hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
π空間に閉じ込められた物質系の創製と機能

誘導体の各種スペクトル測定および電気化学等の測定から、金属内包フラーレン誘導体の電子的特性、酸化還元特性、および内包金属の動きなどを明らかにした。本研究では、湾曲した拡張π電子系を有するフラーレン内部の高次π空間に常磁性金属原子を取り込んだ金属内包フラーレンを鍵物質とし、その高効率で高選択的な化学修飾法の開発を行うと共に機能性金属内包フラーレンを合成する。得られた機能性金属内包フラーレンを超分子的に配列し、磁性-伝導ハイブリッド素子へと展開する。前年度に引き続き、炭素ケージや内包原子にスピンを有する常磁性内包フラーレン(La@C_<82>、Ce_2@C_<80>、Ce@C_<82>)を大量合成し、我々が開発した簡便分離法を用いて効率的にこれら常磁性内包フラーレンの精製を行った。また、窒素クラスターを炭素ケージに内包する金属内包フラーレンLu_3N@C_<80>、および高い磁性が期待されるGd_3N@C_<80>の合成を試みた。合成した内包フラーレン等を用いて化学反応性の解明を行うと共に化学修飾による誘導体の合成を行った。内包フラーレンに対し、アダマンチルカルベン、アゾメチンイリド、シクロペンタジエンを用いた反応を行い、高効率および高選択的に化学修飾できることを明らかにした。また、一付加誘導体へのさらなる付加反応で、高選択的に二付加誘導体を合成することにも成功した。申請者らはこれまでの研究により、金属内包フラーレンに対し化学修飾を行うことでフラーレンケージ内内部の静電ポテンシャルが変化し、それに応じて内包金属の動きが変化することを明らかにしてきたが、この内包金属の動きの変化は二番目、三番目の付加に対し段階的且つ位置選択的な反応をもたらすことを実験的にも見出した。これは、高度に制御された化学修飾による金属内包フラーレンの機能化を目標とする本研究にとって重要な意義をもつ結果である。電子的、磁気的特性に優れた金属内包フラーレンを自在に配列し集積化することができれば、次世代のスピンナノデバイスへの応用の可能性が飛躍的に高まると考えられる。前年度に引き続き、炭素ケージや内包原子にスピンを有する常磁性内包フラーレン(La@C_<82>、Ca_2@C_<80>、Ce@C_<82>、Sc_3N@C_<80>等)の大量合成と精製を行なった。合成した内包フラーレンを用いて化学反応性の解明を行うと共に化学修飾による誘導体の合成を行った。内包フラーレンに対し、アダマンチルカルベン、アゾメチンイリド、シクロペンタジエン等を用いた反応により、高効率および高選択的に化学修飾し常磁性内包フラーレン誘導体の合成を行った。また、一付加誘導体へのさらなる付加反応で、二付加誘導体の合成も行った。合成した常磁性内包フラーレン誘導体を用い、集積化によるナノロッドおよび薄膜の作成を行った。この磁性内包フラーレン集積体について伝導性の評価を行ったところ、非常に高い電子移動度を示すことが明らかとなった。これはナノサイズの磁性材料としての有用性を示す結果である。
福岡県における広域行政の現状分析:介護保険広域連合を中心に

本年度の研究では、広域連合の政策改定の分析を展開した。とくに、広域連合に参加する政策の決定要因という課題については、いくつも要因が重なることによって政策決定がされた。デモグラフィックな要因としては、人口規模、高齢者人口比率が大きな要因で、それに次ぐのが所得であった。財政力はそれほど大きくは影響していないことが明らかになった。政治的な要因としては、広域連合への参加を検討した自治体政府が、直接的に参加する理由を内在要因と外在要因に分け、内在要因では、財政基盤の弱さと専門技能の確保が大きく作用していたが、財政基盤は首長部局が主観的に考えていたほど働いていないのは先に見たとおりである。そのため、内在要因では専門技能の確保が最も重要だと思われる。また、外在要因では、広域連合への参加の拡大という視点からすれば、近隣・同水準の市町村の動向が作用することにより、「政策の拡散」でもあった。ただし、それは近隣県の動きの影響は小さく、日頃からの広域提携の延長で<一緒に広域連合に参加する>というパターンが多かった。本年度(平成12年度)の研究では、研究計画の予定にしたがって、福岡県介護保険広域連合に関する調査を、福岡県下の全97市町村に対するアンケート、および、一部の市町村へのヒアリングにより行った。