hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
有限シュバレー群のコホモロジーの研究

いろいろな分野で取り上げられる有限シュバレー群について代数的位相幾何学の視点から有限シュバレー群のコホモロジーとリー群の分類空間の自由ループ空間のコホモロジーについて研究した.Brown-PetersonコホモロジーやMorava K-理論をふくむコホモロジーをいくつかのリー群の分類空間やその自由ループ空間そして有限シュバレー群について計算した.そして関連するスペクトル系列の計算をおこなった.いろいろな分野で取り上げられる有限シュバレー群について代数的位相幾何学の視点から有限シュバレー群のコホモロジーとリー群の分類空間の自由ループ空間のコホモロジーについて研究した.Brown-PetersonコホモロジーやMorava K-理論をふくむコホモロジーをいくつかのリー群の分類空間やその自由ループ空間そして有限シュバレー群について計算した.そして関連するスペクトル系列の計算をおこなった.有限シュバレー群のmod2コホモロジーの計算に関してはKleinermanやKuribayashi-Mimura-Nishimotoのスピノール群に随伴する有限シュバレー群のmod2コホモロジーの計算の再検討からはじめてqが奇素数のべきの場合に例外リー群E_6に随伴する有限シューバレー群E_6(F_q)のmod2コホモロジーの計算を一つの目標としていたが,Spin_10(F_q),E_6(F_q)さらには射影ユニタリ群PU(4n+2)に随伴する有限シューバレー群のmod2コホモロジーに収束するスペクトル系のE_2項の計算が見通しよくできることを示した。これについては11月の金沢でのホモトピー論シンポジウムで発表した。有限シューバレー群の分類空間のMorava K-理論については有限シューバレー群SO_3(F_q)の分類空間のMorava K-理論の計算を行った。これについては9月の信州大学での研究集会で発表した。例外リー群の分類空間のMorava K-理論についてはKameko-Yagitaの手法をmod2の場合にも適用できるようにしてそれを用いてG_2,E_6の分類空間のMorava K-理論を計算した。これについては8月の群E_7の分類空間のmod2コホモロジーがグレブナ基底の理論の応用として計算できることを示し、次数6の生成元で局所化したものへの埋め込みを考えることにより従来より簡単に記述できることがわかった。当初の計画にはなかった展開としてWey1群の不変式環と分類空間の整係数コホモロジーの自由部分との比較問題についての研究を行った。これについては3月の九州大学での研究集会で発表した。有限シュバレー群のmod2コホモロジーの計算,有限シュバレー群の分類空間のMorava K-理論の計算についてはこれまでの結果の整理を試みた。定義体が十分大きい場合に有限シュバレー群のコホモロジーと有限シュバレー群に対応するコンパクトリー群の分類空間のコホモロジーが次数付きのベクトル空間として同型になるという結果についてはプレプリントの形にまとめ10月にWesleyan Universityで行われたアメリカ数学会で発表するとともにプレプリントサーバーarXivにアップロードするという形で発表した。例外リー群の分類空間のコホモロジーの計算については前年度に例外リー群E_7の分類空間のmod2コホモロジーがグレブナ基底の理論の応用として計算でき,次数6の生成元で局所化したものへの埋め込みを考えることにより従来より簡単に記述できることがわかっていたが,これをさらに進展させてE_7の分類空間のmod2コホモロジーのベキ零元を記述した。これにっいては11月に高松市で行われたホモトピー論シンポジウムで発表した。この手法を例外リー群E_8の分類空間のmod2コホモロジーの計算にも応用し例外リー群E_8の分類空間のmod2コホモロジーに収束するスペクトル系列のE_2項に収束するスペクトル系列でE_2項が多項式環となるもののE_3項を計算した。この結果にっいては3月に東京工業大学で行われた研究集会で発表した。また連携研究者柳田伸顕教授とChow ringのChern類について研究し,得た結果をプレプリントの形にまとめ10月にプレプリントサーバーarXivにアップロードし1月に行われた福岡大学での研究集会で発表した。定義体が十分大きい場合に有限シュバレー群のコホモロジーと有限シュバレー群に対応するコンパクトリー群の分類空間のコホモロジーが次数付きのベクトル空間として同型になるという結果については昨年度プレプリントの形にまとめたがこれについて5月の北京(中国)での研究集会と2月の香川大学での研究集会で発表した.連携研究者である茨城大学の柳田伸顕教授とのChow ringのChern類についての論文は今年度になってProc.Amer.Math.Soc.138(2010)に掲載された.今年度は有限シュバレー群に関連する射影ユニタリ群と例外リー群のコホモロジーの研究について以下の成果を得た.極大トーラスの巡回群による拡大を極大トーラスの正規化部分群の中にとり,これについての同変コホモロジーの研究としてコンパクトリー群および有限シュバレー群の分類空間のコホモロジーを見直すことがより自然であるという着想を得た.これについては9月の信州大学での研究集会で発表した.また論文としてまとめたものが数理解析研究所講究録に掲載される予定である.射影ユニタリ群の分類空間のコホモロジーについて適切な元で局所化することによりmod2コホモロジーがより簡潔に表示できることが判明した.

これについては12月のハノイ(ベトナム)での研究集会で発表した.琉球大学の手塚康誠教授と茨城大学の柳田伸顕教授との共同研究として多項式環と外積代数のテンソル積の不変式環と例外群の分類空間のモチービックコホモロジーに関連したコホモロジーの同型についての結果を得,プレプリントの形にしてドイツのプレプリントサーバーにアップロードしてある.
幹細胞移植モザイク作成による上肢先天異常の治療

