hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ミトコンドリアの進化の多様性

非モデル真核微生物のミトコンドリアゲノム解析を進め、クリプティスタ生物群の原始系統、クロララクニオン藻などに関するデータからミトコンドリアゲノムの多様性に関する新知見を得た。環形動物と魚類を交互寄生する粘液胞子虫のゲノムの極度に縮退したゲノムを解析した。胞子ステージから栄養体ステージへの推移に関与する遺伝子を動物腸管内のトランスクリプトーム解析にて特定し、ゲノム縮退と従属的な生活環の関連性を解明した。ミトコンドリア(mt)DNA変異病原性理解のため、mtDNAに病原性突然変異を有し、かつ核DNAにコードされたミトコンドリア分裂因子Drp1を組織特異的に欠損したマウスを用い、病態がより重篤化する傾向を認めた。核コード遺伝子がmtDNAの病原性突然変異による病態発症の抑制に密接に関わっており、核-ミトコンドリア間クロストークが生体の機能に影響を与えていることを示した。mtDNAtRNALys遺伝子点突然変異保有マウスにおいて加齢によって軽度の筋委縮や腎不全等の発症を発見した。独立してヒトミトコンドリア病患者と相同部位に突然変異を有するマウス培養細胞株を見出し、当該変異の濃縮に成功した。ミトコンドリアの進化の多様性を理解することを目的として、主に嫌気的原生生物等を用いたミトコンドリア関連オルガネラのタンパク質構成因子、生理機能、タンパク質・代謝物輸送装置、分裂装置等の分子レベルでの同定と機能解析並びに関連した全ゲノム解析等を実施し、多方向性のミトコンドリア進化の様態を解明し、進化の方向を決定する因子に関する様々な知見を獲得した。多様な生態・環境の中で独自に進化を遂げたミトコンドリアの構成・タンパク質輸送・機能とその祖先(由来)を解明し、ミトコンドリアの独自進化が宿主に授けた能力・依存を理解することにより、ミトコンドリアの「マトリョーシカ型進化原理」を確立する。具体的には、嫌気的環境に適応した赤痢アメーバのマイトソームへの輸送・分裂・機能の分子機構と進化の系譜を解明する。本年度は特に赤痢アメーバのマイトソームへのタンパク質輸送の分子機構を解明することに成功した。マイトソームの外膜タンパク質であるTom40を標識したタンパク質を発現する赤痢アメーバ形質転換体から免疫沈降法で複合体を精製し、質量分析により、Tom60と名付けて新規タンパク質を同定した。更にTom60のマイトソームへの局在を免疫電子顕微鏡および細胞分画・イムノブロットにより証明した。更に、マイトソームマトリクスタンパク質がインビトロでTom60と直接的に、間接的に結合することを証明した。本研究成果は高度に機能分化したミトコンドリアにおいて、新規の受容体・輸送体が機能することを示した最初の例であり、真核生物・オルガネラの進化の理解に対して大きなインパクトをもっている。更に、多様な生態・環境に適応したカルペディオモナス様生物を含む複数種類の自由生活性嫌気性原生生物を材料として、EST,ゲノム解析を継続した。
肝臓と食欲をつなぐ肝臓特異的発現転写因子ＣＲＥＢＨと分泌ホルモンＦＧＦ２１

我々は小胞体ストレス関連転写因子と考えられているCREBHの食欲からの生活習慣病への関与を明らかにしている。小胞体ストレスは生活習慣病発症に働くと考えられているが、CREBHは逆に改善する。そのメカニズムの一端としてFGF21の発現誘導を我々は上げている。FGF21は全身に作用し、脂肪組織では脂肪量の低下、肝臓では脂質合成抑制による脂肪肝の改善が明らかになっている。さらにFGF21は脳に作用することが知られている。CREBHの機能の一つに食欲の低下があり、その効果とFGF21の関連に興味を持って解析を行っている。我々はCREBHによる食欲の低下にFGF21のみならず他のホルモンの関与を想定しており、本研究ではそれらホルモンを介したCREBHの食欲と脂質代謝のInteractionを明らかにすることを目的とした。CREBHは肝臓で機能する転写因子であるにも関わらず、その効果は全身に及んでいるこの変化が肝臓由来の分泌因子であるか、また、肝臓を起点とした脳神経系への作用であるかどうかを検討した。CREBHが転写因子として肝臓で分泌タンパクであるFGF21の発現が誘導した。CREBH過剰時にFGF21をノックダウンし、CREBHによる代謝の変化を検討した。FGF21のノックダウンでは脂質代謝の改善効果が減弱化したが、食欲への影響は見られなかった。CREBHによる食欲低下にかかわる他の因子の同定が今後必要なっている。24年度が最終年度であるため、記入しない。我々は小胞体ストレス関連転写因子と考えられているCREBHの食欲からの生活習慣病への関与を検討している。そのメカニズムの一端として生活習慣病改善ホルモンFGF21の発現が誘導させた。その結果、CREBHの過剰発現では血中グルコース、インスリン、脂質の低下、食欲低下を示し、生活習慣病の病態を改善させた。逆にノックアウトマウスでは普通食摂取時にも血清中性脂肪の増加をはじめとする栄養代謝の異常を示した。FGF21の遺伝子発現制御メカニズムの解析ではCREBHが直接、FGF21の発現制を活性化する経路とさらにすでに報告のあるPPARαを介した経路の2つの経路で制御することを明らかにした。PPARαを介した経路はCREBHがPPARαの発現を直接、上昇させることによる。PPARαの活性化は脳での食欲制御に関わることが知られている。肝臓でのCREBH過剰発現時、脳での遺伝子発現のパターンは摂食促進であるのに対し、実際、摂食量は低下した。CREBHによる食欲抑制の原因の一つにPPARaが関係する可能性が考えられる。PPARαの活性化剤による脂肪酸酸化の亢進が肝臓および血中の脂肪酸組成を変化させることで食欲を変化させる。そのため、CREBHによる食欲の変化にPPARαを介した脂肪酸の変化による可能性が考えられた。現在、CREBH過剰発現マウスの肝臓における脂肪酸組成の検討を行っている。現在、成果をまとめ、論文投稿中である。肝臓における脂肪酸組成の変化と食欲の関係をさらに解析していく。CREBHノックアウトマウスやPPARaノックアウトマウスなど遺伝子改変マウスを使い、食欲の変化の起因となる変化を明らかにしていく。
脳が読み解く美 :絵画のゆらぎと脳電磁場反応