まず、アンケート調査は、介護保険事業の実施に当たり、広域提携を通じてサービスの供給や審査を行うかどうか、広域連合に参加している自治体が事業の管理運営をどのように遂行しているか、そして、広域連合をどう評価するか、といった施策の立案から評価に至るまでの政策過程全般を質問調査したものである。アンケートは2001年2月に実施し、広域連合から直接的な協力は得られなかったものの、44自治体から回答が寄せられ(うち有効回答は43で回収率47%、広域連合参加72自治体のうち有効回答数32で回収率73%)、郵送調査にしては予想を上まわる高い回収率であった。2000年度末の段階で、単純集計、クロス集計、自由記述の集計が終了したところであり、詳細な分析は次年度に行うことにしている。ただ、施策の評価については決算が終了していない事から、次年度のヒアリングで補うことにする。つぎに、ヒアリング調査は端緒についたところで、対象はいずれも広域連合に参加していない自治体の首長と職員であった。アンケート調査が少し遅れたこともあり(調査票にインタビューの可否を問う項目を載せている)、参加自治体へのヒアリングについては来年度にならざるを得ない。また、福岡県との比較のためのレファレンスとして、他県(とくに大分県)における介護保険の広域連合・提携の調査については、福岡県での現状分析を踏まえたうえで問題点を整理してから実施した方が効果的と思われるため、来年度に廻すことにする。本研究の目的は、公的介護保険の実施に当たり大規模な広域連合を設置した福岡県の「介護保険広域連合」の形成過程を取り上げ、その要因を抽出することにある。福岡県では97自治体中72の市町村が広域連合を構成し、その管轄人口は109万人を数え保険事務から財政まで一本化した大規模なものとなっている。平成12年度には、県下全市町村を対象にアンケート調査を、それと平行して個別の不参加自治体への聞き取り調査を行い、広域連合の設立経緯や組織の運営方法の実態把握を試みた。アンケート調査では44市町村から回答(回収率45.4%)を得、広域連合参加自治体からは33の回答(参加自治体の45.8%)があった。平成13年度は、研究計画での幾つかの仮説とアンケート調査、広域連合の支部、他県の広域連合での聞き取りなどを比較検討し、自治体規模の小ささとリーダー的自治体の存在が広域連合の大きな形成要因であることを明らかにした。
楕円型偏微分方程式の研究

準線型楕円型方程式で特に係数が境界で退化している場合,その正則性について線型の場合に近い結果が研究代表者によって得られた.なほ,極小曲面はある準線型楕円型方程式の解で表わされるが,藤本教授によって, R^m内の完備極小曲面のガウス写像Gが非退化のとき, Gの像と交わらない一般の位置にある超平面は高々1/2m(m+1)個であることが示された.又,一瀬教授のデイラック方程式に関する一連の研究において,連続経路の空間上の可算加法的測度の台を精密化する最終結果が一瀬教授と田村助手によって得られた.他方,高橋教授によって,アダマールの意味での小さいギャップをもつ三角級数の非微分可能性が論じられた.なほ,楕円型偏微分方程式の周辺では,石本教授による多様体のCell構造の研究,児玉助教授による弱擬凸境界点の研究がなされた.更にその周辺の代数方面では古田教授によってガロア群の構造,木田講師によって代数体の岩沢不変量,早川助手によって高次元Fans多様上の反標準因子などが研究された.準線型楕円型方程式で特に係数が境界で退化している場合,その正則性について線型の場合に近い結果が研究代表者によって得られた.なほ,極小曲面はある準線型楕円型方程式の解で表わされるが,藤本教授によって, R^m内の完備極小曲面のガウス写像Gが非退化のとき, Gの像と交わらない一般の位置にある超平面は高々1/2m(m+1)個であることが示された.又,一瀬教授のデイラック方程式に関する一連の研究において,連続経路の空間上の可算加法的測度の台を精密化する最終結果が一瀬教授と田村助手によって得られた.他方,高橋教授によって,アダマールの意味での小さいギャップをもつ三角級数の非微分可能性が論じられた.なほ,楕円型偏微分方程式の周辺では,石本教授による多様体のCell構造の研究,児玉助教授による弱擬凸境界点の研究がなされた.更にその周辺の代数方面では古田教授によってガロア群の構造,木田講師によって代数体の岩沢不変量,早川助手によって高次元Fans多様上の反標準因子などが研究された.