GFP導入マウスより通常の方法にて体外受精を施行し、受精卵を作成した。作成した受精卵に凝集法を用いて幹細胞(幹細胞については現在市販されているマウスのES細胞を培養し使用)を導入することでmosaicismを作成した。子宮内に移植して妊娠させ、出産させた個体について、導入した細胞の確認・分布について蛍光顕微鏡を用いて確認。出生した個体は精巣・卵巣を含む全身に導入した細胞の確認が出来ていた。ついでGFP導入マウスのES細胞を樹立し、これを用いて通常のマウスの受精卵とのmosaicismの作成を試みた。集合胚は作成されるものの、マウス子宮内へ移植した後の妊娠の継続がされなかった。また、中胚葉性幹細胞(MSC)についてはマウス大腿骨より分離・培養した細胞を用いてmosaicismの作成を試みた。しかし、これについても集合胚は得られるものの妊娠の継続が不能であった。両者ともに集合胚は確認されており、mosaicismの作成・子宮内への移植は同様の方法で行っており、細胞レベル等何らかの障害が発生し妊娠の継続がえられなかったと考えられた。先天異常モデルマウスについてはC57BL6 Hm+系統(合指・合趾症モデルのマウス)のマウスを導入した。受精卵を採取し、この系統のマウスに対してのmosaicismを作成することにより先天異常の発生を防ぐことを試みた。このマウスを繁殖させ、仔の四肢に幹細胞(C57BL6/EGFP系統:ES細胞・MSC)を注入し、細胞の生着および組織への分化を確認している。今後はこの結果を踏まえて論文などにまとめていく予定となっている。実験を始めるに当たり、現時点で入手が比較的容易で且つ細胞の確認が容易であるマウスであるGFP導入マウス(Actin promoter下で発現するEGFP遺伝子を組み込んだtransgenic mouse)を購入した。このマウスより通常の方法にて体外受精を施行した。受精卵を作成し、受精卵に凝集法を用いて幹細胞を導入することでmosaicismを作成した。具体的には受精卵を培養し8細胞期とし、実体顕微鏡下に酸性タイロード液にて8細胞期の受精卵の透明帯を除去した後、ディッシュに作成したくぼみにその受精卵と幹細胞を入れ接触させて集合胚を作成。その集合胚を桑実胚または胚盤胞期まで培養する。その後再度子宮内に移植し、出産させた個体について、導入した細胞の生着・分化を検討しているところである。移植した細胞の確認・分布は蛍光下に確認する予定となっており、出産した個体の組織の切片を作成して検討する予定となっている。なお、幹細胞については現在市販されているマウスのES細胞を培養し使用している。また、Mosaicism作成の際に作成した受精卵を用いてGFP導入マウスES細胞株を確立・培養し、今後の先天奇形マウスに対する幹細胞導入に用い、移植細胞の生着・分布の確認に用いる予定となっている。方法としては上記の方法に準じて行う予定である。また、先天奇形マウスのペアを飼育し、個体を増加させていく予定となっている。先天奇形に関しては遺伝的に孫の世代で100%奇型の発現が見込まれるものを考慮しているが、場合によっては遺伝子型の確認をPCRにて確認する予定である。実際の実験に対し十分な数が整ったところでこのマウスに対するmosaicismの作成を試みる。
東南アジア大陸部におけるグローバル化と「地方的世界」の再編―タイを中心にして―

(1)本年度の調査を通じて、アムプー→タムボン→バーンの構造の現在の特質が明確になってきた。バーンはタムボンの充実の中で機能が低下していると予想されたが、かならずしもそうではない。とくに東北タイの調査地の事例では、現在、バーンの寺院の大規模な改修、バーン組織が管理・運営する商業地区の新設など、信仰や経済のパッタナー(開発)でバーンの機能が顕著に示される。基礎的地域社会としてのバーンは地方社会のなかで有効に機能し、「地方的世界」の持続・発展に貢献している。(2)タムボンは、この間その動向が不透明であったが、急速な変化が予想される。軍事クーデター後、民政移管に向けた国会(下院)議員選挙が長らく延期されたが、2018年に実施日程が明示され、予定通り2019年3月に投票が行われ、5月初めには10世王の戴冠式も挙行された。タムボン自治体を再編・統合して市自治体(テーサバーン)に昇格させるという政府案は国会議員選挙後に実施されるので、2019年には各地域でタムボン改革の取り組みが急速に具体化する。本年度の調査によれば、実態的には、タムボン自治体はアムプー中心の地方構造に対する自律性を一定有するので、テーサバーンへの再編は「地方的世界」の変容をさらに促進することが明らかになった。(3)タイにおける「地方的世界」を、東南アジア大陸部の「地方的世界」全般に位置づけて分析するために、ミャンマーの「地方的世界」に関する資料収集等を行うともに、現地調査の準備を進めた。研究代表者の本務校での業務の都合により、急遽、現地調査の実施は延期したが、準備過程でミャンマーの「地方的世界」への認識が深まった。(4)研究代表者が以前に実施した国際結婚の科研(基盤B)の成果を『外国人移住者と「地方的世界」ー東アジアにみる国際結婚の構造と機能ー』として2108年度に出版し、その中に本研究の成果も取り入れた。本年度の計画ではタイ国内だけではなく、同じ東南アジア大陸部に属するミャンマーまたはベトナムで「地方的世界」の現地調査を実施する計画であった。このため、順序としてまずミャンマーの「地方的世界」を調査するという目標を立て、現地の研究協力者を確保して、その研究協力者との意見交換・調整にもとづき、シャン州タウンジーの周辺地域で現地調査する計画を具体化し、そのための準備を進め、実際に調査を実施する直前になっていた。しかしながら、勤務する大学で担当する業務において緊急の案件が発生したために、急遽、現地調査を延期せざるを得なかった。計画を年度内に実現する方策を再度模索したが、この業務上の問題の解決が容易でなかったために、2018年度内での現地調査の実現はできなかった。このため、2019年度に実施する予定にしている。以上の理由によって、2018年度は、とくにタイとミャンマーの「地方的世界」を比較するという側面において研究の進展が遅れることになった。2019年度は、とくに以下の点に留意しながら研究を推進する。(1)タイにおいては、二つの調査地(東北タイと中部タイ)で引き続き「地方的世界」の現状や変動を聞き取り調査などを通じて分析するとともに、今後とくに急速に変わると予想されるタムボン自治体に焦点を当てて分析を深める。(2)タイを中心にしながら東南アジアの大陸部の「地方的世界」全体を論じるために、ミャンマーとベトナムの「地方的世界」の分析を進める。すでにミャンマーについては、シャン州タウンジー周辺地域での調査準備を進めてきたので、その現地調査の実施する。ベトナムについても、本年度中に調査の準備および現地調査の実現に向けた取組を積極的に展開する。本研究は、とくにタイの「地方的世界」の伝統であるムアン(muang)原理がグローバル化のなかで経験する変容を、タムボン(tambon)、およびその自治体(ongkaan borihaan)に焦点を当てて明らかにする。そのため後進地域の東北部とバンコク周辺に調査地(アムプー=郡レベル)を設定して比較研究をする。本年度の調査を通じて、チェンユーン郡(東北部マハーサーラカーム県内)とナコーンチャイシー郡(中部ナコーンパトム県内)を調査地にすることは確定した。対象となるタムボンは、前者ではナートーン、後者ではワットラムットである。予備調査によって以下が明らかになった。(1)タムボンは、幾つかのムーバーン(区)ないしバーン(むら)から構成されるが、そのまとまりには歴史的な背景がある。チェンユーンでは区・むらは本村ー分村の関係を内包し、ナコーンチャイシーでは「1タムボン・1寺院」の傾向が根強い。(2)タムボン自治体は業務が拡大し、組織整備もなされ、職員数の増加や教育水準の高まりが進む。幹部職員は大学卒であるほか、ワットラムットではナヨック(長)が地元出身の大卒者で、ビジネス経験者もあり年齢も若いので、活力のある組織に見える。一方で、アムプー役場の役割が低下していないことも強調される。タムボン自治体の事業の範囲・規模には制限があり、その事業等はアムプー役場の管理下にある。アムプー役所とタムボン自治体は決して対抗関係ではなく、協調・協力の関係にあると言われる。(3)タムボン自治体は現在、改革期にある。複数タムボン自治体を1つの市自治体(テーサバーン)に再編・統合するという政治的な決定がなされた。2019年2月までに実施予定の総選挙後に実施の予定である。地方の大きな関心である。