視覚対象の美を1/fゆらぎの観点から捉え、1/fゆらぎのあるものとそうでない絵画を見ているときの脳活動を306チャンネル脳磁図(MEG)で時空間的に分析し、絵画の構成要素(ゆらぎ)から美の脳内基盤を検討した。名画(「ヴィーナス誕生」、「モナ・リザ」、「哭く女」など)を刺激として用いて脳磁場を計測し、バーチャルセンセを活用して扁桃体の活動を安定して計測できることに成功した。絵画の種類により前頭眼窩野の活動も捉えることができた。ただし、定量解析には至らなかったので、今後も研究を継続する。<目的>美的評価は、視覚像そのものに対するボトムアップ的評価と、視覚像から得られる意味や解釈によるトップダウン的評価の2つに大別される。従来の研究手法は、脳機能計測と主観的評価の相関から美を読み解いており、客観的に計測される脳活動を被験者の主観から評価する結果となっていた。これとは、全く逆の発想で、視覚対象の美を1/fゆらぎの観点から捉え、1/fゆらぎのあるものとそうでない絵画を見ているときの脳活動を306チャンネル脳磁図(MEG)で時空間的に分析し、絵画の構成要素(ゆらぎ)から美の脳内基盤を明らかにする。分析手法も刺激と時間的に同期した事象関連誘発反応だけでなく、気付きに関連するガンマ(γ)振動を用いて解析する。<解析>1絵画のゆらぎ解析高名な絵の画集(世界の名画1000の偉業)を購入し、戸次が開発した解析アルゴリズムにより絵画のパワースペクトルを求め、両対数プロットでゆらぎ解析を行った。2脳磁場反応解析美の評価にはいわゆる社会脳(上側頭溝ー扁桃体ー前頭眼窩野)の活動を捉えることが重要である。扁桃体や前頭眼窩野は比較的深部にあるので、通常のMEG解析法では活動が捉えにくい。そこで、空間フィルタ法の一種であるBeamformerにより扁桃体の活動をいかに捉えるかについて検討した。<結果>1ルネサンス前後からモダンアートの絵画全体のスペクトル解析に基づくデータベースを構築した。この基本的解析により、実験に使用する絵画(「ヴィーナス誕生」、「モナ・リザ」、「哭く女」など)を決定した。2これらの刺激を用いて脳磁場を計測し、バーチャルセンセを活用して扁桃体の活動を安定して計測できることに成功した。<総括>絵画の揺らぎから社会脳の活動の変化を捉えることができた。<今年度の解析>(1)絵画のゆらぎ解析高名な絵の画集(世界の名画1000の偉業)を購入し、戸次が開発した解析アルゴリズムにより絵画のパワースペクトルを求め、両対数プロットでゆらぎ解析を行った。これによりルネサンス前後からモダンアートの絵画全体のスペクトル解析に基づくデータベースを構築した。この基本的解析により、H24年度に使う絵画(「ヴィーナス誕生」、「モナ・リザ」、「哭く女」など)を決定した。(2)脳磁場反応解析美の評価にはいわゆる社会脳(上側頭溝ー扁桃体ー前頭眼窩野)の活動を捉えることが重要である。種々の刺激を用いて計測し、バーチャルセンセを活用して扁桃体の活動を安定して計測できることに成功した。1.脳磁場反応解析で一番のネックだった脳深部構造の扁桃体を空間フィルタの一種であるbeamformerにより活動を捉えることがバーチャルセンサを用いて可能になった。この方法論の確立で次年度の研究の進展が期待できる。2.絵の画集(名画1000枚)を購入し、そのゆらぎ解析は終了した。

その結果、似たような1/fゆらぎをもつ絵画を選んで、脳磁場反応の違いを解析できる状態となった。3.扁桃体の活動を誘発脳磁場反応で解析するか、背景活動の時間周波数解析(ウエーブレット解析)で行うかは、もう少しデータが必要である。1.脳磁場反応解析で一番のネックだった脳深部構造の扁桃体を空間フィルタの一種であるbeamformerにより活動を捉えることがバーチャルセンサを用いて可能になった。扁桃体の活動を誘発脳磁場反応で解析するか、背景活動の時間周波数解析で行うかは、もう少しデータが必要であり、さらに検討を加える。2.絵の画集(名画1000枚)のゆらぎ解析は終了したので、似たような1/fゆらぎをもつ絵画を選んで、脳磁場反応の違いを解析できる状態となった。複数の絵画を選択し、脳磁場反応の違いを解析する。時間的余裕があれば、画像のフィルタリング処理を行い、1/fゆらぎを除去し、その重要性を検討する。3.繰り越した額は約1万円なので、物品費に充てる。MEGオープンラボ代、被検者への謝金、国内学会参加旅費、コンピュータ関連の消耗品費に使用する。
日本近世を中心とする書籍類の流通と価格についての研究

近世初期書籍目録や蔵版目録書き入れ、また購書目録等既刊の資料から抽出し、書籍価格のデータベースを作成した。また、国内の図書館・文書館を調査し、書籍価格の記事を備える資料を収集した。それに基づき、上記データベースにデータを付加し、最終的にそれをCDに収めて研究者に広く配布した。また『書籍文化史』第1014集を発行した。これには投稿論文とともに書籍に関する研究文献目録を収載、研究者と諸機関に配布し、研究情報の共有に資した。(1)基礎的データの整備(1)近世前期発行書籍目録類より、書籍価格記事のあるものについて、データベースを作成する。(2)近世後期、各版元発行の蔵版目録について、価格記入のあるものをデータベース化する。(3)各地の史料調査等で得た書籍価格に関わる史料の価格記事をデータベースに加える。(2)史料調査と資料収集・整理(1)各地の図書館・文書館等に所蔵されている近世書籍文化に関わる史料を渉猟し、書籍価格に関わるものについて収集・整理をおこなう。(2)書籍流通に関わる資料を収集・整理する。(3)研究成果の公開と研究者間における研究情報の共有化『書籍文化史』を年1回のペースで編集・発行する。「近世書籍研究文献目録」補遺を連載し、寄稿された論考・資料紹介を掲載し、研究者・研究機関に配布する。1.基礎的データの整備・天和元年版『書籍目録大全』・元禄九年版『増益書籍目録大全』・『宝貨記』の書籍価格情報を謝金を用いてデータ化した。・埼玉県立文書館・国文学研究資料館等における史料調査で得た書籍価格についてのデータ、また活字化されている購書記事から価格情報を取り出し集積した。それに、幕末期の蔵版目録に記されている価格符丁を解読したものを現在付加しているところである。2.史料調査と資料収集・整理・書籍流通と価格に関わる史料の収集を行った。埼玉県立文書館・国文学研究資料館史料館・横浜開港資料館等の保存機関において、書籍購入に関わる古文書史料を調査し、写真撮影によりデータの収集を行った。また、すでに公表されているものにっいて、コピー等によりデータを収集した。・書籍流通に関わる史料として、貸本屋の営業文書等を収集した。また、東金の書肆多田屋嘉左衛門家の文書の整理に着手した。3.研究成果の公開と研究者間における研究情報の共有化・『書籍文化史』第十集を2009年1月に発行した。寄稿論文3本に「近世書籍文献目録」「書籍文化史料分類目録」の増補記事を取り合わせ、118頁の冊子とし、研究者・研究機関に送付した。1.基礎的データの整備・次の各資料から書籍の価格に関わる記事を抽出しデータベース化した。『内池家蔵書目録』・『世帯道具覚』・『皇学所御用』・『天保十四年庵原郡今宿池田家諸本諸道具所持控』・大塚荷渓『書画雑事記』・本居宣長『宝暦二年以後購求謄写書籍附書目』・吉田松陰『費用録』・貝原益軒『公私書目』・『俳諧書籍目録』・『和泉屋吉兵衛直段書」。入力は、ある程度専門的知識を備えた大学院生を雇って行い、提出されたデータをチェックし若干の修正を行った。・埼玉県立文書館をはじめとする史料調査、また購入資料から得た書籍価格に関するデータをデータベースに蓄積する作業を継続した。また蔵版目録書き入れ価格のデータもこれに加えて入力を継続した。2.史料調査と資料収集・整備・各地の文書館・図書館等にて書籍流通と価格に関わる資料の収集を行った。3.研究成果の公開と研究者間における研究情報の共有化・「書籍文化史』第11集を2010年1月に実行した。資料紹介存中心とする6本の原稿を収載し、全200頁の冊子とした。この冊子は、関連する研究に携わる研究者、関連研究機関に配布した。・書籍文化史に関連する文献資料の収集を継続し、当該年度内に得たデータをまとめ「『増補改訂近世書籍研究文献目録』補遺3」として『書籍文化史』第11集に収めた。1.書籍価格に関する基礎的データの整備(1)書籍価格資料のデータ化平成22年度は、『金生堂蔵板書目』・『文渓堂蔵版書目録』.『青雲堂蔵版目録』・『山静堂蔵板目録』・『玉山堂製本書目』・『宝集堂蔵板書目録』等、幕末期書肆発行蔵版目録所掲の書目のうち、価格記入のあるものについてデータ化した。2.史料調査と資料収集・整理(1)史料調査小千谷市図書館・埼玉県立文書館・神奈川県立文書館等で史料調査をおこない、そこで得た収集資料を整理し、書籍価格に関わる記事をデータに付加した。