生体イメージングによる血管新生シグナルの時空間制御機構の解明

血管は全身の細胞や組織に酸素や栄養を供給する生命維持に必要なライフラインである。本研究では、全身に血管ネットワークが構築される分子メカニズムを解明するため、臓器の発生や構造がヒトと類似したゼブラフィッシュをモデル動物として用い、多次元蛍光生体イメージング解析を行った。その結果、1血管新生過程の内皮細胞の形態・運動を制御するシグナル伝達系、2血管形成における核転写調節因子&#61538;-cateninの役割、3血管形成における内皮細胞増殖の役割とその制御機構について明らかにした。血管ネットワーク形成には、"細胞形態・運動"と"細胞増殖"という二つの「細胞の振る舞い」が重要である。本研究では、多次元生体蛍光イメージング技術を駆使して、生きた個体における血管内皮細胞の"形態・運動"と"増殖"を観察し、さらにこれら細胞の振る舞いを制御するシグナル伝達系を可視化することで、血管ネットワーク形成のダイナミズムを解き明かす。特に、Rhoファミリー低分子量G蛋白質は、細胞形態・運動において中心的な役割を持つシグナル分子なので、内皮細胞の形態・運動制御におけるこれら分子の役割を明らかにする。以下に平成22年度の研究成果を示す。Tip細胞の形態・運動制御におけるRhoファミリーG蛋白質の役割の解明平成22年度は、Gal4/VP16-UASシステムを駆使して血管で特異的にCdc42、Rac1 FRETバイオセンサーを発現するトランスジェニック(Tg)フィッシュを樹立した。また、予備的な実験から、血管新生過程の先端に位置するTip細胞のフィロポディアで、Cdc42活性が高いことが分かった。また、内皮細胞で特異的にアクチンバイオセンサーLifeact-mCherryを発現するTgフィッシュを樹立し、イメージング解析を行ったところ、Cdc42と同様にTip細胞のフィロポディアでアクチン重合が活発に起きていることが示された。また、このアクチン重合にはホスファチジルイノシトール3-キナーゼが関与することが分かった。血管特異的Fuuciシステムを用いた生体における血管内皮細胞周期の可視化と、それを制御するメカニズムの解明血管特異的Fucci Tgフィッシュを用いて血管形成過程における内皮細胞の細胞周期を解析した。その結果、血管新生過程の内皮細胞では、細胞周期が活発に回転しているが、血管が形成されると速やかに細胞周期が停止することが分かった。血管形成には、"細胞形態・運動"と"細胞増殖"という二つの「細胞の振る舞い」が重要である。本研究では、多次元生体蛍光イメージング技術を駆使して、生体における血管内皮細胞の"形態・運動"と"増殖"を観察し、さらにこれら細胞の振る舞いを制御するシグナル伝達系を可視化することで、血管形成のダイナミズムを解き明かすことを目的としている。以下に、平成23年度の研究成果を示す。血管新生過程の内皮細胞の形態・運動能を制御するシグナル伝達系の解析伸長する血管の先端に位置するTip細胞は、血管新生因子に反応して活発に細胞形態・運動能を変化させ、血管が伸長する方向を決定する。本年度は、これまで樹立してきたトランスジェニックゼブラフィッシュの生体蛍光バイオイメージング解析を行い、Tip細胞の形態・運動能を制御するシグナル伝達系を解析した。その結果、Tip細胞は先導端で活発にアクチン重合を引き起こし、フィロポディアを形成すること、さらにこのフィロポディアの形成にRhoファミリー低分子量G蛋白質の1つであるCdc42が関与することを示した。またCdc42は、フォルミンファミリーに属するアクチン制御因子であるFormin-like 3(Fmnl3)に直接結合、活性化することでフィロポディア形成を惹起することを示した。血管特異的Fucciシステムを用いた生体における内皮細胞周期の可視化と、それを制御するメカニズムの解明血管特異的Fucciフィッシュを用いて、節間血管と尾側血管の形成過程における内皮細胞の細胞周期を観察し、これら血管の形成機構を解析した。その結果、1)節間血管は、背側大動脈から細胞周期を活発に回転した内皮細胞が出芽し、背側に向かって遊走する過程で1回細胞分裂をすることで形成されること、2)尾側血管は、形成初期のアンジオブラストの発生と増殖、後期の血管内皮細胞の増殖と遊走により形成されることを示した。ゼブラフィッシュの蛍光イメージングにより、血管形成における内皮細胞の“形態・運動能"、“細胞増殖"、“遺伝子発現"を制御する分子機序について解析を行った。1伸長する血管の先端に位置するTip細胞は、血管新生因子に反応して先導端に糸状仮足を形成し、血管が伸長する方向を決定する。われわれは、ゼブラフィッシュの尾側静脈の形成に着目し、血管新生過程の内皮細胞の糸状仮足形成を制御するシグナル伝達系を解析した。