20世紀末より地方自治の強化のためタムボン自治体を軸に進んできた「地方的世界」の変化は、現在岐路にある。(1)本年度の予備調査によって、研究計画の段階で予定していた調査地を対象にして本研究の調査研究を実施できることが明確になったからである。現地での調査協力体制もしっかりしているので、充実した現地調査が期待できる。(2)調査地の「地方的世界」は極めて特色があることが判明したので、その特色の解明によって本研究の主題を積極的追究できるからである。とくにナコーンチャイシー郡は、古都アユタヤにも、現在の首都バンコクにも近い畿内の「地方的世界」の特徴を豊富に有している。タイでは「1バーン(むら)に1ワット(寺)」が一般的とされるが、すでに言及したように、ナコーンチャイシー郡には「1タムボンに1ワット」という特徴があるので、地域社会内でタムボンのもつ凝集性は近年強まったのではなく、歴史的な特性であり、バーン(むら)→タムボン→アムプー(郡)という地域構造のなかに固有の特徴が生じている。本研究の代表者がこれまで主に調査対象地としてきたタイ東北部と比較することによって、「地方的世界」の多様で個性的なあり方を描き出すことが可能である。(3)20世紀末より強化されてきたタイのタムボン自治体が統合・再編されようとしていることは、グローバル化のなかで、まさに現在、「地方的世界」が少なくとも地方行政・地方政治的な側面で大きく変容しつつあることを示している。本研究の実施期間なかでその変容の形やプロセスを解明できる機会を与えられているために、本研究はより大きな成果を収めることが期待できるからである。(1)本年度の調査を通じて、アムプー→タムボン→バーンの構造の現在の特質が明確になってきた。バーンはタムボンの充実の中で機能が低下していると予想されたが、かならずしもそうではない。とくに東北タイの調査地の事例では、現在、バーンの寺院の大規模な改修、バーン組織が管理・運営する商業地区の新設など、信仰や経済のパッタナー(開発)でバーンの機能が顕著に示される。基礎的地域社会としてのバーンは地方社会のなかで有効に機能し、「地方的世界」の持続・発展に貢献している。(2)タムボンは、この間その動向が不透明であったが、急速な変化が予想される。軍事クーデター後、民政移管に向けた国会(下院)議員選挙が長らく延期されたが、2018年に実施日程が明示され、予定通り2019年3月に投票が行われ、5月初めには10世王の戴冠式も挙行された。タムボン自治体を再編・統合して市自治体(テーサバーン)に昇格させるという政府案は国会議員選挙後に実施されるので、2019年には各地域でタムボン改革の取り組みが急速に具体化する。本年度の調査によれば、実態的には、タムボン自治体はアムプー中心の地方構造に対する自律性を一定有するので、テーサバーンへの再編は「地方的世界」の変容をさらに促進することが明らかになった。(3)タイにおける「地方的世界」を、東南アジア大陸部の「地方的世界」全般に位置づけて分析するために、ミャンマーの「地方的世界」に関する資料収集等を行うともに、現地調査の準備を進めた。研究代表者の本務校での業務の都合により、急遽、現地調査の実施は延期したが、準備過程でミャンマーの「地方的世界」への認識が深まった。
エフェクティブなグリーン予想の研究

代数多様体上の部分多様体およびベクトル束を研究した。研究期間内に得られた主要成果は、ヒッグズ束の基礎理論を純代数的な方法によって構築したことである。基礎理論の柱となるのは,1)ヒッグズ束の一般スペクトル分解,2)ヒッグズ束の半安定性が一般の超曲面への制限やテンソル積で保存されるという制限定理とテンソル積定理,3)半安定ヒッグズの特性類に対するBogomolov不等式である。以上の結果により,ヒッグズ束の理論は,通常のベクトル束の理論と同程度に使いやすいものとなった。第1のテーマとして、ヒッグズ束の代数的理論を研究した。年度内に得られた主要結果は、2次元以上の射影的多様体上の半安定なヒッグズ束を、十分次数の高い一般の超曲面に制限するとふたたび半安定ヒッグズ束となるという基本的結果(半安定ベクトル束に対するMehta-Ramanathan定理の一般化)である(出版準備中)。証明の骨子は、ベクトル束の時と同じく、ヒルベルトスキームの議論である。ヒッグズ束の理論は、微分幾何的手法によることが多いが、このMehta-Ramanathan型定理は微分幾何による証明はまだないのではないかと思う。この定理を用いることにより、高次元多様体上の半安定Higgs束に関する命題の多くは、曲線上の問題に帰着することができるので、さまざまな状況で幅広い応用が期待できる。特に期待される自然な応用としては、反安定性がテンソル積で保たれるという結果、半安定Higgs束に対するBogomolov不等式等の基本的結果に対する代数的な証明があり、現在研究中である。第2のテーマとして、曲面上の曲線の次数に関するエフェクティブな評価にも取り組み、有望なアイデアもいくつか発見したが、決定的な結果に到達することはできなかった。M. GreenとS. Langは,一般型多様体が含む有理曲線や楕円曲線すべての和集合がザリスキ稠密となることはないであろうと予想した。L. Caporaso, J. Harris, B. Mazurは,Green-Langの予想が正しければ,一般型代数曲面が含む有理曲線や楕円曲線と標準因子との交点数(標準次数)は,その曲面の位相不変量で上から評価されることを指摘した。この評価を具体的に与えよという問題が,エフェクティブなGreen-Lang予想であり,本研究課題の最終目標である。この目標に関連して,代数曲面上の曲線に関する種々の有限性定理を研究し,またそのための道具として,開いたオービフォールド上のBogomolov・宮岡・Yau型不等式(B-M-Y不等式)の改良を試みた。平成24年度でもっとも注力した課題は,一般型曲面上に通常2重点のみをもつ種数gの曲線を与えたとき,この曲線の標準次数をgと曲面のチャン数の関数によて上から押さえることであった。この問題はB-M-Y不等式二より,特異点の個数の評価に帰着するが,これは非常に難しい問題で,まだ解決できていない。しかしながらアフィン曲面理論で多くの研究者の関心を集めている尖点曲線(特異点として尖点しかもたない曲線)については,B-M-Y不等式が非常に強い情報を与え,結果として,任意の曲面の上であっても,尖点の個数を評価することが可能となりそうである。たとえば,まだ最終的な結果とは言えないが,以下の興味深い成果が得られた。「Hirzebruch曲面上の有理曲線の特異点がすべて(2,3)型カスプのみからなると仮定すると,特異点の個数は4以下である」。本年度はHiggs束の代数的理論の構築に注力した。通常の半安定ベクトル束およびそのモジュライ空間の理論において基礎となっているのは,半安定性が超曲面への制限によって保たれるというMehta-Ramanathanの制限定理,半安定束のテンソル積がふたたび半安定であるという積定理,そして自明な第1チャン類をもつ半安定ベクトル束の第2チャン類は半正であるというBogomolov不等式である。このうち,Bogomolov不等式については,半安定Higgs束についても成立することが,ゲージ理論の手法によって調和計量を構成することによって,C. Simpsonの記念碑的論文において証明されている。本研究では,これら3つの結果はすべて,半安定Higgs束へと一般化できることを,純代数的な手法により示した。具体的には,まず第一に半安定Higgs層に対する制限定理をもともとのMehta-Ramanathanの方法を拡張することによって示した。次に曲線上のべき零Higgs束に対して, Higgs半安定であるという条件と,底空間を適当な分岐被覆で置き換えたうえでtwistとよばれる標準的Higgs変形によってもとの束が通常の意味での半安定ベクトル束に変形できることが同値であることを証明し,この結果と制限定理を組み合わせて積定理を示した.また2次元のファイバー空間において類似のHiggs変形を考えることによって,Bogomolov不等式も証明した。