(2)書籍流通関係資料の収集・整理京都の絵草紙屋桜井屋治兵衛(和久屋治兵衛)家の文書、および、和歌山書肆阪本屋大二郎家の文書の翻刻・整理をおこなうとともに、関連資料の収集をおこなった。3.研究成果の公開と研究者間における研究情報の共有化(1)『書籍文化史』第12集の発行第12集については8本の論考・資料紹介の投稿を得た。それに書籍研究文献目録の補遺を合わせて、220ページの冊子とし、2011年1月に発行した。また、それを研究者・研究機関に配布した。1.書籍価格に関する基礎的データの整備(1)書籍価格資料のデータ化平成23年度は、『慶應二年丙寅秋八月改正高山氏蔵書目録』・『東壁堂蔵版目録』・『積玉圃蔵板目録』・『書画雑事記』等公刊されている資料について、アルバイトを使って入力したほか、新たに入手した購書資料である『蔵書譜』・『自適庵叢書価附』・『高野氏蔵書目』、また、請取書、引札日記等、架蔵のものと公的機関所蔵のものともども、価格記入のあるものについてデータ化した。2.史料調査と資料収集・整理(1)史料調査小千谷市図書館・埼玉県立文書館・信州大学附属図書館・京都府総合資料館等で史料調査を行い、そこで得た収集資料を整理し、書籍価格に関わる記事をデータに付加した。(2)書籍流通関係資料の収集・整理『蔵書譜』・『自適庵叢書価附』・『高野氏蔵書目』、また書店の発行した書籍の請取書などを購入し、それらの翻刻・整理をおこなうとともに、関連資料の収集をおこなった。3.研究成果の公開と研究者間における研究情報の共有化(1)『書籍文化史』第13集の発行第13集については6本の論考・資料紹介の投稿を得た。それに書籍研究文献目録の補遺を合わせて、206ページの冊子とし、2012年1月に発行した(600部作成)。2012年度は、これまでの研究期間に蓄積した書籍の価格についてのデータの見直しを主に行った。すなわち、その遺漏を補うとともに、入力ミスをチェックしながら、各フィールドに分類を施し、検索の便の向上を図った。その上で、近世初期刊行の書籍目録類によるデータベースと、その他の資料によるデータベースの2種類を作成した。前者については、txt形式とcsv形式の2ファイル、後者については前者同様の2ファイルに加えて、分類によって整序た上で可読性を持たせた形式のファイルを作成し、これをpdf形式のファイルに収めた。これに、依拠資料の解題を加え、「近世日本における書籍の価格」と題したCDを作成、2013年1月、関連研究に従事する研究者を中心に広く配布した。なお、関連研究の進展を促すために、これらファイルは再配布を妨げないものとし、加工も自由とした。また、逐次的に公開を継続してきた書籍文化史関連の文献目録の作成のために、文献収集を行い、『書籍文化史』第14集に、2012年度収集データを公開した。また、『増補改訂近世書籍研究文献目録』(2007年、ぺりかん社)以後に収集したデータをすべてまとめ、同目録と同形式に出力したpdfを作成し、これを前記CDの中に収め、研究者の利用に供した。書籍文化史に関連する研究者の情報共有のために、年刊発行を継続してきた情報誌
ビセリングビアサイド類の合成と生物活性

