hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ビジネスパーソンと英語学習者用の最適化された高難度英語音声システム構築

新たな項目を追加する前に、他の要素の作用があるのか、ないのか特定し、あるのであれば、どの程度、聞き取りの難しさに貢献しているのか判断する必要がある。例えば、意味と音声の比較で、音声的な難しさが意味上の難しさよりも聞き取りにおいて大きな障害になっているようである。一連の"grab"文の正答率が、Grab him. 27%、Grab them. 37%、Grab you?40%、Grab her. 48%、Grab us. 49%、Grab it. 56%となっている。意味上、難しい“Grab you?"の正答率(40%)が、意味的に優しい"Grab him."(27%)よりも高い。聞き取りの障壁となっているのは、意味よりも、音声的な要素であることが考えられる。今後、データを他のパラメータについてさらに精査し、おおよその傾向から、最も聞き取りの難しさに貢献している要素を多く含む聞き取りのデータを作成し、システムに追加する。はじめに:日本語話者が英語を学習する際に様々な要因で聞き取りが難しい。外交や企業の交渉者が聞き取り能力が不足しているために、交渉の主旨が理解できず、重大な過ちをおかしたり、不利な立場に置かれたりすることがある。どの要因が最も英語の聞き取りに影響し、聞き取りを難しくしているか特定することによって、効率よく難しい英語を集中的に学習者に提示し、聞き取り力を強化できる。調査データと結果:英語の聞き取りの難しさは、音声的な要因と音声以外の要因が両方考えられる。2015年度は、音声的な要因(リンキング、同化、連続母音、弱化、脱落、フラップ化、成節子音、縮約形、破裂のない閉鎖音など)を調べた。その結果、固有名詞の聞き取りが一番難しく、次いで、語数の多い文、脱落、同化、リンキングの聞き取りが難しいことが判明した。続いて、2016年度には、抽象度、背景知識などが聞き取りの難しさに貢献していることが考えられるので、音声、語彙、文法、意味の四要素がどのように作用しているか検討した。語彙、文法、意味を一定の尺度にしたがってレベル分けした。調査の結果、音声的な難しさが意味上の難しさよりも聞き取りの障害になっていることが多かった。2017年度は、2015-2016年度の結果に基づいて、システムに文を追加し、続けてデータを集め、英語の聞き取りの難しさを分析した。拡大システムを一般公開し、一般のビジネス・パーソンや将来、国際舞台で活躍する可能性のある学生などが自由に練習できる場を設ける。リンキング、脱落、弱化、同化などの音声データを中心にシステムを構築しているが、個別の音の属性を手作業で入力している。システム構築のサイクルとしては:文の作成→録音→文の定義(脱落や弱化などを拾い出し、文の属性として指定する)→(イラスト等の補助教材作成)→アップロード→難しさの分析、の繰り返しであるが、個別の音声現象の属性の入力に莫大な時間がかかるため、データの追加のペースが遅い。開発の速度を加速するため、音声現象の属性をソフトウェアで判別し、定義できるように、システムを整備している。新システムが完成すれば、開発の時間が数十分の一に短縮されると予想される。
フランスの教員養成における「音楽史」－視覚芸術を活用した授業デザインと指導法

フランスの学校教育において「芸術史」が必修化された。これを受けて中等音楽教員採用試験「音楽史」では、人間が築いてきた歴史における音楽と芸術との関わりを問う思考力だけではなく、音楽科の技能・知識を相互に関連づけ、教科独自の見方・考え方を働かせながら音楽作品をより深く理解する力が求められている。本研究は学習指導要領・教員養成・教員採用試験が密接に連関しているフランスを対象とし、音楽教員に求められている資質・能力、音楽と芸術史に関連する教材、教職大学院(ESPE)で行われている音楽史教育の実態を調査し、視覚芸術を活用した「音楽史」の授業デザインと指導方法の基礎を構築することを目指す。
ヒト細胞の放射線感受性のメカニズム

本研究の目的は、放射線抵抗性癌の原因が、癌細胞の高い修復能力によるのか、高い防御機構によるのか等を明らかにすることによって、その増感方法を見い出し、より戦略的な放射線治療の基礎資料を提供することにある。研究方法:ヒトの抵抗性癌といわれる骨肉腫細胞株や悪性黒色腫細胞を用いて検討する。その方法は、in vitroのコロニー形成法によって亜致死障害(SLD)や潜在致死障害(PLD)修復能やDNAレベルの修復能等について検討し、放射線抵抗性との関連を検討する。研究成果:ヒト骨肉腫細胞株(9株)は、正常繊維芽細胞に比較して、ほとんどが抵抗性であったが、癌細胞が常にPLD修復能が高いのではなかった。むしろ、正常繊維芽細胞に比較して、PLD修復能の非常に高い(生存率が15倍ほど上昇する)細胞株もあることが見いだされた。この高いPLD修復能ゆえに、なかには非常に治療成績が悪い場合が起こり、ヒト骨肉腫が放射線抵抗性である可能性が示唆された。一方、ヒト悪性黒色腫細胞(6株)を検討して、X線に対して高感受性株P39(Do=74cGy,Dq=85cGy)と、抵抗性株G-361(Do=145cGy,Dq=249cGy)を見いだした。この両細胞を比較検討した結果、コンフルエントの細胞で観察される遅いPLD修復能も、不等張塩溶液感受性の増殖期に見られる早いPLD修復能に関しても、抵抗性のG-361メラノーマ細胞株が、感受性のP-39メラノーマ細胞株より高い修復能力を示した。但、この両メラノーマ細胞株には、紫外線の感受性には差が見られなかった。このように、抵抗性な癌細胞はPLD修復能力が高く、特にDNA二重鎖切断修復能に差が見いだされた。本研究によって、有効なPLD修復阻害剤が見いだされれば、放射線抵抗性の癌細胞を簡単に増感できる可能性が示唆された。
ショウジョウバエをモデルとした歌学習機構の解明

