hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
パンアフリカン変動とゴンドワナ形成 -東南極と南東アフリカの後期原生代-古生代初期の地殻形成過程

本研究はこれまでに本研究グループが調査してきた東南極やスリランカの知見に立脚して、東南極と南東アフリカの原生代から古生代の初期にかけての変動を比較研究し、ゴンドワナ形成との関係を明らかにすることが目的である.初年度は、南アフリカ共和国東部、北部地域におけるパンアフリカン変動の影響を観察しつつ、南アフリカの地質の全体像を把握するため、南ア共和国北東部に分布する太古代末期リンポポ帯、ババートン帯、東部に分布する後期原生代ナタール帯の地質調査を中心にPhalaborwaカーボナタイト、Vredefort地域、さらにはKimberley地域など、広範囲に踏査した。南極地域では、エンダビーランドの太古代変成岩へのグレンビル期とパンアフリカン期の変動の影響を調査した。第2年度は太古代衝突帯の代表的な地域とされるマーチソン帯と、ナタール帯の東方延長とされるナマクアランドの超高温変成岩の調査を行った。さらに、カープファールクラトンの西部地域のモザンビーク帯の予察的な現地調査と試料採集を行なった.最終年度では、ナマクアランドとナタール帯をより詳しく調査し、またブッシュフェルト岩体の調査を行なった。さらに、成果のとりまとめのために、3名の南ア側研究者が来日して、ワークショップを開催した。本研究期間中には、南アフリカと接している南極地域の調査はできなかったが、ナタールーナマクア帯については、従来の研究を改変する大きな知見を得ることができた。特に、詳細な岩石化学的研究により、ナタール帯の北部地域は約10億年前の海洋性島孤の付加によって形成されたというあらたな形成モデルを打ち立てた.これは、第三紀以降の日本の丹沢山地や伊豆ーマリアナ弧と対比しうる岩石学的、岩石化学的特徴をもつという事実に立脚している.同位体学研究では、ナマクア帯の花崗岩のRb-Sr年代は1017+/-30MaでSHRIMP年代と良い一致を示すこと、変成岩のSm-Nd同位体初生値は南部で高く、北部で低く、原岩構成の違いを反映していることがわかった。また、同国内ではパンアフリカン変動の影響はごく弱く、その点では南極ドロンニングモードランドの西端部、ハイムフロントフィエラに対比できることも明らかになった.本研究はこれまでに本研究グループが調査してきた東南極やスリランカの知見に立脚して、東南極と南東アフリカの原生代から古生代の初期にかけての変動を比較研究し、ゴンドワナ形成との関係を明らかにすることが目的である.初年度は、南アフリカ共和国東部、北部地域におけるパンアフリカン変動の影響を観察しつつ、南アフリカの地質の全体像を把握するため、南ア共和国北東部に分布する太古代末期リンポポ帯、ババートン帯、東部に分布する後期原生代ナタール帯の地質調査を中心にPhalaborwaカーボナタイト、Vredefort地域、さらにはKimberley地域など、広範囲に踏査した。また、同国内ではパンアフリカン変動の影響はごく弱く、その点では南極ドロンニングモードランドの西端部、ハイムフロントフィエラに対比できることも明らかになった.本研究は3年計画で、初年度は、平成9年8月と10年3月の2回にわたって、南アフリカ東南部のダ-バン市を中心として、原生代ナタール帯の地質調査を行うとともに、8月の調査では、南アフリカの先カンブリア時代の地質体を広く理解するため、太古代初期ババ-トン緑色岩帯、太古代末期のリンポポ帯南部での調査や、マントル物質捕獲岩を採集するためにキンバレー地域の調査もあわせておこなった。さらに、調査中にナタール大学において、南ア研究者とともに小シンポジウムを開催し、研究内容や方法についての理解を深めた。また、南極大陸との比較のために、研究協力者のひとりが、第39次南極地域観測隊夏隊に同行して、東南極ナピア岩体において地質調査及び試料採集を実施した。現在、個々の地域グループで解析が進行中であるが、以下に現時点までに得られた研究成果を羅列する。

1.ババ-トン地域の北西部のジェームズタウン帯から得た緑色岩のXRF化学分析の結果、従来野外でガブロとされていた岩石は、蛇紋岩化した超塩基性岩であることが明らかになったため、この地域の層序の見直しが必要となった。2.太古代カ-プファールクラトンに隣接する北部ナタール帯Tugela terraneを横切る4本のルートに沿って詳細なマッピングを行った。この地域は、中性一塩基性の変成岩が主体をなし、泥質変成岩の産出は稀である。太古代TTGや海洋性島孤に産出するト-ナライトに類似しており、原生代末期の沈み込み帯のテクトニクスと比較することができる。3.ナタール帯ではパン・アフリカン期には北東-南西の剪断帯が生じたのみで、変成作用を伴う熱的影響は認めることができない。このことは、東南極の北部ハイムフロントフィエラ地域と対比できる。ゴンドワナ超大陸の形成は、東西ふたつのゴンドワ大陸の衝突合体によるとする説が有力であるが、その時期については、約10億年前から5億年前の間で諸説があり、多くの未解決の問題がある。南アフリカ東部は、南極大陸ともに東ゴンドワナ大陸を形成していた大陸片で、原生代後期の大陸形成テクトニクスを解明する上で重要な地域である。今回の調査研究では昨年に引き続き、1)南アフリカ東部のナタール構造帯について調査を行うとともに、2)北東方のジンバブエモザンビーク国境付近、3)ナタール帯の西方延長としての原生代ナマクアランド帯、および4)前年度調査した太古代バーバートン帯との比較検討のために太古代マーチソン帯の調査を実施し、採集した岩石試料の地球化学的特徴から変成源岩の推定と、形成テクトニクスを検討した。以下には各地の要点のみ記す.1)北方から構造境界でカプバールクラトンと接するツゲラ帯ナップ群を主として研究した.ここに貫入するトーナル岩体は南部フォッサマグナに分布する丹沢トーナル岩体に類似した海洋性島弧起源であり、貫入母岩である角閃岩は伊豆弧に分布する低-Kソレアイトに類似し、また、局所的に分布する砂泥質質片麻岩類は、島弧付加体積岩起源と結論された。一方、南方のナップを構成する角閃岩類の化学的特徴は、海洋島玄武岩起源と類似している。以上から、ツゲラ帯は島弧や海洋島などの海洋性テレーンが次々と衝突付加して形成された一次大陸地殻であると結論された。2)カープファール/ジンバブエクラトン東縁からモザンビーク帯にかけて分布する中後期原生代層と基盤岩となる太古代カコウ岩質片麻岩を調査した.3)多様な花崗岩類と高度変成岩類の研究からは,原生代の造山帯が既存の地質帯に対してどのような関係で発達したのかを解明する手掛かりが得られそうである.4)マーチソン帯では黒鉱鉱床に類似した鉱床が発達しており,太古代の大陸地殻形成過程に島弧的な環境があったことを示唆している.本年度は南アフリカのナマクアランド、ブッシュフェルト、ナタール帯の3地域において調査を行った.1)まず、ナマクアランドでは昨年の知見をもとに、超高温変成岩の産出する地域を絞り出し、試料の採集を行った.その結果、Kornerupine, grandidierite, werdingiteといったボロンに富む鉱物が泥質岩のなかから見つかった.ボロン鉱物が高温変成作用でどのような役割を果たしているのかについての研究を行っている.2)ブッシュフェルト岩体は約20億年前の巨大層状分化岩体であり、分化層序が数百キロにもわたって追跡できる.
国際化時代におけるイギリスと日本の生涯学習社会の比較研究

