hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
高輝度LHC実験での新物理発見と超高速トラッカーの開発構築

また暗黒物質の有力候補であるニュートラリーノとチャージーノの質量縮退している過程の探索力の改善も行い、Run2全データの解析を進めた。また、2018年度は、B-physicsを精査する他実験から示唆されているレプトクォークの探索をあらたに開始した。新粒子が第三世代粒子と結合する過程で、今まで行われていなかった終状態の解析を設計し、Run2全データを用いれば、1TeV付近まで探索可能なことを示すことができた。2本目の柱である高速飛跡再構成システム(FTK)は、我々が開発・運用試験を行ってき高速リアルタイムで荷電粒子の飛跡を再構成するシステムで、複数の電子回路を組み合わせて実際のデータを使った試験が重要な状況である。LHC-ATLAS実験Run2の最終年である2018年は、このコミッショニングにおいて大きな進捗があった。2018年末には、LHCのデザインルミノシティを超える環境下での安定的な飛跡再構成を行うことに成功した。またFTKソフトウェアの開発においても、実機運用に向けた準備が重要であるため、最新の実データに対応したフィット定数及びパターンバンクの生成を行い、FTK稼働に向けて大きく進展させることができた。今後、シャットダウン中に複合試験を繰り返し行うことで、次年度以降の本格安定稼働を目指している。新しいチャンネルでの物理解析提案やこれまでの探索の感度向上を進めてきたものの、いまだ新物理の発見には至っていない。ただし、以前から進めていたハドロン崩壊する高運動量W/Zボソンの同定手法に関する論文2本が学術雑誌に受理された。また、電弱対称性の破れの機構を解明するために開発した同定手法を利用しW/Zボソンの散乱現象の解析も行い、年度中に論文投稿の準備を整えることができた。これに関連して、W/Zボソン散乱現象の物理結果を国際会議DIS2018で報告した。また、暗黒物質/超対称性発見を目指した消失飛跡探索においては、短い飛跡に対するアプローチが重要であるため、従来の4層飛跡よりも短い2層飛跡及び3層飛跡を用いた探索における信号事象の見積もり及び実データを用いた背景事象の評価をはじめて行い、今後の短飛跡領域探索における課題を明確にした。また、2018年度はこれまでにない新しい解析も提案した。B-physicsを精査する他実験の超過から示唆されているレプトクォークの探索である。特にこれまでの経験を活かした第三世代粒子の結合する過程で、今まで行われていなかった終状態の解析を新しく設計した。既に、LHCにおけるRun2全データを用いた物理感度を見積もっており、TeV領域のレプトクォークが実際にLHCで直接探索可能であることを示した。一方、高速飛跡再構成システム(FTK)についても、LHCのデザインルミノシティを超える環境下での安定的な飛跡再構成を行うことに成功した。オンラインモニター等の運用に必要なインフラもおおよそ整えることができた。2017年度は、「新粒子探索」と「高速飛跡トラッカー挿入・試運転」の2本柱で研究を進めた。まず、電弱対称性の破れの根幹である弱ボソンの発散の抑制機構(ヒッグスによるユニタリティー回復)を調べるべく、弱ボソンの散乱測定の実行性を検証した。
界面の熱力学・物性に着目した溶鉄中トランプエレメントの革新的精錬法

鉄スクラップのリサイクル過程に混入するCuやSnなどのトランプエレメント処理方法の一つとして、溶鉄中CuおよびSnの蒸発除去が有効である。しかしながら、133Paの実用真空度以下では、CuおよびSnの蒸発除去は気相側の物質移動の影響を受けやすい。本研究では、溶媒-溶質原子間に働く化学親和力に着目し、1923K,133Paの減圧下において、溶媒金属のFeと親和力が強いAl,B,C,Siを添加した場合の溶鉄中Cu,Snの蒸発速度を測定した。B,C,Siを添加することによって、溶鉄中Cuの蒸発速度は増大した。一方、Snは、Al,B,C,Siの添加により、蒸発が促進した。本実験結果からCuおよびSnの活量係数に及ぼす合金元素の影響を表す熱力学データ(相互作用母係数)を算出し、脱Cu速度を増大させる元素はSi,C,Bの順に、また脱Sn速度に関しては、Al,B,C,Siの順に効果が大きくなることを明らかにした。さらに、Cu,Snの蒸発速度を促進するFe-Si-C,Fe-Al-CおよびFe-B-C 3元系合金の最適組成を明らかにし、Fe-Cu (or Sn)系の熱力学データベースを構築した。一方、1523KにおけるFe-Cu-B系の相平衡について調べ、Feを多く含む相とCuを多く含む相の2液相分離が生じることを新たに見い出した。Fe・Cu混合スクラップからのFeとCuの分離回収を想定した場合、B添加による本2液相分離を利用し、Fe-20mass%Cu合金からFeおよびCuをそれぞれ99,80%以上回収できることを示した。回収されるCuは通常の銅鉱石に比べ高品位銅資源としてそのまま利用できる。一方、回収したFeに含有する数mass%程度のCuは、本研究のような脱Cu処理が必要となる。これらを考慮に入れたFe-Cu系スクラップの理想的なリサイクル法を提示した。
亜熱帯島嶼域における「小さな島」の多様性に関する学融的研究