人間が発育段階で獲得する言語発達のメカニズムを理解するためのモデルとして用いられる鳴禽類においては、幼少期の音経験がその後の歌識別に必要である。本研究の目的は、種に固有なパターンを持つ言語や歌の識別能力の発達を担う分子・神経回路機構の研究に、ショウジョウバエを新たなモデルとして導入することで、そのメカニズムを解明することである。今年度は、ショウジョウバエの歌識別学習の成立には臨界期はあるのか?一度獲得した識別能力は一生保持されるのか?という2点について、まずは解析を進めた。これまでに、羽化直後のショウジョウバエでは、歌識別学習が成立することがわかっている。そこで、この実験方法を改良してより日齢の進んだ個体を用いた行動解析を行った。その結果、成熟個体や老齢個体でも、同様の学習が成立することが分かった。これにより、ショウジョウバエが示す歌識別学習では、少なくとも老齢期までは臨界期は存在しないことが示唆された。また、同様の行動実験により、ショウジョウバエにおいては、一度獲得した識別能力も、徐々に減弱することが分かった。以上2点の知見により、ショウジョウバエが示す歌識別学習の特性が明らかになった。そこで次に、歌識別学習を担う責任ニューロンや、責任遺伝子の同定に着手した。まず、責任ニューロンを絞り込むためのスクリーニングに用いるショウジョウバエ系統の作成を進めた。また、これまでのスクリーニングにより、責任遺伝子の候補の絞り込みに成功した。研究計画で予定した内容通り、ショウジョウバエが示す歌識別学習において、脊椎動物と同様に、(1)音経験が有効な「臨界期」はあるのか、(2)獲得した歌識別能力は生涯保持されるか、という項目の解明を進め、予備結果を得ることができた。これにより、ショウジョウバエが示す歌識別学習の特性の理解が進んだ。さらに、言語や歌の識別能力の発達研究の新たなモデルとして、ショウジョウバエを用いるための基盤が整備された。また、歌識別学習に関わる責任因子の同定も開始し、これまでに実験系の整備や候補遺伝子の絞り込みを完了した。以上、本研究課題は、予定通り順調に進捗していると評価できる。前年度に得た予備的結果を元にして、これまでに得られた候補遺伝子が実際に歌識別学習に関与するのかを、遺伝子発現を抑制した個体を作成して解析する。特定の遺伝子の発現を抑制するため、GAL4/UAS法を用いてRNAiを特定のニューロンのみで誘導する、という方法を用いる。このように作成した個体に対して、正常な歌識別学習が成立するかを調べる。また、成熟個体や老齢個体を用いた解析も行い、歌識別能力の維持機構における機能も解析する。また、歌識別学習を担う責任ニューロンのスクリーニングを開始する。これまでに選出したショウジョウバエ系統を用いて、責任ニューロンの候補の機能を阻害した個体を作成して解析する。これにより、責任ニューロンを同定する。同定後は、その上流や下流に位置するニューロンを分子解剖学的な手法を用いて同定し、どのような神経回路が歌識別能力の獲得や維持に機能するのかを理解する。

特定の遺伝子の発現を抑制するため、GAL4/UAS法を用いてRNAiを特定のニューロンのみで誘導する、という方法を用いる。このように作成した個体に対して、正常な歌識別学習が成立するかを調べる。また、成熟個体や老齢個体を用いた解析も行い、歌識別能力の維持機構における機能も解析する。また、歌識別学習を担う責任ニューロンのスクリーニングを開始する。これまでに選出したショウジョウバエ系統を用いて、責任ニューロンの候補の機能を阻害した個体を作成して解析する。これにより、責任ニューロンを同定する。同定後は、その上流や下流に位置するニューロンを分子解剖学的な手法を用いて同定し、どのような神経回路が歌識別能力の獲得や維持に機能するのかを理解する。
地震時の被加振構造物と加振を与える側の動的相互作用を反映した振動台制御手法の開発

地震時の構造物の応答や動的破壊過程の検討、また免震、制震装置の効果の検証に振動台は必須の装置である。最近の高性能振動台の多くには、載せた模型の応答が振動台に与える影響を補正し入力波形を忠実に再現するような制御装置が組み込まれている。しかしながら振動台によって表現される現実の構造物や地盤の動きはその上に乗る装置や構造体などと相互に影響しあい、これらが存在しない状態の応答とは異なっている。本研究はこのような相互作用の影響を的確に取り込んで振動台を制御する合理的な加振実験手法を開発することを目的とした。既に平成9年度の研究で、振動台の制御システムの基本的な制御システムを試作し、既存の振動台を効率的に制御できることが確認された。また構築されたシステムで簡単な上部構造の加振実験を行い、下部の基礎構造物の形態や波動の地下逸散、あるいは上部構造物の力学的特性の変化で相互作用の影響がどのように現れるのか検証した。平成10年度はさらに地盤の非線形性の影響をも加味した実験を行うための方法を検討し、これをリアルタイムの実験に反映するための簡便な表現方法を提案した。これらの成果は国内の学術雑誌のみならず、国際学会、国際学術雑誌などに公表されるに至っている(11.研究発表参照)。これらの成果を集大成し、研究成果報告書をとりまとめた。地震時の構造物の応答や動的破壊過程の検討、また免震、制振装置の効果の検証に振動台は必須の装置である。したがって例えば振動台上の構造模型の応答が非線型である場合などは、振動台に加えるべき入力波形を実験に先立って確定することは困難で、高度な制御装置を用いてまで入力波形を忠実に再現することそのものの意味が問題となる場合もある。研究代表者はこのような相互作用の影響を的確に取り込んで振動台を制御する合理的な加振方法の着想を得て、基本的な理論検討および実験的検証を進めている。本年度は主に地震時の構造物と基礎・地盤系の動的相互作用効果を反映させる実験手法についての開発、研究を進め、地盤上の直接基礎に置かれた剛体ブロックの滑動実験、および搭状建造物の振動実験を行い、地盤との相互作用がブロックの滑り量や塔状建造物模型の固有周期と減衰に少なからぬ影響を与えることを実験的に示すことに成功した。
ディジタルハードウェア研究開発を主題材とするＰＢＬ演習の実践と検証