本研究は、「国際化時代におけるイギリスと日本の生涯学習社会の比較研究」と題し、もともと3年にまたがる研究計画であったが、ついた予算は2年であった。そのため3年目に行なう予定の日本とイギリスの比較研究までは手が伸びなかったが、それでもイギリスの生涯学習社会の課題を明らかにしえたことは大きな収穫であった。初年度は、イギリス各地の小学校・中学校の学校開放の実態をみた。イギリスでも生徒数が減少傾向にあり、各地の学校に余裕教室が生じつつある。そのため学校開放が進んでいる地域では、これまで伝統的に夜間、成人に開放していた教室を日中も開放するなど、従来よりも進んだ政策を展開している地域も出始めている。しかし、88年のサッチャー改革によって地方教育局の権限が縮小し、理事会や父母の力が強まっている地域では、成人教室を縮小し、ナショナル・カリキュラムに対応して子供の教育の方を重視する所も出始めている。イギリスの伝統的な、地域の学校の開放による生涯学習のスタイルは、いろいろな意味で現在大きな曲がり角に直面している。ところで、初年度の地域の学校開放の事例を扱っているうちに、我が国との関連でみのがせない問題と思われたのは、外国人労働者にどのように開放していくかということである。そこで二年目は、イギリスの外国人労働者の多い地域を中心に「イギリスの多文化・多民族教育」の実態を中心にみることにした。その結果イギリスでは、かなり多様な外国人労働者の学習参加のみられることが明らかになった。特に、ブラッドフォードのように人口の17%も外国人労働者の占めるところでは、学校教育を含めて多文化教育が盛んである。今後は、イギリスの先進的な調査をもっと綿密に行い、多民族化の進行しつつある我が国の教育にいかし、真の意味での生涯学習の実現に役立てていく必要があるだろう。本年度は、中間管理都市岡山市の生涯学習社会の実態と群馬県大泉町の外国人働労者の成人教育活動、並びにイギリスのブラッドフォ-ドの多文化・多民族都市の教育政策の調査をおこなった。このうち岡山市の調査では、中路一周辺モデルを調い、中欧部では公的成人教育活動は影をひそめているが、周辺では活発なこと、今後は周辺文化が中欧文化に反作用を及ぼす可能性の出ることを明らかにした。またイギリスの事例では、国境なき時代の到来とはいえ、多文化・多民族教育が多くの生涯の隔離・教育隔離によって困難に直面していることを明らかにした。これは今後の日本の多様化・多民族化を考える上で大いに参考になるものである。また大泉町の調査は、まだ完了しておらず中間段階であるが、ここでは本格的な多民族化が増えているのに、日本文化への一文的な吸収政策・文化経〓〓〓〓られており、その意味でのインラヴレ-ションとはなっていないことを明らかにしている。次年度以降さらにほりさげてイギリスの先進的な多民族都市とも比較して、今後民族の〓〓に何が重要なことかを明らかにしていく予定である。なお次上の調査のうち岡山については、「岡山市の“生涯学習社会"と“文化"創造」と題して端文の形で発表予定であり、ブラッドフォ-ドについては『イギリスの外国人働労者ーアジア系コミュニティの形成と多文化・多民族教育』と題して単何本にする予定である。なお大泉町については「多民族社会と教育ー明日の日本の教育に問われるものー」と題し国土社・月刊「社会教育」研究の成果の一部を公表している(1992年2月号)。

そのため3年目に行なう予定の日本とイギリスの比較研究までは手が伸びなかったが、それでもイギリスの生涯学習社会の課題を明らかにしえたことは大きな収穫であった。初年度は、イギリス各地の小学校、中学校の学校開放の実態をみた。イギリスでも生徒数が減少傾向にあり、各地の学校に余裕教室が生じつつある。そのため学校開放が進んでいる地域では、これまで伝統的に夜間、成人に開放していた教室を日中も開放するなど、従来よりも進んだ政策を展開している地域も出始めている。しかし、88年のサッチャー改革によって地方教育局の権限が縮小し、理事会や父母の力が強まっている地域では、成人教室を縮小し、ナショナル・カリキュラムに対応して子供の教育の方を重視する所も出始めている。イギリスの伝統的な、地域の学校の開放による生涯学習のスタイルは、いろいろな意味で現在大きな曲がり角に直面している。ところで、初年度の地域の学校開放の事例を扱っているうちに、我が国との関連でみのがせない問題と思われたのは、外国人労働者にどのように開放していくかということである。そこで二年目は、イギリスの外国人労働者の多い地域を中心に「イギリスの多文化・多民族教育」の実態を中心にみることにした。その結果イギリスでは、かなり多様な外国人労働者の学習参加のみられることが明らかになった。特に、ブラッドフォードのように人口の17%も外国人労働者の占めるところでは、学校教育を含めて多文化教育が盛んである。今後は、イギリスの先進的な調査をもっと綿密に行い、多民族化の進行しつつある我が国の教育にいかし、真の意味での生涯学習の実現に役立てていく必要があるだろう。
硅素-金属結合を持つ有機金属錯体の有機合成化学への利用

本年度は我々はSi-Zr結合をもつ化合物の反応性に付いて検討を加えた。我々は既にこの結合間にイソニトリルを挿入させシラジルコナシクロペンテンを生成させるルートを確立している。そこでこのSi-Zr結合間にアルキンを挿入させることにした。これまでSi-Zr結合間にアルキンの挿入した例は知られていない。ジフェニルアセチレンの存在下THF中Cp_2ZrCl_2と2等量のMe_2PhSiLiを反応させ40°Cに加熱したところVinylsilaneが58%の収率で得られた。しかしながら本反応の後処理をD_2Oで行うと2個のDの入った化合物が得られる。一方アルキンとして3-ヘキシンを用いると予想外にAllylsilaneが24%の収率で得られた。又この反応の後処理をD_2Oで行ったところやはり2個のDの入った化合物が得られた。以上の結果から我々はCp_2ZrCl_2と2等量のMe_2PhSiLiからジシリルジルコニウム錯体が生成しその後β位の水素が引き抜かれてジルコニウム-シレン錯体を形成し、そこにアルキンが挿入したと考えた。一般にシリル-炭素間に二重結合をもつシレンは非常に不安定で取り出すことが出来ず、これまでシレンの生成は金属との錯体の形成によって知られているのみである。又その反応性については殆ど研究がなされていない。前周期のジルコニウム-シレン錯体の形成はこれまで全く知られていず本結果は極めて興味がもたれる。今回得られた結果はシリル基上のメチル基を活性化し得ることを意味しこれらについて今後検討を続けていきたい。
プロスタグランディンＥ受容体サブタイプＥＰ２、ＥＰ３の聴覚機構における役割の解明