本年度は、ビセリングビアサイド類をより効率良く合成するために、合成ルートの改善を行った。これまではトリメチレングリコールを出発原料とした合成ルートを用いてビセリングビアサイド類の全合成を行なっていたが、新たな合成計画においては不斉点を既に有するRocheエステルを出発原料として用いた。既に不斉点を有する化合物を用いることで、工程数を削減することができた。さらに、ヨウ化ビニル部分を合成の序盤で構築することによって、保護基の脱着や酸化段階の調整を減らすことが可能となった。さらに、以前の手法において毒性の高く高価な塩化クロムを大過剰用いる必要があったが、新しい合成ルートにおいてはヨウ化ビニルへの変換において安価なシュワルツ試薬を用いる手法が適用可能であり、大量合成を目指す上で重要性が高い。以前の合成手法での問題点としてあげられていた、不斉補助基を用いる方法についての改善を行った。不斉補助基を用いる反応は、新たな不斉点構築を行う際に選択性と収率の双方から信頼性の高い手法であったが、等量の不斉補助基を用いる点でアトムエコノミーの観点から問題視されていた。本研究においては、アルデヒドに対して不斉補助基を用いた立体選択的アルドール反応の代わりに、イリジウム触媒を用いた立体選択的なアリル化反応を適用することで問題の解決をはかった。アリル化反応の立体選択性は非常に高く目的の立体化学を有する化合物を与えることがわかったが、反応の進行が途中で止まってしまうことがわかった。本原因については現在調査中である。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。海洋シアノバクテリア由来のマクトリド配糖体ビセリングビアサイド(BLS)とそのアグリコンであるビセリングビオライドB(BLLB)の人工類縁体を用いた、新規カルシウムイオンポンプの阻害剤の開発を目的に研究を行った。カルシウムイオンポンプとして、これまでにBLS類が阻害すると判明しているSERCAと類似性が高く、マラリア原虫が持っているタンパク質であるPfATP6をターゲットとした。PfATP6はマラリア治療薬のターゲットとして期待されており、BLS類の人工類縁体がPfATP6を阻害することができればマラリア原虫に対する毒性を発揮できるものと考えた。新規人工類縁体の設計を行うために、まずホモロジーモデリングの手法を用いてPfATP6の構造を導いた。その結果、BLS類の側鎖部分に親水性官能基を導入することで、PfATP6への親和性向上を見込むことができた。さらに、親水性置換基の導入はSERCAへの親和性を減少させ、ヒトの細胞に対する毒性を低減できると考えた。以上の考察を踏まえて、BLS類の人工類縁体を設計、合成した。設計にあたっては、糖部分を持たず合成の簡単なBLLBをテンプレートとし、これまでに確立したBLLB全合成のルートを利用することで、効率良く人工類縁体を合成できた。最後に、得られた人工類縁体(3種)の抗マラリア活性とヒトの細胞に対する毒性を評価した。当初の計画通り、側鎖に親水性置換基を導入した類縁体のヒトの細胞に対する細胞毒性は大幅に減少した。その一方で、親水性置換基導入による抗マラリア活性は向上しなかった。今後は、他の親水性置換基を導入した人工類縁体を合成し、構造活性相関研究を進めるとともに、糖部分の生物活性に対する影響も調査していく。これまでに確立した全合成ルートを利用することで、ビセリングビオライドBの人工類縁体を合成することができ、新たな類縁体合成における基盤ができた。また、ビセリングビアサイド類の側鎖部分を改変することで、生物活性が大幅に変化したことから、側鎖部分の生物活性に対する寄与を示すことができた。特に、新規薬剤リード開発における問題点であったヒトの細胞に対する毒性を低減することができた。

引き続き、ビセリングビアサイドおよびビセリングビオライドBの人工類縁体を合成し、それらの生物活性を評価することで構造活性相関研究を行う。今後は、シュレディンガー社のGlideを用いたドッキングシミュレーションを活用することで、PfATP6に対する親和性の高い人工類縁体を設計し合成する。また、ビセリングビアサイド類の糖部分を改変した人工類縁体を合成することで、構造活性相関研究を行い、糖部分の生物活性への寄与を調査する。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
形質膜裏打ちの分子構築に関する光顕・電顕相関研究

細胞骨格系繊維構造は、真核細胞における細胞質の基本的構造であり、細胞を機械的に支持するとともに、運動、接着、情報伝達、発生など多様な生理機能に関与している。その機能の多くは細胞接着構造や形質膜裏打ちとの構造的な相互作用によって全うされる。この相互作用と分子構築を明らかにし、それぞれの機能を理解するために、骨格筋、平滑筋、神経周膜細胞に見られる形質膜機能的ドメインについて、電子顕微鏡技法に共焦点顕微鏡法や生化学約分析を組み合わせ、内在性膜蛋白質、裏打ち構造、細胞骨格系要素の相互関係を相関解析した。それにより、骨格筋細胞の細胞外基質ラミニンに連結する形質膜裏打ち蛋白質ジストロフィンとジストログリカンを中心とする連環軸の分子構築が明らかになった。また、平滑筋細胞の形質膜裏打ち領域、カベオラ領域それぞれについて電子顕微鏡による超微形態と共焦点顕微鏡による分子局在とを直接的形態学的に関連づけ、各々ジストロフィンなど、カベオリンなどが局在することを明らかにし、それぞれの役割を理解することができた。また、神経周膜のアクチン束とインテグリンなどを中心とする細胞接着構造との関連を調べることができた。さらに、この相互作用が発生現象において果たす機能についても解析するため、胚における細胞接着とその制御を分子生物学および細胞生物学的手法を用いて研究し、頭部領域決定遺伝子Otxによる細胞接着誘導や、体節形成に関与するプロトカドヘリンを見い出すことができた。筋および神経組織細胞について形質膜裏打ちの分布・局在およびその細胞骨格との相互関係を共焦点レーザー顕微鏡および電子顕微鏡によって解析した。(1)平滑筋形質膜裏打ちと中間径フィラメント結合タンパク質との相互関係:ラット結腸平滑筋について、プレクチンおよび関連タンパク質の局在を二重蛍光染色法により共焦点レーザー顕微鏡にて観察した。その結果、プレクチンは筋形質膜に沿って断続的に局在し、カベオリン-1と相補的局在関係を示した。また、プレクチンは形質膜下でデスミン、ビンキュリン、タリンと共局在を示し、膜タンパク質のインテグリンβ1や細胞外基質のラミニンβ2鎖とも共局在を示した。他方、カベオラ-1はジストロフィンと共局在を示した。次に、タンパク質局在部位と超微構造とを相関させるために、共焦点レーザー顕微鏡と電子顕微鏡との相関観察法を新たに考案した。その分析から、プレクチンの局在が暗斑(dense plaque)と一致し、カベオラ密集域とは異なることが証明された。以上、平滑筋形質膜は暗斑とカベオラ密集域に機能分化することが確認され、それぞれに分属する裏打ちタンパク質群を同定することができた。(2)神経周膜におけるアクチン細胞骨格の分布:ラット脊髄神経の神経周膜細胞におけるアクチン束の分布を共焦点レーザー顕微鏡にて観察した。神経周膜細胞にはストレス線維型アクチン束が発達し、加えて細胞接着に沿った輪状アクチン束も観察された。ストレス線維は神経長軸に直角の配列を示し、ミオシンやビンキュリンを含有していた。以上の結果から、アクチン束は神経周膜に機械的支持を与えるとともに、細胞間結合を補強し拡散関門の構成に関与することが示唆された。この考えは神経切断によるワーラー変性神経の観察からも支持された。

それにより、骨格筋細胞の細胞外基質ラミニンに連結する形質膜裏打ち蛋白質ジストロフィンとジストログリカンを中心とする連環軸の分子構築が明らかになった。また、平滑筋細胞の形質膜裏打ち領域、カベオラ領域それぞれについて電子顕微鏡による超微形態と共焦点顕微鏡による分子局在とを直接的形態学的に関連づけ、各々ジストロフィンなど、カベオリンなどが局在することを明らかにし、それぞれの役割を理解することができた。また、神経周膜のアクチン束とインテグリンなどを中心とする細胞接着構造との関連を調べることができた。さらに、この相互作用が発生現象において果たす機能についても解析するため、胚における細胞接着とその制御を分子生物学および細胞生物学的手法を用いて研究し、頭部領域決定遺伝子Otxによる細胞接着誘導や、体節形成に関与するプロトカドヘリンを見い出すことができた。
在日コリアンと在米コリアンにおける民族的アイデンティティに関する研究-食文化の変容を中心として-