文部科学省の「先導的ITスペシャリスト育成推進プログラム」はPBL演習を行うことで高度ICT技術者育成に一定の成果を上げているが,ソフトウェアとハードウェアの垣根が曖昧化している今日,「組込みシステム」のハードウェア分野を含めて高度なレベルですり合わせ,しかも短期間で開発サイクルを回していくことが可能な高度研究開発人材の輩出が求められている.そこで,システムのソフトウェアとハードウェアを総合的に開発,あるいはハードウェア領域の開発を主体とし,同時に研究開発の業務請負的な要素を加えた,新たなPBL演習プログラムを複数開発・実践したところ,良好な教育的効果を実証できた.本研究では、ディジタル・ハードウェア領域の開発あるいは組込みシステムのソフトウェアとハードウェアの協調型技術開発設計を主体とし、かつ、研究開発テーマの業務請負的な要素を含むPBL演習テーマを構築し、その教育効果を検証する。平成25年度は平成24年度に取り組んだ「研究開発テーマの業務請負的な要素を含む、ディジタル・ハードウェア領域の技術開発・設計を行うPBL演習テーマ」の応用展開に取り組みつつ、組込みシステムのソフトウェアとハードウェアの協調型技術開発設計を主体とする、新たなPBL演習テーマを構築し、取り組んだ。前者のPBLでは、画像処理システムの重要構成要素である除算回路について、その低消費電力化と処理スループットの最適化を目指して研究開発を進めた。後者のPBLは「在宅看護中の患者の動態をセンシングするスマートカーペット」の開発を題材として設定し、実施した。具体的には、圧力センサが内蔵されたカーペット・モジュールを十数枚敷き詰めた部屋において、患者の動態を常にセンシングする。カーペット・モジュールからの情報はセンサネットワーク上の小型組込みシステムに集約され、サーバへ送信される。そして介護者および医療関係者が所有する端末・PCから、患者の動態を把握できる、というものである。カーペット・モジュールは、非常に安価で実用的なものの新規開発に着手した。また、システムのユーザ・インタフェースについても別のPBLとして分離し取り組んだ。本PBLでは、システムのユーザビリティおよび老人・在宅患者の動態特性の考察から取り組んでいく開発工程と、カーペット試作開発における回路・構造面からの考察から取り組んでいく開発工程とを融合させることで、ICT・組込みシステム・センサデバイス技術に取り組む。本PBLは平成26年度において継続して実践し、その教育的効果を検証する。文部科学省の「先導的ITスペシャリスト育成推進プログラム」はPBL演習を行うことで高度ICT技術者育成に一定の成果を上げているが,ソフトウェアとハードウェアの垣根が曖昧化している今日,「組込みシステム」のハードウェア分野を含めて高度なレベルですり合わせ,しかも短期間で開発サイクルを回していくことが可能な高度研究開発人材の輩出が求められている.そこで,システムのソフトウェアとハードウェアを総合的に開発,あるいはハードウェア領域の開発を主体とし,同時に研究開発の業務請負的な要素を加えた,新たなPBL演習プログラムを複数開発・実践したところ,良好な教育的効果を実証できた.本研究では,ディジタル・ハードウェア領域の開発あるいは組込みシステムのソフトウェアとハードウェアの協調型技術開発設計を主体とし,かつ研究開発テーマの業務請負的な要素を含むPBL演習テーマを構築し,その教育効果を検証する.平成24年度は「研究開発テーマの業務請負的な要素を含む,ディジタル・ハードウェア領域の技術開発・設計を行うPBL演習テーマの基本検討および詳細検討」と,そのテーマの「実施前評価,成果見積もり」ならびに「実施」と「実施後評価」に取り組んだ.本PBLは計算機工学を研究領域とする4名の修士1年次生を対象とした.4月から8月までの前期において「実施前評価,成果見積もり」を行いつつ,Webソフトウェア開発のテーマを題材とするミニPBLを実施し,一般的な情報システム開発工程モデルを理解させ,また作業経験を培った.そして9月から翌年1月までの後期において,本研究に基づくPBLを「実施」した.そして2月から3月にかけて「実施後評価」を行った.本PBLは「画像認識型ライントレーサ」の開発を題材として設定し実施された.具体的には,イメージセンサが取得した動画像中の白線を検出してトレース走行する,およそB4判サイズの走行体を開発するというテーマである.このPBLはソフトウェアとハードウェアの両方を研究開発するプロジェクトであるが,特にイメージセンサの制御とFPGA上の画像処理ハードウェア回路の開発に注力しつつ,走行体を出来る限り安価な部品で構成させることを目標に,顧客と折衝しながら開発を進める,という従来のPBLには無い特徴を有する.そして本PBLに類似したテーマ構成の実施することで,特にディジタルハードウェアに関する広範囲にわたる知識・技術の集約と利活用力の向上および,マネジメント・意思疎通力の劇的向上といった教育効果を学生にもたらすことができる,という調査結果を得た.本研究では、ディジタル・ハードウェア領域の開発あるいは組込みシステムのソフトウェアとハードウェアの協調型開発設計を主体とし、かつ、研究開発テーマの業務請負的な要素を含むPBL演習テーマを構築・試行することで、その教育効果を検証する。平成26年度前半は平成25年度に実施した「在宅介護中の患者の動態をセンシングするスマートカーペット」の開発の延長線上として、介護者・患者の家族に対して提供するICTシステム&ユーザ・インタフェースの構築と、ベッド上の状態をセンシングするためのベッドセンサの開発、という2つのサブテーマへとステップアップさせ取り組んだ。本PBLでは、システムのユーザビリティおよび老人・在宅患者の動態特性の考察から取り組んでいく開発工程と、スマートカーペットの改良・ベッドセンサの試作開発における回路・実装・システム構造の面での考察から取り組んでいく開発工程とを融合させることで、ICT・組み込みシステム・センサデバイス実装技術開発に取り組んだ。

平成26年度後半はこれまでのPBLの反省より、技術開発チャレンジという側面を抑制し、PBLに取り組む学生それぞれの技術的成長に主眼を置いた「スマートドアシステムの開発」という新規テーマを構築し取り組んだ。このシステムは、ドアに取り付けられたカメラで取得した画像から、ドアの前にいる人物を認証し、ドアロックの自動開閉を行うものであり、画像認識処理・データベース・組み込みシステム・簡易メカトロの4要素を融合させたものである。個々の技術の難易度はさほど高くないものの、確実に動作するシステムを構築するためには、PBLに取り組む3名の学生が協調して開発工程を進めなければならず、また技術面でのち密な努力・連携が必要であった。本PBLテーマは学生に自己成長を強く促す良好事例であり、今後のPBLにおけるモデルケースの1つだといえよう。計算機工学,組込みシステムハードウェア,教育工学平成24年度からの継続PBLテーマの応用展開に関しては、一定の成果を得られた。またPBLの実施後評価を実施し、十分に高い教育効果が得られたことを確認した。次に平成25年度に実施したPBL演習テーマについて、システム本体を修士1年生2名と学部4年生1名で構成されるチームが、ユーザインタフェースを学部4年生3名から構成されるチームが担当して取り組んだ。システム本体については、スタートアップの時点で大きな遅延が生じ、開発進捗に問題があった。さらに使用部材の調達の都合もあり、ハードウェアの構成上、大きな課題を抱えたまま、試作品の開発を進めざるを得なかった。結果、平成25年度末までにPBLの仮想顧客が要求する水準には到達できなかった。またユーザインタフェースについては、途中で何度も開発方針を変更したり、メンバの技術スキル上の制約が障害となり、実際に問題なく動作するところまでの実装には至らなかった。ただ、両チームとも、残った課題の解決策については、自らの自己評価および対外発表を通じて明確化・意識づけはできており、教育的効果という点では十分に成果があった。本年度のPBLは後期終了時点で,成果物の完成度という点ではいくらかの課題を有していた.しかし,課題の洗い出しおよび課題の解決策について学生は,自らの自己評価や対外発表を通じて明確化し,意識付けすることができたため,教育効果という点では問題となっていない.むしろPDCAサイクルを自ら回すことができる人材の育成,という見地では,今回のPBLのテーマのレベル設定はチャレンジングなものであり,適当であったと思われる.一方で技術的支援という点では走行体製作の使用部材選定と計測・電源機材の提供において,反省すべき点があった.平成25年度から新たに取り組んでいる研究開発の請負
人工関節置換術後の関節破壊の成因と病態に関する実験的研究-生化学的・免疫組織学的研究-