鹿児島県の島は温帯と熱帯のはざま600KMに分布し、亜熱帯として特徴的な島を南北に形成しており、そこには多様な生物と文化が存在する。特に奄美群島は北からの大和文化と南からの琉球文化が入り混じった地域で非常に多様な文化が形成されている。本研究ではその多様な文化・社会と生物に注目しとの特徴をまとめることを行った。その成果は書籍として出版し、またHP上に公開することで広く成果を広めることを行った。本研究では鹿児島県島嶼における多様性について研究を行った。特に、文化・社会、産業、自然に注目し、代表者と分担者の4名が中心になり、上記3分野についてより詳細な研究を他の研究者と共に共同研究を行った。鹿児島県島嶼部は、奄美群島60周年、そして世界自然遺産登録候補地として世界的に注目を集めている地域であり、またTPPに対して島の産業構造が大きく影響を受けることが考えられ、周辺国との領海問題においても重要な位置を示しており、世界にこの地域の現状と情報を広く発信するすることが必要不可欠である。そのため、本科研の成果はこの地域の現状を世界に広く情報発信するものとして大きな成果を示したと考えている。本成果は鹿児島県島嶼部の概要を示すのには十分な成果となったと考えられるが、これ以外にも多くの研究テーマや問題点が存在するため、これらの問題点やテーマの研究を推進し、最終的にその成果を統合する形での研究を進め、詳細な成果を世界に発信することが今後の課題として考えられる。本研究の最終目標は鹿児島県の亜熱帯島嶼部の「島」を一つの世界と捉え、自然科学的社会科学的多様性維持機構を検討し、モデル「亜熱帯島嶼における多様性モデル」を構築することである。研究期間内では典型的な「小さな島」を8つ選び、簡易モデルの構築を目指す。その方法として、異なる分野の研究者が以下の2つの同じ視点を共有し、統計解析「共分散構造分析」にて、文理融合的学問「学融的研究」を推進する。この時研究者は必ず南北に広がる島嶼の分布に注目し研究を行う。また、可能であれば、時間軸:短期的な時間(例えば年齢による文化への認識の違いなど)と長期的な時間(例えば遺伝的な変化など)、での変化にも注目する。本年は鹿児島県甑島をメインの島と捉え、その他に屋久島、中之島、硫黄島を対象に調査を行った。生物多様性では海水とそこに生息する濾過食者を対象に安定同位体の測定を行い島の景観などによる変化について検討している。また、文化的には主に文献からその多様性について検討を行い、実際に現地に入りその多様性についての現状について検討を行った。農業の多様性については生息する種について文献で検討し、実際に栽培している種などについて現地で調査を行った。これらの成果を元に、島々の違いによる多様性に影響を与える要因について検討を行っている。本研究では、新しい分野の構築、そして新しい方法論の展開を検討している。しかし、様々な検討を行っているが、一年では十分な関連データーを取得できておらず、二年目の成果も入れ多くのデータを元に解析をする必要がある。そのため、一年目のデーターだけでは十分な成果を得ていない。しかし、これはある程度想定された範囲で、二年目の成果を入れると新たな展開が進と考えている。今年度の成果をより早く得ることにより多くのデータを元に再解析を進める予定である。多くは小さな島に行くためや成果報告のための旅費であるが、その成果を出すための翻訳・報告書や書籍などの出版関連に使う予定である。
大地震時に制震装置が損傷した建物の損傷原因究明と補修方法の検証

東北地方太平洋沖地震時にダンパーが損傷し、積層ゴムを用いて補修した実構造物を対象に研究を行った。損傷したダンパーと同じものの損傷実験を行い、損傷のメカニズムを検討し、大変形を受けても性能がある程度維持できるための設置法について検討した。補修後の地震記録とシミュレーション結果を用いて性能変化を検討し、性能が向上したことが分かり、補修法によって性能回復だけではなく、性能向上も可能なことが分かった。モニタリングシステムを対象構造物に実装し、実記録を取ると共に地震後の構造物の安全性を示すことが可能となり、いくつかの中型(震度4)地震に作動して成功した。本研究は、東北地方太平洋沖地震の際に、仙台市内に建つ8階建て制震建物のダンパーの破損および補修した事例に基づいて、複数の地震観測記録に基づく分析により制震装置の破損プロセスを明らかにしようとしたものである。また、新たな制震装置を用いた補修の効果を確かめるとともに、地震観測などにより補修方針および方法の有効性を継続的に検証することを目的としている。申請期間の初年度を終え、得られた成果の概要を以下に示す。初年度の主な研究実施計画として、実構造物に組み込まれたオイルダンパーの破壊プロセスの検証、積層ゴムアイソレータにより補修された実建物の動的挙動特性と極限耐震性能を、実験と解析により把握することを挙げた。継続的な地震観測により、これまでに大小多数の観測記録が得られている。例えば2014年6月16日の地震加速データを基に構造物を再同定した結果、伝達関数の最大値が小さくなっていることが分った。これらの結果、補修に用いた積層ゴムアイソレータによる制震効果が再度確認できた。地震観測の結果とシミュレーション結果がおおむね一致したことから、本モデルの妥当性を明らかにすることができた。また、一連の観測および解析の結果から、新しく提案した制振改修方法が、地震時の応答を十分抑制できていることを確認し、一定の成果が得られたものと考える。しかしながら、極大地震が作用した際のダンパーの破損プロセスを考慮した解析については、破壊実験が完了していないために、その力学モデルの構築には至っておらず、今年度、早急に取り組む予定である。本研究は、東北地方太平洋沖地震の際に、仙台市内に建つ8階建て制震建物のダンパーが破損および修復した事例に基づいて、複数の地震観測記録に基づく分析により制震装置の破損プロセスを明らかにしようとしたものである。今までに得られた成果の概要を以下に示す。先ず、継続的な地震観測により、これまでに多数の観測記録が得られ、たとえば震度が比較的大きかった2014年6月16日及び2015年2月17日の地震加速データを基に構造物を再同定した結果、拡大係数の最大値が双方とも小さくなっていることが分った。それ等の結果から、補修に用いた積層ゴムアイソレータによる制震効果が再度確認できた。地震観測の結果とシミュレーション結果がおおむね一致し、本モデルの妥当性を明らかにすることができた。また、一連の観測および解析の結果から、新しく提案した制振改修の方法が、地震時の応答を十分抑制できていることを確認し、一定の成果が得られたものと考える。次に粘弾性体ダンパーの破壊実験に関して、2015年10月23日に実験を行った。正弦波を用いた実験で、周波数を0.01Hzから3Hzまで、また、振幅を1mmから35mmまで変化させながら実験を行った。振幅の増大に従い、ダンパーが損傷していく過程を明らかにできたが、履歴ループの形状が損傷による劇的な変化を示していないことも分かった。現時点でダンパー損傷実験のシミュレーションが未完成で、正確な力学モデルの構築に次年度のテーマとして考え、詳細な実験報告等は本研究の最終報告に譲る。これまでに複数の実地震観測のデータが得られ、それらの結果に基づき対象建物の振動特性を精度よく再現するためのモデルを同定した。さらに、実際に建物に組み込まれている制振機構の損傷実験を行い、大振幅下における破壊プロセスを明らかにできたことから、本研究はおおむね順調に進展していると判断した。28年度は主に老朽化した2003年建設当時に設置した観測システムの代わり新しい構造ヘルスモニタリングシステムを実装した。1階、3階、6階および8階に加速度センサーを設置している。観測した加速度データ、およびそれを積分して求めた変位より変形角を求め、次のように建物の性能を判定し、モニターに表記している。変形角が1/100以上の場合は中破、1/100未満1/200以上であれば小破、1/200未満であれば被害の可能性なしとしている。室内被害については、400Gal以上であれば、室内被害中、400Gal未満200Gal以上であれば室内被害小とし、200Gal未満であれば、被害の可能性なしとしている。実装後に、2016年11月22日および12月28日に2回ほど中型の地震に襲われた。これらの地震の直後にモニタリングシステムが作動し、構造物の安全性を示す画面となっていた。モニタリングシステムが正確に作動でき、有効であることが分かった。更に地震の実記録より推定した応答倍率と一次周期がこれらのシミュレーション結果とほぼ一致し、2011年の東北地方太平洋沖地震時に比較して性能回復しただけではなく、建設当時の性能よりも向上していることが明らかになっている。

