hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
有機強相関電子系の電界効果ドーピング

本研究では、電子間の強いクーロン相互作用によって電荷ギャップが形成された有機モット絶縁体などの有機半導体を対象として、これをチャネルとする電界効果型トランジスタ(FET)を構築し、有機半導体界面への電界効果ドーピングにもとづく有機強相関電子系の新しいデバイス物理を開拓することを目的とした。ここでは、一次元有機モット絶縁体単結晶を用いて電界効果型素子構造を構築し、その特性が両極性の電界効果素子動作を見出すとともに、低温での挙動からモット絶縁体FETの両極性動作が、モット絶縁体/金属間界面における特異なキャリヤ注入機構に由来することを明らかにした。また以上に関連し、異種分子間に生じる分子間電荷移動などにより有機半導体界面を高機能化する要素技術の開発に取り組んだ。さらにこれらを、折り曲げ可能な電子装置の実現に向けその実用化が強く期待されている有機トランジスタの高度化のために活用する研究へと展開した。特定領域研究の全期間にわたって得られた研究成果のトピックスは、(1)有機モット絶縁体における両極性キャリヤ注入、(2)有機半導体薄膜の界面エンジニアリングとドーピング制御、(3)分子性導体を用いた機能性電極技術の原理実証、(4)分子性導体薄膜のインクジェット印刷、(5)テトラチアフルバレン系高移動度チャネル材料の開発、(6)電子スピン共鳴法による有機半導体界面のキャリヤ輸送観測、(7)分子性単結晶の圧力下単結晶フル構造解析である。本年度は,有機半導体結晶をチャネル材料として用いる電界効果トランジスタ(FET)の作製プロセス技術を開発した.これを用いて,強相関効果によってパイ電子の電子運動が凍結した状態にある有機モット絶縁体・(BEDT-TTF)(F_2TCNQ)単結晶による有機モットトランジスタを作製し,低温で電界効果動作の実験を行った.実験の結果,得られた有機モットトランジスタが,2K60Kの温度範囲で,通常のFETには見られない両極性の電界効果動作を示すことを見いだした.観測された両極性電界効果動作を詳細に議論するため,三端子FET素子構造の対称性を考慮した対称ゲート操作を提案し,これを記述する両極性FETモデルによって,得られた電界効果動作の動作特性が解析できることを示した.p型,n型の両極性動作が低温2Kまで保持される理由は,電流端子を形成する金属-モット絶縁体界面において,電子と正孔の両キャリヤがモット絶縁体内にほぼ等しく注入されることに由来する.特に,p型,n型両動作は,温度の低下とともに,それぞれに対する電流-電圧特性の非線形性をほぼ同様に強めることが明らかになり,モット絶縁体-金属間界面の電子と正孔の注入に対し,非常に似通った界面障壁ポテンシャルが存在することが示唆された.また正孔の易動度は,温度に依らず電子の易動度の約1.5倍であり,得られた電界効果易動度はかなり低いにも関わらず,10Kから60Kの範囲で温度の減少とともに増加する金属的挙動,すなわちコヒーレントなバンド伝導が示唆される実験事実が得られた.以上の結果から,バンド絶縁体とは明らかに異質な,モット絶縁体の特異な界面キャリヤ伝導機構の一端を実験的に明らかにすることができた.今後,いくつかの典型的な有機モット絶縁体を用いて詳しい電界効果動作の実験を行い,その特異な伝導機構の全貌を明らかにしていく予定である.本年度は、一次元有機モット絶縁体・(BEDT-TTF)(F2TCNQ)単結晶を用いる電界効果型トランジスタ(FET)素子において、これまで見出してきた両極性の電界効果動作の発現機構に関する以下の進展が得られた。まず、上記単結晶に加え、数種類の典型的な有機モット絶縁体単結晶を対象として加え、これら素子においてチャネルサイズ、温度、電場強度など様々な条件下で電界効果動作の挙動を系統的に調べた。これにより、モット絶縁体FETの両極性動作は、特に電流-電圧特性の非線形性、およびソース-ドレイン間のチャネルサイズと強い相関を持つことが明らかになった。上記の事実から、モット絶縁体FETの両極性動作が、モット絶縁体-金属間界面における特異なキャリヤ注入機構に由来するとともに、空間電荷制限電流の発現機構とも強い関連を持っていることが示唆された。

さらに本年度は、上記の単結晶を利用する電界効果動作の実験を、モット絶縁体を含む有機半導体のコンタクト工学全般への研究へと展開することができた。一般に有機材料は化学的ドーピングが困難なため電極から半導体へのキャリヤ注入を最適化することが困難だが、このような材料に適した方法として、高い導電性を持つ電荷移動錯体系有機金属を電極材料として利用する方法を提案し、その効果を実際の素子において検証することに成功した。さらにこれによって、有機半導体の電子移動度としては最高の値を有するn型トランジスタを得ることに成功した。すなわち、有機半導体(DBTTF)(TCNQ)単結晶上に、高い導電性を持つ有機金属TTF-TCNQを用いたソース-ドレイン電極を作製し、これによって半導体の伝導バンドと金属のフェルミ準位が整合した半導体-金属界面を形成した。これによって電子移動度が1cm2/Vsを超えるn型動作を示す有機トランジスタが得られた。前年度までの単結晶電界効果トランジスタ構造を利用した素子動作の実験により,有機モット絶縁体が,ある条件下で両極性の電界+B62効果動作を示すことが明らかとなった。その動作機構を明らかにするため,本年度は金属-有機モット絶縁体間の界面キャリヤ輸送に焦点をあて,特に,有機モット絶縁体と大きく異なる仕事関数を持つ金属とのショットキー界面におけるキャリヤ輸送特性の詳細な測定を行った。その結果,モット絶縁体によるショットキー接合では,界面に形成されたエネルギー障壁に由来する大きな非線形性が観測される一方で,極性反転に伴う整流性は見られないという特徴を持つことを実験的に明らかにすることができた。特に後者の特性は,参照実験として行ったバンド絶縁体によるショットキー接合で観測された明瞭な整流性とは対照的なものであった。さらに,モット絶縁体のショットキー接合の界面抵抗は,室温において,仕事関数差の小さい金属との間に形成されたオーム性接触の界面抵抗よりもはるかに大きいものであったが,温度低下とともにその大小関係が逆転し,低温におけいて電流-電圧特性のより強い非線形性を保ちながらも,その界面抵抗は,オーム性接触を下回る値を示すようになることが分かった。これらの実験事実から,金属-モット絶縁体間の仕事関数差に由来した界面付近でのキャリヤ蓄積が,その界面輸送を支配するという特異な輸送特性の一端が明らかになった。本年度は、前年度までに得られた知見を基盤として、電荷移動型材料を、有機トランジスタ(OFET)を高性能化するための機能性要素として利用する研究成果について重点的に報告する。(1)テトラチアフルバレン系分子を用いた高性能チャネル材料開発:ヘキサメチレンテトラチアフルバレン(HMTTF)単結晶をチャネルとし、TTF-TCNQ薄膜をソース/ドレイン電極とする単結晶FETにおいて、移動度が10cm2/Vsを超える素子動作が得られた。この優れた素子動作の起源として、HMTTFがside-by-side、及びbrickwork様式により稠密な分子配列を取ること、及び有機金属電極により高いキャリヤ注入効率が達成されていることを議論した。(2)導電性電荷移動錯体薄膜のインクジェット印刷と機能性電極への応用:
眼球停留対象の違いによる眼球停留関連電位解析システムの開発