本研究では、蝸牛におけるプロスタグランディンE受容体サブタイプの役割を生理的条件下および病的条件下で解析することにより、蝸牛におけるプロスタグランディンEシグナルの役割を解明し、新規治療法開発に応用可能な知見を得ることを目的とした。EP2ノックアウトマウスを用いた解析により、生理的条件下ではEP2遺伝子欠損が聴覚機能に大きな影響を及ぼさないこと、音響外傷および加齢に伴う難聴を増強する効果がないことが示された。本研究では、突発性難聴治療で汎用されているプロスタグランディンE製剤の作用機序解明を目的とした基礎的研究を行うことをゴールとし、具体的には蝸牛におけるプロスタグランディンE受容体サブタイプの役割を解明するために遺伝子改変動物の聴覚機能および組織学的変化を評価することを目的としている。平成25年度には、病的条件下での解析の基盤となる音響外傷モデルの確立およびプロスタグランディンE受容体サブタイプEP2ノックアウトマウスにおける聴覚機能の変化、蝸牛内有毛細胞求心性神経終末変性モデルの解析を施行した。安定した音響外傷モデル構築のために8 kHzの純音を用い、110 dB, 1h; 105 dB, 1h; 100 dB, 2h; 100 dB, 1hの合計4モデルをワイルドタイプマウスを用い、各群3ー4匹を用いて、聴性脳幹反応閾値の経時的変化を評価した。EP2およびEP3欠損の音響外傷に対する脆弱性評価のためワイルドタイプでは一過性閾値上昇を示す条件を策定することを目的とした。一過性閾値上昇クライテリアとして、音響曝露24時間後に15 dB以上の閾値上昇が認められ、2週間後に10 dB以内に閾値が回復している状態と定義づけた。結果、100 dB, 2hの条件ですべての動物が一過性閾値上昇を示すことが確認された。この条件でのEP2ノックアウトマウスでの検討では、ワイルドタイプと比較して優位の差は認められなかった。音響外傷以外の病的な条件として加齢性難聴についての検討を行った。週齢4、12、48での聴性脳幹反応閾値をワイルドタイプ、ヘテロ、ホモの間での比較検討を行った。結果、各週齢での聴覚閾値の有意の差は認められず、結論としてEP2は聴覚機能に大きな役割を果たしていないことが示された。有毛細胞喪失以外の感音難聴メカニズムに対する解析方法として、マウス器官培養およびモルモット音響外傷モデルでの内有毛細胞求心性神経終末変性について評価を行い、基盤となる解析モデルを確立した。本研究では、蝸牛におけるプロスタグランディンE受容体サブタイプの役割を生理的条件下および病的条件下(音響外傷)で解析することにより、蝸牛におけるプロスタグランディンEシグナルの役割を解明し、新規治療法開発に応用可能な知見を得ることを目的とした。今年度は、EP2ノックアウトマウスに関する解析を行った。EP2ノックアウトマウスをnegative controlとした免疫組織学的な解析により、EP2の蝸牛における発現を確認し、過去の報告と一致する感覚上皮、ラセン神経節、血管条、ラセン靱帯における発現を確認した。また、EP2ノックアウトマウスでは、生理的条件下においてEP4ノックアウトマウスとは異なり、聴性脳幹反応、誘発耳音響放射においてwild typeと比較し、有意の機能障害を認めなかった。また、形態学的にも明らかな以上を認めなかった。以上の結果は、相補的に機能していることが予想されたEP2とEP4において、蝸牛および聴覚系での役割が異なり、よりEP4の重要性が高いことが示唆された。音響外傷に対する脆弱性の解析では、EP2ノックアウトマウスがlitter mateと比較して、音響外傷に対して脆弱な傾向が認められたが、聴性脳幹反応、誘発耳音響放射において有意の差は認められず、組織学的にも残存有毛細胞数にも有意の差は認められなかった。音響外傷の条件下における解析結果もまた、EP4がEP2よりも音響に対する蝸牛保護においても重要な役割を果たすことが示唆された。次年度に予定している蝸牛器官培養での検討の実験系確立となる蝸牛スライス培養の実験系を確立し、内有毛細胞神経終末の傷害モデルを作製することができた。本年度中にEP3ノックアウトマウスに関する解析を行う予定であったが、音響外傷実験における音響の条件設定に時間を要し、EP2ノックアウトマウス解析にとどまる結果になった。一方、蝸牛器官培養における内有毛細胞神経終末の傷害モデルを作製することに成功した。今年度の研究成果にもとづき、EP3ノックアウトマウスの解析に着手すると同時に器官培養系を用いた解析実験を先行して行うことにより、当初の目的である蝸牛におけるプロスタグランディンE受容体サブタイプの役割に関連する知見を獲得し、論文作成を行いたい。

EP3ノックアウトマウスに関連するin vivo解析に関連する物品費、蝸牛器官培養に関連する物品費を中心にとし、効果的な学会発表、論文発表に関連する部分を中心的な支出項目としたい。
Revealing the near-field properties of coupled plasmonic systems by photoemission electron microscopy

本研究では、光電子顕微鏡を用いて金ナノ構造に誘起される局在表面プラズモン共鳴の近接場分光特性(近接場強度分布や近接場でのスペクトル特性)について検討した。隣接した金ナノチェイン構造に誘起されるプラズモンカップリングやエネルギー伝達を観測することに成功した。また、金dolmen構造の近接場分光特性は、プラズモンハイブリダイゼーションに基づくことが明らかになった。さらに、局在表面プラズモン共鳴の位相緩和時間を追跡することができる時間分解光電子顕微鏡を用いることにより、四重極子プラズモン共鳴の位相緩和時間が双極子共鳴の位相緩和時間より長いことを実証した。ナノフォトニクス,非線形光学
メソポタミア外縁における新石器化から都市化への移行に関する研究

最古の都市が誕生したメソポタミア低地は、周囲をとりまく「肥沃な三日月地帯」で新石器化を遂げた農耕民の進出により開発された。その発端は、前7千年紀末に始まった社会再編と目されるが、因果関係を実証的に跡付ける考古資料は乏しい。そこで、「三日月地帯」の東翼でメソポタミア低地と近接する、イラク・クルディスタン自治区シャイフ・マリフ遺跡の発掘調査を通じ、この課題に取り組む。前7千年紀後半前6千年紀前半における物質文化の内容と地域性を把握し、それらの通時的な変遷から社会再編の影響を捉える。また、それがメソポタミア低地の開発とどう関係したのかを考察し、新石器化から都市化への移行に関する理解を深める。
熱防御材表面触媒効率計測装置の開発及び表面触媒モデルの構築