従って、構造物に異なる制振装置で補修しても有効であり、性能向上できることが分かった。一部の成果を2017年2月24日に東京で行われた「建物の構造・機能評価に関するモニタリング技術の現状」のシンポジウムで公表した。東北地方太平洋沖地震時にダンパーが損傷し、積層ゴムを用いて補修した実構造物を対象に研究を行った。損傷したダンパーと同じものの損傷実験を行い、損傷のメカニズムを検討し、大変形を受けても性能がある程度維持できるための設置法について検討した。補修後の地震記録とシミュレーション結果を用いて性能変化を検討し、性能が向上したことが分かり、補修法によって性能回復だけではなく、性能向上も可能なことが分かった。モニタリングシステムを対象構造物に実装し、実記録を取ると共に地震後の構造物の安全性を示すことが可能となり、いくつかの中型(震度4)地震に作動して成功した。研究実績の概要で示したように、解析のための骨組モデルの構築、観測地震記録に基づいた本制振機構の有効性については、当初の計画通りに遂行できたと考えている。建物の竣工直後から継続的に実施している地震観測についても、初年度の1年間でさらなる貴重な記録を得ることができた。しかしながら、2011年東北地方太平洋沖地震のような極大地震が作用した際の、建物の動的挙動を知るためには、制震装置の破壊をも考慮した解析が不可欠であり、それを考慮した力学モデルを構築するためには、各制震装置の破壊実験が必要である。破壊実験については、大規模で精度の高い加力装置が必要で、試験機の選定に時間を要した為に、今年度中に実施することはできなかったが、現在、実験を実施できる目途が立ち、その計画を作成中である。年度早々には実施可能であることから、区分については(3)のやや遅れていると判断した。地震時における本建物の振動応答挙動を高い精度でシミュレーションすることを最重要課題と位置づけ、今後、発生が予測されている宮城県沖地震や、長町利府断層による直下型地震を想定し、本機構の実地震に対する有効性について検証を行う。さらに、これまで継続して行っている地震観測についても、観測点を増設し、さらに精度の高い記録が収集できるように観測システムを更新する。これにより、構築してきた骨組モデルによるシミュレーションの精度も高まり、極大地震における建物の動的挙動が明らかになると期待できる。工学若干計画が遅れている、ダンパーの破壊実験の遂行を最優先課題として研究を進める。また、申請時に計画した大地震時における本機構の有効性についての検証を行う。これにより、構築してきた骨組モデルによるシミュレーションの精度も増し、極大地震における建物の動的挙動が明らかになると期待できる。次年度使用額が生じた大きな理由に、平成26年度に実施予定であった対象建物の地震観測点の増設が実施できなかったことがあげられる。計画が予定通り実施できなかった理由の一つとして、制振機構の破壊実験を行うための施設の問題により、その実施が遅れ、その分析に時間を要したことにある。
フランス語における有標の不定名詞句について

2009年度は、フランス語において通常は冠詞付きで現れると考えられる形容詞を伴う名詞句が属詞位置に無冠詞で現れる例について考察を行い、拙論(2010):「フランス語における属詞位置に現れる形容詞付きの無冠詞名詞について」としてまとめた。2010年度は、フランス語において通常はDEという形が現れる否定文の直接目的補語の位置に現れる不定冠詞UNを研究対象とし、拙論(2011):「フランス語における否定文の直接目的補語として現れる不定名詞句UN Nについて」としてまとめた。本研究の目的は、フランス語における不定名詞句に関わる用法のうち、不定冠詞の欠如も含め、とりわけ特殊な用法を研究対象とし、なぜそのような用法が可能であるかについて考察し、その理由を明らかにすることである。平成21年度は、フランス語において通常は冠詞付きで現れると考えられる形容詞を伴う名詞句が、属詞位置に無冠詞で現れる例について考察を行い、拙論(2010):「フランス語における属詞位置に現れる形容詞付きの無冠詞名詞について」としてまとめた。フランス語においては属詞位置に職業や国籍を表す名詞が現れる場合Jean est medecin.のように無冠詞となるが、この名詞が形容詞によって修飾されるとJean est un bon medecin.のように通常不定冠詞を伴って現れる。ところが、Jetais si bon eleve.やIl etait petit garcon.のように形容詞付きの名詞が属詞位置に無冠詞で現れる例も見られる。このような無冠詞名詞句には二種類のものがあり、一つはJ'etais si bon eleve.のように形容詞の性質記述機能が前面に出ているもの、もう一つはIl etait petit garcon.のように形容詞と名詞によって一つのカテゴリーを形成しているものであり、この場合には全体で役割記述機能が働いている。この考察において重要な点は、「性質記述機能」と「役割記述機能」という独自の視点を導入することにより冠詞が欠如している理由を明確に説明している点である。そして、その対象となっている無冠詞名詞句が本来であれば不定冠詞を伴うことが予想される環境に現れていることから必然的に不定名詞句との対比を前提としているため、今後の不定名詞句に関する研究の発展につながっていくものである。平成22年度は不定名詞句という視点からの考察を発展させ、否定文の直接目的補語の位置に現れる不定冠詞を研究対象とし、拙論(2011):「フランス語における否定文の直接目的補語として現れる不定名詞句UN Nについて」としてまとめた。フランス語の不定冠詞は性と数にしたがってun, une, desといった形で生起するが、否定文の直接目的補語の位置に現れる名詞につく不定冠詞は性・数に関わらず通常全てdeという形で実現される。しかしながら、このような環境においても、un, une, desの形で現れるものが見かけられる。このような例を収集し、否定のスコープという観点から5つのタイプに大別した。その5つとは、否定が数詞に及んでいる場合、否定がどこにも及んでいない場合、否定が付加辞や副詞に及んでいる場合、否定が名詞の「名札」に及んでいる場合、否定が文全体に及んでいる場合である。とりわけ注目すべきなのは、4つ目の否定が名詞の「名札」に及んでいる場合である。Il n'ya pas de chefのようなdeを用いた通常の否定文においては、名詞が表す対象の存在、すなわち対象の「量」あるいは「外延」が否定されているのに対し、否定が名詞の「名札」に及んでいるIl n'y a pas un chef.のような文は、「有能な人物はいるが、指導者という名にふさわしい人物がいない」という解釈となり、ここでは名詞が表す対象の「質」あるいは「内包」が否定されていると考えられる。このようなことから、不定名詞句UNNと内包とのかかわりが観察される。
キャンパス型緩和ケアサロンの普及とプログラム評価