その結果、Bone morphogenetic protein(BMP)がArhgef9bを介してRhoファミリー低分子量G蛋白質の1つCdc42を活性化すること、さらに活性化したCdc42がフォルミンファミリー分子の1つFormin-like 3(Fmnl3)を介して糸状仮足形成を誘導し、尾側静脈の血管新生を制御していることを示した。また、Cdc42はFmnl3のN末端領域に結合することで抑制性分子内相互作用を解除し、Fmnl3を活性化することを示した(Dev. Cell, under revision)。2これまでに、内皮細胞で細胞周期バイオセンサーFucciを発現するゼブラフィッシュを樹立・解析し、血管形成における内皮細胞増殖の役割を明らかにしてきた。平成25年度は、得られた研究成果を学術誌に投稿した(Dev. Biol., under revision)。3血管内皮細胞のbカテニン転写活性を可視化できるゼブラフィッシュを樹立し、尾側静脈形成におけるbカテニンの役割を解析した。その結果、Bmpはクロマチンリモデリング因子Aggf1の発現を誘導しbカテニンの転写活性を亢進すること、さらにbカテニンは、静脈分化に関わる核転写因子nr2f2の発現を介して尾側静脈の成熟化を制御するとともに、静脈内皮細胞の生存にも寄与していることを明らかにした(In preparation)。本研究では、血管形成のダイナミズムを理解するため、ゼブラフィッシュの蛍光イメージングにより、血管形成における内皮細胞の“形態・運動能"、“細胞増殖"、“遺伝子発現"を制御する分子メカニズムを解析した。(1)蛍光バイオセンサーを内皮細胞で発現するゼブラフィッシュを樹立し、血管新生において内皮細胞形態を制御するシグナル伝達系を解析した。これにより、血管新生によって尾側静脈が形成される際、Bone morphogenetic protein(Bmp)が内皮細胞の先導端でCdc42を活性化すること、さらに活性化したCdc42がアクチン調節タンパク質のひとつFormin-like 3を介して糸状仮足の形成を惹起することで内皮細胞の遊走および血管新生を誘導することを明らかにした(Developmental Cell, 2015)。(2)血管内皮細胞で核転写調節因子&#61538;-cateninの転写活性を可視化できるゼブラフィッシュを樹立し、血管形成における&#61538;-cateninの役割を解析した。その結果、尾側静脈の形成には、Bmpによる&#61538;-cateninの活性化が重要であり、活性化した&#61538;-cateninはNr2f2の発現を介して静脈内皮細胞の分化を誘導するとともに、静脈内皮細胞の生存を支えることで尾側静脈形成を制御していることを明らかにした。また、Bmpはクロマチンリモデリング因子であるAggf1の発現を誘導することで&#61538;-cateninの転写活性を亢進することを示した(Development, 2015)。(3)血管内皮細胞の細胞周期を可視化できるゼブラフィッシュを樹立し、血管形成における内皮細胞増殖を解析した。これにより機能的な節間血管の形成には、内皮細胞の増殖と遊走が重要であるが、これら細胞機能は独立して制御されていることが示された(Developmental Biology, 2014)。
魚類のミトコンドリアDNAの進化特性と集団・系統解析への適用

コンパクトなミトコンドリアDNA(mtDNA)は,DNAレベルからの魚類の集団解析や系統解析の第1義的な手がかりとして注目されるところとなっているが,その進化様式についてはまだ不明な点が多い。そこで本研究では,魚類のmtDNAの進化特性を,とくに2つのリボソームRNA遺伝子,いくつかのタンパク質遺伝子,それに制御領域のそれぞれについて解析するとともに,それらの領域の塩基配列データを用いて,どのDNA領域をどのようなデータ処理法によって扱ったらよいかという点に留意しながら,実際に魚類における集団構造解析,近縁種間の系統解析,遠縁種間の系統解析などを進めた。その結果,概略つぎのような点が明らかになった。1)種内集団や近縁種間の系統解析には,制御領域の解析が適切であるが,魚類グループによっては,この領域の変異性が必ずしも高くない場合もある。