本研究では「表面触媒性」について高圧環境下で酸素原子プラズマを生成できるよう開発してきたマイクロ波型触媒性計測装置を用いて研究を行った.まずフローリアクターを用いて酸素原子における二光子レーザー誘起蛍光法の飽和現象について検討した結果,レーザー強度を1000 J/m2以下にして実験をする必要があることがわかった.そのため,レーザー強度を140J/m2程度にしてマイクロ波型触媒性計測装置にレーザー誘起蛍光法を適用し,酸化SiCの触媒効率を計測した.この結果.酸化SiC触媒効率の圧力依存性が得られ,触媒効率が圧力が高くなるにつれて小さくなることがわかった.HTV-R,また次期火星探査ミッションなど今後地球や惑星への大気突入を伴うミッションが様々提案されている.大気突入時の飛翔体への過酷な空力過熱に耐えるため様々な熱防御材が開発されているが再突入時の機体表面では「表面触媒性」という原子の発熱を伴う再結合反応により熱防御材に加わる熱負荷が増大することが知られている.そのため大気圏突入時の空力加熱量を正確に予測し,大気圏突入機体の熱防御システムの形状・重量・厚さ等のパラメータを最適化するためには表面触媒性の特性を正しく評価することが重要である.近年,より実環境に近い高圧環境下で酸素気流だけでなく窒素気流においてもプラズマを生成可能なマイクロ波加熱型触媒計測装置の開発に取り組んできた.そこで本研究では,これまで申請者が高エンタルピー風洞において培ってきたレーザー誘起蛍光法を本装置に適用し,基底準位酸素原子数密度分布を直接レーザー誘起蛍光法によって分光学的に取得することによりこれまで計測されてきた低圧環境から実応用に足る高圧環境まで広い圧力範囲に適用し,触媒効率の圧力依存性の評価を実施した.まずフローリアクターを用いて酸素原子における二光子レーザー誘起蛍光法の飽和現象について詳細に検討した.その結果,酸素原子における二光子吸収レーザー誘起蛍光法においてもレーザー強度が強くなるにしたがって蛍光信号が飽和していくさまが見られ,触媒効率を推定するためにはレーザー強度を1000 J/m2以下にして実験をする必要があることがわかった.そのため,レーザー強度を140J/m2程度にしてマイクロ波型触媒性計測装置にレーザー誘起蛍光法を適用し,酸化SiCの触媒効率を計測した.これらの結果は他の研究者によって得られている結果とよい一致を示した.また酸化SiC触媒効率の圧力依存性が得られ,触媒効率が圧力が高くなるにつれて小さくなることがわかった.本研究では「表面触媒性」について高圧環境下で酸素原子プラズマを生成できるよう開発してきたマイクロ波型触媒性計測装置を用いて研究を行った.まずフローリアクターを用いて酸素原子における二光子レーザー誘起蛍光法の飽和現象について検討した結果,レーザー強度を1000 J/m2以下にして実験をする必要があることがわかった.そのため,レーザー強度を140J/m2程度にしてマイクロ波型触媒性計測装置にレーザー誘起蛍光法を適用し,酸化SiCの触媒効率を計測した.この結果.酸化SiC触媒効率の圧力依存性が得られ,触媒効率が圧力が高くなるにつれて小さくなることがわかった.地球や惑星大気への突入時の熱防御材への過酷な空力加熱を正確に評価するためには材料表面での原子の再結合、つまり表面触媒性を評価する必要がある。しかしこれまでは実用とは程遠い非常に低圧の条件でのみ計測されており、安全率を高く設定しなければならない不確定性要素となってきた。そこで我々はこれまで大気突入時の熱防護材の触媒効率を評価するために低圧から高圧までプラズマ生成可能なマイクロ波型触媒性計測装置を開発してきた。しかしながらこれまで用いてきたアクチノメトリー法は衝突励起と放射繊維が釣り合うコロナ平衡を仮定しているため高圧条件下では触媒効率を評価することが困難であった。そこでH.24年度においてはアルゴン酸素プラズマ気流において高圧条件(2.2kPa)に対してはレーザー誘起蛍光法を適用することによって直接基底順位酸素原子数密度を測定した。また低圧条件(18Pa)に対してはアクチノメトリー法を適用し気流中の酸素原子数密度分布を計測することによって様々な試験片表面における酸素原子触媒効率の圧力依存性を評価した。その結果、圧力増加に従って触媒効率が減少することを実験的に解明することができた。これは圧力増加に伴う酸素原子数の増加により材料表面に吸着された原子同士の再結合であるLangumuir-Hinshelwood再結合が増加したためと考えられる。また参照セルに対してもレーザー誘起蛍光法を同時に適用することによって気流中温度、速度分布を取得するシステムを構築した。マイクロ波型触媒性計測装置の気流診断を行うために発光分光法、レーザー誘起蛍光法をそれぞれ適用し気流中の励起準位発光強度、並進温度、酸素原子数密度を求めその結果、触媒効率の圧力依存性を評価できており、当初の予定通り進捗していると言える。酸素原子の触媒効率の評価、圧力依存性については昨年度達成できた。そこで本年度は窒素原子に対してレーザー誘起蛍光法、発光分光法、レーザー吸収分光法を適用し、窒素原子触媒効率を評価する。また表面藩王モデルを組み入れた数値解析コードの開発も進行中であり、実験結果と比較、融合することによって低圧環境から高圧環境まで幅広い圧力領域に対して適用可能な酸素原子、窒素原子の触媒性再結合反応の理論モデル構築に取り組む。なし
タンザニアの看護職に対する早期必須新生児ケア普及に向けた教育活動促進のための調査