人工股関節周囲の膜様組織におけるマクロファージの異常活性化および浸潤機構につき,走化性因子,細胞接着分子の発現,およびサイトカインレセプターの動態について免疫組織学的に検討を行い,病変局所でのこれらサイトカインの遺伝子発現について,RT-PCR(Reverse transcription-Polymerase chain reaction)法を用いて検索を行った。人工股関節周囲の膜様組織においてMCP-1,RANTES,ICAM-1,VCAM-1,TNF-α,およびmTNF-R1の各mRNAの発現を認めたが,免疫組織学的検討においてはRANTES陽性細胞は認められなかった。以上のことより,マクロファージの病変局所の浸潤メカニズムに少なくともMCP-1,ICAM-1,VCAM-1,TNF-α,およびmTNF-R1が関与している可能性が示唆された。さらにTNF-αとmTNF-R1がautocrine的にほぼ同一の細胞で発現していたことより,TNF-αの発現が増強する際にはmTNF-R1の発現も強くなっていることが示唆された。一方、人工関節周囲のlooseningに伴う骨吸収の原因を究明するためにビ-グル犬の大腿骨内にTi合金,Co合金,ポリエチレンの3種類のインプラントを挿入し生体内で生じる人工関節の摩耗粉(金属粒子ポリエチレン粒子)と同等のサイズ,形状を呈した摩耗粉を加えた群と加えなかった群とに分け,インプラント周囲の骨変化を組織学的に検討した。摩耗粉を加えなかった群ではインプラント周囲に骨増殖を認めたが,摩耗粉を加えた群ではインプラント周囲に膜様組織(マクロファージの異常活性化および浸潤)が形成され骨吸収を認めた。このように,われわれは人工関節置換術後の摩耗粉がインプラント周囲の骨吸収に深く関わっていることを実験モデルを用いて証明した。
宇宙の位相的欠陥と宇宙線

宇宙初期の相転移によって作られるコスミック・ストリングからの粒子生成率の評価を粒子生成が起こる様々な場合に対して行った。その結果、従来、もっともよく議論されてきたストリング・ループが重力波を出して、最終的に消滅する際の粒子生成は極めて微少で、観測されている超高エネルギーの宇宙線を説明するのには不十分であることがわかった。しかし、コスミック・ストリングのカスプと呼ばれる部分からの粒子生成は無視できなく、コスミック・ストリングを作る相転移のスケールが素粒子の大統一理論で期待される値よりも小さい(中間スケール)場合には超高エネルギーの宇宙線の起源となる可能性があることがわかった。これは素粒子の大統一理論のスケールでコスミック・ストリングが作られるという元々のアイデアとは整合しないが、もし実際に、超高エネルギーの宇宙線の起源がコスミック・ストリングであれば、新たなスケールの存在をを予言することになり、素粒子物理的にも重要である。したがって、今後の課題としてコスミック・ストリングのカスプからの粒子生成をより正確に評価し、観測されている超高エネルギーの宇宙線を本当に説明できるのかをさらに詳しくみていくことが必要になると同時に、中間スケールでコスミック・ストリングが作られる可能性を素粒子物理的観点からも調べる必要がある。また、高エネルギー宇宙線と関連して、宇宙初期に高エネルギーの荷電粒子が存在した場合にそれが宇宙のバックグランドのプラズマと反応して大量の高エネルギー光子を作る過程(電磁カスケード過程)を調べて、それが宇宙初期に作られた軽元素に与える影響を調べた。その結果、高エネルギーの荷電粒子が作られる時期や存在量に対して厳しい制限を得た。
慢性根尖性歯周炎における自律神経系・知覚神経系の関与について

慢性根尖性歯周炎と知覚神経系・交感神経系との関係についての検索を進めるに当って、平成17年度は根尖病巣周囲歯根膜レベルにおいての詳細な研究を行った。露髄によって感染根管を作製したラットを実験動物として使用した。灌流固定後、脱灰した根尖病巣周囲顎骨の凍結切片を作製し、交感神経線維のマーカーとしてtyrosine hydroxylase(TH)、知覚神経線維に含有されている代表的な神経ペプチドであるcalcitonin gene-related peptide(CGRP)に対する免疫組織化学を酵素抗体法によって行った。さらにコンピューター画像解析を行った。その結果、慢性根尖性歯周炎によってTHの免疫反応性はやや高くなったものの顕著な変化を認めなかった。一方、CGRPの免疫反応性は慢性根尖性歯周炎によって顕著な増加を認めた。よって、根尖病巣周囲歯根膜において交感神経系の関与は明確に認めなかったものの、知覚神経系の関与が強く疑われた。平成18年度は知覚神経系の中枢側の三叉神経節レベルでの検索を行った。平成17年度と同様に露髄によって感染根管を作製したラットを実験動物として使用した。灌流固定後、取り出した三叉神経節の凍結切片を作製し、組緯形態を詳細に比較するためH-E染色、Kluver-Barrera's染色を行うとともに、三叉神経節レベルでの交感神経系の関与を検索するためにTHに対する免疫組織化学を行った。その結果、各種組織染色所見においては根尖性歯周炎による明確な変化は確認できなかった。しかしTHに対する免疫組織化学の結果、健側の三叉神経節内はTHの免疫反応を全く認めなかったのに対して、根尖病巣側ではTH免疫反応を明確に認めた。よって根尖性歯周炎と交感神経系との関係は歯根膜レベルではなく三叉神経節レベルで存在していることが明らかとなり、神経因性痙痛発症の関与も疑われた。根尖部歯根膜内に存在する知覚神経や交感神経と慢性根尖性歯周炎との関係を検索するため、慢性根尖性歯周炎モデルラットを用いて知覚神経線維中に多く存在するカルシトニン遺伝子関連ペプチド(CGRP)と、交感神経線維中のカテコラミン合成段階律速酵素であるtylosine hydroxylase(TH)に対する免疫組織化学を行った。SD系雄性ラット(体重250g)を用い、ネンブタール麻酔下ラウンドバーにて露髄させ感染根管を作製した。4週間後ネンブタール深麻酔下にて灌流固定を行いギ酸にて脱灰した。凍結切片作製後、CGRP・THに対する免疫組織化学をABC法によって行った。光学顕微鏡下カメラにて根尖部相当を撮影しNIH imageにて画像解析を行った。画像解析の結果に対し統計解析を行った結果、慢性根尖性歯周炎モデルにおいて、根尖部相当の歯根膜内CGRP・THとも有意な増加が認められた。結果を考察すると、CGRPは通常、神経損傷性疼痛モデルでは減少し炎症性疼痛モデルでは産生・放出量が増加する。よって慢性根尖性歯周炎の歯根膜における知覚神経の異常は器質的な神経線維の破壊ではなく局所の炎症が起因する侵害受容性疼痛のパターンを示す。慢性根尖性歯周炎において歯根膜内神経終末のCGRPは侵害受容器の興奮によって逆行性にリリースが亢進し、神経性炎症を生じさせる一因となりうることが示唆された。一方、一般的に局所の炎症により交感神経は急性時では活動的になるものの慢性時には変化が生じにくいことが多い。しかし今回の条件化では交感神経の活動性の増加が認められ、一般的な慢性炎症における交感神経の反応と異なる所見が得られた。よって慢性根尖性歯周炎の難治性は交感神経依存的な要因の可能性が示唆された。2006.口腔科学会総会、2006.歯科保存学会春季大会にて発表予定である。しかしTHに対する免疫組織