目的は視野画像、脳波、画像内の注視点を同時記録し、視点の対象別に眼球停留関連電位(EFRP)を計測する装置を開発すること、視野の中で特定の対象を検出したときの電位の特性を調べることであった。実験室内用機器Iと、生活場面での計測用機器IIを完成させた。その装置を用いて、眼を動かして刺激の中から標的を探索する課題を実施している際に、単に視点が向いた時と標的を検出した時では異なった電位が得られることを発見した。代表者らは、以前、サッカードの終了時点で出現する特殊な脳電位である眼球停留関連電位(Eye fixation related potential, EFRP)を発見した。現在、見ている場面の画像データ、眼球運動計測データ、脳波のデータを同時記録し、眼球が停留する対象別に脳電位を解析するシステムの開発を行っている。現有の眼球運動計測装置(Eye-Link)により、画像中の眼球が停留する地点を確認し、その眼球停留点別に脳電位を分類して解析を行うシステムを開発することを目的として研究を開始した。EOGのデータはEye-Linkのデータとは異なるので、先ずEye-Linkで計測したデータにより眼球停留時点を検出する手法を新たに開発した。背景画像、眼球停留点、眼球運動波形、脳電位それらを同一画面に表示するシステムのアルゴリズムは、企業と共同で開発した。眼球停留対象別の、眼球停留関連電位の波形等の比較分析を実施中である。単にシーンを探索しているときには早い脳電位成分だけが現れるが、ターゲットを見つけた時には事象関連電位のP300様電位が現れることを見いだした。思考中には、現在見ている対象から眼が逸れる。被験者に計算や連想などの思考課題を与え、眼が逸れているときの眼球運動と多チャンネルの脳電位を計測し、目が向けられても見ていない状態の脳機能の解析を行った。思考中には眼が向けられている対象に対する脳電位が出現しないか、その振幅が低下することから、脳での情報処理が低下していることを見いだした。研究代表者は、サッカードの終了時点で出現する眼球停留関連電位(Eye fixation related potential, EFRP)を発見した。本年度は、昨年度試作したシステムを改良し、日常生活シーンの中で特定のオブジェクトを検出したときの電位の特性を調べることを目的として実施した。日常生活での、オブジェクトに対する眼球運動関連電位の研究のためには、被験者がシーンの中の、どの対象に視線を向けているかを同定する必要がある。まず、昨年度試作したシステムを改良した。昨年度、頭部を固定した条件では、EyeLink1000が有効であったが、日常的なシーンを見ているときには、頭部が運動する。そのため、頭部搭載型のEyeLink-IIと、EOGの併用により眼球運動を計測するシステムに、シーン用のカメラを接続して、シーンを見ている最中の脳電位のデータを収集するシステムを試作した。実際の実験室の風景や、プロジェクターによる実際場面での、特定のオブジェクト刺激と単純に探索している刺激に対する、眼球運動と脳電位を計測し、眼球停留関連電位の解析をおこなうことに成功した。並行して、本研究の背景となるサッカードの基本特性、サッカードに伴う知覚、眼球停留関連電位の基本特性や周辺視の知覚に関する研究をおこなった。その結果、周辺視では中心視と、対象の方向が異なって見えることを見いだした。ヒトの感覚や認知に関する研究では事象関連脳電位が用いられてきた。しかし視覚の事象関連電位の技術を眼球が動く日常事態に応用することは難しかった。研究代表者らは、サッカードの終了時点で出現する眼球停留関連電位(Eye fixation related potential, EFRP)を発見した。目的:今年度は最終年度であるので、視野内で眼球が停留する地点を確認し、その眼球停留点別に脳電位を分類して解析を行うシステムを完成させることが第一の目的であった。そして、視覚探索時に、シーンの中で特定のオブジェクトを検出したときの電位の特性を調べることであった。並行して、眼球運動と視覚の心理物理学的な基礎研究を実施することであった。成果:被験者が自由に、画面上の非ターゲットの中から特定のターゲットを探索する際の、EFRPの計測システムを試作した。第I号試作機では、脳電位、眼球運動、Eye Link1000による眼球の停留点を同定するため、視覚対象の画像と、視点の位置と同時に、脳波、眼球運動、のデータが記録できるシステムを開発した。システムで、カラーの幾何学図形をスクリーン上に配置し、特定図形の信号検出作業を実施した。その結果、単に探索中と、ターゲットを見つけた時では、P3成分が現れEFRPの波形が異なる結果を得た。単語探索事態の実験は研究続行中である。

I号機では頭部の運動が制限されるが、EyeLink IIによれば、頭を自由に動かす事態でも、シーンの画像と眼球停留点が同時記録できる。そこで、32chの脳電位とEyeLink IIによる眼球運動と、シーンが同時記録できるシステムの開発を行った。その結果、展示品、VDT作業、工場など日常生活場面で計測が可能な第II号機のシステムの試作に成功した。
光トラップした水滴のレーザー・放射光軟X線複合分析法の開発

本研究では乳化・分散、濡れ、浮選などさまざまな現象・応用の化学場として重要な気液界面を解析する新しい計測手法を開発する。具体的には、レーザートラップしたエアロゾル水滴をターゲットにする。トラップに用いたレーザーを用いる表面張力測定、放射光軟X線による化学マッピングと電子状態解析の複合計測に基づく新しい界面解析法を実現する。このために、テーブルトップ型エアロゾル光トラップ・レーザー分光装置をまず開発する。放射光解析に必要なセル内でエアロゾルをトラップし、従来の解析法では得られなかったエアロゾルの化学情報が得られることを実証する。
粘膜IgA産生におけるFcα/μ受容体の機能解析