世界的課題である新生児死亡を防ぐためにWHOが提唱する早期必須新生児ケア(Early Essential Newborn Care:以下、EENC)は、セミナーを受講した看護職が、それぞれの現場で普及チームを形成し、現場教育を推進する役割を担うとしているが、タンザニアを含む各国で役割の停滞が報告されており解決策の解明が急務である。よって、アフリカ、タンザニアでのEENC普及を目指し、現地看護職の自発的・自立的な継続教育の企画・運営、継続能力を育成する方略を明らかにするとともに、現地看護職の特性に合わせて環境調整をしたEENCの有効性を検証する。本研究の目的は、世界的課題である新生児死亡を防ぐために世界保健機関(World Health Organization: WHO)が提唱するEarly Essential Newborn Care (以下、EENC)のタンザニアでの普及を目指し、1タンザニアの医療施設におけるEENCの教育活動に対する看護職の意欲、認識、ニーズを明らかにし、2現場の教育活動における困難と課題の解決を図る環境調整を行い、その有効性と有用性を検証することである。2019年2月にタンザニアに渡航し、現地研究協力者と研究計画の調整を行った。現地のNational Institute of Medical Research研究倫理審査委員会に研究計画書を申請し、現在審査進行中である。承認され次第、研究対象施設の研究許可を得た後に看護職7名を対象とした半構造化フォーカスグループインタビューの実施が可能である。当該年度にフォーカスグループインタビュー実施予定だったが、現在はタンザニアの研究倫理審査委員会による計画書審査進行中である。承認が得られ次第、研究実施できるよう現地研究協力者との調整は済んでいる。本年度は現地研究協力者ファシリテートによるフォーカスグループインタビューを実施し、対象施設におけるEENCの教育活動に対する看護職の意欲、認識、ニーズを明らかにする(目的1)。データの分析後、研究目的2に向けて、現場の教育活動における困難と課題の解決を図る環境調整の計画を対象施設の看護職とともに立案する。その際、タンザニアへの渡航を計画している(2020年2月予定)。
構文文法から見た言語変化: 主観的意味機能の発生を中心に

認知言語学の基本的な主張「認知が言語に反映される」は,特定の構文には特定の認知の在り方が何らかの形で関わっていることを是とする。この場合,「構文」は,スキーマ度の異なる様々な統語構造がネットワークを成すイメージでとらえられる。このような構文ネットワークと認知の関係は,本研究のテーマである「近代英語期の構文機能発達」にも大いに関わる。本年度は,ある構文が発達・拡大するとき,己の持つどのような意味的・機能的特徴を利用し,それらの特徴がどのように相互作用しながら進むのかというリサーチ・クエスチョンを立て,研究を進めた。研究計画では進行相例の採取を行い,as if節の構文化を分析することになっていたが,その前に,英語二重目的語構文(double object construction,以下DOC)の受け身文の通時的変化を題材に,その構文的変化を引き起こした要因を考察した。これは,構文的変化のメカニズムを理解するのに有効と考えた上での研究計画修正である。英語DOC受け身文では,現代英語では通常,受益者項(Recipient)が主格を得て主語となる(例: Mary was given the book by John.)。しかし歴史的には,主格を得るのは受益者項ではなく,むしろ主題項(Theme)であった。DOCの受益者項は与格マーキングを受けることが多く,本来は事態の副次的な要素であったのが,文法化を経て「欠くことのできない事態参与者項」となったことが受益者受動への道を開いた。しかし以上のような認知的要因だけでは説明できない側面もあり,より正確なREC受動拡大の理解のためには,通言語的特徴,言語接触の影響,チャンキングの形成,DOCの構文スキーマのVスロットに現れる動詞グループの特徴も考慮に入れなければならない。以上の考察を2018年度日本歴史言語学会シンポジウムにて議論に付した。研究初年度からas if導入進行相の例およびas if無し進行相例の採取を開始する予定であったが,構文的変化メカニズムの理解を深めるための英語受益者受動の発達分析に時間がかかり,実際の後期近代英語期の進行相例採取には着手できなかった。近代英語期の受益者受動発達の分析も,この時代の英語における構文的変化を知るには有効であるが,研究計画に照らし合わせると,やや遅れた感は否めない。ただ,as if感嘆文の発達や,解釈的進行相発達の先行研究分析はある程度,進めることができた。また,解釈的進行相(interpretative progressive,たとえば)とつながりをもつと考えられる語用論的マーカー表現として,I'm just saying.の発達についても,Brinton (2017)等による研究を確認した。今年度は2018年12月に日本歴史言語学会シンポジウムで発表した内容を発展させ,それを3つのテーマに分けて,それぞれ学術論文として執筆・投稿する予定である。具体的には,(1)前期近代英語における受益者受動(REC受動)の構文的拡大,(2)構文と動詞とが融合する際に拮抗する意味的特徴が引き起こす構文的変化のメカニズム分析,(3)英語以外の言語における二重目的語構文の意味特性にみられる通言語的特徴である。また,構文的発達と(間)主観的意味の発生に関わる基礎研究として,英語における談話マーカー(語用論的マーカー)の発達研究について,書評の形でまとめ,8月末締め切りの学術誌に投稿予定である。語用論的マーカーにはその発達過程において主観的・間主観的意味が読み込まれることがよくある。この点でも,語用論的マーカーの発達研究に目を通しておくことは,本研究の目的に合致すると考えている。以上のように,今年度は2018年度の研究内容を論文化する作業を進めるとともに,引き続き解釈的進行相の先行研究の読み込みに力を注ぐ予定である。

以上の考察を2018年度日本歴史言語学会シンポジウムにて議論に付した。研究初年度からas if導入進行相の例およびas if無し進行相例の採取を開始する予定であったが,構文的変化メカニズムの理解を深めるための英語受益者受動の発達分析に時間がかかり,実際の後期近代英語期の進行相例採取には着手できなかった。近代英語期の受益者受動発達の分析も,この時代の英語における構文的変化を知るには有効であるが,研究計画に照らし合わせると,やや遅れた感は否めない。ただ,as if感嘆文の発達や,解釈的進行相発達の先行研究分析はある程度,進めることができた。また,解釈的進行相(interpretative progressive,たとえば)とつながりをもつと考えられる語用論的マーカー表現として,I'm just saying.の発達についても,Brinton (2017)等による研究を確認した。今年度は2018年12月に日本歴史言語学会シンポジウムで発表した内容を発展させ,それを3つのテーマに分けて,それぞれ学術論文として執筆・投稿する予定である。具体的には,(1)前期近代英語における受益者受動(REC受動)の構文的拡大,(2)構文と動詞とが融合する際に拮抗する意味的特徴が引き起こす構文的変化のメカニズム分析,(3)英語以外の言語における二重目的語構文の意味特性にみられる通言語的特徴である。また,構文的発達と(間)主観的意味の発生に関わる基礎研究として,英語における談話マーカー(語用論的マーカー)の発達研究について,書評の形でまとめ,8月末締め切りの学術誌に投稿予定である。語用論的マーカーにはその発達過程において主観的・間主観的意味が読み込まれることがよくある。この点でも,語用論的マーカーの発達研究に目を通しておくことは,本研究の目的に合致すると考えている。以上のように,今年度は2018年度の研究内容を論文化する作業を進めるとともに,引き続き解釈的進行相の先行研究の読み込みに力を注ぐ予定である。赤字にならないよう注意して支出していたら,287円余剰金が出た。これは2019年度に繰り越し,大事に使いたい。
軟弱地盤における地震時の大変形が地盤・杭-構造物系の動的相互作用に与える影響