本研究では、全国看護系大学がん看護専門看護師教育課程におけるキャンパス型緩和ケアサロンの支援ニーズを明らかにし、新たな緩和ケアサロンプログラムを普及させ拠点形成を行なった。成果として、1)がん看護CNSコース36校中19校の緩和デイケアの認知度は74%であり必要性が高いことを確認された。2)がんサバイバー支援研修を通算4回実施し、延べ226名の医療福祉関係者が参加した。3)キャンパス型サロンを立ち上げ・運営と経験交流を行い、がんサバイバー支援プログラムの妥当性を検証した。わが国では、在宅療養する患者と家族の支援ニーズに対して、タイムリーな情報提供や心身のケアに配慮した体制が不可欠とされ、その基盤整備が課題となっている。本研究の目的は、がん看護領域の教育関係者と緩和ケア領域に携わるス関係者を対象に、緩和デイケア・プログラムの普及に向け運用スタッフを育成することとした。基本研修プログラムは、2007年度から本学のキャンパスで実施してきた患者教育の場「がんを生き抜くライフトピアスクール」と医系キャンパス型「ライフトピアサロン」に組み込み、在宅療養中のがんサバイバーとの関わり合いの中から交流方法を学び、援助関係構築を深めるプログラムである。対象は、全国のがん看護専門看護師教育課程の教員、大学院生とがん医療に携わる保健・医療・福祉専門職とした。緩和デイケアスタッフ人材育成研修は、10月と3月に2日間のプログラムを実施し、延べ113名が参加した。参加者は、看護師職58名、(うちがん看護専門看護師が4名、がん性疼痛看護師・緩和ケア認定看護師が14名)、がん看護専門看護師教育課程の大学院生が28名、看護大学の教員が8名)、医師・薬剤師・臨床心理士・作業療法士、ボランティアが各1名であった。内容は、緩和デイケア・コンセプト概論と実践ノウハウならびに参加型交流で構成した。受講動機では、立ち上げから運営方法が39%であり、次いでデイケアに関する知識向上が27%であり、緩和デイケアへのモチベーションの高さが伺えた。がんを生き抜くライフトピアスクールとライフトピアサロンで交流体験では95%と高い評価が得られた。緩和デイケアの認知は未だ十分ではないが、在宅療養中心型の支援ニーズを反映したわが国における緩和ケアサービスの充実を図るためのシステムの必要性が確認された。わが国では、がん患者の在宅移行強化策の下に在宅緩和ケア導入が必須となっている。本研究の目的は全国看護系大学と東海地区がんプロフェッショナル養成プラン連携大学におけるがんサバイバーを支援する緩和デイケアのニーズとデマンドを把握し、新たな拠点形成を行い、キャンパス型緩和ケアサロンプログラムを普及させることとした。研究1 H22年度に全国専門看護師教育課程153コースに対して緩和デイケアアンケート調査を行った(回答率72%)。(1)地域貢献の取組みでが「ある」は32%、「ない」は68%であった。(2)キャンパス型「緩和デイケア」への肯定的な意見が69%(「よい取り組みだと思う、意義があると思う」や「詳しい情報を知りたい」)であった。(3)緩和デイケアの認知度は74%であり、必要性が確認された。(4)現時点では、大学キャンパス内で緩和デイケア開設にはいくつかの困難点がある。その理由は、「がん看護担当教員数は23人で、運営できる人材がいない」が最も多く、「緩和デイケアを運営費の保証がない」「スペースの確保ができない」であった。(5)がんプロ関連大学での取組みはなく、がん診療連携拠点病院1ヶ所、ピアサポートシステム導入病院が8ヶ所であった。研究2 H2223年度通算4回のがんサバイバー支援研修を実施し、看護師、医師、薬剤師、理学療法士、医療ソーシャルワーカーなど延べ226名が参加した。受講動機は、(1)キャンパス型緩和デイケア立ち上げへの関心、(2)地域におけるがん患者サロン運営強化、(3)在宅医療におけるサバイバー支援体制強化であった。研修は多職種協働によるがん患者支援技法の開発、援助的コミュニケーション演習、クリエイティブセラピーにより高い評価が得られた。サバイバーの療養時期や医療的ニーズを踏まえながら多様な価値観を支え、QOLの向上を支援するには、高等医育機関と医療福祉関係者の連携と継続学習の必要性が確認された。
パルス状窒素ラジカル供給による超高品質InGaN超格子PAMBE成長

プラズマ援用分子線エピタキシー法を用いて、高発光効率高In組成InGaNの成長を試みた。その結果、超格子構造の形成により、結晶欠陥の少ない高In組成InGaN成長が可能であること、及びInGaNナノワイヤの発光効率は積層欠陥密度と強い依存性があり、より高温、高Inフラックス比での成長が高発光効率InGaNナノワイヤ実現に必要であることが明らかとなった。極限効率の多色LEDを組み合わせたフルカラー・白色LEDシステムは、効率及び演色性の点で人類が作り得る究極の光源である。その実現には、高効率緑色LED及び黄色LEDが必須である。従来、III族窒化物半導体を用いたLEDはGaNを下地層として用いているため、InGaN発光層との大きな格子不整合により、高効率緑色及び黄色発光層は実現できず、外部量子効率は緑色LEDで20%以下、黄色LEDでは10%以下に留まっている。また、同材料を用いた太陽電池の理論上の変換効率は50%を超すが、現状では高In組成高品質InGaNの厚膜成長が困難であるため、集光型でも3.4%に留まっている。本研究では、プラズマ援用分子線エピタキシー(PA MBE)法において、高品質InGaN厚膜の成長が可能な超高密度窒素ラジカル源を用いてInGaNを成長し、その上に緑色LED及び黄色LED構造を成長することにより、緑色及び黄色ともに高い外部量子効率のLED、及びシングルセル20%以上の変換効率の太陽電池の実現を目指して、InGaN厚膜及びナノワイヤ構造成長の検討を行った。その結果、(1)フラックスが不均一なため、成長中の基板回転によりInGaN/GaN超格子構造が自然形成されることが分かった。超格子構造では、単層厚膜と比較して結晶欠陥の発生が抑制され、結晶品質が優れていることが透過電子顕微鏡観察により判明した。(2)Si(111)面基板上の無触媒成長InGaNナノワイヤでは、そのPL発光強度は発光波長、即ちIn組成に強く依存し、長波長ほど発光強度は減少した。その原因として積層欠陥密度と相関があることが示唆された。これらの成果により、PA MBEを用いて高効率緑色LED及び黄色LEDを作製するための指針が得られた。
原核生物・真核生物のイオン輸送体を統制する構造の探索