化学の結果、健側の三叉神経節内はTHの免疫反応を全く認めなかったのに対して、根尖病巣側ではTH免疫反応を明確に認めた。よって根尖性歯周炎と交感神経系との関係は歯根膜レベルではなく三叉神経節レベルで存在していることが明らかとなり、神経因性痙痛発症の関与も疑われた。
電気関連技術に関わるマルチメディア技術史アーカイブの情報発信方法の研究

本研究では、日本が過去に蓄積してきた電気関連技術を、WEB技術・検索技術を中心とする先端IT技術を活用して、若年層を含む一般者にも技術の専門家にも、分かりやすく情報発信する方法を研究開発することを目的とした。この目的を達成するために、電気電子・情報関連の5学会(※)と国立情報学研究所(NII)が連係する委員会体制を組んで、研究を推進した。コンテンツの素材は学会が提供し、連携体制の下でデータベース化のあり方を検討し、NIIが中心となってデータベース化した。成果はWEB上で誰でも閲覧覧可能なデータベースとして公開するものとした。2007年7月には試作された「日本の電気電子・情報関連卓越技術データベース」をモニターに試用してもらい、それに基づく改善を実施した。2007年11月にはデータベースを暫定公開するとともに、一般者にとっての分りやすさを増すために、技術説明の平易化を含むさまざまな改善を継続実施することにした。そして卓越技術データベースの愛称を「電気のデジタル博物館」とすることにし、2008年3月26日に報道発表をするとともに本格公開を開始した(http://www.dbjet.jp/)。2008年2月の最終の委員会では、本研究の成果を確認するとともに、2008年度以降も、中学生を含む一般の社会人がアクセスしやすい情報発信方法と、入門向けを含むコンテンツの一層の充実を図ることを主な目的として活動を継続することを確認した。なお、本研究は現在進行中の二つの科学研究費補助金「映像情報・情報処理・照明・電気・電子・通信分野での戦後日本の世界的高揚期における卓越技術データベース」「工学技術デジタルアーカイブのためのアーカイビング手法ならびにその体系的提示方法」の成果を活用し、継承発展させる形で進めた。※(社)映像情報メディア学会、(社)情報処理学会、(社)照明学会、(社)電気学会、(社)電子情報通信学会本研究では、日本が過去に蓄積してきた電気関連技術を説明するためのマルチメディア化されたコンテンツを、WEB技術・検索技術を中心とする先端IT技術を活用して、若年層を含む一般者にも技術の専門家にも、分かりやすく、関連付けて情報発信する方法を研究開発することを目的とする。発信情報は日本語だけでなく、少なくとも英語化することにより、研究成果が国際的に役立つようにすることを目的としている。平成18年9月22日開催の第2回日本の技術革新フォーラムでは、その時点での研究の現状と計画を、「気関連技術に関わるマルチメディア技術史アーカイブの情報発信方法の研究」との題目の元に報告した。その後、主に国際的な情報発信のための英文コンテンツの作成および、中高校生をも含む一般者に対する日本の技術力の普及啓発を念頭に置いたWeb情報発信でのユーザビリティの検討を行った。英文コンテンツの作成については、今年度中に50件の成果を得る見込みである。Web情報発信でのユーザビリティの検討では、一般者をいかに容易に個々の技術コンテンツに導くかの検討を行い、画面の制作を行った。3月には関係者に対して試用に供し、4月以降、年度中の一般公開のための評価、改善を進める。※(社)映像情報メディア学会、(社)情報処理学会、(社)照明学会、(社)電気学会、(社)電子情報通信学会
水熱合成法によるメゾポーラス酸化チタンナノ結晶合成と高効率色素増感太陽電池作製

色素増感太陽電池の高効率化のためには、表面積が大きく、かつ電子移動度が高い光半導体電極を合成することが必要である。本研究では、テンプレートとしてエチレングリコールを用いることで、水熱合成法でメゾポーラス構造の酸化チタンナノ結晶を合成し、溶質濃度がナノ結晶の形状、サイズ、構造、吸収光特性、発光特性、電子状態、光電変換効率等に及ぼす効果を調べた。(1)チタンテトライソプロポキシドをエチレングリコール50 mLに加え、室温で5時間混合した。この溶液をアセトンとイオン水に加え、2時間攪拌することで懸濁液を得た。これをイオン水とエタノールに加え、遠心分離機で分離して凝縮物を得た。80 °Cで10時間乾燥させ、チタングリコール球を合成した。チタニウムテトライソプロポオキサイドが1.0、1.5、2.0 mLの場合と比べ、0.5 mLの場合はメゾポーラス構造の酸化チタンナノ結晶が形成された。これを色素増感太陽電池の半導体電極として用い、光電変換効率9.02 %を得た。同様にテンプレートとしてカーボン球を用いてメゾポーラス酸化チタンナノ結晶を合成し、光電変換効率4.65 %を得た。(2)エチレンジアミン(EDA)を有機皮膜剤として用いて、空洞を有する酸化チタン階層構造を作製した。0.4 Mのチタニウムテトライソプロポオキサイドを純水に混合し、EDA濃度を2、3、4 mLと変化させた。EDA添加量が高くなるにつれて、光電変換効率が高くなり、4 mLの時に光電変換効率5.27 %を得た。さらに、合成したメゾポーラス酸化チタンナノ結晶をメチレンブルー色素に混入し、可視光照射6分で浄化することを示した。本研究では、様々な方法でメゾポーラス構造の酸化チタンナノ結晶の合成に成功し、光電変換効率に及ぼす効果を調べた結果、9.02 %を得た。また、高い光触媒効果を有することを明らかにした。27年度が最終年度であるため、記入しない。テンプレートとしてエチレングリコールを用いて水熱合成法によりメゾポーラス構造のアナターゼ構造酸化チタン微粒子を作成した。チタンテトライソプロポキシド0.5 mLをエチレングリコール50 mLに加え、室温で5時間混合した。この溶液をアセトンとイオン水150 mLに加え、2時間攪拌することで懸濁液を得た。その後、80度で10時間乾燥させ、チタングリコール球を作成した。チタンテトライソプロポキシド濃度を1.0、1.5、2.0 mLと変え、パラメータとした。イオン水とエタノールが1:1の液にチタングリコール球を分散した後オートクレーブに入れ、150度で12時間熱処理した。さらに、電気炉300度で2時間熱処理した。これを酸化チタンナノ結晶合成のためのテンプレートとして用いた。ナノ粒子の形状、サイズ、構造、吸収光特性、発光特性、電子状態を測定した。チタンテトライソプロポキシド0.5 mLの場合は、1.0、1.5、2.0 mLの場合と比べ、結合の良いメゾポーラスナノ結晶が成長した。塗布法によりフッ化スズ基板上に酸化チタンを塗布し、N-719色素とD-205色素を用いて色素増感太陽電池を作製し、電流ー電圧特性を測定した。N-719色素では開放電圧0.7V、短絡電流密度19.09 mA/cm2で変換効率8.96 %、D-205色素では、開放電圧0.67 V、短絡電流密度19.64 mA/cm2で変換効率9.02 %を得た。