2)科間レベルといった遠縁グループの系統関係の解析には,リボソームRNA遺伝子の塩基配列データだけでは,2つ分を足しても不足する可能性が高い。3)遠縁のグループの比較には,多くのタンパク遺伝子の情報を足し合わせるとよさそうである。4)複数のタンパク遺伝子情報を活用して,魚類を対象にしたいわゆる「分子時計」の本格的較正をすることができた。なお,この研究の過程で,ロングPCR法を利用した非常に効率的な全mtDNA増幅および塩基配列決定法を魚類を対象に確立できた。次の研究ステップでは,この手法を最大限に活用して多数の魚種のmtDNAの全体像を明らかにし,mtDNA全塩基配列データを用いて魚類の主要分類群間の系統関係をより詳細に検討していきたいと考えている。そこで本研究では,まず第1に,魚類のmtDNAの進化特性を,とくに2つのリボソームRNA遺伝子,転移RNA遺伝子群,いくつかのタンパク質遺伝子,それに制御領域のそれぞれについて解析することを目的とした。第2に,その結果に基づいて,魚類における集団構造解析や近縁・遠縁種間の系統解析のためには,どのような領域をどのようなデータ処理法によって用いたらよいかを検討することとした。上記の目的にそって,種々の魚類グループにおいて,様々なDNA領域の塩基配列分析を進めた。その結果,現在までに,概略つぎのような点が明らかになっている。4)この場合,データをアミノ酸配列データに置き換え,適切な多重置換補正をほどこすと系統再現性が高くなる。5)こうした高次系統解析という目的に適した,mtDNAゲノムの全塩基配列分析の効率的な方法を確立し,いくつかの魚類については既に解析を進めている。コンパクトなミトコンドリアDNA(mtDNA)は,DNAレベルからの魚種の集団解析や系統解析の第1義的な手がかりとして注目されるところとなっているが,その進化様式についてはまだ不明な点が多い。そこで本研究では,魚類のmtDNAの進化特性を,とくに2つのリボソームRNA遺伝子,いくつかのタンパク質遺伝子,それに制御領域のそれぞれについて解析するとともに,それらの領域の塩基配列データを用いて,どのDNA領域をどのようなデータ処理法によって扱ったらよいかという点に留意しながら,実際に魚類における種内の集団構造解析,近縁種間の系統解析,遠縁種間の系統解析などを進めた。

2)科間レベルといった遠縁グループの系統関係の解析には,リボソームRNA遺伝子の塩基配列データだけでは,2つ分を足しても不足する可能性が高い。3)遠縁のグループの比較には,多くのタンパク遺伝子の情報を足し合わせるとよさそうである。4)複数のタンパク遺伝子情報を活用して,魚類を対象にしたいわゆる「分子時計」の本格的較正をすることができた。なお,この研究の過程で,ロングPCR法を利用した非常に効率的な全mtDNA増幅および塩基配列決定法を魚類を対象に確立できた。次の研究ステップでは,この手法を最大限に活用して多数の魚種のmtDNAの全体像を明らかにし,mtDNA全塩基配列データを用いて魚類の主要分類群間の系統関係をより詳細に検討していきたいと考えている。
医療ビッグデータと基礎・臨床研究を融合したバンコマイシン関連腎障害予防薬の開発

バンコマイシン(VCM)はメチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)感染症に対する標準治療薬である。重篤な有害事象であるVCM関連腎障害は、血中濃度に依存して高率に発症するため、薬物治療モニタリング(TDM)による予防が標準的である。しかしTDMを行っても、VCM関連腎障害の完全な抑制は困難であるため、VCM関連腎障害の発症機序に基づく新規予防策の確立は喫緊の課題である。本研究では、既存薬の新たな薬効を見出すドラッグリポジショニングにより、VCM関連腎障害の新規予防薬開発を目指す。ビッグデータ解析と基礎・臨床研究により候補薬抽出から有効性、作用機序および薬物動態への影響を包括的に検証する。
射影多様体のgeneric initial idealと埋め込み