代数幾何学目標として掲げた目標のうち、ヒッグズ束の理論の代数化について、順調に研究が進捗し、次年度へと発展する大きな足がかりとなった。エフェクティブなGreen-Lang予想において,もっとも重要でかつ難しいと考えられている問題は多数の通常2重点のみをもつ曲線が存在するか否かであるが.これについては残念ながら顕著な進展は得られなかった。そのかわりに尖点をもつ曲線についてはB-M-Y不等式を改良することによってさまざまな情報が得られることがわかった。24年度内にまとまった成果が得られたのは,もっとも単純な尖点である(2,3)カスプの場合であるが,こうした成果を一般のカスプへと一般化し,Hirzebruch曲面上の尖点曲線の個数を曲線の種数でk評価することは十分見込みのある課題だと考えている。現在は、Mehta-Ramanathan型定理から期待できる結果である、以下の問題を研究している。1.半安定ヒッグズ束のテンソル積の反安定性。これらの基本問題を解決することによって、ヒッグズ束についての知見をさらに広げていけるのではないかと考えている。ヒッグズ束の理論と並行して、曲面上の曲線の研究も平行して継続する。最終目標であるエフェクティブなGreen-Lang予想の解決のため,通常2重点をもつ曲線の標準次数の研究を続行しつつ,これから派生した問題である有理曲面上の尖点曲線について研究する。具体的には,射影平面やHirzebruch曲面上の尖点曲線について,尖点の個数を曲線の種数で評価し(種数0の場合は4個以下であることが予想されているが,現在のところ23個以下しか知られていない),ホモロジー複素平面理論にひとつの決着をつけることが,当面の目標である。また評価の上限を達成する曲線は,さまざまな点で興味深い性質をもつと期待される。例を構成するとともに,その性質を調べていく。こうした問題については,専門家であるF. Catanese, T.K. Moe, X. Roulleauといったヨーロッパ在住の研究者たちと連絡をとりつつ研究を進める。上記の新規研究と平行して,30年来の研究成果をまとめ,専門書『複素多様体論』および『代数曲面論』の2冊を執筆する。従来の成書ではほとんど触れられなかったベクトル束理論やオービフォールド理論を詳しく解説し,その応用としてReider理論のような消滅定理やチャン数の不等式を扱う予定である。曲面のEnriques分類といった古典的理論においても,一般次元双有利幾何学理論に沿った新しいアプローチを導入したいと考えている。研究連絡および成果発表のため,研究の進展に応じて欧州への海外出張を2度程度,国内出張を数回行う。ほかに6月末から7月初めにかけて韓国釜山で開催されるアジア数学会儀に組織委員のひとりとして出席し、アジアの数学者たちとの情報交換を行う。
乱れの付加によるホールスラスタの放電安定化