さらに、合成したメゾポーラス酸化チタンナノ結晶をメチレンブルー色素に混入し、可視光照射6分で浄化することを示した。本研究では、様々な方法でメゾポーラス構造の酸化チタンナノ結晶の合成に成功し、光電変換効率に及ぼす効果を調べた結果、9.02 %を得た。また、高い光触媒効果を有することを明らかにした。テンプレートとしてエチレングリコールを用いる方法で、結合の良いメゾポーラス酸化チタンナノ結晶が作成した、さらにこれを光半導体電極として用いて色素増感太陽電池を作製した。N-719色素で8.96 %、D-205色素で9.02 %の変換効率を得た。研究はおおむね順調に進展していると判断している。27年度が最終年度であるため、記入しない。水熱合成法による酸化チタン粒子合成時に溶液に有機被膜剤を添加し、濃度、熱処理温度、熱処理時間がナノ粒子の形状、サイズ、構造、吸収光特性、発光特性、電子状態等に及ぼす効果を明らかにする。また、カーボン球を作成し、これをテンプレートとして用いることでメゾポーラス構造酸化チタン粒子を合成する。メゾポーラス構造酸化チタン粒子と市販のP25微粒子を積層することで光半導体電極の階層構造を形成し、光電変換効率に及ぼす効果を調べる。メゾポーラス構造酸化チタン粒子層の膜厚をパラメータとし、変換効率の向上を図る。
文化ボランティアによる地域活性化について

阪神淡路大震災以降、自治組織によるボランティア活動が着目され、災害・福祉型ボランティアだけでなく、その後、生きる目標を見いだしかつ地域を活性化させる意味での「文化ボランティア」という概念が誕生し、平成14年からは文化庁を中心として文化ボランティアを積極的に推進する動きも見られるようになり、文化が経済を動かす原動力として注目を集めるようになった。しかし、国内における文化ボランティアの実態は十分に把握されておらず、また多くの課題を残したままであった。そこで本研究では、第1次調査として、2004年3月に全国約4000館に及ぶミュージアムにアンケートを送り、実施の有無を確認する基礎調査を行った。約2500館からの回答を得た。その結果、実際に何らかのボランティア活動を実施している施設が759館にのぼることが判明した。これは、1993年に日本博物館協会が調査した結果(139館)と比較すると、この10年間で約5倍の施設が導入していることとなる。そして、来実施に向けて検討中の施設もあわせると、1000館を超え、全国のミュージアムの約4館に1館の割合でボランティア活動が実施中、あるいは検討しているという実態を捉えることができた。つまり、日本中で文化ボランティアが急速に認知かつ実践されている実態がつまりは文化ボランティア活動に対する社会的認知度が高まっている現れであり、市民連携のあり方がますます多様化する可能性を示唆していると考えられる。2次調査では、実施館に対して、2004年12月より活動の具体的内容・展開・課題等を調査するアンケートを行った。その結果、単なるお手伝いの領域から地域文化の創造に貢献する活動が展開している構造を把握することができた。今後、これらの結果を報告書の形式で完成させる。本研究は、阪神淡路大震災以降、自治組織によるボランティア活動が文化活動の分野にも拡大され、地域社会を大きく動かす原動力としての文化ボランティアの現況とその構造を明らかにし、元気を失う地域とその長期的にみた経済活動を活性化するための1つの方法論を導き出すことを目的としている。その1年目となる平成15年度は、その対象となる国内の文化施設、とくにミュージアムを中心とした施設の選定と、約4,000館に及ぶ施設リストの抽出・デジタルデータベースの作成を行うとともに、それら全施設への第一次アンケート調査を実施した。アンケート集計を現在も行っている段階であるが、この一次調査の結果、以下のような新たな知見を得るに至っている。少しずつ回復に向かっているとはいえ、長引く経済不況を反映してか、施設の閉館や休館に至る情報が沢山寄せられた。つまり、結果的にミュージアム等文化施設の置かれた社会的状況を色濃く反映することとなり、行政的あるいは民間機関として文化的環境を維持することの難しさが鮮明に浮かび上がった。一方、そうした中でボランティアを導入する施設が10年前と比較して飛躍的な伸び率を見せていることも調査結果から判明した。したがって、今後、少子高齢化社会への対応、指定管理者制度の実施等をふまえ、地域が今後輝いていく上でミュージアムの存在を市民が担うという、日本における新たな文化施設運営の課題を明らかにすることがこの研究では重要となることが確認された。
正常ヒト肝臓由来肝細胞株の樹立とその発癌研究

ヒト胎児(18週令)由来の正常肝細胞にSV40 T-抗原遺伝子およびネオマイシン耐性遺伝子を含む組み換えDNA[pSV3neo]をリン酸カルシウム沈殿法で導入した後、コロニー性クローニングによりネオマイシン耐性細胞系OUMS-22を得た。本細胞系はcrisisを経て不死化した。同じ方法で、成人由来の正常肝細胞にもSV40 T-抗原遺伝子を導入したが、不死化細胞株は得られなかった。OUMS-22細胞株は核に局在するT-抗原を発現する。本細胞株は上皮様形態を示してケラチン18単クローン抗体に反応するが、α-フェトプロテインやアルブミンのmRNAを発現しない。しかし、アフラトキシンB_1、ベンズピレンなどの発癌物質に感受性を示すことから、本細胞株がこれらの発癌物質を代謝活性化する酵素を維持していると考えられた。また、本細胞の不死化過程で肝発癌のマーカー酵素であるグルタチオンS-トランスフェラーゼπの発現が著しく増強した。OUMS-22細胞株は数的および構造的染色体異常を示して軟寒天内で増殖するが、ヌードマウスに腫瘍を形成しなかった。OUMS-22細胞株を癌化させる目的で、点変異ras遺伝子[pRASneo-(E61AM12)]とハイグロマイシン耐性遺伝子[pSV2-hyg]を10:1の比で同時に導入した。コロニー性クローニングによりハイグロマイシン耐性細胞を分離してヌードマウスに移植したが、腫瘍は形成されなかった。このrasを導入した細胞に、さらに点変異p53遺伝子[pCDM8U-251/neo]を導入したが、この場合も癌化しなかった。また、アフラトキシンB_1単独あるいは肝発癌プロモーターであるフェノバルビタールとの組み合わせでOUMS-22細胞株を処理したところ、軟寒天内増殖能が有意に増強した。しかし、現在のところ未だ癌化していない。初代培養ヒト胎児(18週令)肝細胞にSV40 T-抗原遺伝子およびネオマイシン耐性遺伝子を含む組換えDNA(pSV3neoプラスミド)をリン酸カルシュウム沈殿法で移入した後、コロニー性クローニングにより2系のネオマイシン(G418)耐性細胞系(OUMS-21およびOUMS-22)を得た。OUMS-22細胞はcrisisを経て、現在100PDL(細胞集団倍加数)以上に達しており、不死化したと思われる。一方、OUMS-22細胞はcrisisの後、分裂を停止し、不死化しなかった。両細胞系はともに核に局在するT-抗原を発現する。両細胞系は上皮様形態を示し、ケラチン18単クローン抗体に反応するが、α-フェトプロテインやアルブミンのmRNAを発現しない。しかし、アフラトキシンB_1、ベンズピレンなどの発癌物質に感受性を示す。このことは、両細胞系がこれらの発癌物質を代謝活性化する酵素を維持していることを示唆している。また、両細胞系はグルタチオンS-トランスフェラーゼπ(GST-π)のmRNAを発現する。さらに、OUMS-22細胞におけるGST-πの発現が、不死化にともなって著しく増強した。OUMS-21細胞の染色体は二倍体領域に分布しており、モードは44である。一方、OUMS-22細胞は不死化の前後で染色体分布が異なり、不死化前は三倍体から四倍体領域に幅広く分布していたが(モード:83)、不死化後は三倍体領域に分布している(モード:56)。

