調素子を提案し、単一信号のピコ秒オーダーの光変調を達成してきた。今年度は、(I)擬似的なテラヘルツのパルストレインによる連続的にパルス信号を変調する試みおよび、(II)位相変調型の光変調を提案した。(I)疑似テラヘルツを発生させる光学系を新規に組み立て、一つのフェムト秒パルスを1ps数psの間隔を持つパルストレインに分割した。フタロシアニン系の色素分散高分子薄膜をもちい連続パルス光の光変調を試みた。導波モードが斜め入射である問題点から、1psの応答は得ることができなかったが、各パルス光を時間的に分離できる数ピコ秒から10psオーダーの間隔であれば連続パルス光変調の可能性を示唆した。(II)偏光板を複数組み合わせ、これまでの強度のみの光変調ではなく、位相変化を用いた手法について検討した。出力光は、Johns行列を用いた計算方法で予測された。この結果、導波モード条件では著しい位相の変化が確認され、検出偏光板の方位角度に依存した複雑な変化を示した。フェムト秒レーザー励起により、おもに屈折率の嘘数部のみの変化で光変調が実現できた。このように、情報通信技術における次世代の技術、全光制御型の光変調方法としてのあたらしい可能性を見出した。確立した成果はApplied PhysicsLettersで近日公開予定である。テラヘルツの光信号列を制御することを目的に、電気制御を用いない光の特性のみを利用した反射型の光変調素子を提案してきた。これまで、フタロシアニン系の色素分散高分子薄膜は近光通信波長領域にて良好な特性を示すことを明らかとしてきた。また、導波モードを利用した光変調素子に組み込むことで、数百ナノメートルの薄膜を用いても高い強度変化を示した。しかしながら導波モードの反射スペクトルは、モード形成する波長幅が広く、フェムト秒オーダーの制御パルスを用いても応答速度は1psの材料そのもの応答は得られなかった。テラヘルツ駆動できる多数チャンネル一括処理を行うためには、導波モード形成する波長幅制御と、斜め入射される時に生じるパルスの空間的な広がりがもたらす時間の広がりを改善する必要がある。これらの問題を解決するために、昨年度は(1)クラッド層膜厚と導波モードの波長幅の関係の解明すること、(2)信号光が斜めに入射される際に生じる時間的な遅延を軽減するための制御光の照射タイミングの工夫を試みた。後者の方法として、高屈折率プリズムの導入、制御パルスのパルス整形、および制御光の遅延などである。導波モードの波長幅を制御する方法としては、クラッド層膜厚を増加させることで、導波モード波長幅は鋭くなり、計算上5nm、実測においても30nmまで狭まり波長幅制御ができた。また時間の広がりを制御するために、膜に対し制御光も信号光と同様の斜め入射し遅延を与えたところ、タイミングの広がりを軽減することに成功した。なお、(1)の波長幅とクラッド膜厚の関係を明らかとし波長分解能の制御法を確立した成果はApplied PhysicsLettersで報告した。
分子設計と反応制御のための分子理論の開発

主体分子、ナノサイズ分子など、大規模分子の電子状態、化学反応を精度よく記述することは、現代の量子化学理論の中心的な課題のひとつである。本研究の目的はあたしい分子理論の開発やアルゴリズム、ソフトウェアの開発とともに「次世代理論」を開発し、「理論に先導された分子設計、反応制御」を達成することにある。大規模分子を、実際に理論的に取り扱うには、多くの解決すべき問題が残されている。本年度は、以下に述べるように、(1)新しい分子理論の開発、ソフトウェアの開発、(2)相対論的分子理論の開発、(3)大規模分子計算に向けた密度汎関数方の開発、および、応用研究として、(4)分子理論の触媒反応系への適用、の4つのテーマに重点をおいて、プロジェクトを推進した。(1)これまで、多配置摂動論(MRMP, MC-QDPT)などの開発を行い、分子の励起スペクトル、化学反応に適用してきた。しかしながら、大規模分子を実際に理論的に取り扱うには、出発点としている波動関数に含まれる電子配置の大きさがボトルネックである。この問題に対するため、系の性質に応じて任意の電子配置を選択することのできる手法GMC-SCF法、および、それを参照関数としたGMC-PT法を開発し、大規模分子の計算を可能にした。(2)重い原子を含む系を研究する際には相対論的効果が重要である。これまで困難とされてきた高次のDouglas-Kroll方を開発し、DK3法として実現した。これを基に、戎原子を含む化合物の的確な同定、および、周期表のすべての元素に対する高精度基底関数の開発等を行なった。(3)従来の密度汎関数法では、長距離電子間が交換相互作用が含まれていないため、ファン・デル・ワールス相互作用の記述が十分でなかった。