今日民族的アイデンティティに関する研究は、多民族共生社会の実現に向けた重要な課題である。本研究は同じ民族で異なるホスト社会をもつ在日コリアンと在米コリアンの民族的アイデンティティに関する比較研究を目的としたものである。そのため、この半年間においては在米コリアンを中心として研究を行った。まず、既存の研究動向や先行研究を収集・整理し、本研究の研究史上での位置付けを明確にすることができた。具体的には、韓国と日本では、既に集めた資料を補充するため、9月11月の間に国会図書館の資料や在外コリアンに関して発表された雑誌などを中心として文献収集を行った。その上、アメリカでは、12月2日30日の間にUniversity of California (Los Angeles)やUniversity of California (Berkeley)の東アジア研究センターやUniversity of Southern Californiaの多民族共生文化研究センターなどをベースとして文献及び公文書資料の収集を行った。さらに、Los Angeles総領事館、Los Angeles韓国教育院、Los Angeles文化院などで資料を収集した。また、12月2日30日の間にアメリカのロスアンゼルス周辺でいくつかの在米コリアンの家を訪問し、インタビューを行った。それにより総15家庭にインタビューを行うことができた。その結果、在米コリアンの生活や慣習について、全体的に予備的な理解を得ることができた。それにより、在米コリアンにおいて韓国の伝統文化がかなり継承・維持されていることが明らかとなった。さらに、在米コリアンはアメリカで韓国人そのものとして生活していた。それは、ホスト社会であるアメリカは多民族多文化主義であって、各民族が各々の文化特性を維持しながら暮らしているからであると思われる。これが在日コリアンと違う大きな点である。そのため、民族的アイデンティティも違うことがわかった。在日コリアンの場合は、その差別に抵抗する深層意識のために民族的アイデンティティが強いのに対して、在米コリアンの場合は、本国のプライドから出てくる肯定的な面からのアイデンティティが強いと考えられる。このような文献収集と予備調査の結果を基にして、次回の本調査で日本とアメリカへの移住の歴史的経緯やホスト社会のあり方の違いが、在日コリアンと在米コリアンそれぞれの民族的アイデンティティの形成と存続にどのような影響を与えているかについて詳しく検討してみたい。なお、その調査結果は学会への報告及び論文にまとめる予定である。
リウマチ因子の認識する抗原エピトープの構造解析とその擬態分子の探索

これまでの研究で、12種の哺乳類及びニワトリ由来IgGのアスパラギン結合糖鎖の構造を明らかにした。これらIgG上の特定の糖鎖構造がリウマチ因子のエピトープとなる可能性を調べるため、これらのIgGをコートしたELISAプレートに、リウマチ因子陽性血清を加え、各動物IgGと結合する免疫グロブリン分子(リウマチ因子)を標識抗体を用いて検出した。その結果:1)ヒトIgGと結合し、免疫複合体を形成することが知られるリウマチ因子は、ヒトのみならず、種々の哺乳類由来のIgGにも結合し、その結合親和性は種間で有意に異なることが判明した。2)IgMクラス-リウマチ因子の各種動物IgGに対する親和性は、これらIgGに共有結合しているアスパラギン結合糖鎖の特定の構造の存在割合とは有意な相関性は無く、IgMクラス-リウマチ因子はIgGのタンパク質部分を認識して結合することが示唆された。3)IgMクラス-リウマチ因子とこれら動物IgGとの結合は、微生物由来のIgG結合分子として知られるプロテインAの添加により競合阻害された。このことからIgMクラス-リウマチ因子のIgG分子に対する結合部位はプロテインAのそれと同一か、あるいは近傍にあることが示唆された(Comp.Biochem.Biophys.〔1995〕accepted)。4)IgGクラス-リウマチ因子の各種動物IgGに対する結合親和性はIgMクラス-リウマチ因子のそれとは異なっており、両クラスのリウマチ因子は、それぞれIgG分子上の異なる部位を抗原エピトープとしていることが考えられた。
吸着体に担持した酸化チタン光触媒による環境浄化

環境中に微量に存在する有機汚染物質の光無害化は,対象となる基質濃度が極めて低いために酸化チタンを光触媒として用いただけでは光分解反応が遅く,完全な処理には長い時間を要する。この問題を解決する方法として,種々の吸着剤に酸化チタンを担持させた光触媒を調整し,これらを用いて数種類の基質について光分解挙動を調べた。その結果,以下の知見が得られた。(1)酸化チタンを担持した吸着剤粉末をスライドガラス上に固定した光触媒は気相中のプロピオンアルデヒドを良く吸着した。この光触媒膜に光照射したところ,酸化チタンのみを用いた場合によも反応速度は増大したが,その度合いは用いた吸着剤の種類によって異なることを見出した。吸着した基質の拡散性が大きい光触媒膜ほど光分解反応速度が大きかったことから,基質の吸着による酸化チタン近傍への濃縮に加えて、吸着した基質の光触媒上での拡散性が酸化チタン担持吸着剤光触媒の光触媒活性を決定する要因であることが明らかとなった。(2)活性炭に担持した酸化チタン光触媒を用いて液相中のプロピサミドの光分解を行なったところ,基質の光分解過程で生成いた基質の部分酸化生成物のほとんど全てが光触媒上に吸着していた。このことから酸化チタン担持活性炭光触媒は有害な副生成物を系中に放出することなく基質を二酸化炭素にまで完全に光分解できることが明らかとなった。(3)異なる粒径を有する活性炭粒子(30500μm)に,いずれも同量の酸化チタン粒子を担持した光触媒を用いて水溶液中の4-クロロトルエンの光触媒分解反応を行ったところ,担体として用いた活性炭粒子が大きくなるほど光分解速度が減少した。この知見から活性炭粒子内部に吸着した基質の粒子表面に担持されている酸化チタン粒子への拡散が全分解反応速度を決定しているとの結論が得られた。多数の化学的に安定な無機物質を担体に用いて、酸化チタンを担持し、プロピオンアルデヒドの気相光分解における担体の効果を調べた。プロピオンアルデヒドの分解によって生成する二酸化炭素の生成速度を、種々の担体に同一量の酸化チタンを担持して調べたところ、担体の違いによって二酸化炭素の発生速度は大きく異なることを認めた。そして、各担体に担持した酸化チタン光触媒へのプロピオンアルデヒドの吸着をラングミュア吸着等温式に基づいて解析し、光触媒のプロピオンアルデヒドに対する吸着定数、ならびに吸着量を求めた。そして、これらの数値とプロピオンアルデヒドの分解速度とを対比させることによって、担体の光触媒反応へのかかわりが明らかになった。すなわち、担体の吸着力が弱い場合には、プロピオンアルデヒドの吸着量が少ないために、酸化チタンによる分解速度が小さい。いっぽう、吸着力が大きい場合には、多量のプロピアンアルデヒドが担体に吸着されているが、吸着力が強いために吸着サイトから酸化チタン側への移動が起こらず、分解速度は小さい。したがって、担体が適度の吸着力を有する場合に、もっとも大きな分解速度が達成される。水中に微量溶けたプロピザミドの光分解についても、担体の効果を半定量的に解析することが出来た。すなわち、この場合にも、酸化チタンを担持した担体が適度の吸着量を有するときに、最大の分解速度が達成されることがあきらかになった。水溶液中に微量に溶けている有機塩素化物等の有害物質を酸化チタン光触媒を用いて効率良く酸化分解除去するためには、微量濃度の対象物質を光触媒上に濃縮することが有効であると考えられる。本研究では、吸着剤に担持した酸化チタン光触媒を調製し、水溶液に溶けている希薄な農薬(プロピザミド)の光酸化分解における吸着剤へのプロピザミドの吸着効果を詳細に調べた。