両細胞系はともに軟寒天内で増殖するが、ヌードマウス移植下での腫瘍形成能は認められない。更に、不死化したOUMS-22細胞に、点変異ras遺伝子[pRASneo(E61AM12)]とハイグロマイシン耐性遺伝子[pSV2hyg]を10:1比で同時移入し、ハイグロマイシン耐性細胞を分離し、ヌードマウスに移植したが、腫瘍形成は観察されなかった。現在、ras移入細胞に、さらに点変異p53遺伝子[pCDM8U251/neo]を移入して癌化を試みている。また、アフラトキシンB_1処理による細胞の癌化も試みている。正常ヒト肝臓に由来し、肝分化機能を発現する肝細胞株を樹立する目的で、本年度は成人肝臓由来の正常肝細胞にSV40 T-抗原遺伝子を導入して不死化を試みた。成人肝細胞の初代培養1日目にSV40 T-抗原遺伝子とネオマイシン耐性遺伝子を含む組み換えDNA(pSV3neo)をリン酸カルシウム沈殿法で導入した後、コロニー性クローニングによりネオマイシン(G418)耐性細胞系を得た。しかし本細胞系は、18週令ヒト胎児肝細胞の場合(平成4年度報告)とは異なり、crisisの後増殖を停止して不死化しなかった。平成4年度にSV40 T-抗原遺伝子を導入して不死化させたヒト胎児(18週令)由来の肝細胞株(OUMS-22)は、肝発癌のマーカー酵素であるグルタチオンS-トランスフェラーゼπを発現し、また数的および構造的染色体異常を示して軟寒天内で増殖するが、ヌードマウスに腫瘍を形成しない。本細胞株を癌化させる目的で、点変異ras遺伝子[pRASneo-(E61AM12)]とハイグロマイシン耐性遺伝子[pSV2hyg]を10:1の比で同時に導入した。コロニー性クローニングによりハイグロマイシン耐性細胞を分離してヌードマウスに移植したが、腫瘍は形成されなかった。このrasを導入した細胞に、さらに点変異p53遺伝子[pCDM8U-251/neo]を導入したが、この場合も癌化しなかった。また、アフラトキシンB_1単独あるいは肝発癌プロモーターであるフェノバルビタールとの組み合わせでOUMS-22細胞を処理したところ、軟寒天内増殖性が有意に増強した。しかし、現在のところ未だ癌化していない。このように、今回用いた点変異ras遺伝子やp53遺伝子では癌化しなかったが、これら以外の両遺伝子の変異体を導入すれば癌化する可能性が考えられる。また、B型肝炎ウイルスDNAによる癌化の可能性も残っている。これらの点について、今後も検討を重ねる予定である。
シクロデキストリン包接による電子位相緩和抑制

超分子ナノ空間内への分子の包接現象をデコヒーレンス抑制の手段として確立させ、凝縮系における分子波動関数の量子制御の効率化を図ることが本提案のねらいである。近年、化学反応のコヒーレント制御や、分子の電子・振動状態を量子ビットとして用いた量子コンピューティングなど、超短パルスレーザーを用いて原子分子の波動関数を直接制御しようとする試みが報告されている。これらの量子制御を実現するにあたって、原子分子の波動関数がどれだけ長い間コヒーレンス(可干渉性)を保持できるかが重要となる。したがって、コヒーレンスが失われてゆく過程-デコヒーレンス(位相緩和)-の機構やダイナミクスの解明、さらにはその抑制を目指す。ペリレン/γ-CD系をはじめとして、アントラセン誘導体/β-CD系においてナノキャビティ包接効果によって、電子状態の分子波動関数が保護され、電子位相緩和時間が延びることを見出した。この保護効果発現にはCDキャビティとゲスト分子の空隙をを埋めるスペーサー分子が必須であり、スペーサー分子として、アルコール・ケトン類が有効であることを見出した。近年、化学反応のコヒーレント制御(M.Dantus, et.al., Chem. Rev. 104, 1813 (2004))や、分子の電子・振動状態を量子ビットとして用いた量子コンピューティング(Y. Ohtsuki, Chem. Phys. Lett. 404, 126 (2005))など、超短パルスレーザーを用いて原子分子の波動関数を直接制御しようとする試みが報告されている。平成20年度の研究で、ペリレン/γ-CD系をはじめとして、アントラセン誘導体/β-CD系においてナノキャビティ包接効果によって、電子状態の分子波動関数が保護されることが見出された。更に波動関数保護に少量のアルコール分子が重要な役割を果たすことも見出した。近年、化学反応のコヒーレント制御(M.Dantus et al., Chem.Rev.104,1813(2004))や、分子の電子・振動状態を量子ビットとして用いた量子コンピューティング(Y.Ohtsuki, Chem.Phys.Lett.404,126(2005))など、超短パルスレーザーを用いて原子分子の波動関数を直接制御しようとする試みが報告されている。平成20年度の研究で、ペリレン/γ-CD系をはじめとして、アントラセン誘導体/□-CD系においてナノキャビティ包接効果によって、電子状態の分子波動関数が保護されることが見出された。近年、化学反応のコヒーレント制御(M.Dantus et al.,Chem.Rev.104,1813(2004))や、分子の電子・振動状態を量子ビットとして用いた量子コンピューティング(Y.Ohtsuki,Chem.Phys.Lett.404,126(2005))など、超短パルスレーザーを用いて原子分子の波動関数を直接制御しようとする試みが報告されている。ペリレン/γ-

CD系をはじめとして、アントラセン誘導体/β-CD系においてナノキャビティ包接効果によって、電子状態の分子波動関数が保護されることが見出された。この保護効果発現にはCDキャビティとゲスト分子の空隙をを埋めるスペーサー分子が必須であり、スペーサー分子として、アルコール・ケトン類、DMSOが有効であることを見出した。ケトン系とアルコール系については、アルキル鎖長依存性を精査し、保護効果が最大になるアルキル鎖長では、ケトン系のほうがアルコール系よりも保護効果が大きくなることを見出した。これはアルコールの水酸基の揺らぎが波動関数の位相の乱れを誘起しているものと推測される。また、ホストゲスト錯体の組成比が1:1錯体では保護効果が発現しないことをパーメチル化CDを用いて確認し、1:2錯体の形成が必須であることを証明した。
半導体量子ドットにおける光励起電子・スピン系の動的過程の研究