1ラン藻(Synechocystis sp. strain PCC 6803)のKtr系はCCCPの添加で阻害され、H駆動力のない変異株に発現させると輸送活性が検出できなかったことから、H駆動力がKtr系輸送体に関与することが示唆された。また、ラン藻に高浸透圧ストレスを与えるとKの流出が起こり、そのK流出を補うKの取込みに関与して、浸透圧変化に適応するのに必須なK取込み系として機能していることが明らかとなった。らん藻のHKT/Trk/Ktr系Na/Kトランスポーターにおいて、他の生物のホモログ輸送体からは見いだされていない細胞質性因子KtrAとKtrEをHisタグ融合蛋白質として大腸菌で発現させて精製した。2ラン藻・シロイヌナズナ・小麦のNa/Kトランスポーター(KtrABE,AtHKT1,wHKT1)は8回の膜貫通構造をとる。第8番目の膜貫通領域に存在する正電荷アミノ酸を他のアミノ酸に置換してイオン選択性への関与を検討した。野性株のArgからLysへの置換はイオン透過性が保持されたが、負電荷アミノ酸や極性のないアミノ酸への置換はイオン透過性が失われた。この正電荷アミノ酸は本輸送体の機能に重要であることが分かった。3小胞体膜挿入系を用いてShaker型Kチャネルの膜挿入機構を検討したところ、植物のKチャネルと比較して膜電位センサー以外の膜貫通領域の挿入機構は同様であり、膜電位センサーを形成する第3番目の膜貫通領域は自律的に膜へ挿入することが明らかとなった。4ラン藻のNa/Hトランスポーターのうち他の生物では見いだすことができない特徴的な配列を保持した機能不明のトランスポーターを大腸菌発現系で機能発現することが分かり、Na排出活性があることを確認した。植物の報告されているNa/Hトランスポーターと機能の観点からも高いことが分かった。
HMGAタンパク質群による神経幹細胞のニューロン分化能賦与メカニズムの解析

本年度はまず、HMGA2のニューロン分化関連遺伝子座への結合パターンを調べた。その結果、ニューロン分化期であるE12ではよく結合していたのに対し、アストロサイト分化期に移行するタイミングであるE16ではその結合が減少していた。このことは、ニューロン分化関連遺伝子の発現を促進するという仮説と一致している。また、ニューロン分化期に移行する前である増殖期からニューロン分化期にかけて、HMGA2の発現量を調べたところ、興味深いことに移行のタイミングであるE10で発現量が上昇することがわかった。さらに、HMGA2を過剰発現するとニューロン分化期マーカーであるGLASTの発現が上昇した。このことは、HMGA2の発現上昇が増殖期からニューロン分化期への移行を促進している可能性を示唆している。前年度までの結果から、HMGA2はPcGの活性を抑制してニューロン分化能を促進することがわかっていたことから、PcGが修飾するH3K27me3修飾量の変化を調べた。その結果、増殖期からニューロン分化期にかけてH3K27me3量が減少することがわかった。このことは、HMGA2がPcGの活性を抑制することでニューロン分化関連遺伝子の転写を促進し、それによって神経幹細胞がニューロン分化能を獲得する可能性を示唆している。増殖期からニューロン分化期への移行メカニズムは、これまでにほとんど明らかにされていない。しかし、本研究によってHMGA2-PcG経路がニューロン分化関連遺伝子の転写を促進することでその移行を制御している可能性が示唆された。26年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、まずHMGA2 ChIPによりHMGA2が結合する領域を同定した。In vivoの神経幹細胞を、神経幹細胞で特異的に活性化するNestin遺伝子のエンハンサーの下流で不安定化したVenusを発現する遺伝子改変マウスを用いたFACSソートにより採取し、HMGA2 ChIP-seqを行った。その結果、興味深いことにポリコーム群タンパク質(PcG)が制御することがわかっているニューロン分化関連遺伝子座にHMGA2が結合することがわかった。PcGは、これまでにニューロン分化関連遺伝子を抑制することで神経幹細胞のニューロン分化能を抑制するエピジェネティック因子であることがこれまでにわかっている。そこで、HMGA2は、PcGの活性を抑制し、標的遺伝子の転写を活性化することでニューロン分化能を促進する可能性を考えた。実際に、HMGA2をノックダウンすると標的遺伝子の転写が抑制された。重要なことに、このときPcGが修飾するヒストン修飾であるH3K27me3修飾量が増加することがわかった。逆に、HMGA2を過剰発現するとH3K27me3量が増加した。これらの結果から、HMGA2はPcGの活性を抑制することでニューロン分化関連遺伝子の転写を活性化し、それによって神経幹細胞にニューロン分化能を賦与する可能性が示唆された。本年度は、HMGA2の作用機序を明らかにしようとChIP-seqを行ったところ、思いがけずPcGの活性を制御していることがわかった。PcGは、神経幹細胞の分化運命決定因子として非常に重要な役割を果たすことがわかっており、PcGとHMGA2の関係が明らかになったことは、これまで別々に調べられてきた神経幹細胞の分化運命決定機構を統合的に理解する非常に重要な知見である。また、PcGは様々な器官発生や疾患において重要な役割を果たすことが数多くの研究から明らかになっている。しかしながら、PcGの活性制御機構はこれまでほとんど明らかにされてきていない。今回、HMGA2によるPcGの制御機構を明らかにしたことは、神経幹細胞のみならずその他の幹細胞をはじめとした細胞の運命決定を理解する上で非常に重要であると考えている。今後は、まずはHMGA2の結合パターンが時期依存的にどう変化するかをChIPにより明らかにする。

これにより、HMGA2によるPcG活性制御機構を推測することができると考えている。また、現在のところHMGA2-PcGによる神経幹細胞制御機構について、ニューロン分化期とアストロサイト分化期について研究を行っているが、今後はニューロン分化期以前いおけるHMGA2-PcGの重要性について明らかにしたい。なぜなら、HMGA2は過剰発現すると神経幹細胞にニューロン分化能を賦与する因子であり、生理的にニューロン分化能を獲得するタイミングでどういった働きをしているかは興味深いからである。特に、ニューロン分化期に移行する際にどうして神経幹細胞がニューロン分化能を獲得するのかについては、これまでほとんど明らかにされてきていない。今回、ニューロン分化能制御メカニズムを明らかにできたことから、その未解明な部分にアプローチできるのではないかと考えている。26年度が最終年度であるため、記入しない。
アモルファス材料の物性制御に関する研究