その結果以下のことが明らかになった。(1)吸着剤として活性炭・シリカ・モルデナイトを選定し、これに70%の酸化チタンを担持した光触媒を調製してプロピザミドの吸着性を評価したところ、活性炭が最大の吸着能を有することを認めた。(2)これらの光触媒をプロピザミド水溶液にけん濁してキセノンランプ光を照射すると、最終解生成物である二酸化炭素は、活性炭を担持した酸化チタンを用いた時に最大の速度で生成した。(3)そして二酸化炭素の生成は吸着剤に担持した酸化チタン光触媒を用いると、光照射開始時から認められた。これに対して酸化チタン吸着剤に担持せずに用いると、光照射開始時からプロピザミドの濃度減少は認められるが、二酸化炭素が生成するには長時間を要し、その間反応中間体が溶液中に生成することが明らかになった。以上のことから、吸着剤を酸化チタンの担体に用いる効果として、次の結論が得られた。(1)微量濃度の有害物質を選択的に補促することにより水を浄化できる。(2)有機物質が吸着剤に吸着することによって、酸化チタン触媒近傍の濃度が高まり、光酸化分解速度が向上する。(3)有害物質の光酸化分解に際して、種々の反応中間体が生じるが、吸着剤はこれらも補促するため、反応中間体による新たな環境汚染の生じる懸念がない。環境中に微量に存在する有機汚染物質の光無害化は,対象となる基質濃度が極めて低いために酸化チタンを光触媒として用いただけでは光分解反応が遅いため完全な処理には長い時間を要する。この解決策として吸着剤を酸化チタンの担体として用いることにより反応速度を増大できることを示してきた。このときの吸着剤の働きは基質分子を吸着させることにより酸化チタン近傍の基質濃度を増大させるためと考えられるが,吸着剤の吸着力が大きすぎると逆に光分解反応が低下する傾向が見られたことから,吸着した分子の拡散性が光分解反応速度に大きく影響を及ぼしていることが示唆された。そこで本年度は吸着した有機分子の拡散性に注目して研究を進め,以下の成果を得た。(1)ゼオライト,活性炭などの吸着剤に担持した酸化チタンの光触媒膜による気相中の希薄なプロピオンアルデヒドの光分解反応は,光触媒膜の10分の1のみの光照射によっても完全分解が達成された。さらに完全分解に要する時間は膜全体に光照射を行った場合の10倍以上の長時間を要した。このことから光触媒膜の暗部から光照射部への吸着した基質の拡散が光分解速度に大きく影響を及ぼしていることが確認できた。(2)基質の光分解により生成する二酸化炭素濃度を膜に部分光照射した時間の関数として求め,この経時変化が膜の暗部から光照射部への基質の拡散によって引き起こされているものと仮定することにより,デジタルシュミレーション法を用いて拡散係数を求めた。その結果,基質の拡散係数の大きいものほどおおきな光分解反応速度を示した。これらのことから基質が吸着剤に吸着し酸化チタン近傍に濃縮されること,さらに吸着した基質が光触媒上を拡散しやすいことが吸着剤に担持した酸化チタン光触媒が高い光触媒活性を示す原因であることが分かった。
単原子層薄膜で超伝導臨界温度を上げる

Fe(Se,Te)の超伝導は、2008年の鉄砒化物超伝導体の発見直後に報告された。当初、Fe(Se,Te)のTcは高々15Kと考えられていたが、2012年に、SrTiO3基板上に成長した単原子層膜で、Tcが77Kに達するという報告がなされた。一方、ごく最近、イオン液体電気二重層トランジスタ(EDLT)を用いてキャリア注入したFeSe超薄膜の超伝導化(Tc40K)が報告された。このため、FeSe薄膜EDLTの研究を並行して行った。結果、EDLTエッチング法により、Al2O3基板上の数原子層薄膜がTc50 K示すことを見出し、高Tc化にはSrTiO3基板が必須とする説を覆した。鉄砒化物(FeAsを超伝導層とする物質)超伝導体は、2008年に東工大・細野グループにより発見され、発見からわずか二ヶ月でTcの最高値が56Kにまで達した。一方、東工大グループの報告直後に、台湾のWuらによって、鉄カルコゲン化物Fe(Se,Te)でも超伝導が発見された。この物質は電荷中性のe(Se,Te)がファンデルワールス力によって積層している。古くから知られる物質だが、Feを含むために超伝導性は調べられていなかった。当初、Fe(Se,Te)のTcは高々15Kと考えられていた。2012年に、中国グループからSrTiO3基板上に分子線エピタキシー(MBE)成長した単原子層FeSe膜で、Tcが77Kに達するという報告がなされた。この状況の中で、本研究はMBE法によりFeSe単原子層膜を成長し、液体窒素温度を超えるTcを目指す。平成28年度は、当初研究計画にも書いたように、まず、鉄カルコゲン化物薄膜成長専用の小型真空チャンバの製作を行った。既存の小型真空チャンバを改造し、鉄・セレン・テルルの3元素を同時蒸着可能な簡易MBE装置の制作を行った。小型チャンバのため、各元素の分子線フラックスの制御装置や反射電子線回折装置等がなく、成長の再現性が十分ではないが、現在までに超伝導を示すFe(Se,Te)薄膜の成長、および、10 nm以下のFeSe薄膜の成長に成功している。但し、FeSe超薄膜は未だ超伝導化していない。一方、ごく最近、日本を含む複数の研究機関から、電気二重層トランジスタ(Electric Diploe Layer Transistor: EDLT)により電子注入したFeSe超薄膜が超伝導化する(Tc40K)という報告がなされている。当初計画には含めなかったが、共同研究者の迫田が、EDLTによるFeSe超薄膜の電界ドーピングの研究を始めている。平成28年度当初計画では、以下の2点を実施する予定であった。(1)簡易型の分子線エピタキシー法を作製し、それにより、単原子層数原子層のFeSe・Fe(Se,Te)薄膜の成長を行う。(2)得られた単原子層数原子層に保護層として非超伝導FeTe膜を堆積し大気中に取り出し、超伝導性を直接評価する。(1)は完了し、(2)については超伝導を示すFeSe超薄膜が未だ得られていない点で進捗は不十分である。一方、当初計画にはなかった新たな研究テーマへの展開も始めている。概要でも述べたように、昨今、イオン液体を用いた電気二重層トランジスタ(EDLT)によるFeSe超薄膜の超伝導化がホットなテーマになりつつある。EDLTを用いると、キャリヤ注入だけでなく、電界強度・電界印加温度によっては、薄膜をエッチングすることも可能で、エッチングして原子層数を減らしながら超伝導性を評価するといったことも可能になる。共同研究者の迫田がこの方向への新たな研究展開を図っている。物質としては、FeSeだけでなく、鉄砒化物の母物質SmFeAsOに対しても試みている。この物質は電荷中性のFe(Se,Te)がファンデルワールス力によって積層している。この状況の中で、本研究はMBE法によりFeSe単原子層膜を成長し、液体窒素温度を超えるTcを目指した。平成28年度に鉄・セレン・テルルの3元素を同時蒸着可能な簡易MBE装置の制作を行い、単原子数原子層のFeSe膜は作製を試みた。作製はボトムアップおよびトップダウンの2通りの手法で行った。ボトムアップ法では最初から極薄膜を成長するのに対し、トップダウン法では50 nm程度の薄膜をイオン液体を用いたエッチングにより極薄膜化する。