IgAは生体内で最も多く産生される免疫グロブリンであり,その大半は腸管などの粘膜の免疫機構に主要な役割を担っている.我々はIgAおよびIgMに対するFc受容体であるFcα/μ受容体(Fcα/μR)による,粘膜面のIgA産生の調節機構を明らかにする目的で以下の実験を行った.定量PCRを用いた解析で,マウスの腸管は脾臓に次いで多量のFcα/μRを発現していることが分かった.また特異抗体を用いた組織染色では腸管のパイエル板の胚中心領域が強く染色され,濾胞樹状細胞(follicular dendritic cell,FDC)がFcα/μRを強発現することを見出した.IgA産生の導入組織であるパイエル板におけるFcα/μRの機能を解析するため,当研究室で作製したFcα/μRノックアウトマウス(KOマウス)と野生型マウス(WTマウス)間でIgAを定量したところ,KOマウスにおいて血清中に含まれるIgA量が多いことが分かった.さらにKOマウスでは,T細胞依存性抗原である卵白アルブミンまたはT細胞非依存性抗原であるNP-LPSの経口投与に対して,血清中の抗原特異的IgAの抗体価が亢進していた.またFACSを用いた解析では,KOマウスの脾臓,腸間膜リンパ節,パイエル板でIgA陽性細胞が増加していたことから,これらの臓器において血清中へのIgA産生が亢進していることが示唆された.以上の結果より,パエル板のFcα/μRは血清中のIgA産生を負に制御していることが示唆された.さらに骨髄キメラマウスを用いた解析において,血球細胞(B細胞)上に発現するFcα/μRと非血球細胞(FDC)上に発現するFcα/μRのうち,後者がより血清IgA制御に寄与していることを見出した.IgAは生体内で最も多く産生される免疫グロブリンであり,その大半は腸管などの粘膜の免疫機構に主要な役割を担っている.我々はIgAおよびIgMに対するFc受容体であるFcα/μ受容体(Fcα/μR)による,粘膜面のIgA産生の調節機構を明らかにする目的で以下の実験を行った.定量PCRを用いた解析で,マウスの腸管は脾臓に次いで多量のFcα/μRを発現していることが分かった.また特異抗体を用いた組織染色では腸管のバイエル板の胚中心領域が強く染色され,濾胞樹状細胞(follicular dendritic cell, FDC)がFcα/μRを強発現することを見出した,IgA産生の導入組織であるパイエル板におけるFcα/μRの機能を解析するため,当研究室で作製したFcα/μRノックアウトマウス(KOマウス)と野生型マウス(WTマウス)間でIgAを定量したところ,KOマウスにおいて血清中に含まれるIgA量が多いことが分かった.さらにKOマウスでは,T細胞依存性抗原である卵白アルブミンまたはT細胞非依存性抗原であるNP-LPSの経口投与に対して,血清中の抗原特異的IgAの抗体価が充進していた.またFACSを用いた解析では,KOマウスの脾臓,腸間膜リンパ節,パイエル板でIgA陽性細胞が増加していたことから,これらの臓器において血清中へのIgA産生が充進していることが示唆された,以上の結果より,パイエル板のFcα/μRは血清中のIgA産生を負に制御していることが示唆された.さらに骨髄キメラマウスを用いた解析において,血球細胞(B細胞)上に発現するFcα/μRと非血球細胞(FDC)上に発現するFcα/μRのうち,後者がより血清IgA制御に寄与していることを見出した.現在,Fcα/μRが血清IgAを抑制性に制御する分子学的機構につき解析を行っている.IgAは生体内で最も多く産生される免疫グロブリンであり,その大半は腸管などの粘膜の免疫機構に主要な役割を担っている.我々はIgAおよびIgMに対するFc受容体であるFcα/μ受容体(Fcα/μR)による,粘膜面のIgA産生の調節機構を明らかにする目的で以下の実験を行った.定量PCRを用いた解析で,マウスの腸管は脾臓に次いで多量のFcα/μRを発現していることが分かった.また特異抗体を用いた組織染色では腸管のパイエル板の胚中心領域が強く染色され,濾胞樹状細胞(follicular dendritic cell,FDC)がFcα/μRを強発現することを見出した.IgA産生の導入組織であるパイエル板におけるFcα/μRの機能を解析するため,当研究室で作製したFcα/μRノックアウトマウス(KOマウス)と野生型マウス(WTマウス)間でIgAを定量したところ,KOマウスにおいて血清中に含まれるIgA量が多いことが分かった.さらにKOマウスでは,T細胞依存性抗原である卵白アルブミンまたはT細胞非依存性抗原であるNP-LPSの経口投与に対して,血清中の抗原特異的IgAの抗体価が亢進していた.またFACSを用いた解析では,KOマウスの脾臓,腸間膜リンパ節,パイエル板でIgA陽性細胞が増加していたことから,これらの臓器において血清中へのIgA産生が亢進していることが示唆された.以上の結果より,パエル板のFcα/μRは血清中のIgA産生を負に制御していることが示唆された.

さらに骨髄キメラマウスを用いた解析において,血球細胞(B細胞)上に発現するFcα/μRと非血球細胞(FDC)上に発現するFcα/μRのうち,後者がより血清IgA制御に寄与していることを見出した.
脳損傷後の神経修復を阻害する脳繊維化発症機序の解明と繊維化阻害薬の開発

脳損傷後の脳保護や脳機能回復は、重要な課題である。損傷後の脳線維化は、神経再生を阻害する。本研究では、アストロサイトの遊走に関連する水チャネル<アクアポリン4(AQP4)>に注目し、脳線維化予防法の開発を目的とする。RNA interference (RNAi)法によりAQP4ノックダウンアストロサイトの作成に成功した。このノックダウン細胞は、複数のin vitroモデルにおいて遊走が抑制される傾向にあった。AQP4発現を抑制するNF-kBの阻害薬(SN-50)あるいはp38 MAPKの阻害薬(SB203580)の前投与によっても、同様であった。In vivoでの効果は確定できなかった。脳障害後の脳保護や脳機能回復は、麻酔・集中治療領域では重要な課題である。また、脳損傷後のアストロサイトによる線維化は、神経再生を阻害する重要な因子である。本研究課題では、アストロサイトの遊走に関連する水チャネル・アクアポリン4(AQP4)に注目し、線維化の機序とAQP4阻害による線維化予防治療薬の開発を目的とする。培養アストロサイトにsiRNAを導入することにより、AQP4発現を抑制したアストロサイト(AQP4ノックダウンアストロサイト)の安定的な作成ができるようになった。シャーレにAQP4ノックダウンアストロサイトを全面に培養し、針で一文字の傷をつけ、細胞が剥離された部分へのAQP4ノックダウンアストロサイトの遊走数をカウントした。正常アストロサイトに比べ、AQP4ノックダウンアストロサイトの遊走は抑制されていた。つまり、AQP4がアストロサイトの遊走に関与する可能性が明らかとなった。NF-κB阻害薬SN-50およびp38MAPK阻害薬SB203580を培養アストロサイトに作用させると、AQP4蛋白質の発現が抑制されることが明らかとなった。そこで、シャーレにアストロサイトを全面に培養し、針で一文字の傷をつけ、細胞が剥離された部分へのアストロサイトの遊走数をカウントした。SN-50あるいはSB203580を前投与しておくと、正常アストロサイトに比べて遊走数は抑制されていた。これら2薬物により、アストロサイトの遊走が調節できる可能性が明らかとなった。脳損傷後の脳保護や脳機能回復は、麻酔・集中治療領域では重要な課題である。まず、培養アストロサイトを用いたAQP4発現抑制系の確立を目指した。アストロサイトの単離と培養は、技術的に安定し、純度の高いアストロサイトを得られるようになった。RNA interferennce (iRNA)法によりAQP4発現抑制を目指した。複数の遺伝子配列を設計し、ベクターに組み入れ、アストロサイトへの導入をリポフェクションにより行い、効率の良い導入法を確定した。アストロサイトにおけるiRNAによるAQP4発現の低下はウエスタンブロットにより調査し、効率よく発現を抑制する遺伝子配列を決定した。次に、アストロサイトの遊走を評価するため、膜上にアストロサイトを培養し、ラフィノースによる浸透圧較差を作成し、膜の裏側への遊走細胞数を評価する実験系を確立することができた。さらに、シャーレに培養したアストロサイトシートに傷をつけ、そこに遊走してくるアストロサイト数をカウントすることによる遊走能の評価系を確立することができた。現在、AQP4を発現抑制したアストロサイトを用い、両実験系で遊走能を検討しているところである。モデルとして以下のものを使用した。培養アストロサイトをシャーレに培養し、針で一文字の傷をつけ、細胞が剥離された部分へのアストロサイトの遊走数をカウントした。NF-κB阻害薬SN-50およびp38MAPK阻害薬SB203580を培養アストロサイトに作用させ、AQP4蛋白質の発現が抑制されたところで、針で一文字の傷をつけ、細胞が剥離された部分へのアストロサイトの遊走数をカウントした。これら2薬物の濃度を変化させ、遊走を抑制す最低限の濃度を決定した。