この問題に対し、アンダーソンらによる密度汎関数法をはじめて分子系に適用することによって解決した。(4)これらの開発された分子理論を実際の系、特に強い水素結合の働く系に適用し、原子・分子レベルでの反応機構や強い水素結合の反応に対する役割を明らかにした。本研究の目的は新しい分子理論の開発やアルゴリズム、ソフトウエアの開発をもとに「次世代の分子理論」を開拓し、「理論に先導された分子設計、反応制御」を達成することにある。特に数百から千原子系を定量的に扱える分子理論の開発を目標にしている。本年度は以下に述べるように、(1)新しい分子理論の開発、ソフトウエアの開発、(2)相対論的分子理論の開発、(3)大規模分子計算に向けた密度汎関数理論の開発および応用研究として(4)分子理論の触媒反応系への適用、の4つのテーマに重点をおいてプロジェクトを推進してきた。大規模分子にも適用できるabinitio分子軌道理論として、多配置摂動論(MRMP,MC-QDPT)などの開発を行い、分子の励起スペクトル、化学反応等に適用してきた。多配置摂動論は少ない計算コストで精度よく分子の電子状態を記述することができる方法として現在では確立した手法となっている。しかしメゾスコピック系を実際に取り扱うには、i)基底関数による物理量演算子の表現である多量の分子積分の高速計算、ii)メゾスコピック系の多数ある分子軌道の効率よい決定、iii)孤立分子だけでなく、溶液中の電子状態、反応の理論的記述に必要な溶媒効果の取り込み、表面における分子の電子状態、反応の記述を可能にするバルクの効果の取り込み、など数多くの解決すべき問題が残されている。

これらの問題を新たな電子状態の手法、アルゴリズム、およびプログラムを開発することによって、一つ一つ解決していくことをめざしている。最終的にはこれらの手法を系統的に適用し、メゾスコピック系の電子状態計算を最初から最後まで、一貫して行うことができるようなプログラム・ソフトウェアを開発することを視野に置いている。すでに高速積分プログラムパッケージSPHERICAの開発に成功している。重い原子を含む系を研究する際には相対論的効果が重要になってくる。理論的に相対論的効果を考慮するにはSchr dinger方程式のかわりに、Dirac方程式が解かねばならない。Dirac方程式は4成分spinorを持つため計算コストが高く、現在のところ分子への適用は小さな系に限られている。われわれはDirac方程式の持つsma11成分を理論的に消去することにより、RESC法と呼ぶ新しい相対論的電子状態理論を開発した。RESC法は変分的に安定で、高次の相対論的効果を取り込むことができる。また、容易に既存の非相対論的電子状態プログラムに組み込むことができ、どんな電子状態理論に対しても相対論的効果を考慮することが可能である。この方法で相対論的効果を考慮するためにかかる時間は、対応する非相対論的計算とほとんどかわらない。RESC法を高度な電子相関理論と組み合わせることによって、基底状態に限らず、重い原子を含む系の励起状態の計算に対しても適用可能である.われわれは分子理論を応用する化学系として触媒反応系、溶液内反応に着目している。工業的に重要な化学プロセスに利用される触媒の多くは、従来は試行錯誤的な物質探索を経て開発されてきたが、原子・分子レベルでの反応機構と触媒効果が分かれば、より合理的な触媒開発が可能なはずである。また多くの化学反応は溶液内で進行する。DNA,RNAなどの生体分子が関与する系はなかでもとりわけ重要である。本応用研究では、分子理論計算の手法を用いて触媒反応、溶液内反応のメカニズムを明らかにし、触媒設計、反応設計の指針を提案することを一つの目的としている。本研究の目的は新しい分子理論の開発やアルゴリズム、ソフトウエアの開発をもとに「次世代の分子理論」を開拓し、「理論に先導された分子設計、反応制御」を達成することにある。特に数百から千原子系を定量的に扱える分子理論の開発を目標にしている。本年度は以下に述べるように、(1)新しい分子理論の開発、ソフトウエアの開発、(2)相対論的分子理論の開発、(3)大規模分子計算に向けた密度汎関数理論の開発および応用研究として(4)分子理論の触媒反応系への適用、の4つのテーマに重点をおいてプロジェクトを推進してきた。大規模分子にも適用できるab initio分子軌道理論として、多配置摂動論(MRMP,MC-QDPT)などの開発を行い、分子の励起スペクトル、化学反応等に適用してきた。多配置摂動論は少ない計算コストで精度よく分子の電子状態を記述することができる方法として現在では確立した手法となっている。しかしメゾスコピック系を実際に取り扱うには、i)基底関数による物理量演算子の表現である多量の分子積分の高速計算、ii)メゾスコピック系の多数ある分子軌道の効率よい決定、iii)