現在までに、前者の方法では超伝導薄膜が得られていないが、後者の方法で、サファイア(Al2O3)基板上の数原子層薄膜がTc50 K示すことを見出している。中国グループは高Tc薄膜の実現にはSrTiO3基板が必須としているが、我々の結果はこの中国グループの主張と相容れない。FeSeとSrTiO3界面での界面超伝導の可能性は低く、FeSeが本来的に高いTcのポテンシャルを持つことが示唆される。Fe(Se,Te)の超伝導は、2008年の鉄砒化物超伝導体の発見直後に報告された。当初、Fe(Se,Te)のTcは高々15Kと考えられていたが、2012年に、SrTiO3基板上に成長した単原子層膜で、Tcが77Kに達するという報告がなされた。一方、ごく最近、イオン液体電気二重層トランジスタ(EDLT)を用いてキャリア注入したFeSe超薄膜の超伝導化(Tc40K)が報告された。このため、FeSe薄膜EDLTの研究を並行して行った。結果、EDLTエッチング法により、Al2O3基板上の数原子層薄膜がTc50 K示すことを見出し、高Tc化にはSrTiO3基板が必須とする説を覆した。平成29年度は、平成28年度に達成できなかったFeSe単原子層薄膜の超伝導化を実現する。単原子層薄膜の作製法としては、当初計画通りFeSe単原子層膜を成長してFeTe保護層をのせるボトムアップ的な方法と、当初計画にはなかった電気二重層トランジスタ(EDLT)によってエッチングするトップダウン的な手法を併用する。これによりTcの層数依存性を明らかにする。さらに、FeSe超薄膜の高Tcのメカニズムも明らかにする。中国グループの研究によると、超伝導となる単原子層膜はバルクのFeSeと異なる電子状態を有することがわかっている。単原子層膜ではバルクのFeSeに見られたガンマ点のホール面が消失し、エム点の電子面が肥大化している。これは、FeSe膜に電子ドープがなされていることを示唆している。ガンマ点のホール面が消失していれば、正孔フェルミ面と電子フェルミ面間の磁気散乱によるs+-ペアリングは原理的に起こらないため、スピンゆらぎによる超伝導発現機構を排除することができる。EDLTによる電子注入と正孔注入で超伝導の電子・正孔対称性が破れていることが確認されれば、上記の推測に対する強い証拠となる。また、簡易プロセスによりトンネル接合を作製し、接合特性の微細構造からペアリングの糊付けをしているボソンを明らかにする。超伝導物質科学研究実績の概要にも書いたように、FeSe単原子層膜成長のために、既存の小型真空チャンバを改造し、鉄・セレン・テルルの3元素を同時蒸着可能な簡易MBE装置の制作を行った(当初から計画していた装置の製作)。この際、チャンバ改造を最も安価かつシンプルな設計に変更したため。今後の研究の推進方策の欄に書いたように、共同研究者の迫田が、FeSe単原子層膜の新たな展開として、イオン液体を用いた電気二重層トランジスタ(EDTL)によるFeSeのエッチング・ドーピングの研究を始めている。2017年度使用額は、この新しい研究の物品購入に充てられる。
ニュートリノ質量分光へ向けたＸｅ原子のコヒーレンス生成