これにより、アストロサイトの遊走を抑制する最低薬物濃度を決定できたため、可能な限り副作用の少ない投与量をラットに投与できるようになった。ラット中大脳動脈結紮モデルおよびラット脳凍結損傷モデルを安定して作成できるようになった。まずはラット脳凍結損傷モデルを用い、モデル作成前にSN-50あるいはSB203580を脳室内投与し、AQP4の発現を抑制した状態で脳凍結損傷を起こした。アストロサイトの遊走抑制や線維化抑制効果は明瞭でないため、現在再検討を行っているところである。麻酔科学当初の計画通り、AQP4はアストロサイトの遊走能に関与することを明らかにすることができた。これらの研究成果により、今後は動物実験へ進むことができる。以上のことから、おおむね順調に進展していると判断できる。当初の計画はおおむね遂行されている。AQP4を発現抑制したアストロサイトの遊走能については結果を確定するべく実験数を増やしている最中であるが、短期間で結果の確定ができるものと判断しており、おおむね順調と評価できる。AQP4はアストロサイトの遊走能に関与することを明らかにすることができ、AQP4発現阻害薬の効果も確認できた。今後は、ラット脳虚血モデルを作成し、AQP4発現阻害薬を様々なタイミングで投与し、その効果を確認する。虚血部位の縮小、治癒促進、神経細胞の再生促進などの効果が発揮できる条件を検索する。研究に問題が生じた場合には、研究協力者からの助言を的確に求め、円滑な研究の遂行を目指す。AQP4を発現抑制したアストロサイトの遊走能については結果を確定するべく実験数を増やしている最中であるため、研究費の繰り越しを必要とした。その他はほぼ当初の計画に従い研究は進んでおり、今後も計画に従い研究を進めていくことができると判断している。なお、研究の遂行に問題が生じた場合には、的確な時期に研究協力者の助言を得ることにより、問題解決を図っていく。AQP4の蛋白質発現を抑制するために必要な最少濃度のNF-κB阻害薬SN-50およびp38MAPK阻害薬SB203580を決定する実験が残っており、動物へ投与するためには副作用を減らすために重要である。本実験を行うために、研究費の繰り越しを必要とする。AQP4の蛋白質発現を抑制するために必要な最少濃度のNF-κB阻害薬SN-50およびp38MAPK阻害薬SB203580を決定する実験を、次年度のできる限り早い時期に遂行する予定である。AQP4を発現抑制したアストロサイトの遊走能については結果を確定するべく実験数を増やし、繰り越した研究費により次年度にも同研究を継続していく。また、AQP4阻害薬の探索、その効果の確認、動物モデルでの阻害薬の効果など研究計画にのっとり研究費を使用していく予定である。
惑星探査機搭載フラックスゲート磁力計の開発研究

宇宙機搭載のフラックスゲート磁力計は、センサが宇宙空間に暴露している為、内惑星探査においては+200°Cから-160°Cの温度でも正常に動作し、精度が0.1nT以上を保証する必要がある。初年度はこの広い温度制御が可能で、しかも非磁性の試験装置を製作し、翌年度は高温側の温度特性試験を行った。そのためにボビン材質の異なるコアの試作と実験および従来コアの温度試験データを取得した。平成17年では低温度側の試験を行い、広範囲温度での特性のよいセンサがどのようなものかを比較実験した。また、磁力計電気部の条件は打上げ予定されている、日欧共同水星探査機に搭載するものにモデル化し、観測仕様を満たす磁力計特性データを取得した。さらに、磁力計を応用して衛星搭載部品や衛星本体の持つ磁気モーメントや帯磁量を計測する実験を行なった。本研究により、(1)外部磁場を遮蔽した非磁性温度制御装置を開発し、+200°Cから-160°Cまでの広域な温度制御が可能となった。この温度範囲での装置は、世界に例を見ない広範囲な温度制御磁場試験装置であり、今後磁力計やセンサのみならず、磁性を嫌う部品の広範囲温度試験に利用が期待される。(2)広域温度による2種類のセンサコアの温度試験の結果、感度、ドリフト、オフセットおよび雑音の温度特性が得られ、フライトモデルとしてのセンサ特性が得られた。特に、温度特性が良いと言われたインコーネルに比ベセラミック材の特性も遜色のないことが判明した。(3)高速磁気モーメント計測装置の開発とシステムの確立を完了し、多くの衛星搭載機器、部品、衛星本体の計測を行なって貴重な帯磁量データを取得した。これらの成果は近い将来の深宇宙探査衛星に搭載される磁場計測器の高精度化と搭載機器のEMC磁気試験の高速化の点で技術的開発がなされ、貴重な知見が得られた。今年度の研究内容は主として、水星の磁場探査に必要な磁力計センサを+200°Cまでの高温度試験のための実験装置の製作および衛星の搭載部品の帯磁量を精密計測し,飛翔体として適合するかどうかの電磁環境適合性(EMC)試験を実施することであった。同時にフラックスゲート磁力計のセンサの低雑音試験の準備を行った。実績の概要を下記に示す。1.高温度制御装置の製作磁力計センサコアを外部磁界を6090dB消去する磁気シールドケース内に置き、外部のヒーターで+200°Cまで加熱できる装置を製作している。特殊な装置のため手作りだが、非磁性センサ室の製作、シールドケースの温度変動を最小限に抑える工夫、断熱材の選定やダクトの製作を行っている。2.低雑音センサコアの実験準備コアは高透磁率材2種(81パーマロイ材とアモルファス材)、コアボビンはセラミック材を使用したものを購入準備した。さらに、ボビン材としてインコーネルのコアの購入も必要である。3.搭載部品の持つ磁気モーメントの計測すでに開発した高速磁気モーメント計測装置を用いて、衛星のフライト品の残留磁気量をJAXA宇宙科学研究本部の磁気シールドルームにて計測した。計測システムや結果は国際シンポジウムで発表され学会誌に投稿中である。4.次年度以降の計画平成16年度は高温装置を完成させ、各種磁力計センサコアの+200°Cまでの温度試験を行い、雑音試験データを取得してセンサの低雑音改良を行う。さらに、低温度-100°C装置を追加完成させる。