本研究では、非磁性・半磁性半導体の量子閉じ込め励起子における一重項・三重項間スピン緩和、閉じ込め励起子磁気ポーラロンのダイナミクスを明らかにし、あわせて量子閉じ込め特有の励起子電子・スピン複合系の新現象に迫ることを目的とした。物質はNaCl中のCuCl量子ドット、半磁性半導体CdMnTe混晶系である。1.CuCl量子ドット閉じ込め励起子について:(1)4Kにおける磁気発光スペクトルの測定の結果、Faraday、Voigt両配置において磁場印加とともに発光強度の顕著な増大とスペクトル形状の変化が観測され、量子閉じ込め効果による三重項励起子(dark exciton)発光の一部許容化、縦波・横波励起子の混合などの可能性が明らかになった。(2)閉じ込め励起子分子を直接生成できる二光子共鳴励起法を用いて、励起子分子の三重項状態に相当するJ=2の状態の安定な存在を明らかにした。また、二光子励起されたJ=0の励起子分子からの高効率レーザー発振を発見し、その原因が超放射現象にあることを明らかにした。(3)今後、磁気発光、磁気吸収の時間分解分光、温度変化の測定を通じて、並進運動閉じ込め系の緩和過程における三重項励起子の役割とスピンダイナミクスを明らかにする必要がある。2.CdMnTe局在閉じ込め励起子について:(1)閉じ込め励起子の高密度共鳴励起により巨大磁気光学効果、超高速減衰を示す新規非線形発光を発見し、スピン・電子系が相互作用する局在閉じ込め励起子磁気ポーラロンにおける多体効果を明らかにするとともに、この発光の局在化過程における励起光のスピンメモリー効果の原因について考察した。(2)今後は、ポンプ・プローブ分光、温度変化などを通じて、強く相互作用する多体電子・スピン系の超高速緩和過程を明らかにする必要がある。初年度は、磁気光分光に使用する量子ドットの作製、及び各種光学測定を行った。1.MBE法を用いたCuCl量子ドットおよび超薄膜の作製を行い、AFM測定を行うことによって、三角ピラミッド型の量子ドット、原子スケールステップ構造を示す平坦超薄膜構造を観察し、これら構造の作製条件を明らかにした。さらに、反射、発光スペクトルの測定を行い、理論計算との比較によってこの試料が位相緩和減衰定数が0.1meVのオーダーを示す比較的良質の単結晶であることを示した。2.この試料に対してピコ秒パルスレーザーを用いて励起子分子共鳴エネルギー付近で四光波混合実験を行った結果、効率よく3次及び5次の非線形信号が観測できることを示した。3.NaCl中のCuCl量子ドットについて、紫外励起による赤外過渡吸収スペクトルとそのピコ秒時間応答を測定した。その結果、従来過渡吸収は励起子寿命を反映した応答を示すと考えられていたものが、実は励起子分子の寿命を反映した成分が多く含まれることを明らかにし、空間閉じ込めを受けた励起子分子の内部運動に関する励起状態について初めて考察した。4.購入したストリークカメラによって、CuCl量子ドットについて発光スペクトルのピコ秒時間分解分光を行い、励起子発光の時間応答の試料依存性を吟味した。5.CdTe : Mnについて、アンチストークスラインの存在を明らかにし、励起エネルギー、磁場、温度に関する依存性を測定し、その発生メカニズムについて議論した。ZnO : Mn, Cr, Niについて磁気円2色性の測定を行い、磁気的性質の変化について議論した。6.これらの成果を踏まえて、来年度は超伝導マグネットを用いた磁気光スペクトル、スピンフリップ散乱スペクトルの測定を通じて、3重項励起子緩和や交換相互作用の量子ドットサイズ依存性についての研究に発展させる。

2年目は共同研究者が芦田昌明助教授に交代したことから、超高速分光によるダイナミクスの基礎研究が強化されるとともに、試料の成分比を同定できる2次蛍光分析装置と、磁気円二色性測定装置が整備された。これらを用いて、以下の研究を行った。1.分子線エピタキシー法やレーザーアブレーション法を用いて、CuCl, ZnO:Coの量子構造を成長時のパラメータを制御しながら、良質試料の作製を試みた。2.CuClについては、励起子減衰定数の0.1meV以下の三重項励起子の測定に適した試料の作製のメドがついた。3.Zno:Coについては、Co濃度が不足しているため、磁気的性質の増強は今のところ顕著ではない。4.既存のSEM装置にEDX(2次蛍光分析装置)を取りつけて、カソードルミネッセンスの測定と並用できるようになった。ZnO微粒子について、紫外の励起子発光が微粒子内でも強度分布を持つこと、表面付近には酸素欠陥によるトラップ状態が存在することが明らかとなった。5.EOモジュレーターを用いた磁気円二色性測定装置がほぼ完成し、ZnO微粒子の磁気光学効果の測定からg因子がバルクに比べて、減少している可能性を示した。本装置は時間分解ポンプ・プローブ法への拡張を次年度に計画している。6.NaCl中に閉じ込めたCuCl量子ドットについて、励起子分子への2光子励起、それに伴う高効率のレーザー発振に成功した。この過程は、パラメトリック効果に結びつくもので、磁場効果を含めて今後各種分光研究を進める。以上の研究をふまえて、量子ドット、量子構造における磁場効果、特にスピン3重項励起子の物性研究へと発展させる。3年目は超高速分光装置、磁気分光装置を用いた各種量子ドット、磁性イオンを含む超薄膜と混晶についての光物性実験を継続した。その結果、以下の成果が得られた。1.NaCl単結晶マトリックス中のCuCl量子ドットにおいて励起子分子二光子共鳴励起によって、角運動量J=0のスピン1重項励起子分子状態以外に、スピン三重項励起子分子状態に対応するJ=2の状態への吸収が観測され、通常のバルク結晶では観測されない励起状態が量子ドット中では比較的安定に存在することを示した。2.ゾルーゲル法で作製したTiO_2:Co微粒子薄膜において、SQUIDにおいて室温で強磁性的な性質を示すことを見出した。しかし、発光は幅広のため、巨大ゼーマンシフトのような現象は光学的には見出されておらず、現在のところCoドーピングの効果であるかどうかは未確定である。3.CdMnTeバルク結晶において、混晶系の濃度揺らぎに基づくポテンシャル揺らぎで生じた量子井戸中に閉じ込められた局在励起子について、通常の磁気ポーラロン発光エネルギーの磁場シフト率よりもはるかに大きな磁場シフト率を持った特異な励起子高密度効果による非線形発光が多数分裂して存在することを明らかにした。磁気ポーラロン多体効果の可能性を検討している。4.今年度は非線形光学現象を捉えるのに簡便でコンパクトなHe循環型クライオスタットを購入した。低振動対応品のため、顕微分光における位置精度を維持できることが分かった。来年度は、以上の研究成果を踏まえて、磁気円2色性などを駆使して、量子ドット、量子構造における磁場効果、3重項励起子の寄与等について研究をまとめる予定である。