(1)周方向非一様磁場での推進機作動H29年度に行った周方向非一様推進剤供給の実験に加え、H30年度では周方向に非一様な磁場を持つホールスラスタの作動実験を行った。磁場設計は3次元静磁場解析によって行い、製作した実機の磁気プローブ計測によって解析結果を検証した。推進機の作動には成功したが、この実験では周方向非一様推進剤供給で得られる様な放電振動安定化効果は確認されなかった。しかしながらこの実験では周方向に非対称なプラズマ分布が観測されるなど、興味深いプラズマ構造が確認されており、本研究課題で開発が進められている軸方向ー周方向プラズマ解析の妥当性検証などに際し有用なデータが得られている。(2)非一様推進剤供給のプローブ計測実験高速移動するエミッシブプローブに浮遊電位法を用いることにより、軸方向ー周方向2次元プラズマ特性を高解像度で取得する計測システムを構築した。非一様推進剤供給でのホールスラスタのプラズマ特性を高解像度で取得したことにより、周方向分布が軸方向の電子輸送に与える影響を定量化することに成功した。(3)新しいSelf-consistentなプラズマ解析手法の提案ホールスラスタ内部プラズマ流れに対し、軸方向ー周方向(Z-θ)と軸方向ー半径方向(Z-R)の2つの2次元計算を連成させる解析手法を提案した。Z-θ2次元モデルを用いて、周方向プラズマ特性が軸方向の電子輸送に与える影響を定量的に評価した。この影響は、放電チャネル出口より下流において電子輸送を大きく促進させるものであり、電子異常輸送の特性と類似していた。さらにこの電子輸送促進効果を抽出し、Z-R軸対象モデルへと反映させて計算することに成功した。ホールスラスタの放電プラズマに対して、経験的な電子輸送特性を用いることのない、新しいSelf-consistentな解析手法が提案された。数値解析に関しては新しい展開を見せるなど、当初の計画よりもさらに進展している。軸方向ー周方向2次元プラズマモデルは、人工的な周方向非一様性を与えた際のホールスラスタの放電プラズマを解析するために開発されたものであるが、自励的に発達する周方向プラズマ振動や電子異常輸送の解析にも有用であることが分かってきた。得られた電子異常輸送特性を活用した数値シミュレーションを行うため、軸方向ー半径方向の2次元プラズマモデルの開発にも着手した。軸方向ー周方向プラズマモデルの改良も進めており、非一様推進剤供給時のプラズマ特性分布を計算と実験の間で比較することにより、モデル妥当性の検証を行っている。実験に関しては、H30年度で実施する内容に関し当初の計画から変更はあったものの、進捗度合いは予定通りであった。H29年度に行った非一様推進剤供給の実験に加えて、H30年度は非一様磁場での推進機作動実験を行った。当初の計画ではH30年度では推進剤密度に局所的または微小な乱れを与えた場合のホールスラスタ作動実験を行う予定であったが、3次元静磁場シミュレーションソフトを利用できる機会に恵まれたため、先に非一様磁場を持つホールスラスタを設計、試作し、実験を行った。またH29年度に開発したプローブ計測システムの改良を行うことができた。シングルプローブを用いた計測では、個々の位置においてプローブ電位を掃引する必要があり、空間的に高解像度な計測を行うことが困難であった。そのため、エミッシブプローブに浮遊電位法を適用し、プローブの空間的な移動とともに連続的に計測することで、高解像度にプラズマ特性を取得する手法を採用した。次年度は人工的に周方向非一様性を与えた場合のホールスラスタの実験及び数値シミュレーションを行うほか、Self-consistentな連成プラズマシミュレーションの開発を行いたい。H29年度から始めた推進剤非一様供給の実験に関しては、高解像度プローブ計測によるプラズマ特性分布の取得まで完了しているので、数値シミュレーションによって実験結果の再現を行い、研究成果を論文として公表する。H30年度に行った非一様磁場での推進機作動に関しては、実験では特徴的な周方向プラズマ構造が観測されたが、次年度はこの構造を数値シミュレーションによって再現することを目指す。H30年度で軸方向ー周方向(Z-θ)と軸方向ー半径方向(Z-R)の2つの2次元計算を連成させる解析手法を提案したが、まだ電子異常輸送特性のみを共有する弱い連成であるため、次年度ではより強い連成シミュレーションを行いたい。この解析ではkHzオーダーの電離振動から、MHzオーダーの電子サイクロトロン振動まで、幅広い種類のプラズマ振動を扱う予定である。この様に大きく異なる時間スケールを持つ物理現象を、数値シミュレーションでそのまま同時に扱うと莫大な計算時間がかかってしまう。このため、Z-θの計算ではより速い物理現象にフォーカスし、Z-Rでは遅い時間スケールでのプラズマ流れ解析を行うという連成解析によって、効率的にSelf-consistentなプラズマ解析を行うシミュレーションを構築する。このシミュレーションはホールスラスタの電子輸送と放電振動との関連を明らかにするものであり、本研究課題の進展に大きく貢献する。(1)ホールスラスタの軸方向ー周方向モデル構築イオンを粒子の集まりとして記述し、電子を流体として表したハイブリッドモデルを用いて、ホールスラスタ内部プラズマ流れの軸方向ー周方向2次元解析コードを構築した。これまでのホールスラスタ周方向物理の数値解析では、数値不安定を抑えた電子流体計算を行うことが課題であった。開発したコードの特徴は、電子流体の計算手法として航空宇宙分野での流体解析によく用いられる双曲型方程式系を用いたアプローチを採用している点であり、前述の数値不安定を回避することに成功した。

このコードにより、ホールスラスタにおいて周方向に伝播する自励的振動である回転スポーク現象の数値解析が行われた。回転スポークの自励振動が飽和するのに十分な長時間計算を初めて行い、回転スポークの定常伝播を捉えることに成功した。本研究成果は学術雑誌として発表された。(2)非一様推進剤供給の数値解析ホールスラスタにおいて、周方向非一様に推進剤供給を行った際のプラズマ流れの数値解析を行った。解析結果から、プラズマ密度と空間電位の分布が周方向に非一様になり、さらにこれらの周方向分布の間で位相差が生じることが分かった。周方向電場と半径方向磁場の作用により、ホールスラスタ内部で軸方向のプラズマ輸送が促進されることが示唆された。(3)非一様推進剤供給のプローブ計測実験高速移動する静電プローブを用いた計測システムを構築し、周方向非一様に推進剤供給を行った際の周方向プラズマ特性分布を取得した。推進機には以前開発した1 kW級アノードレイヤ型ホールスラスタを使用した。測定結果では(2)の数値解析の結果と同様に、プラズマ密度や空間電位が周方向非一様になることや、それらの周方向分布の間で位相差が生じることが確認された。また電子温度分布も周方向に非一様となることが確認された。数値解析に関しては計画よりも進展していると言える。ホールスラスタ周方向物理の解析に役立つモデル構築に成功し、最初の成果として回転スポーク現象に関する研究を行うことができた。人工的な乱れを付加した場合の数値解析も概ね計画通り遂行できており、今年度は周方向非一様推進剤供給がプラズマ輸送へ与える影響の理解を進めることができた。実験に関しては、高速移動するプローブ計測システムを構築し、ホールスラスタの周方向プラズマ特性分布を取得できるようになった。周方向非一様に推進剤供給を行った際のプラズマ計測実験によって、プラズマ密度や空間電位が周方向非一様になることや、それらの周方向分布の間で位相差が生じることが確認された。実験結果で確認された周方向非一様な電子温度分布を数値解析で再現するべく、モデルへのフィードバックが必要であるが、この点はまだ完了していない。今年度開発された数値解析コードおよびプローブ計測システムは来年度以降も活用されるものである。(1)周方向非一様磁場での推進機作動H29年度に行った周方向非一様推進剤供給の実験に加え、H30年度では周方向に非一様な磁場を持つホールスラスタの作動実験を行った。磁場設計は3次元静磁場解析によって行い、製作した実機の磁気プローブ計測によって解析結果を検証した。推進機の作動には成功したが、この実験では周方向非一様推進剤供給で得られる様な放電振動安定化効果は確認されなかった。
微小空間中の分子混合状態のマクロ・メソスケールからの解明