鉛直アレイ強震記録を用いた逆解析を行って、地震時の地盤のせん断剛性と減衰定数のひずみ依存性の時刻歴を求めた。推定された地盤の非線形性は土試料に対する室内実験結果と良く対応していた。次に、間隙水圧上昇を含む鉛直アレイ地震記録を用い、等価線形解析、ひずみ振幅依存型等等価線形解析、一次有効応力解析法の妥当性と適用性を検討した。最大速度はいずれの解析法でも、ある程度の精度で予測できるが、最大加速度と伝達関数の予測は等価線形解析では50gal程度まで、ひずみ振幅依存型等価線形解析では150gal程度まで、有効応力解析ではそれ以上でも有効であることが分かった。また、間隙水圧が上昇する場合は、初期有効応力の5%程度の上昇までは、ひずみ振幅依存型等価線形解析でも有効であるが、それ以上では非線形解析のみ有効であることが分かった。さらに、原位置凍結試料に対する室内試験結果に基づいて、原位置の土の強度特性を把握した。次に、遠心載荷装置を用い地盤・杭・構造物系モデルに対する水平振動実験を行った。地盤の固有周期T_b、構造物の固有周期T_g、杭の曲げ剛性、入力地震動を変化させた実験から、杭に働く曲げモーメントは地盤変形によるものと、構造物の慣性力によるものがあることを確認した。また、T_bがT_gより大きい場合、構造物の変形と地盤の変形が逆位相となること、T_bがT_gより小さい場合、構造物の変形と地盤の変形が同位相になる場合の多いことが分かった。この結果、杭に生ずる曲げモーメントはT_bがT_gより大きい場合、地盤変形によるものと構造物慣性力によるものを逆位相で重ね合わせたものになり、T_bがT_gより小さい場合、地盤変形によるものと構造物慣性力によるものを同位相で重ね合わせたものになる可能性を示した。以上の結果に基づいて、応答変位法を用いて杭に発生する曲げモーメントを予測する可能性を検討した。強震時の杭と地盤の相互作用を把握するためには、地震時の実地盤の非線形特性を明らかにする必要がある。そこで、鉛直アレイ強震記録を用いた逆解析を行って、地震時の地盤のせん断剛性と減衰定数のひずみ依存性の時刻歴を求めた。次に、地震時の軟弱地盤における応答特性を明らかにするため、等価線形解析、ひずみ振幅依存型等価線形解析、一次有効応力解析法の妥当性と適用性を間隙水圧上昇を含む鉛直アレイ地震記録と比較検討した。さらに、地盤・杭・構造物系の相互作用を考慮した解析法を作成し、その妥当性を大型せん断土槽を用いた地盤・杭・構造物系に対する水平振動実験結果と比較検討した。解析から得られた杭・構造物および地盤系の加速度、変位、間隙水圧および杭の曲げモーメントの時刻歴と地盤および杭・構造物系の加速度フーリエスペクトルはいづれも実験値とよく対応し、解析手法の有効性が示された。以上の結果から、地震時に増大する地盤変形の影響を受けて杭が強制変形される場合のあることが示された。さらに、地盤変形の杭応力に与える影響は、杭頭に働く慣性力の影響より大きい場合のあることが分かった。以上の結果に基づいて、地震時に増大する地盤変形が杭応力に与える影響を、応答変位法を用いて評価する手法の妥当性について検討した。

その結果、地盤反力の低下、地盤変位、杭頭加速度が正当に評価出来れば、応答変位法より杭に生ずる応力を適切に評価できる可能性が示された。最大速度はいずれの解析法でもある程度の精度で予測出来るが、最大加速度と伝達関数の予測は等価線形解析では50gal程度まで、ひずみ振幅依存型等価線形解析では150gal程度まで、有効応力解析ではそれ以上でも有効であることが分かった。また、間隙水圧が上昇する場合は、初期有効応力の5%程度の上昇までは、ひずみ振幅依存型等価線形解析でも有効であるが、それ以上では非線形解析のみ有効であることが分かった。軟弱地盤における地盤の応答特性の予測精度を把握するため、等価線形解析、ひずみ振幅依存型等価線形解析、一次有効応力解析法により、間隙水圧上昇を含む鉛直アレイ地震記録の比較解析を行った。最大速度はいずれの解析法である程度の精度で予測出来るが、最大加速度と伝達関数の予測は等価線形解析では50gal程度まで、ひずみ振幅依存型等価線形解析では150gal程度まで、有効応力解析ではそれ以上でも有効であることが分かった。また、間隙水圧圧が上昇する場合は、初期有効応力の5%程度の上昇までは、ひずみ振幅依存型等価線形解析でも有効であるが、それ以上では非線形解析のみ有効であることが分かった。次に、遠心載荷装置を用い地盤・杭・構造物系モデルに対する水平振動実験を行った。地盤の固有周期T_b、構造物の固有周期T_g、杭の曲げ剛性、入力地震動を変化させた実験から、杭に働く曲げモーメントは地盤変形によるものと、構造物の慣性力によるものがあることを確認した。また、T_bがT_gより大きい場合、構造物の変形と地盤の変形が逆位相となること、T_bがT_gより小さい場合、構造物の変形と地盤の変形が同位相になる場合の多いことが分かった。この結果、杭に生ずる曲げモーメントは、T_bがT_gより大きい場合、地盤変形によるものと構造物慣性力によるものを同位相で重ね合わせたものになり、TbがTgより小さい場合、地盤変形によるものと構造物慣性力によるものを同位相で重ね合わせたものになる場合の多いことが分かった。以上の結果に基づいて、応答変位法を用いて杭に発生する曲げモーメントを簡便に予測する可能性を検討した。
サンゴの海のワイズユースをめざして