平成17年度は低音側の温度試験およびこれまでの高低音度試験の総括を行い、どのようなコア材が温度変動に対して雑音が少ないかを総合的に評価し、水星探査に適する磁力計センサの開発改良の結論を目標とする。今年度の研究内容は主として、日本と欧州宇宙機構(ESA)の共同水星探査機に搭載予定の磁力計センサを+200°Cまでの高温度試験および衛星や搭載部品の持つ磁気モーメントを精密計測し,電磁環境適合性(EMC)試験を実施することであった。実績の概要を下記に示す。1.高温度制御装置の完成と磁力計センサコアの高温度実験磁力計センサコアを外部磁界を6090dB消去する磁気シールドケース内に置き、外部のヒーターで+200°Cまで加熱できる装置を完成した。非磁性センサ室、シールドケースの最小限温度変動、断熱材の選定、熱電対の磁気対策を行った結果、+200°Cまでの温度制御に成功した。実験コアは高透磁率材(81パーマロイ)、コアボビンはセラミック材およびインコーネル材の2種を購入し、最初のコア材の200度までの温度試験を実施した。その結果、コアによるドリフト量、オフセット量、雑音振幅および感度の温度変化を得た。概ね良好な結果を得たが、同種のコアや別タイプのコアの温度試験を現在実験中である。2.搭載部品の持つ磁気モーメントの計測すでに開発した高速磁気モーメント計測装置を改良し、精度±0.001[Am^2]を実現した。宇宙科学研究本部にてINDEX衛星、ASTRO衛星の磁気モーメントを計測した。INDEX衛星では、磁性を持つ部品の特定を行い、消磁用マグネットを使用して0.01[Am^2]という磁気モーメント量に減じる対策がなされた。3.次年度以降の計画平成17年度は低温度装置を製作、完成させ、各種センサコアの-160°Cまでの温度試験を行い、高温度データと併せ、総合的に温度特性を評価し、水星探査機に適する磁力計センサの開発改良の結論を目標とする。また、磁力計較正方法およびEMC試験の方法論の検討を行う。深宇宙探査衛星に搭載されるフラックスゲート磁力計のセンサの広範囲温度実験は+200°Cから-160°Cまでの温度制御を行なった。また、フラックスゲート磁力計を利用して、衛星搭載部品や衛星本体の磁気モーメント量を高速計測する磁気試験は、開発した磁気モーメント計測装置を用いてデータ取得を行なった。1.温度試験室温から-160°Cまでの低温部の温度制御装置を製作した。微弱磁場センサのため、磁気遮蔽ケースを利用し、低温度は液体窒素の還流で実現した。材質組成の異なるセンサボビンでセンサコアを複数個製作し、低温度試験を行った。2種類のセンサの感度、ドリフト、オフセット、雑音のデータを得た。また、搭載衛星であるBepiColomboのフライトモデルと同じセンサのコイル巻数や励磁周波数を一致させた実験データも取得した。その結果、感度については高温と低温側では変化の様子が異なり、温度が室温から変化すると共に感度が高くなる傾向が認められた。雑音は室温から高温までは殆ど不変で-30°C以下になると増えることが確認された。このほかオフセットドリフトや消費電流の温度による特性もデータが得られた。2.衛星部品の磁気モーメント計測衛星のフライト品の実測および衛星本体の帯磁量を計測し、従来のEMC磁気試験との比較を行った結果、遮蔽室内では機器の持つ磁気モーメントが0.001Am^2の精度で計測できることを実証し、磁場変動が大きな場所での計測でも、0.01Am^2の精度での計測が可能であることを示した。
東アジアにおける集落・居住空間の秩序形成技術に関する比較研究

今年度は、中華人民共和国において現地調査を行うとともに、中国の研究者を招聘し、日本にて現地調査・討論を行った。まず中国調査は、平成7年7月28日8月1日にかけて予備調査を行い、中国江蘇省蘇州市周辺において調査対象の二集落を決定するとともに、基礎的な文献を得た。次に8月25日9月11日までの日程で江蘇省東山鎮陸巷、用直鎮用直の二集落について現地調査を行い、(1)街路の測量、(2)土地利用、集落の空間構成、道路構成、水系・地形などの自然環境、主要な住居・施設などの把握、(3)代表的住居の実測、(4)生活行為の観察、(5)住民へのヒアリングを行った。さらには、11月19日26日に東山鎮陸巷にて補足調査を行い、街路の測量の修正作業、生活行為の把握を行った。現地調査後、集落ごとに成果をまとめ、分析を行うことで、以下の二点の特性を把握することができた。第一に、当該地域の伝統的住居形態である、三合院における生活様式の変化とそれにともなう住居空間の変容を確認することができた。解放以後の中国では、さあまざまな社会的インパクトに伴い、大きな生活様式の変化が何度にもわたって起きている。しかしその度ごとに三合院住居の空間構成や「天井」と呼ばれる中庭などは柔軟に使いこなされており、変化する生活を許容するような空間構成の原理が存在することが予測される。第二に、東山鎮陸巷では生活、生産、コミュニティをつなぐ自立循環型の水利用システムが存在していることが確認された。生活用水・排水にさまざまなレベルがあり、生活用水は飲料水は共用井戸から、その他の洗い物などは池や運河の水を利用する。一方で排出された水は水系を過度に汚染しないように配慮され、運河の水はポンプで集落背後の山に広がる耕作地(果樹園)に導かれ、生産用水に用いられる。屎尿は住居内で「馬桶」と呼ばれる容器に集められ、さらにその後に耕作地内の瓶に集められて肥料にされる。またこの水利用システムによって周辺環境、耕地、水系、住居が結びつけられ、住居から周辺の自然環境を含む集落にいたるまでのつながりを論じることが可能であると考えられる。次に日本調査および総合討論は、平成8年2月26日3月4日にかけてこれまでに共同研究を行ってきた海外研究者を招聘して行われ、奈良県大和郡山市稗田、滋賀県五個荘町金堂の二集落をその調査対象とした。その現地調査を通して、これまでの研究を取りまとめに関する討論を行い、三年間を通じて本研究に参与した各研究者が、これ以後の各自の研究について新たな視点や研究対象あるいは研究方法を得たことを確認した。その詳細は以下の通りである。(1)東アジアにおける集落の概念の違いが存在する可能性が確認された。特に敷地を単位として集落が構成される韓国・日本の集落と、家がそのまま集落を構成している台湾・中国の客家の集落の比較が、今後の集落研究において重要である。(2)中国・台湾で見られる三合院の天井(中庭)などの空間構成の研究、特に中国における解放以降の生活様式の変化と三合院の住まい方などを明らかにする必要性がある。(3)日本国内でこれまで行われてきた研究成果、研究手法が他の東アジアの地域でも利用できる可能性がある。(4)これまで近代計画論で主張されてきた単一目的型の空間ではない、多機能複合機能型の空間が東アジアに現在も多様な、魅力ある形で存在している。(5)建築物が、ひとつひとつは没個性であるが、集合することで個性を持つ場合がある。また、これまでの現地調査を通じて、集中的な共同の現地調査の方法を得た。すなわち、特定の目的を設定せず、各自のテーマを持った研究者が共同で、任意の集落を短期間集中的に調査し、討論を行うことで、新たな知見や、各自の新しいテーマを会得するという方法である。