空間中の分子混合状態は、その重要性にもかかわらず、実験的困難のためにその解明が十分に進んでいない。本研究では申請者らが開発した「圧力フィードバック法」を応用し、成分別の吸着量、および吸着速度を正確に測定する新しい測定法を開発した。この装置を用いて、活性炭-水、メソポーラスシリカ-窒素系などの吸着速度からの機構解明を行った。また、活性炭-水-エタノール系等について、等温線測定とともにX線、中性子回折、およびリバースモンテカルロ法によって、その細孔内分子混合状態を明らかとした。これらの知見は、多孔体を用いた分子分離、分子貯蔵の効率化に有用な情報である。微小空間中では、強調された表面-分子間ポテンシャルと、分子数個分にまで制限された空間の制約効果によって、通常とは異なる分子状態が生じる。微小空間中の分子混合状態は、その重要性にもかかわらず、実験的困難のためにその解明が十分に進んでいない。本研究は、成分別の吸着量を簡便にかつ精度よく決定する新しい方法を確立し、これを用いた2成分系の吸着量測定と、in situ条件におけるX線小角散乱測定によって、微小空間中の分子混合状態を解明することを目的とする。本研究においては、本研究室で開発した圧力フィードバック吸着量測定装置に、あらたに組成分析センサーと複数のガス導入機構を加えた多成分吸着量測定装置を作成し、それによる実測と、改良を進めてきた。昨年度までに作成した機構を用いて、活性炭-水-エタノール系については複数の気相モル比に対応した成分別吸着等温線を測定することに成功した。これはこれまで記述法、実験法がほとんど確立していなかった混合吸着系をシンプルに、かつ的確に表現する実測法であり、極めて大きな成果と言える。測定はさらに別の吸着系についても進行させた。また、X線回折測定を用いた微視的な構造解明についても検討を進めた。本測定を行うために、新たに混合吸着測定用のX線測定セルを開発、製作した。測定は前述の方法により吸着量データがそろった活性炭-水-エタノール系から開始し、すでに細孔内の分子混合状態に関するデータを得ることに成功した。さらに、以上のマクロとミクロにわたる2つの実験結果をつなぎ、解析するための分子シミュレーションプログラムの開発を進めている。本年度は、当研究室で開発した圧力フィードバック吸着量測定装置に、新たに組成分析センサーと複数のガスの導入機構を加え、多成分吸着系に対応した新たな測定機構の開発を行った。ガス種による流量係数の違いや、混合比依存性などの困難が生じたが、測定法は概ね確立し、精度や測定圧力範囲を向上させるための再度の改良を前倒しして行い、実際の測定をすでに開始している。検討は現在、活性炭-水-エタノール系について行っており、単成分吸着系の測定結果からは得られない、微小空間系独自の混合状態が生じていることが等温線測定から明らかとなった。また等温線からのマクロな情報、今後行う予定のX線回折からのミクロな情報を補完しつなぎ合わせるためのモンテカルロ法による分子シミュレーションのプログラム開発を開始し、これも混合状態の検討が可能な段階に達している。次年度以降の研究において、これらを組み合わせることによって、系を構成する分子数が少ない状態での分子の混合状態について明らかとする。本研究では、多孔体を用いた2種(以上)の分子分離において重要な吸着速度について、申請者らが開発した「圧力フィードバック法」を応用し、圧力一定条件で正確に吸着速度を決定できる新しい測定法を開発した。本法を用いて活性炭-水吸着系、メソポーラスシリカ-水吸着系、メソポーラスシリカ-窒素吸着系について、吸着量の変化に伴う吸着速度の検討を定量的に行った。その結果、これらの系では細孔を充填する過程が表面吸着に対して極めて(23桁)遅く、細孔内の分子集団の成長過程が吸着ダイナミクスの面からも重要な役割を果たしていることを明らかとした。また同じく圧力フィードバック法を応用して2成分系の成分別吸着量を決定できる新しい方法を開発した。

X線、および中性子回折法を用いて活性炭-水-エタノール系、活性体-水-メタン系の分子間構造を直接観測し、その特異な細孔内分子混合状態を明らかとした。解析のために、各分子のポテンシャルモデルと矛盾のない構造情報を得られるリバースモンテカルロプログラムを開発し、これまで困難であった細孔内に複数の分子種が存在する場合の構造解析を可能とした。水が共存する状態の吸着状態について、in situ X線構造解析を行い、吸着に伴う吸着媒の構造変化について論じた。コロイド・表面科学2年次の目標は、構築した成分別吸着測定機構の検証と適用、およびバルクで混和しない組み合わせの混合吸着についての検討であった。前述のように、圧力フィードバック機構を用いた吸着量測定装置の混合吸着系への適用は順調に進行し、特許の出願を行うことができた。検討はバルクでは混和しない系を含む複数の系について、吸着等温線測定だけでなく、X線回折測定についても進めることができた。初年度の目標は、成分別吸着測定機構の構築および測定法の検証、およびバルクで混和する組み合わせの混合吸着系についての検討であった。上記のように、圧力フィードバック機構を用いた吸着量測定装置を混合吸着系に適用することに成功し、ハードウェアの最適化を進めることができた。今後種々の系に対応可能な測定手順を確立し、ソフトウェアの自動化、最適化を進めることで、測定効率を上げることができるだろう。検討は現在、代表的な「バルクで混和する組み合わせ」である水-アルコール系についての実測に進んでいる。装置の最適化を優先したため、予定していた細孔径の異なる系への適用は行うことができなかったが、コンピュータシミュレーションの適用の準備は前倒しして進めることができた。以上の進行状況から、概ね順調な進展が達成できているといえる。吸着量というマクロな量については信頼度が高く、かつわかりやすい情報を示すことができるので、さらに多くの系について適用を進める。混合状態の分子間構造というミクロな情報については、コンピュータシミュレーションを用いたよりわかりやすい提示法を進める必要がある。研究の最終年度であるので、研究のまとめと、対外発表を意識して研究を進める。事前の計画に従い、吸着等温線の適用を種々の固体-分子の組み合わせに広げ、一般的性質を明らかにする。混合吸着系は2成分それぞれの分圧、温度など対象とすべきパラメータが多く、一般的な単成分の吸着等温線測定に比べ非常に長い時間を要するので、系の選択は慎重に行う必要がある。等温線測定によって振る舞いが明らかとなった系から順にX線小角・広角測定によるメソ、ミクロスケールからの解明を行う。当初計画よりも安価で消耗品が購入できたため、次年度使用額が生じた。成分別等温線の測定手法の確立は順調に推移している。X線測定のための測定セルや圧力調整のためのバルブなど、微視的測定機構を優先して進める。中性子測定のマシンタイムを確保することができたので、この測定のためのセル作成を行う。ガスセンサーの消耗部品の購入や、寒剤など、研究必要物品の購入をについては前年度未使用額を26年度経費と合わせて使用する。消耗品の一部が予定よりも安く購入できたために、次年度使用額が生じた。
散在型有限単純群の分解行列の解析