アモルファス材料の特性は作製プロセスに強く支配される。そこで本研究では液体急冷法、めっき法、ランダム化処理等の作製プロセスについて検討を行った。ところで、作製されたままのアモルファス合金の多くは、材料として不均質である。そのため、磁気ヘッドなどに実用化する際、均質化処理が施される。時効処理はアモルファス合金を均質化するのに有効であるが、同時に、アモルファス材料としての特性の低下を招くことがしばしばある。その欠点を克服するために、ランダム化処理という新たな均質化処理を提案している。ランダム化処理はショット・ピ-ニングにより行われている。この処理により、液体急冷法で作製したFe-Si-B合金[Ref.Journal of Materials Science,29,(1994)5589-5592]や、めっき法で作製したFe-W非晶質合金[Ref.Journal of Advanced Science,ISSN 0915-5651,in press.]において、延性の向上を確認した。平成5年において、液体急冷法により作製したCu-Zr,Fe-si-B,Pd-Si,酸化物超伝導体の非晶質材料における作製条件と物性の関係について研究を行った。試料は双ピストンアンビル型急冷凝固装置を用い、異なる冷却・熱処理条件で作製し、電気的特性であるホール係数、電気抵抗率等の測定を行った。さらに機械的特性の1つである脆性の評価も行った。これらの研究では冷却・熱処理条件が異なると、物性が変化することを確認した。なお、冷却条件は材料のミクロ構造の支配因子であることが知られており、構造と物性の関係が、より明確になった。また、めっき法によるFe-W非晶質合金の作製に関する研究を行い、非晶質形成能などのデータを得ることができた。さらに、高Tc酸化物のイオンによるランダム化処理による研究成果も行うことができた。今後の研究計画および方法平成6年度は、平成5年度に引き続き液体急冷法およびめっき法により非晶質合金を作製し、諸物性値の測定を行う。また、それら非晶質合金に対し、ランダム化処理・時効処理を施し物性の変化と構造を明らかにする。平成6年度は、前年度に引き続き液体急冷法により作製したFe-Si-B,酸化物超伝導体の非晶質材料の物性制御に関して研究を行った。試料は冷却速度の制御が可能な双ピストンアンビル型急冷凝固装置を用いて作製し、冷却条件による機械的特性の変化、特に脆性に注目して、評価を行った。これらの研究のうちFe-Si-Bの非晶質合金では、冷却速度が遅くなるほど脆くなることを確認した。また、酸化物超伝導体の非晶質材料では、冷却速度が遅くなるほど延性が増すことを確認した。また、メッキ法でFe-W非晶質合金の作製を行い、得られた試料に対してランダム化処理を施した。その結果、ランダム化処理を行うことにより、延性が向上することを確認した。
タンガニイカ湖の魚類群集における多様性の維持機構に関する研究

本調査研究では,タンガニイカ湖のシクリッド科魚類を中心とする魚類群集を対象に,群集内に存在する様々な種内多型に注目し,種内多型に関わる種間関係が,群集の多様性の維持に果たす役割を具体的に解明することを目的とし,ザンビア国ムプルング周辺において,以下の調査を2年間に渡って行った.1)岩礁域の湖底に調査枠を設定し,刺し網を使ったサンプリングを行い,魚類の種類組成と魚種毎の個体群サイズを査定した.また各魚種について胃内容分析を行い,その結果に基づいてこの群集の食物網を解明した.またその食物網の解析を行うことによって,魚類群集の構造把握を試みた.2)各魚種の生息場所の利用様式,産卵・保育行動,配偶システム,摂食行動についてスキューバを使った詳しい潜水調査を行い,また地域間でその比較を試みた.種内多型を示す魚種については,各型ごとに行動を観察し,それらの種の生態・形態の違いとそれをとりまく魚種との関係が,群集構造と安定性に及ぼす影響を検討した.3)特に,群集構造にとって重要な位置を占める魚種については,個体群内の多型とそれが他種に及ぼす機能を解明した.その結果得た特筆すべき成果としては以下のような点である.まず,鱗食魚に限らず全ての魚種が左右性という種内多型を持っていることが分かった.そこで,魚類群集におけるその意味を解明するために,子育てしている魚の親子を採集し,また各魚種の体長別の左右性の比率を2年間に渡って調べた.その結果,次のことが解明された.1)十分な親子のサンプルを集めることのできた数種については,この左右性が遺伝形質であることが確かめられた.全ての場合で,観察された子どもの利き手の比率は右利きを優性とする単純なメンデル遺伝として説明できた.2)ほぼ全ての魚種で,左右性の比率は体長に応じて大きく変動しており,この比率が年変動していることが示された.そこで2年間の比率の変化を検討したところ,この比率は鱗食者と同様,数年周期の振動をしていることが予測された.3)その比率の変動は分類群グループごとに同調する傾向を示した.鱗食魚以外は稚魚幼魚期の生活様式の類似でグループ分けした方が同調の程度は良いようであった.これは,この時期の個体群過程が左右性の比率を決めていることを意味し,従ってこの比率の振動を引き起こしているのは稚魚幼魚期の主な死亡要因である捕食-被食の種間相互作用であることが強く示唆された.4)主な魚食魚の胃内容を分析し,胃から丸ごと魚が出てきた場合を検討したところ,右利きおよび左利きの魚食魚はそれぞれ自分とは逆の利き手の魚を多く食べていた.従って,魚食魚にとっては利き手は得意な襲う方向を,被食魚にとっては上手く警戒を向けることのできる方向を意味していると考えられた.5)従って,各魚種の左右性の比率が振動するのは,多数派の利き手の被食者が主に警戒をむける側から襲う魚食者の捕食成功率が下がり,逆の利き手の捕食者が有利になること,すなわち捕食-被食の種間相互作用が頻度依存的にそれぞれの利き手の捕食者と被食者に働くことによると考えられた.また,各生活様式のグループの左右性の比率が同調して振動するのは,この捕食-被食の種間相互作用において,頻度依存的な有利・不利さは種の違いを越えて生活様式を同じくする魚種が共有するためと考えられた.6)全ての魚種で左右性が遺伝形質と考えて集団遺伝学的な検討をしたところ,それぞれの利き手の遺伝子は各個体群中で数年間に0.90.1の頻度で増減を繰り返していると予想された.このことは各個体群の遺伝的組成が各時点の有利・不利に応じて激しく入れ替わりながらも,長期的には安定して維持されていることを示唆している.7)以上を総合すると,左右性という種内多型が捕食-被食の相互作用を通じて,群集の多様性と安定性の維持に大きな役割を果たしていることが解明されたといえる.本調査研究では,タンガニイカ湖のシクリッド科魚類を中心とする魚類群集を対象に,群集内に存在する様々な種内多型に注目し,種内多型に関わる種間関係が,群集の多様性の維持に果たす役割を具体的に解明することを目的とし,ザンビア国ムプルング周辺において,以下の調査を2年間に渡って行った.1)岩礁域の湖底に調査枠を設定し,刺し網を使ったサンプリングを行い,魚類の種類組成と魚種毎の個体群サイズを査定した.また各魚種について胃内容分析を行い,その結果に基づいてこの群集の食物網を解明した.またその食物網の解析を行うことによって,魚類群集の構造把握を試みた.2)各魚種の生息場所の利用様式,産卵・保育行動,配偶システム,摂食行動についてスキューバを使った詳しい潜水調査を行い,また地域間でその比較を試みた.種内多型を示す魚種については,各型ごとに行動を観察し,それらの種の生態・形態の違いとそれをとりまく魚種との関係が,群集構造と安定性に及ぼす影響を検討した.3)特に,群集構造にとって重要な位置を占める魚種については,個体群内の多型とそれが他種に及ぼす機能を解明した.その結果得た特筆すべき成果としては以下のような点である.まず,鱗食魚に限らず全ての魚種が左右性という種内多型を持っていることが分かった.