生活用水・排水にさまざまなレベルがあり、生活用水は飲料水は共用井戸から、その他の洗い物などは池や運河の水を利用する。一方で排出された水は水系を過度に汚染しないように配慮され、運河の水はポンプで集落背後の山に広がる耕作地(果樹園)に導かれ、生産用水に用いられる。屎尿は住居内で「馬桶」と呼ばれる容器に集められ、さらにその後に耕作地内の瓶に集められて肥料にされる。またこの水利用システムによって周辺環境、耕地、水系、住居が結びつけられ、住居から周辺の自然環境を含む集落にいたるまでのつながりを論じることが可能であると考えられる。次に日本調査および総合討論は、平成8年2月26日3月4日にかけてこれまでに共同研究を行ってきた海外研究者を招聘して行われ、奈良県大和郡山市稗田、滋賀県五個荘町金堂の二集落をその調査対象とした。その現地調査を通して、これまでの研究を取りまとめに関する討論を行い、三年間を通じて本研究に参与した各研究者が、これ以後の各自の研究について新たな視点や研究対象あるいは研究方法を得たことを確認した。その詳細は以下の通りである。(1)東アジアにおける集落の概念の違いが存在する可能性が確認された。特に敷地を単位として集落が構成される韓国・日本の集落と、家がそのまま集落を構成している台湾・中国の客家の集落の比較が、今後の集落研究において重要である。(2)中国・台湾で見られる三合院の天井(中庭)などの空間構成の研究、特に中国における解放以降の生活様式の変化と三合院の住まい方などを明らかにする必要性がある。(3)日本国内でこれまで行われてきた研究成果、研究手法が他の東アジアの地域でも利用できる可能性がある。(4)これまで近代計画論で主張されてきた単一目的型の空間ではない、多機能複合機能型の空間が東アジアに現在も多様な、魅力ある形で存在している。(5)建築物が、ひとつひとつは没個性であるが、集合することで個性を持つ場合がある。また、これまでの現地調査を通じて、集中的な共同の現地調査の方法を得た。すなわち、特定の目的を設定せず、各自のテーマを持った研究者が共同で、任意の集落を短期間集中的に調査し、討論を行うことで、新たな知見や、各自の新しいテーマを会得するという方法である。本年度は継続研究の初年度であり、本研究が対象として設定した東アジアの国々のうち、韓国の調査を行った。平成5年7月に3日間の予備調査を行い韓国全羅南道・木浦周辺にて3つの典型的集落を選定し、8月後半に約10日間の日程で、これらの集落・居住環境の調査を行った。また、3月には民家の補足調査も実施した。以上により三つの集落のほぼ全戸の配置図を採取でき、これに基づく集落図を作成した。また、三つの集落で合計15戸の民家調査を実施することができ、民家の実測図面もプレート化した。これらの三集落は、それぞれ集村・散村の類型に属する一方、集落内の人的結合関係においても対照的な性格(同族村か否か)を示しており、何れも韓国の農村集落として想定される典型的なものである。フィールドワークは住民にも参加してもらうことにより、集落内の空間はもとより日帝時代以降のコミュニティの在り方の微妙な差異をも比較しながら把握することが出来た。一方調査した民家は19世紀末から20世紀後半に建設されたものであった。したがって、この間に韓国の民家が経験した変化(李朝末期の展開、日帝期の影響、セマウル運動の影響)を追跡することが可能となった。これらの民家は既往の研究では一列型と称されているものであり、その歴史的な変化を明らかにしたことになる。
花の模様形成を決める細胞の位置別のエピジェネティックスの解明