1.本研究は、サンゴ群集とその関連生態系に対する、陸域の経済活動やレジャー・ダイビングをはじめとする人間活動の影響を分析し、持続的に自然資源を利用していくためにどのような社会・経済・法的な仕組みが可能なのかを検討することを目的とする。そのための主たるフィールドを、(1)サンゴの海の利用にコンフリクトがあり過剰利用に陥っている高知県柏島、(2)白化によるサンゴ礁衰退の見られる鹿児島県与論島に定め、下記の調査・研究を行った。2.与論島地域住民がサンゴ礁再生のために行っているウル・プロジェクトを支援する研究を行い以下の結果を得た、(1)サンゴ生態調査:生サンゴの被度約50%の島北東部のリーフは、稚サンゴの新規加入も71種が確認されたが、他の海域は新規加入がほとんどない。定着量調査は10cm四方の定着板140枚に107の稚サンゴが見られたが(うち、ハマサンゴ属が最も多く、ついでミドリイシ属、ハナヤサイサンゴ科と続く)あまり多くない。稚サンゴを集め人為的にサンゴ礁を再生させるためのセラミック着床具での調査では17%で稚サンゴ定着が見られ、稚サンゴが定着した着床具を海域に移植することによりサンゴ礁再生が期待できる。(2)水質調査:陸水ではDIN、DIP濃度が各々10-20μM、1-2μMを越える調査地点がいくつかある。沿岸海域の調査でも通常のサンゴ礁海域と比べ有意に高い値が示されている。海域への流入量のデータがなく負荷総量は不明だが、富栄養化した陸水がサンゴ書劣化を引き起こしている可能性が検証できた。(3)社会科学調査:陸水・地下水の富栄養化問題について、その経緯と現状を調査・分析した。原因の一つである可能性がある家畜排泄物の問題について、近年の循環型社会形成を目指す法政策の観点からその処理の現状を考察し、堆肥センターを中心に実効的な処理の仕組が構築されつつあることを明らかにした。さらに条例による地下水保全の可能性を法学的に検討し、「地下水への権利」を条例によって一定程度制約することが可能であることを明らかにした。3.柏島(1)柏島北岸後の浜に生サンゴ区と死サンゴ区の2調査区を設け魚類相調査を行った結果、サンゴに依存した生活様式を持つチョウチョウウオ科、キンチャクダイ科、スズメダイ科、ベラ科、ブダイ科、ニザダイ科で個体数に有意に差がみられた。(2)被度5-60%であった造礁サンゴが大型台風により壊滅的な打撃を受けたため、台風後新たに定着したサンゴ幼体の追跡調査を行った。後の浜で一日1.09%、竜の浜で0.48%成長していることが分かった。(3)CVM、CB等の手法でサンゴの海の生み出す便益を経済評価した。4.まとめ:サンゴの海の劣化要因を人間活動との関係から分類し、それぞれ事例研究を通じて持続的利用のための方策や環境政策を検討した。その結果、地域の漁業者集団等サンゴの海の伝統的/現在の利用者のイニシアチブによる海域の利用秩序の確立がワイズユースの鍵を握ることが明らかになった。

3.柏島(1)柏島北岸後の浜に生サンゴ区と死サンゴ区の2調査区を設け魚類相調査を行った結果、サンゴに依存した生活様式を持つチョウチョウウオ科、キンチャクダイ科、スズメダイ科、ベラ科、ブダイ科、ニザダイ科で個体数に有意に差がみられた。(2)被度5-60%であった造礁サンゴが大型台風により壊滅的な打撃を受けたため、台風後新たに定着したサンゴ幼体の追跡調査を行った。後の浜で一日1.09%、竜の浜で0.48%成長していることが分かった。(3)CVM、CB等の手法でサンゴの海の生み出す便益を経済評価した。4.まとめ:サンゴの海の劣化要因を人間活動との関係から分類し、それぞれ事例研究を通じて持続的利用のための方策や環境政策を検討した。その結果、地域の漁業者集団等サンゴの海の伝統的/現在の利用者のイニシアチブによる海域の利用秩序の確立がワイズユースの鍵を握ることが明らかになった。本研究では、サンゴ群集とその関連生態系に対する、陸域の経済活動やレジャー・ダイビングをはじめとする人間活動の影響を分析し、持続的に自然資源を利用していくためにどのような社会・経済的な仕組みが可能なのかを明らかにした上で、サンゴの海を一定の利用ルールの下で保全しつつ多面的に利用し、地域を振興していく方策を提言することを目指している。そのために、主たるフィールドは高知県柏島に定め、サンゴおよび関連生態系の自然科学的調査を行うと共に、地先の海の利用に関わるステークホルダーに聞き取り調査を重ね、海の利用と保全をめぐる問題点を洗い出し整理・分析した。・柏島で潜水調査を行い、サンゴの現状を把握した(11月)。島北側の岩礁及び礫底には良好なサンゴ群集が見られ、10m以浅にはクシハダミドリイシやエンタクミドリイシを中心としたテーブル状サンゴが、また10m以深にはキクメイシ科を中心とした塊状サンゴが優占する。調査期間中に確認された造礁サンゴは50種ほどで、その多くは沖縄等サンゴ礁域に分布する種類とやや異なり、いわゆる南日本沿岸型に区分された。2004年に多数襲来した台風のため、サンゴが破壊されている海域があるが、稚サンゴの定着が見られ、5年程度で回復が見込まれる。定期的なモニタリング調査により、サンゴ再生とそれに伴う生物多様性の回復過程について新知見が得られることが期待できることが分かり、そのような調査を計画・実施中である。・柏島東側の竜の浜にて潜水調査を行い、磯焼けとそこに生息するウニ5種との関係を主に食物の関係から調査した。底質、石灰藻を含む藻類の繁茂状態、各種の生息場所および個体数、消化管内容物、摂食器官の形態を調べ、食性と摂食に関連する形態の間に明確な対応が認められることを明らかにした。この結果は、磯焼け対策として現場に生息するウニ類を全て除去する必要はなく、一定の形態の摂食器官を持っウニのみを除去すればよいことがわかった。・自然破壊行為を伴う開発事業のうち、海域におけるサンゴへ影響を及ぼすことのある採石事業をとりあげ、実定法(採石法)に規定されている「公共の福祉」概念が、かかる開発事業の抑止力たる法概念となりうるかについて検討した。・社会科学系メンバーにより柏島を中心とする大月町沿岸域でサンゴ海の利用の保全に関わるステークホルダー(ダイビング業者、漁'協・漁民、行政、地域住民、NPO等)に対する聞き取り調査を継続中である。また比較対照事例として沖縄県(今年度は恩納村、宮古島、石垣島、与論島)、徳島県牟岐町においても現地調査を行った。それぞれの地域は、過剰なダイビングや陸域の農業・畜産、土木工事によるサンゴ群集生態系の圧迫等の問題を抱えており、地域のステークホルダーが協調して環境保全への取り組みを進めていく必要がある。
位相エンジニアリングで拓く100GHz超・極低電力半磁束量子回路の学理と応用