本研究の主なる研究対象である散在型有限単純群J4のFull defectのブロックについて分解行列を計算する上で、J4とその極大部分群の指標的な計算だけでは、不十分であることが明らかになった。J4の通常表現の構成方法を応用して、代数解析ソフトウェアGAP上でJ4の2つの極大部分群の表現からAmagamationを利用して標数3の体上でJ4の具体的なモジュラー表現を構成する方法を求めた。また、J4の1333次元の既約加群が、p=3においてTrivial Source加群であることを証明した。本研究の主なる研究対象である散在型有限単純群J_4のFull defectのブロックについて分解行列を計算する上で、J_4とその極大部分群の指標的な計算だけでは、不十分であることが明らかになった。そこで、Ivanovの著書J_4に書かれている通常表現の構成方法を参考にして、代数解析ソフトウェアGAP上でJ_4の2つの極大部分群の表現からamagamationを利用して標数3の体上でJ_4の具体的なモジュラー表現を構成する方法を求めた。この構成方法については、2010年8月の有限群草津セミナーで報告を行い、関連する研究者と今後の研究方針について意見交換を行った。また、直既約加群の構造を調べる上でTrivial Source加群を出来るだけたくさん見つけておくことが大変重要となるが、今回J_4の1333次元の既約加群が、p=3においてTrivial Source加群であるを証明する事が出来た。ここから、たくさんのTrivial Souce加群が構成されることが期待できる。この結果は、2010年12月のお茶大セミナーにおいて発表した。このセミナーでは、研究分担者が集まり、花木氏、功刀氏と研究内容について今後の打合せを行った。また、参加していた研究者よりEndo-Trivialとの関連性について指摘を受け、今回の結果をより良い形でまとめていくことを検討している。2010年度にlvanovの著書J_4に書かれている通常表現の構成方法を参考にして、代数解析ソフトウェアGAP上でJ_4の2つの極大部分群の表現からamagamationを利用して標数3の体上でJ_4の具体的なモジュラー表現を構成する方法を求めた。2011年度は、この方法をGAPで実装する試みを進めたが、表現構成までには至らなかった。2011年11月の首都大学東京での研究集会「代数学と計算」で報告を行い、関連する研究者と今後の研究について意見交換を行った。また、3月には、研究分担者の飛田氏の研究室を訪問し、この研究課題に対する集中討議を行うことで、今後の研究方針を話し合った。8月と3月に京都大学数理解析研究所で行われた研究集会でも研究分担者が集まり、花木氏、功刀氏と研究内容について今後の打合せを行った。更に、2012年度8月に今回の研究を含んだ国際的な研究集会を開催することを決定した。海外からの招待講演も予定され、この研究に関する議論集約のための準備が整った。2010年度にIvanovの著書J4に書かれている通常表現の構成方法を参考にして、代数解析ソフトウェアGAP上でJ4の2つの極大部分群の表現からAmagamationを利用して標数3の体上でJ4の具体的なモジュラー表現を構成する方法を求めた。2012年8月31日から9月2日にかけて静岡県浜名湖において、研究代表者が主催した国際的な研究集会が開催された。この研究集会では、越谷重夫氏、奥山哲郎氏、渡辺アツミ氏などの有限群のモジュラー表現に関連する国内の研究者および海外でモジュラー表現論における最新の結果を発表しているKarin Erdmann氏(オックスフォード大学)、Burkhard Kulshammer氏(イェーナ大学)、John Murray氏(アイルランド国立大学)を招請して、相互に情報を交換を行った。また、9月には、秋期日本数学会に出席し、研究分担者の飛田氏と研究課題と今後の研究方針を話し合った。1月に京都大学数理解析研究所で行われた研究集会(有限群とその表現,頂点作用素代数,代数的組合せ論の研究)でも研究分担者が集まり、花木氏、飛田氏と研究内容について今後の打合せを行った。さらに、2月には、東京医科歯科大学の清田正夫教授が主催する研究集会に参加し、有限群のモジュラー表現に関する最新の話題を得た。

計算システムの活用で、既存システムで十分対応できると思われた計算について、プログラムの改良などの手間がかかってしまった。24年度が最終年度であるため、記入しない。目標としている分解行列の決定について、計算機を利用した解明が遅れているため、海外からの研究者との協力を仰いで、結果を出していく。
言語環境が影響を及ぼす言語機能の音響学的・生理学的研究

日本語に特殊モーラとして存在する長音に注目し、母語に長音を持たないフランス語話者と日本語話者における聴覚野の活動パターンに対する母語の影響を脳磁図(MEG)を用いて生理学的に検討することを目的とした。なお本研究では,指標としてミスマッチフィールド(MMF)という,1秒前後の短い間隔で繰り返し提示される同一の音(標準刺激)の中に、それとは異なる音響的特性を持つ逸脱刺激がまれに挿入された場合に、逸脱刺激に対して特異的に出現する誘発脳磁場成分を用いた。これまでの検討から、MMFは被験者の注意を必要としない、自動的な逸脱検出過程を反映した成分であると考えられている。被験者は日本語を母語とする右利き健常者7名(男性4名、女性3名)およびフランス語を母語とする右利き健常者5名(男性4名、女性1名)。日本語話者(男性)によって発声された無意味単語「エレペ」および「エレーペ」を聴取している(試行間間隔800ms)際の脳磁場反応を,全頭型306チャンネルSQUID脳磁計(Neuromag)によって記録した。日本語話者、フランス語話者ともに,いずれの条件においてもMMFが左右大脳半球の側頭部に認められた。フランス語話者において「エレペ」が逸脱刺激の場合には、右大脳半球で日本語話者と比較して33ms、左大脳半球で62msの潜時の遅れが認められた。逸脱刺激と標準刺激の間の心理的な距離が大きくなるにつれて、その潜時は短縮するという先行研究から、フランス語話者は日本語話者のように長音を母音の音素としての範疇判断をしていないことが確認され、聴覚野の反応は母語の音韻体系に影響されることが示唆された。ただし、両大脳半球ともに、「エレーペ」が逸脱刺激の場合にはフランス語話者と日本語話者とは潜時がほぼ同じである。これはフランス語話者が長音を音素として弁別しないものの、「エレーペ」の長音の部分に、アクセントの有無によって変化する長さおよび強さを知覚することが要因と推察される。1.日本語話者,フランス語話者,計約20名の被験者にそれぞれ日本語,フランス語の2カ国語で発話させた音声を長時間スペクトル分析し,各言語に含まれる周波数成分を個人内で比較した.日本語,フランス語の含有周波数成分には大きな違いはないものの,日本語と比較してフランス語の方が2000Hz以上の成分が多く認められた.さらに,同被験者らの聴覚検査を行い,先の平均スペクトルと比較検討,聴覚と発話に認められる周波数帯域の関連性を検討した結果,8000Hzの聴覚損失と発話スペクトルとに相関性が認められた.2.脳磁場測定装置(Vector View)を用いてMMNを指標とした実験を行った.MMNとは0.5秒程度の短い一定の提示間隔で同じ聴覚刺激を標準刺激として繰り返し提示する中に15%以下のまれな割合で逸脱刺激を挿入すると特異的に出現する脳磁場反応である.本研究は、日本語には弁別素として存在するが,フランス語に存在しない長母音,短母音を含む無意味語を刺激とし,日本語話者,フランス語話者,計20名程度の被験者からMMNを記録中し,現在分析中である.すでに日本語話者と英語話者(米国人)では同無意味語に対する反応潜時が異なることを見出している.英語,日本語,フランス語における音声体系の相違が,音声処理に及ぼす影響を解明する鍵となり得る.日本語に特殊モーラとして存在する長音に注目し、母語に長音を持たないフランス語話者と日本語話者における聴覚野の活動パターンに対する母語の影響を脳磁図(MEG)を用いて生理学的に検討することを目的とした。
水中の疎水性表面間に働く長距離性引力の本質と起源の探究（国際共同研究強化）