前年度にPacific Biosciences社製Sequelにより得られた12セル分のセントポーリアの半数体のロングリードに対して、FALCON/FALCON-Unzipによるde novoアセンブルを行い、その後、Arrowにより補正することで、3,221本のprimaryコンティグ(総延長:704.2 Mb、N50長:1.3 Mb)と1,508本のassociateコンティグ(総延長:121.0 Mb、N50長:131.1 kb)を構築した。primaryコンティグとassociateコンティグを合わせ、500 bp以上の配列を採用することで、4,692本から構成されるゲノム配列SIO_r1.0(総延長:825.3 Mb、N50長:958.3 kb)を得た。これまでに取得したRNA-Seqデータについて、SIO_r1.0に対するマップ率を調べた結果、品種キラウェアでは86.991.9%、チコでは82.883.4%となった。一方、small RNAのマップ率は、キラウェアで78.679.2%、チコで72.776.4%となった。イルミナ社製HiSeqにより半数体のゲノムシークエンスを行った結果、ゲノムサイズは768.3 Mbと推定された。この結果からprimaryコンティグのみを採用し、最終的に3,184本のドラフト配列SIO_r1.0_p(総延長:704.4 Mb、N50長:1.25 Mb)を得た。BUSCO解析によるComplete%は96.1%となり、ドラフトゲノム配列の遺伝子の網羅性は高いと考えられた。Canuも用いてde novoアセンブルを行った結果、6,548本のコンティグが形成され、その総延長は911.5 Mb、N50長は487.6 kbとなり、FALCON/FALCON-Unzipよりも長く繋がらなかった。このため、SIO_r1.0_pをドラフトゲノム配列として決定した。ゲノムワイドな発現解析とエピジェネティクス解析を行うために、まずは、ゲノム情報基盤として、Pacific Biosciences社製Sequelを用いてセントポーリアのゲノム由来のロングリードをシークエンスし、de novoアセンブルすることでドラフトゲノム配列を構築した。イルミナ社製HiSeqによりショートリードを取得しゲノムサイズを推定した。また、BUSCOにより遺伝子の網羅性を調べた。これらの結果から構築したドラフトゲノム配列の精度は十分に高いと考えられた。ゲノム配列の解読に関しては順調に進んでいる。遺伝子予測については、当初de novoで実施したが、精度が十分でなかった。そこで、遺伝子予測の精度を上げるために、葉や花糸、茎頂、カルスなど5つの組織から19個体についてサンプリングを行い、RNA-SeqとIso-Seqのデータを得た。来年度は、RNA-SeqとIso-Seqデータを用いて遺伝子予測を行う。キラウェアとチコの2品種についての発現解析については、遺伝子予測が完了していないため、それぞれの品種からシークエンスされたRNA-Seqをde novoアセンブルすることでunigeneを構築し、そのunigeneに対してそれぞれの品種のRNA-Seqリードをマッピングすることでunigeneの発現量を推測した。各unigeneについて、キラウェアとチコ間での発現量の違い調べたところ、花色模様に関連がありそうなunigeneを見出すことができなかった。今年度に予定していたBisulfiteシークエンシング(BS-Seq)を実施することができなかったが、それ以外は予定通りに進んでいる。BS-Seqは次年度に実施する。5つの組織から19個体についてのRNA-Seqデータを用いて遺伝子予測を行う。さらに、Iso-Seqデータを用いて遺伝子構造を調べ高精度な遺伝子予測を目指す。ゲノム解読の結果はデータベースで公開する。縞模様が異なる各変異系統における花弁部位別全ゲノムDNAメチル化状態およびRNA転写発現の解析に関しては、キラウェア1個体の不定芽由来の複数の植物から親と同じ縞模様が出現した個体、縞が逆転した個体、まだら模様の個体、L1層あるいはL2層の表現型となった単色個体をそれぞれ3個体ずつ選抜し、L1層と同一の単色個体とL2層と同一の単色個体の2つの花弁についてのBS-Seqデータを取得する。親個体あるいは各変異個体の花弁においてL1層あるいはL2層の花色の部位を切り分けメチル化状態を調べ、これまでに得たRNA-Seqによる発現解析の結果と比較する。茎頂分裂組織と花弁のメチル化状態およびRNA-Seq解析については、同一個体の経時的なメチル化解析を実施し、茎頂分裂組織あるいは分化・発達においてDNAメチル化が生じる時期を調べる。マイクロダイセクション法で茎頂分裂組織と花弁組織を収集し、BS-SeqとRNA-Seqによりメチル化状態およびRNAの転写発現を定量化する。取得したRNA-Seqデータを用いて共発現解析を行い、メチル化状態および転写発現のネットワーク解析を行う。全遺伝子をKEGG代謝経路上にマップし分子間相互作用経路を同定する。表現型に特異的なネットワークを形成する遺伝子が集中する経路を同定し、表現型の発現に重要な役割を担う代謝、シグナル伝達、遺伝情報などを明らかにする。全エピゲノムと表現型とのアソシエーション解析(EWAS)およびRNA転写発現の定量データと表現型とのアソシエーション解析(TWAS)を実施し、表現型に重要な役割を担う全エピゲノムおよび転写発現を明らかにする。セントポーリア(Saintpaulia ionantha)の全ゲノムDNAメチル化解析を行うため、セントポーリアの全ゲノム配列を解読した。対象は品種キラウェアの半数体とした。

セントポーリアのゲノムサイズを調べるため、イルミナ社製MiSeqにより2ラン分のシークエンシングを行い、kmer頻度解析を行った結果、848 Mbと推測した。Pacific Biosciences社製Sequelにより12セル分(84.5x)のシークエンシングを行い、FALCONを用いてアセンブルを行い、さらにFALCON-Unzipによりフェージングを行った後、Arrowにより補正を行った。その結果、3,221本のprimaryコンティグ(総延長:704 Mb、N50長:1.25 Mb)と1,508本のassociateコンティグ(総延長:121 Mb、N50長:131 Kb)を得た。シークエンシングに用いた個体は半数体であるため、primaryとassociateコンティグを合わせた4,729本の配列(総延長:825 Mb)を最終配列とした。これに対してBUSCOの保存性を調べたところ、88.1%が完全に保存されており遺伝子の網羅性が高いことが分かった。セントポーリアにおける花模様形成がエピジェネティックな制御によるものか否かを調べるため、キラウェアの縞花の白部と青部、白花と青花、品種チコの青花と白花に対してHiSeqとMiSeqによりRNAとmicroRNA(miRNA)のシークエンシングを行った。得られたRNAに対してTrinitiyによりアセンブルした結果、36,670本のunigene(総延長:42.3 Mb、N50長:2 kb)を得た。シークエンスしたRNAとmiRNAをunigeneに対してマッピングすることで発現量の解析を行った。セントポーリアの全ゲノム配列解読に関して、当初はPacific Biosciences社製PacBio RSIIから得たリードをCanuでde novoアセンブルし、イルミナ社製HiSeqリードを用いてPacBioToCAで補正する方法とPacBioリードとHiSeqリードをDBG2OLCでハイブリッドアセンブルする方法の2通りを実施する予定であったが、Sequelにより80x以上の十分なリードを得ることができたため、Sequelリードのみに対してFALCONとFALCON-Unzip、Arrowを用いてde novoアセンブルする方針に変更した。その結果、推定ゲノムサイズ848 Mbに近い4,729本の配列(総延長:825 Mb)を得た。また、遺伝子の網羅性も高かったことからアセンブルの精度は十分であり、予定通りにゲノム配列を解読することができた。平成29年度は遺伝子予測まで完了させる予定であったが、複数器官から発現データを得た方が高い予測精度が得られると判断したため、現在サンプリングを行っているところである。これらのデータが得られ次第、遺伝子予測に取り掛かる。一方、花の模様形成がエピジェネティックな制御を受けているか否かを調べるため、RNAの発現データとメチル化データの両方を得る予定であったが、まずはこれまでに得られたRNAデータからunigeneを構築し、それに対してRNAとmiRNAをマッピングすることでキラウェアとチコ間での発現の違いを調べた。
多層膜ミラーによる極冷中性子干渉実験