そこで,魚類群集におけるその意味を解明するために,子育てしている魚の親子を採集し,また各魚種の体長別の左右性の比率を2年間に渡って調べた.その結果,次のことが解明された.1)十分な親子のサンプルを集めることのできた数種については,この左右性が遺伝形質であることが確かめられた.全ての場合で,観察された子どもの利き手の比率は右利きを優性とする単純なメンデル遺伝として説明できた.2)ほぼ全ての魚種で,左右性の比率は体長に応じて大きく変動しており,この比率が年変動していることが示された.そこで2年間の比率の変化を検討したところ,この比率は鱗食者と同様,数年周期の振動をしていることが予測された.3)その比率の変動は分類群グループごとに同調する傾向を示した.鱗食魚以外は稚魚幼魚期の生活様式の類似でグループ分けした方が同調の程度は良いようであった.これは,この時期の個体群過程が左右性の比率を決めていることを意味し,従ってこの比率の振動を引き起こしているのは稚魚幼魚期の主な死亡要因である捕食-被食の種間相互作用であることが強く示唆された.4)主な魚食魚の胃内容を分析し,胃から丸ごと魚が出てきた場合を検討したところ,右利きおよび左利きの魚食魚はそれぞれ自分とは逆の利き手の魚を多く食べていた.従って,魚食魚にとっては利き手は得意な襲う方向を,被食魚にとっては上手く警戒を向けることのできる方向を意味していると考えられた.5)従って,各魚種の左右性の比率が振動するのは,多数派の利き手の被食者が主に警戒をむける側から襲う魚食者の捕食成功率が下がり,逆の利き手の捕食者が有利になること,すなわち捕食-被食の種間相互作用が頻度依存的にそれぞれの利き手の捕食者と被食者に働くことによると考えられた.また,各生活様式のグループの左右性の比率が同調して振動するのは,この捕食-被食の種間相互作用において,頻度依存的な有利・不利さは種の違いを越えて生活様式を同じくする魚種が共有するためと考えられた.6)全ての魚種で左右性が遺伝形質と考えて集団遺伝学的な検討をしたところ,それぞれの利き手の遺伝子は各個体群中で数年間に0.90.1の頻度で増減を繰り返していると予想された.このことは各個体群の遺伝的組成が各時点の有利・不利に応じて激しく入れ替わりながらも,長期的には安定して維持されていることを示唆している.7)以上を総合すると,左右性という種内多型が捕食-被食の相互作用を通じて,群集の多様性と安定性の維持に大きな役割を果たしていることが解明されたといえる.過去15年間の継続調査によって,タンガニイカ湖の魚類群集は,極めて多様性の高い安定性した群集を維持していること,そしてそれは近縁種からなる群集内の複雑な種間関係によって支えられていることが知られている.本調査研究では,群集内に存在する様々な種内多型に注目し,種内多型に関わる種間関係が,群集の多様性の維持に果たす役割を具体的に解明することを目的とし、ザンビア国ムプルング周辺において,次の様な調査を行った.(1)岩礁域に調査枠を設定してサンプリングを行い,種類組成と種毎の個体群サイズを調査し,胃内容分析から食物網の解析を行うことによって,魚類群集の構造把握を試みた.加えて,地理的に離れた複数箇所で同様な調査を行い,地域間の生態・形態差と群集構造の地域特性との関連を詳しく調査した.(2)各魚種の場所利用,産卵・保育行動,配偶システム,摂食行動については潜水調査を行い,地域間でその比較を試みた.
不規則媒質の等価媒質定数計測理論の研究

昨年度(平成9年度)実施した,多数の誘電物体からなる不規則媒質(ランダム媒質)の等価媒質定数を記述するパラメータである等価誘電率の近似式を用いて,地下水層を持つ大地モデルにおける電磁波の反射係数の数値計算を行った。また,本研究の成果に基づいて,近年,光・マイクロ波領域で話題になっているキラル媒質を,粒子化して電気・電子材料として用いる場合に必要となる電気的特性(等価媒質定数)算定法についての応用の可能性を調査した。本年度得られた研究成果を以下に示す。1.昨年度導出に成功した,多数の2層誘電体球から構成される不規則媒質の等価媒質定数算定式の数値的な検証を行い,その妥当性を確認した(国際会議′′IGARSS′′98′′)。2.本研究で得られた等価誘電率算定法の応用例を示すために,地下水層を持つ大地モデルを考え,電磁波に対する反射係数の数値計算を行い,その妥当性を示した(電気関係学会九州支部連合会大会)。3.本研究で得られた等価誘電率算定式を更に低周波近似することにより,光・マイクロ波領域で話題になっているキラル媒質(キラル球)のランダム分布からなる媒質(電気・電子材料)の等価媒質定数が算定できることを示し,異方性粒子からなるランダム媒質の等価媒質定数算定法の開発の可能性を調査し,良好な結果が得られた(電気学会A部門総合研究会,国際会議′′PIERS 1999′′)。今後の課題として,(1)任意の入射角に対する大地の反射係数を求め,電磁波による地下水層探査の可能性の検討を行うこと,(2)キラル媒質を含む異方性混合媒質の等価媒質定数算定法の確,(3)FDTD法等のシミュレーション法を用いて,得られた結果の妥当性を再確認する,等が挙げられる。本研究は,各種リモートセンシング,衛星通信技術,及び,電気・電子材料のマクロ的な電気的特性解析の基礎研究として有用である。多数の誘電物体からなる不規則媒質中の波動を,本研究者らにより最近提案された新しい多重散乱理論(南部,立居場:Waves in Random Media,vol.6.no.4,1996年)に基づいて記述し,媒質の等価媒質定数を記述するパラメータである等価誘電率の近似式を解析的に導出し,有効性を確認するために数値計算を行い,従来の方法との比較・検討を行った。さらに,大地における電磁波の反射係数と,地中の水分分布の関係を調査するための数値計算を行った。1.本研究で得られた等価誘電率算定式は,従来の方法が適用できないような高誘電率,かつ,高損失の誘電物体からなる不規則媒質についても,正確に等価誘電率を算定できることが確認された。2.本研究で得られた等価誘電率算定式は,精度が良い反面,従来の他の方法による算定式に比べてやや複雑な記述となっているが,実用上(等価誘電率算定プログラムの作成上),特にこの分野の専門的知識を持たない研究者・技術者でも十分使用できる。3.地中における水の含有量が深さ方向に任意の分布を持つような大地のモデルを仮定し,電磁波が垂直に入射する場合の大地の反射係数を,導出した等価誘電率算定式を用いて数値的に求めた。今年度は垂直入射についてのみ検討したが,次年度は,任意の入射角に対する反射係数を求めることにより,土中探査(主として水資源探査)技術開発のための基礎データの構築を目指す。また,有限領域の不規則媒質の等価誘電率算定については,今年度は有効な結果を得られなかったので,引き続き,研究を継続する。本研究は,各種リモートセンシング及び衛星通信技術の基礎研究として有用である。