1.前年度に,曲線の算術種数p_aに対して,f:=min{P_a, r-2}とするとき,reg(X)はd-r+2-f以下であることを証明したが,今年度は,f:=r-1について考察することで,p_a≧r-1であってXが超楕円曲線でなければreg(X)はd-2r+3以下であることを証明した.これは,昨年度に得られた結果f:=r-2の次の場合に対応している.2.昨年度に,reg(X)=d-r+1となる有理曲線Xは,(d-r+1)-secant lineを持つことを証明していたが,本年度は,これをさらに精密化し,d-rが4以上で,rが4以上の場合には,Secant lineの方程式を,linear systemのsyzygyによって記述し,ただ一つしか存在しないことを証明した,これにより,埋め込みをlinear systemで与えられた有理曲線が,(d-r)-regularであるかどうかを,定義方程式を計算することなしに判定することができる.さらに,この方法によって,特別な場合の有理曲線は,極小自由分解を計算できることが解った.起平面に含まれない,既約な射影曲線Xに対する,Castelnuovo-Mumfordregularity reg(X)は,Xの定義方程式,generic initial idealの生成元の次数,ヒルベルト関数などに関係する重要な不変量であり,今までreg(X)はd-r+2以下であることが,Gruson-Lazarsfeld-Peskinにより証明されていた。また、次数が十分に大きければ,reg(X)=eのとき,Xはe-secant lineを持つことが予想されていた。予想が正しいとすると,regularityの大きな曲線は,e-secant lineを中心とする射影をとることにより,種数が小さいであろうと予想される。本研究では,算術種数p.aと曲線を含む射影空間の次元r,さらにf:=min{p.a,r-2}とするとき,reg(X)はd-r+2-f以下であることを証明した。これにより直ちに,Xの定義方程式とgeneric initial idealは,(d-r+2-f)次以下で生成されることがわかった。これは,今まで知られていた結果を算術種数と射影次元により改善した形になっていて,例えば,r>3のとき,reg(X)=d-r+1となるものは,算術種数が1以下であることがわかる。さらに,regularityが上限となるようなXを調べることは,重要な問題である。実際,reg(X)=d-r+2を満たすような曲線は,非特異な有理曲線であり(d-r+2)-secant lineを持つことが示されていた。本研究では,これに引き続き,reg(X)=d-r+1となる有理曲線Xは,(d-r+1)-secant lineを持つことを証明した。1.前年度に,曲線の算術種数p_aに対して,f:=min{P_a, r-2}とするとき,reg(X)はd-r+2-f以下であることを証明したが,今年度は,f:=r-1について考察することで,p_a≧r-1であってXが超楕円曲線でなければreg(X)はd-2r+3以下であることを証明した.これは,昨年度に得られた結果f:=r-2の次の場合に対応している.2.昨年度に,reg(X)=d-r+1となる有理曲線Xは,(d-r+1)-secant lineを持つことを証明していたが,本年度は,これをさらに精密化し,d-rが4以上で,rが4以上の場合には,Secant lineの方程式を,linear systemのsyzygyによって記述し,ただ一つしか存在しないことを証明した,これにより,埋め込みをlinear systemで与えられた有理曲線が,(d-r)-regularであるかどうかを,定義方程式を計算することなしに判定することができる.さらに,この方法によって,特別な場合の有理曲線は,極小自由分解を計算できることが解った.
究極理論からの加速宇宙の解明

山本は、観測的宇宙論にもとづいた重力の検証として、大規模構造における重力赤方偏移の直接検出の可能性に着目した。高次摂動の理論模型の解析から、ボイド-銀河クロス相関関数の双極子成分が重力赤方偏移のシグナルを反映し検出に役立つことを示した。また、最近Aokiらによって提案されたダークエネルギー模型が超ホライズンスケールでダークエネルギー密度に大きな非一様性を持つ模型であることを示し、それが積分ザックス-ヴォルフェ効果を通して宇宙背景放射の温度揺らぎに与える影響を評価した。野村は、宇宙論的時空を含む一般の時空に対応するホログラフィック理論を境界の量子情報量と時空の幾何との間の関係を用いて調べた。特に、ホログラフィック幕と呼ばれる時空の情報がエンコードされていると考えられる超曲面の詳細な性質を調べ、それをより一般の場合に適用出来るよう拡張した。またこれらの拡張の物理的意味についても考察し、境界理論における量子状態の粗視化が時空におけるホログラフィック幕に対するある種の繰り込み操作に対応することを明らかにした。