今年度は5年継続された本研究課題の最後の年度になるが、研究計画は当初の予想を越えて進展したと評価している。本研究の目的は、多層膜ミラーを用いた冷中性子干渉計の開発及びそれを用いた基礎物理的研究である。当初、従来の干渉計のタイプであるMach-Zehnder型の冷中性子多層膜干渉計の開発を目標にしたが、その開発の過程の中で干渉計に関して新しい概念が成長した。それは、中性子波を二つの量子力学的に異なる状態に分波してコヒーレントに重ね合わせるという「量子干渉計」のアイデアであり、従来の空間的に分波する干渉計の原理を拡大したものである。「量子干渉計」は、その基本装置として冷中性子スピン干渉計として具体化され、様々な新しい量子スピン干渉現象の研究が開始された。本年度以下の研究が達成された。(1)京大の原子炉、原研の原子炉に異なるスピン固有状態間の干渉を観測するための冷中性子スピン干渉計が設置された。スピン干渉計の応用として以下の新しい研究が行われた。(2)中性子スピンのプリセッションに関して、新しい原理に基づく「多層膜スピンスプリッター」を用いた「量子プリセッション」のアイデアとその実証。(3)量子プリセッションの応用としての位相-スピンエコー干渉計の開発。(4)スピン干渉計を用いた量子ビ-ト干渉実験法の確立。(5)Larmor clockを用いたトンネリングタイムの測定。また、今後の研究計画として以下の項目が予定されている。(1)上記干渉計の応用として、高分解能スピンエコー装置の開発及び冷中性子による遅延選択実験。(2)量子ビ-ト干渉実験によるトンネリングタイムの測定。これは波動関数の直接的な時間情報の取得を意味する。(3)量子ビ-ト干渉実験による中性子に対する微弱な非弾性散乱の測定。(4)スピン干渉実験及び量子ビ-ト干渉実験による物質波の基礎的性質解明。1.今年度の研究目標は、多層膜中性子干渉計の開発、製作及びその特性測定であった。結論的にいえば、干渉計の開発、製作はほぼ終了したが、計画は幾分遅れて、特性測定は平成5年度の前半に実施される予定である。2.多層膜中性子干渉計の開発、製作のために、今年度は以下の成果を達成した(1番目の文献参照)。(1)多層膜干渉計の開発にとって最も重要なことは、一次元格子として完全性の高い多層膜中性子ミラーの開発及び干渉計を構成する4つのミラーの超精密な位置制御の技術開発である。(2)前者の開発は、従来の技術的限界を越える極めて平面性の良いミラー基板の開発及び多層中性子ミラーの完全性検査方法の確立によりほぼ目的を達成することができた。後者の技術開発もピエゾ・アクチュエーターを用いることによりほぼ完了した。(3)入射ビーム系、徐震台、高温室、自動測定制御装置等干渉計のための環境製備は、予定どおり完了した。(4)高分解能中性子位置検出器の開発はCCDカメラを用いてリアルタイムに画像情報の得られる方法及びイメージングプレートを利用する方法で進行中である。(5)原研原子炉、C3-1-2実験孔への多層膜中性子干渉計の設置準備は、予定どおり進行している。3.多層膜中性子干渉計の開発に予定より長期間を要したため、研究計画は若干遅れ気味である。残されたものは、下記の予定で実施される。(1)開発された多層膜中性子干渉計の特性試験は平成5年度の前半に行われる。(2)干渉計用の磁気多層膜ミラーの開発は平成五年度の後半以降に行われる。1.本年度の研究目標は、(1)多層膜中性子干渉計の性能を引き続いて改善すること、(2)応用研究の第1段として極冷中性子による可干渉性の実験を行うこと、(3)応用研究に関して研究計画を具体的に検討すること等であった。結論的に言えば、項目(1)と(2)についてはほぼ順調に進行している。(3)については原子炉のマシンタイム、及び多層膜干渉計の移設の関係で予定より約5カ月遅れているが、進行中である。以下に主な項目について具体的に述べる。2.より完全性の高い多層膜中性子ミラーの開発、製作に関連して、平面性の優れたミラー基板の開発、製作及びミラー特性の総合的な評価方法について一層の改善が図られた。3.ピエゾアクチュエーターを用いたミラー位置調整に関しては、干渉計の4つのミラー位置について位置の変化を約100A程度の精度で測定する方法が開発された。数10Aの位置の変動は中性子による干渉パターンのコントラストの変化の測定により行われる。4.多層膜干渉計による本格的な中性子実験のためには高中性子束炉であるJRR3号炉の利用が効果的である。そのための入射ビーム系の準備は93年中に完了した。現在、多層膜干渉計は京大炉からJRR3号炉への移設と調整の段階にある。5.多層膜干渉計の中性子特性の測定、総合的な性能の改善は93年末に京大炉を用いて試験的に実施された。この項目については、JRR3号炉を用いて本格的に実施される予定である。94年夏までには具体的な成果が期待できよう。6.多層膜干渉計を用いた極冷中性子の波束の広がりや可干渉性の研究は、前項と同様に干渉計の移設を待って、94年夏に実施される予定である。

7.本干渉計の応用に関しては、基礎物理学的研究及び物性物理学的研究の観点から研究計画のより詳細な検討が行われた。本年度の主要な研究目標は、(イ)多層膜性子干渉計/反射率計を原研JRR3M炉に移設すること(ロ)それらを用いて多層膜ミラーによる極冷中性子干渉実験を推進すること。(ハ)京大の原子炉を用いて偏極中性子による新しい干渉実験研究を行うこと。(ニ)極冷中性子干渉実験に関する研究計画の検討であった。結論的に云えば、研究計画はほぼ順調に遂行されたと評価できる。具体的には以下のとうりである。1.多層膜中性子干渉計/反射率計のJRR3号炉の移設は94年11月までに終了した。反射率計による極冷中性子干渉実験は6月より、また、多層膜干渉計による実験は12月より行われている。2.多層膜中性子干渉計/反射率計を用いて、多層膜ミラーにおける極冷中性子干渉現象の研究が行われた。具体的には、表面粗さを利用してブラッグ条件下の反射、透過メカニズムの解明研究が行われた。また、トンネル現象の研究が進行中である。その他様々な多層膜ミラーにおける干渉現象が測定、研究された。3.ある暑さのギャップを一対の半透ミラーで挟んだミニ干渉計及びそれらを2枚組み合わせたJamin型の干渉計(Tandem PALM)を開発した。これらの干渉計は独自の性質を示す新干渉計であり、今後物理学研究への応用が期待される。大きなギャップを持つ干渉計を構成するためには、靜電容量型の位置センサーを内蔵する最新型のパエゾアクチュエーターが用いられる。4.より完全性の高い多層膜中性子ミラー開発のために、平面度のすぐれたミラー基板の開発を行った。また、中性子反射率計を用いてその平面性を確かめた。5.数10ガウス程度の低い外部磁場で制御できる磁気ミラーの開発及びスイッチング時間が1ミリ秒以下の磁気ミラーの開発は順調に進行した。この磁気ミラーを用いれば干渉計用のミラーの開発は容易である。6.反射率計を用いて多層膜ミラーにおける極冷中性子干渉現象の応用として、層構造を有する高分子薄膜について、ナノメーターの分解能で層構造の研究が行われた。7.多層膜中性子干渉計/反射率計を用いた物理学研究への応用について検討が行われた。その一部は、KURテクニカルレポートとして一冊のProceedingsにまとめられる。平成7年度に重点的に行われた研究は、Mach-Zehnder型多層膜干渉計の特性試験、スピン干渉実験及びトンネリングタイムに関する実験方法の検討であり、その成果と現状、将来計画に関してまとめる。1.Mach-Zehnderの多層膜干渉計では、リアルタイムでミラー位置のモニターが可能になり、はじめて再現性をもって干渉パターンの観測に成功した。しかし、そのコントラストは約2%と低いため、飛躍的な改善が必要である。そのためには3点の技術的改善が必要である。第一は反射ミラーの平行度の飛躍的改善である。これは精密エタロンの応用により少しの費用でかなりの程度まで可能であり、次年度に実施する予定である。他の2点はミラー位置制御の精度及び干渉計用ミラーの性能等の一層の向上である。これには創意工夫と費用を必要とするので、新たな研究課題として次年度以降に実施を計画している。2.多層膜中性子スピン干渉計に関する研究は計画以上に順調に進展した。