今後の課題として,(1)任意の入射角に対する大地の反射係数を求め,電磁波による地下水層探査の可能性の検討を行うこと,(2)キラル媒質を含む異方性混合媒質の等価媒質定数算定法の確,(3)FDTD法等のシミュレーション法を用いて,得られた結果の妥当性を再確認する,等が挙げられる。本研究は,各種リモートセンシング,衛星通信技術,及び,電気・電子材料のマクロ的な電気的特性解析の基礎研究として有用である。
ラマン散乱とX-線回折による包接水和物のフォノン動力学と構造相転移の研究

当研究は包接水和物(clathrate hydrates)の相転移と、それにともなう水素結合の変化、水分子の多面体構造、それにゲスト分子の環境変化の実験的考察を目的として行なった.フラーレンのOH化が可能になり(この化合物をフラロールと呼ぶ)水溶液をつくることができるが、この系のキャラクタリゼーションを行った。成分分析の結果多分の不純物が混入されていることがわかった.フラロール化の際、水酸化ナトリウムやテトラブチルアンモニウムハイドロオキサイドを使用するが、これらの化合物が多く残っているようである.いろいろ試みたが、フラロール一分子あたりのOH基の数のも決定できず定量的な考察はできなかった.この系の研究はサンプルのキャラクタリゼーションと不純物の問題を解決すれば必ず興味深い結果がでると思われるので、今後も研究を続けて行くつもりである。THF分子と水分子をモル比で1:17で混合して冷却すると約4度Cで結晶化するが、この構造IIに分類される包接水和物からのラマン散乱も行った。O-H振動(-3400cm^<-1>)や水素結合振動(-60cm^<-1>と-210cm^<-1>)の結晶化にともなう振る舞いから包接水和物の水分子のネットワークは氷のそれよりも強いことが推測された.また、THF分子は直径9.36Åのケージのなかに存在するが、そのラマンピークとその偏光性から液体中よりより均一な分子場の中におかれている等の結論が引き出せた。純粋な水やTHFだけの溶液では観測されないラマンピーク(-900cm^<-1>)をモル比で1:17で混合したTHF分子と水分子の溶液やその結晶から観測した.起源は不明であるがTHF分子の酸素と水分子との水素結合に関連しているのかも知れないと思われる.当研究は包接水和物(clathrate hydrates)の相転移と、それにともなう水素結合の変化、水分子の多面体構造、それにゲスト分子の環境変化の実験的考察を目的として行なった.フラーレンのOH化が可能になり(この化合物をフラロールと呼ぶ)水溶液をつくることができるが、この系のキャラクタリゼーションを行った。純粋な水やTHFだけの溶液では観測されないラマンピーク(-900cm^<-1>)をモル比で1:17で混合したTHF分子と水分子の溶液やその結晶から観測した.起源は不明であるがTHF分子の酸素と水分子との水素結合に関連しているのかも知れないと思われる.フラロールは優れた水溶性を示し、新しい合成化合物の生成、応用の面で期待されている.本実験研究では、フラーレンに水酸基を付加したフラロールC_<60>(OH)_Xサンプルを東洋大学工学部応用化学科の吉田泰彦教授から提供していただき、そのサンプルのキャラクタリゼーションをラマン散乱、FTIR,X線回折等の実験法でおこなった.また、フラロールの水溶液を恒温漕を用いて冷却し、相分離の課程を調べる実験をおこなった.精製されたサンプルは粉末状で、カロリーメータでの測定では100°Cあたりでピークがみられ水分子の存在がうかがえる.ラマンスペクトルは非常に幅の広いピークが1500cm^<-1>のあたりにみられ、あまりOH基が均等に分子に付加されていないように考えられる.3050cm^<-1>付近にOHのストレッチングモードと思われるピークも観測できる.残念ながら合成のときに触媒として使われたTBAH(terabutylammonium hydroxide)からのラマンピークも観測され、サンプルを極力精製したにもかかわらず、不純物としてTBAHがサンプルに存在することがわかった.FTIRのスペクトルは発表されている論文のそれらとほぼ同じである.X線回折実験から得られた回折パターンは幅の広いピークがみられるのみで非晶質であることを示す.これに加え、フラロール水溶液をもちい、簡単な冷却実験お恒温槽を用いておこなった.ゆっくり冷やすと氷とフラロール包接水和物に相分離する。枝状の結晶の生成もできる。

不純物をサンプルから取り除き、フラロールのキャラクタリゼーションをより高度なものにすることが、今後のフラロール包接水和物の相転移、構造の研究の必要条件と考える.当研究は包接水和物(clathrate hydrates)の相転移と、それにともなう水素結合の変化、水分子の多面体構造、それにゲスト分子の環境変化の実験的考察を目的として行なった.フラーレンのOH化が可能になり(この化合物をフラロールと呼ぶ)水溶液をつくることができるが、この系のキャラクタリゼーションを行った.成分分析の結果多分の不純物が混入されていることがわかった.フラロール化の際、水酸化ナトリウムやテトラブチルアンモニウムハイドロオキサイドを使用するが、これらの化合物が多く残っているようである.いろいろ試みたが、フラロール一分子あたりのOH基の数のも決定できず定量的な考察はできなかった.THF分子と水分子をモル比で1:17で混合して冷却すると約4度Cで結晶化するが、この構造IIに分類される包接水和物からのラマン散乱も行った.O-H振動(3400cm^<-1>)や水素結合振動(60cm^<-1>210cm^<-1>)の結晶化にともなう振る舞いから包接水和物の水分子のネットワークは氷のそれよりも強いことが推測された.また、THF分子は直径9.36Åのケージのなかに存在するが、そのラマンピークとその偏光性から液体中よりより均一な分子場の中におかれている等の結論が引き出せた.純粋な水やTHFだけの溶液では観測されないラマンピーク(900cm^<-1>)をモル比で1:17で混合したTHF分子と水分子の溶液やその結晶から観測した.起源は不明であるがTHF分子の酸素と水分子との水素結合に関連しているのかも知れないと思われる。