早田は、暗黒物質の有力候補であるストリング由来のアクシオンが、将来の宇宙重力波干渉計LISAやDECIGOによって観測可能な大きさの重力波を放射することを明らかにした。大栗は、数学的な整合性を持つ量子重力理論から導かれる低エネルギー有効理論への制限を与える「スワンプランド条件」のひとつとして、有効理論のスカラー場のポテンシャルの満たす条件を提案した。この条件は、準安定なドジッター真空を許さないので「ドジッター条件」と呼ばれている。山本の観測的宇宙論にもとづいた研究では、銀河分布データへの応用を目指して、赤方偏移空間の相関関数に着目した研究を進めてきた。これまでに修正重力理論に基づいたバイスペクトルに一般相対論からのズレが現れる可能性を指摘し、その検証のためハローアプローチに基づいた銀河バイスペクトルの研究を進めた。現在実際の銀河データからバイスペクトルを測定するプログラムを開発している。リンドラー状態を用いたミンコフスキー真空の記述に対応する形式で、ドジッター時空のバンチ-デイビス真空を2つのstatic chartの状態を記述する表式を与えた。ドジッター時空上の真空の非局所相関の理解に役立つかもしれない。野村の見出した境界理論における量子状態の粗視化と時空におけるホログラフィック幕の繰り込み操作の対応関係は、ホログラフィック理論から時空がどのようにして生じるかについて極めて重要な情報を与える。本年度の研究では、一般の時空のもとでこの対応関係を一定程度理解することが出来た。また量子状態の粗視化は時空のエントロピーに関係しているが、この関係を事象の地平面を超える一般の曲面で定式化することに成功した。これは、量子重力のホログラフィックな定式化をする上で、有用な結果である。早田は弦理論由来のアクシオンによるインフレーションモデルの構築や暗黒物質の研究を推進してきたが、最近インフレーション中のゲージ場の存在が重力子の観測に繋がる可能性を明らかにした。大栗の提案したスワンプランドのドジッター条件は、宇宙論や素粒子の現象論的模型の構成にインパクトを与えている。山本の大きなスケールで非一様性を持つダークエネルギー模型は、これまであまり調べられていないダークエネルギーの新しい性質と可能性を含む模型であるため、研究を進める。特に、この模型ではダークエネルギーの状態方程式がw=-1からズレる可能性があり、これを含めて宇宙項模型との違いを詳細に明らかにすることが重要である。宇宙項からのズレに関する一般的な性質を調べることで、新しいダークエネルギー模型の性質を明らかにする。この模型を作るスカラー場は非常に軽い質量を必要とし、そのような模型の妥当性を究極理論の観点から検討する。近年、共形場の理論をエネルギー・運動量テンソルの二次の項で変形することにより、AdS/CFT対応の新しい描像が得られることが分かってきた。この変形で興味深いのは、バルクの反ド・ジッター空間が二次の項の大きさに応じた有限の領域に切断されることである。この現象は野村が調べてきた量子状態の粗視化とホログラフィック幕の繰り込みの対応に極めて類似している。来年度は、この両者の関係を明らかにし、時空の発現のより深い理解を得ることを目指す。早田は、原始重力波の量子性の具体的な観測方法を提案し、重力子の存在の検証を目指す。大栗は、ドジッター条件の基本原理からの導出を目指す。大栗は、量子重力理論のホログラフィー原理に情報理論の不等式を応用して、量子重力理論の低エネルギー有効理論についての条件を導いた。特に、情報不等式によって、エネルギーの正値条件が決まることを明らかにした。また、AdS/CFT対応において、反ドジッター空間の中の局所作用素をが、共形場の理論の作用素としてどのように表現されるかを議論した。野村は、ブラックホールの情報問題やいわゆる防火壁問題について、ホログラフィー原理の立場から新しい解決を提案した。また、ホログラフィー原理を用いて、いわゆるWeak Gravity Conjectureについて、共形場の理論の立場から新しい証拠を見出した。これら、大栗や野村の業績は、ホログラフィー原理や量子重力の微視的仕組みを明らかにするものである。一方、早田と山本は、低エネルギー有効理論の選択が、初期宇宙のインフレーション時代やその後の構造形成に与える影響を研究した。早田は、反対称テンソル場を含む低エネルギー有効理論(これは超弦理論でしばしば現れる)における非等方なインフレーション解を発見し、またMassive Gravityがインフレーション時代に発せられる原始の重力波に与える影響を評価した。