本研究で提案・研究を進めてきた半磁束量子回路は、超伝導巨視的波動関数の位相が強磁性体内の交換相互作用によりπだけシフトすることを利用したπシフトジョセフソン接合(以降、π接合)をベースとしている。本研究では、高速動作を念頭に置き、超伝導体-強磁性体-トンネル障壁-超伝導体の4層構造を持ったジョセフソン接合を想定した。超伝導体にはNb、強磁性体にはPdNi合金、トンネル障壁はAlOxを用いている。平成29年度までに、半磁束量子回路の構成法には、いくつかの種類があることを数値計算によって明らかにした。その中で、もっとも高速性と低消費電力性に優れた方式は、従来のジョセフソン接合(以降、0接合)とπ接合、それぞれ1個を超伝導ループに持つ0-πSQUIDを、確立された単一磁束量子回路の単独0接合と置き換える方式である。精度の高い見積もりは今後の課題であるが、1.5倍以上の高速性、7割以上の低消費電力化が見込まれる。回路の重要な品質パラメータとなる電力・遅延積で評価すると、1桁以上の向上が期待できる。平成30年度は、この半磁束量子回路の具現化を試みた。しかしながら、実際に、0接合とπ接合を同一基板上にパラメータを制御しつつ集積化することは困難である。そこで、π接合3個によって構成されるSQUID(π3 SQUID)を0-πSQUIDの代わりに用いることとした。幾つかのレイアウトを設計し、現在試作を進めている段階である。π3 SQUIDの幾つかは、0-πSQUIDとして振舞うことを示唆する実験結果を得ている。今後は、π接合の作製制御性を高めると同時に、産総研の協力を得て、単一磁束量子集積回路上にπ接合を形成することを計画している。この方法の採用により、直接的に0-πSQUIDの形成が可能となり、一気に集積度の高い半磁束量子回路の作製が可能となると考えている。30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究は、強磁性体(F)を超伝導体(S)の間に挟み超伝導弱結合を生み出す磁性ジョセフソン接合の高度化とその回路応用に関する研究である。磁性層の交換相互作用により、その膜質や膜厚の条件が整うと、超伝導体から染み出した電子の波動関数の位相が反転する。この状況でSFS構造を形成すると、初期位相差がpiだけ異なるジョセフソン接合、すなわちpiシフトジョセフソン接合ができる。当然0シフトジョセフソン接合も具現化できる。本研究では、この0/piシフトジョセフソン接合を適切に組み合わせることで、半磁束量子論理回路を構築する。従来の単一磁束量子回路と比較し、低消費電力性と高機能性が期待できる。平成28年度は、0/piシフトジョセフソン接合の作り分け技術の確立に加え、高速動作の指標となる接合の品質パラメータ(戻り電圧)、特性の面内ばらつきについて評価した。強磁性体として、Niを11%含むPdNi合金を使い、SFS構造ならびにSFIS構造(Iはトンネル障壁層)を持つ磁性ジョセフソン接合を作製した結果、PdNi膜厚が9nmと10nmの場合にpiシフト接合、それ以外は0シフト接合となることが分かった。SFS構造は高速性の指標となる特性パラメータが非常に小さく、スイッチング素子としては使えない。そこで、SFIS接合を回路応用に利用することとしたが、臨界電流値や戻り電圧が1桁目標値に及んでいない。しかしながら、これはI層を薄くすることで容易に改善できると考えている。また、特性の面内ばらつきは非常に小さく、集積回路に用いることに支障がないことが分かった。半磁束量子回路は、その回路構成法が確立していない。そこで、まずは数値解析により簡単な半磁束量子回路の動作を検討した。その結果、初期条件がポテンシャルの鞍点に位置する場合があり、回路の初期条件を意図した値に設定する手法の確立が急務であることが分かった。平成28年度は、半磁束量子回路を構成する基本技術として、超伝導ループの位相を任意に設定する位相エンジニアリング技術を、強磁性体を直接利用する方法と磁性ジョセフソン接合を利用する2種類で検討した。最終的には、後者で半磁束量子回路を構築することが求められるが、強磁性体を用いる方法は、半磁束量子回路をうまく模擬できるほか、現在の技術である程度の集積回路が研究できる。また、強磁性体パターンの加工技術等は磁性ジョセフソン接合作製技術で確立されている。「9.研究業績の概要」ですでに述べたように、磁性ジョセフソン接合の研究はおおむね順調に進み、また回路に関する研究も順調に進んでいる。そこで、強磁性体による位相エンジニアリングを利用して、計画には記載していなかったさまざまな回路応用を試みた。半磁束量子回路並びに単一磁束量子回路のボトルネックの1つが、ミリオームオーダーの負荷となる超伝導回路に、比較的大きな直流電流を供給する電源回路であった。通常の電源を用いると、電源での電力損失が超伝導回路の100倍1000倍となり、超伝導回路の低消費電力性が損なわれる。これを回避するには、100MHzから1GHzの交流を超伝導回路に供給し、そこでトランスによりインピーダンス変換をしたのち、整流回路によって直流に変換することが効果的である。しかしながら、従来は閾値電圧0Vの整流素子が存在していなかったため、実現できなかった。

本研究では、長い接合と強磁性パターンの残留磁化を利用し、低温回路向けの整流素子を実現した(特許申請済)。また、強磁性体パターンの磁化の向きを外部制御電流により反転させることで、ルックアップテーブルのような書き換え可能な論理演算の実証を行った。平成29年度は、初期位相差が通常のジョセフソン接合に比べπだけずれるπシフト磁性ジョセフソン接合を使った新しい半磁束量子回路の提案を行った。回路の解析は、当初は数値解析で行ったが、横浜国立大学で開発されたπシフト接合も扱える回路シミュレータの提供を受け、後半は、それを用いて解析を進めた。その結果、ほぼ確立された超伝導回路技術である単一磁束量子回路のジョセフソン接合を、0-πSQUIDで置き換えることで、高速性と低消費電力性を示す超伝導回路を構成できることを明らかにした。ここで、0-πSQUIDとは、従来のジョセフソン接合1個とπシフトジョセフソン接合1個を超伝導ループに含む超伝導量子干渉デバイスである。信号とπの位相差変化が対応していることから、明確な半磁束量子回路ということができる(単一磁束量子の場合の位相差の変化は2π)。一方実験では、磁性ジョセフソン接合の制御性・再現性について、研究を進めた。超伝導電極材料にNb、強磁性体にはNiを原子パーセントで11%含むPdNi合金、トンネル障壁層にはAlOxを用いて、Nb/AlOx/PdNi/Nb構造を形成した。PdNi合金は、同時スパッタ法によって成膜し、厚さは時間で制御している。πシフトは、超伝導電子のスピンの向きが強磁性体の交換相互作用により反転することで実現する。したがって、PdNi層の膜厚に対して、特性は敏感であるが、我々の実験では10nmから15nmの幅で面内均一性良くπ接合が得られることが分かった。これを用いて、1/2分周回路を設計、試作した。1個の回路において1THzの動作速度が確認された。これは、19年前に記録された760GHzを上回る結果となっている。現在、再現性を調査中である。このように、数値解析、実験において、半磁束量子回路が従来にない性能を持つことを実証しつつある。申請者らが提案した半磁束量子回路は、πシフト磁性ジョセフソン接合(π接合)と通常のジョセフソン接合(0接合)の組み合わせによって、低消費電力化や高速化と言った特徴が生み出される。しかしながら、物理的なイメージが掴みにくいこともあり、超伝導回路の専門家の間でも懐疑的な意見が持たれていた。平成29年度に行った一連の数値解析は、この問題を明確に克服し、半磁束量子回路の意義を定着させた。なお、これには、本研究のメンバーではないが、横浜国立大学の協力は極めて大きかった。すなわち、同大が開発したアナログシミュレータにより、より複雑な回路が簡単に解析できるようになり、回路解析が大幅に進んだ。0接合とπ接合を作り分ける技術が、実験では求められる。しかしながらこの技術的なハードルは高く、回路化の障害となっていた。これに対し、π接合だけを用いて半磁束量子回路を具現化する手法を見出した。これにより、1/2分周回路の構成が可能となり、プレリミナリな実験結果ではあるが、1THzを超える動作の可能性を示した。