当該研究は,原子・分子間のコヒーレンスを利用したニュートリノ質量分光法開発の一環として行われている.この手法は,原子・分子過程の一つである光子随伴ニュートリノ対放出と呼ばれる稀過程を利用することで,ニュートリノの未知パラメータを決定することができると期待されている.当該研究では気体Xe標的をこの質量分光法へ適用すべく,準安定状態である第一励起状態と基底状態間にコヒーレンス生成並びに高次QED過程の増幅を目的としている.当該年度はレーザーによる励起スキームの確立を主に行った.励起の確認には多光子共鳴イオン化法を用いた,イオン化の際に放出される電子を検出することで,磁気双極子,電気四重極子遷移などの高次の遷移を利用した,2光子励起による準安定状態への励起を確認した.さらに,励起用レーザーとは別にプローブレーザーを導入することで準安定状態へ遷移したXeの原子数の見積もりを可能にした.また,得られた実験結果と理論計算を比較すべく数値計算を行っている.数値計算には該当する過程を考慮した2準位還元ハミルトニアンを用いた光ブロッホ方程式で行った.計算に必要な遷移行列要素は報告例がないため,高次の遷移についての行列要計算については理論家と共同で進めている.数値計算と実験値との定量的な比較を行うことで,生成可能なコヒーレンス,増幅実験において想定されるシグナル量の見積もりが可能となる.これらの,結果をもとに今後増幅実験へと着手していく予定である.当年度は昨年度開発を行ったレーザー光源を用いて励起実験を行った.Xeの第1励起状態は基底状態と角運動量が2異なり相対パリティが奇の準安定状態であるため,1光子での遷移が完全に禁制である.通常レーザー励起で用いられる電気双極子1光子での遷移が不可能であるため,この準位間をレーザーで直接励起することは容易ではなく先行研究での報告は見つかっていない.レーザーによる直接励起の確認は多光子共鳴イオン化法を利用し電子検出で行った.これは,準安定状態にレーザーで遷移したXeがさらに光子を1つ吸収することでイオン化されることを利用したものである.Xeがイオン化された際に放出される電子を,高電圧を印加した単一ワイヤーが作る電場で加速・増幅・検出することで準安定状態への励起を確認した.さらに,準安定状態へ励起されたXeの原子数を評価するためにプローブレーザーを導入し蛍光検出を行った.実験と並行して現在の励起数並びに生成コヒーレンスを評価するための数値計算を,光ブロッホ方程式を用いて行っている.観測された励起プロセスを用いた実験報告例がないことから,遷移強度などの数値計算に必要なパラメータについても報告例がなく理論家と共同で行っている.当該年度まででレーザーを利用して準安定状態のXeを生成することに成功している.現在進行中である数値計算と実験で得られた励起数を定量的に比較することで,生成可能なコヒーレンス,増幅実験におけるシグナルの見積もりを今後第一に進めていく.実験の面ではレーザー強度やXeガス圧など実験条件の最適化を行うことでコヒーレンス生成効率の最大化を行う.また,増幅実験での想定シグナル量にも依存するが,実験セットアップの変更など必要な改良を適宜行い,増幅実験に着手していく予定である.当該研究課題は励起原子・分子が光子1つとニュートリノ対を放出し脱励起する過程(RENP: Radiative emission of Neutrino Pair)を利用したテーブルトップ型のニュートリノ質量分光法開発の一環として行われている。RENP過程を利用したニュートリノ質量分光法は原子・分子が持つeVオーダーのエネルギーを,レーザーを用いてμeVオーダーの精度で測定を行うことが可能であるためニュートリノの絶対質量,質量階層構造,質量様式,CP非保存位相などの未確定要素を系統的に決定できると期待されている。一方で,その遷移レートはO(10^-34) Hzと宇宙年齢以上を必要とする稀過程であるため,RENP観測による質量分光法開発には遷移レートを爆発的に促進する機構が必要となる。そこで,当該研究ではレーザーの持つ高いコヒーレンスを巨視的な原子・分子に付与し遷移レート増幅を行う。マクロコヒーレント増幅機構と称されるこの機構は,パラ水素分子の振動準位間における2光子放出過程の遷移レートを10^18倍増幅することで実験的な原理検証がなされている。当該研究課題では上記パラ水素実験に次いで,Xe原子を対象としてRENP過程と同様に3粒子の放出を伴う3光子放出過程の増幅を目指す。3光子放出過程は運動学的にRENP過程と類似性が高く,かつ放出される光子を複数検出できるためマクロコヒーレント増幅機構の詳細な理解が可能と期待できる。これを達成するために,当該年度はXe原子のコヒーレンス生成に必要となる,596 nm,298 nmのレーザー光源開発を行った。当該研究で必要となる光源は,mJの高強度かつ数百MHz程度の狭線幅のレーザーである。当初の研究計画では比較的容易に高強度が得られるTi:Sa結晶と狭線幅の外部半導体型共振器レーザーを用いて,870 nm付近の赤外光を発生させ,非線形光学効果による波長変換を利用して目的とする二つの波長の光源を得る予定であった。しかしながら,Ti:Sa結晶の放出スペクトルの中心波長である780 nm付近のレーザー発振に,ポンプ光であるNd:YAGレーザーの出力の大部分を使用してしまい870 nm付近の赤外光を効率良く得られないことが判明した。

そこで開発光源では876 nmの連続発振レーザーとパルスND:YAGレーザーをLBO結晶同時に入射させることで,光パラメトリック発振を利用した赤外光の発生を初段で行う構成を採用した。初段で得られるレーザー出力は1 mJであり後段の波長変化に使用するためには,出力が不十分である。必要なレーザー出力を得るために,Ti:Sa結晶を用いて赤外光の増幅を約40倍に増幅させる増幅機構を2段目に設置した。その後,870 nmとNd:YAGレーザーの三倍波である355 nmを利用し差周波発生により596 nmの光を発生させ,最終段で倍波発生を用いて298 nmの光を得た。開発光源の性能評価において,これらのレーザーは約5 mJ程度の出力で,250 MHzの線幅を持つことが実際に確かめられており,目標となる品質を持つレーザー光源の開発を当該年度中に終了させた。当該研究は,原子・分子間のコヒーレンスを利用したニュートリノ質量分光法開発の一環として行われている.この手法は,原子・分子過程の一つである光子随伴ニュートリノ対放出と呼ばれる稀過程を利用することで,ニュートリノの未知パラメータを決定することができると期待されている.当該研究では気体Xe標的をこの質量分光法へ適用すべく,準安定状態である第一励起状態と基底状態間にコヒーレンス生成並びに高次QED過程の増幅を目的としている.当該年度はレーザーによる励起スキームの確立を主に行った.励起の確認には多光子共鳴イオン化法を用いた,イオン化の際に放出される電子を検出することで,磁気双極子,電気四重極子遷移などの高次の遷移を利用した,2光子励起による準安定状態への励起を確認した.さらに,励起用レーザーとは別にプローブレーザーを導入することで準安定状態へ遷移したXeの原子数の見積もりを可能にした.また,得られた実験結果と理論計算を比較すべく数値計算を行っている.数値計算には該当する過程を考慮した2準位還元ハミルトニアンを用いた光ブロッホ方程式で行った.計算に必要な遷移行列要素は報告例がないため,高次の遷移についての行列要計算については理論家と共同で進めている.数値計算と実験値との定量的な比較を行うことで,生成可能なコヒーレンス,増幅実験において想定されるシグナル量の見積もりが可能となる.これらの,結果をもとに今後増幅実験へと着手していく予定である.当年度は昨年度開発を行ったレーザー光源を用いて励起実験を行った.Xeの第1励起状態は基底状態と角運動量が2異なり相対パリティが奇の準安定状態であるため,1光子での遷移が完全に禁制である.通常レーザー励起で用いられる電気双極子1光子での遷移が不可能であるため,この準位間をレーザーで直接励起することは容易ではなく先行研究での報告は見つかっていない.レーザーによる直接励起の確認は多光子共鳴イオン化法を利用し電子検出で行った.これは,準安定状態にレーザーで遷移したXeがさらに光子を1つ吸収することでイオン化されることを利用したものである.Xeがイオン化された際に放出される電子を,高電圧を印加した単一ワイヤーが作る電場で加速・増幅・検出することで準安定状態への励起を確認した.さらに,準安定状態へ励起されたXeの原子数を評価するためにプローブレーザーを導入し蛍光検出を行った.