本研究では、溶液中の疎水性表面に働く引力の作用メカニズムを明らかにすることを目的として、炭化水素・フッ化炭素の化学吸着により高い疎水度を付与したシリカ粒子・プローブと、同様に疎水化させたシリコン基板間の相互作用を、原子間力顕微鏡(AFM)を用いて直接精密測定を行った。本年度はオーストラリア国立大において、Picometre Amplitude Dynamic Force Microscopyによる表面付近の溶媒の挙動解析を行う予定であったが、前年度同様装置の感度とS/N比等の問題から、予定した表面付近の溶媒の挙動解析は行えなかった。共同研究者であるVince Craig教授との協議の結果、その代わりとして、シランカップリング剤で疎水化した半径数nm数百nmの微小な曲率半径のAFM探針表面とシリコンウェハ表面間の相互作用測定を、水および各種有機溶媒中で行い、相互作用の表面サイズ依存性について詳しい検討を行った。水中で測定した場合、疎水度が非常に高い場合(接触角108°)の疎水性引力の作用距離は、表面の曲率半径が小さくなると短くなり、半径100-200 nm付近でとくに作用距離が大きく変化することがわかった。しかしながら、疎水度を下げて接触角を90°程度にすると、作用距離の曲率半径による変化は見られなくなった。さらに、ホルムアミド、エチレングリコール、ジヨードメタンといった有機溶媒中では、疎水(疎液)性の引力は作用距離の曲率半径によらなかった。これは、水中の疎水性引力が曲率半径・疎水度により、異なる起源をもつことを示すものであると考えられた。具体的には、作用距離が大きい引力の起源としてキャビテーションが考えられる一方、短い場合には溶媒の分子的配向がその起源であることが示唆された。内定年度:2015本研究では、溶液中の疎水性表面に働く引力の作用メカニズムを明らかにすることを目的として研究を行う。本年度は、疎水性引力のメカニズムを明らかにするための基礎的検討として、引力の表面サイズ依存性について評価を行った。具体的には、数nm数100nm程度の様々な大きさを持つAFM探針と数umの大きさを持つコロイドプローブを用い、その表面を炭化水素により疎水化して、水溶液中での引力の精密測定を行った。その結果、引力の作用範囲は、表面の曲率半径が100200nm付近で急激に変化し、これよりサイズの小さい表面での作用範囲は、大きく減少することが確認された。これは、このサイズ付近を境に引力の特性が変化していることを示唆していると考えられる。炭化水素鎖の長さを変化させても同じ傾向が見られた。さらに、これらの相互作用の起源を推定するため、探針の接近速度を変化させて相互作用を測定したところ、表面の曲率半径が約100nmより大きく、引力の作用範囲がより長距離の場合には、引力の作用範囲は接近速度に強く依存した。これに対し、表面の曲率半径が約100nmより小さく、引力の作用範囲がより短距離の場合には、相互作用には探針の接近速度への依存性がほとんど見られないことがわかった。これらの結果は、表面の曲率半径が比較的大きい場合には、キャビテーションによる気相架橋が引力の起源と考えられるが、曲率半径が小さいとキャビテーションは起こりにくく、他の起源の引力が働いていることを示しており、これが真の意味での疎水性引力であることを示唆するものである。本年度は引力の表面サイズ依存性について評価を行い、引力の発生要因が表面の曲率半径によって異なること、曲率半径が比較的大きい場合には、キャビテーションによる気相架橋が引力の起源と考えられるが、小さいとそれ以外の原因が考えられることを見いだした。これは、真の意味での疎水性引力を解明するためには重要な事実であり、次年度のオーストラリア国立大学での研究で、表面付近での溶媒の分子レベルの挙動を詳しく解析し、どう引力発生に関与しているかを追求することで、起源解明につながることが期待される。本研究では、溶液中の疎水性表面に働く引力の作用メカニズムを明らかにすることを目的として研究を行う。本年度は、疎水性引力のメカニズムを明らかにするための検討を継続し、異なる疎水度の表面間に働く疎水性引力について評価を行った。具体的には、炭化水素の化学吸着により高い疎水度を付与したシリカ粒子と、疎水度を変化させたシリコン基板間の相互作用を、原子間力顕微鏡(AFM)のコロイドプローブを用いて直接精密測定を行った。両表面の疎水度が等しい場合、疎水性引力は表面の水に対する接触角が90°より小さくなると不安定となり消失した。これに対し粒子表面の接触角が108°と疎水度が非常に高い場合、基板の接触角が40°とさほど疎水度が高くない場合でも、表面間には疎水性引力が作用しており、両表面の疎水度が等しい場合と異なる結果が得られた。また、引力の作用範囲と強さは基板の疎水度に依存して大きくなるという結果も得られた。さらに、基板上の炭化水素の鎖長を変化させた場合や、末端にフェニル基やメタクリロキシ基、カルボキシ基を持つ疎水化剤によって基板を疎水化した場合の相互作用についても検討を行った。その結果、疎水性引力は一方(粒子)の表面の疎水度が十分高ければ、他方(基板)の表面の炭化水素の鎖長や末端官能基の種類によらず作用し、その大きさや作用範囲は基板の疎水度にのみ強く依存していることが分かった。