また、山本は、(1)赤方偏移空間歪みの精密な理論模型、(2)修正重力理論における準非線形密度揺らぎの進化と重力チェレンコフ放射による制限、(3)アンルー効果に関する理論予言の解析、を進めた。本研究課題では、超弦理論からのトップダウンの予言能力を高め、本領域の実験分野に指針を与えることを目指す。そのためには、超弦理論から導かれる低エネルギー有効論の特徴づけ、また模型の様々なパラメータへの制限を明らかにする必要がある。大栗や野村の行っている、ホログラフィー原理を使った基礎的研究は、この方向への知見を深めている。たとえば、大栗は情報理論を使って、低エネルギー有効理論のエネルギー-運動量テンソルについての具体的な条件を導いている。一方、早田と山本は、低エネルギー有効理論から出発して、インフレーション時代からの原始の重力波やその後の構造形成を分析している。さらに、山本は、、超弦理論以外の量子重力の可能性にも目を向け、修正重力理論に基づく初期宇宙観測への予言を追及している。たとえば、修正重力理論について、準非線形密度揺らぎの進化と重力チェレンコフ放射による制限を明らかにした。これらの実績は、本研究課題の目標に沿ったものであり、研究は順調に進行していると判断できる。大栗は、弱い重力予想の精密化を提案し、これにより超対称性の破れた反ドジッター時空間が不安定であることを予想した。野村は、AdS/CFT対応を超えるホログラフィック理論の一般的な性質についての系統的な解析を発表した。特に、漸近的にAdS空間でない場合には、理論のエンタングルメントの構造が通常のCFTの真空とは大きく異なる事を指摘し、そのような理論の持つ一般的な性質を詳細に議論した。また、暗黒物質が複合粒子として生じるような自然な模型を提唱し、その現象論的帰結を調べた。早田は、超軽量アクシオン暗黒物質のコヒーレントな振動を重力波干渉計で観測することが可能かどうかを調べた。現在の感度では難しいが、ダークエネルギーを説明する修正重力理論の枠組みで考えると、共鳴によってシグナルが増大し、観測できることを示した。山本は、第一に銀河分布のバイスペクトル対する現象論的模型に関する研究を進めた。ハローアプローチに基づいた準解析的模型を構築し、シミュレーションによるSDSSIII-LOWZ銀河擬似サンプルとの比較を行い比較的良く一致することを示した。さらに近似により解析的近似表式の導出と、その振る舞いを決める物理的因子を明らかにした。また、修正重力理論の研究として、重力波の位相速度が光速より遅くなると発生する重力チェレンコフ放射に着目し、これが重力波の分散関係や重力理論に与える制限を研究した。双重力理論模型に基づいた宇宙論模型では、テンソルモードの他にベクトルモードからの放射があることを明らかにしたが、強い制限にはならないことが分かった。野村は、漸近的に反ド・ジッターではない一般の時空を記述するホログラフィックな理論を構築する事は、量子重力の最終的な理論を手に入れる上での一里塚になると考えられる。
災害時のリアルタイム情報サービス向けの安全・安心データ管理・分析基盤

災害発生時においては時間の経過に伴って,人の移動や被災者からの救援要請など様々な状況が刻々と変化する.状況に関する人の移動と健康データをリアルタイムに分析し,変化する状況を迅速・的確に把握するのが非常重要な研究課題である.一方,近年健康などの個人情報を暗号したままで検索することが可能になるが,災害時の個人情報の適正的な管理,効率的な検索・分析が非常に挑戦的な研究課題である.本研究は、二つの課題を同時に解決し、災害時安全・安心な解析基盤を提供する.災害発生時においては時間の経過に伴って,人の移動や被災者からの救援要請など様々な状況が刻々と変化する.状況に関する人の移動と健康データをリアルタイムに分析し,変化する状況を迅速・的確に把握するのが非常重要な研究課題である.一方,近年健康などの個人情報を暗号したままで検索することが可能になるが,災害時の個人情報の適正的な管理,効率的な検索・分析が非常に挑戦的な研究課題である.本研究は、二つの課題を同時に解決し、災害時安全・安心な解析基盤を提供する.
積雪寒冷地のダム貯水池における濁水化現象の解明および対策の検討

山形県飽海郡平田町の田沢川ダム貯水池を調査対象地に選定し水質観測調査および解析を行った。本ダムは最上川流域相沢川支流の田沢川上流部に位置し、平成14年に運用開始された総貯水量910万m^3、堤頂標高145mのダムであり、例年12月3月には流域は積雪で覆われる。平成15年8月より貯水池流入部、ダム貯水池内、放流部における浮遊土砂(SS)の濃度および粒径分布の分析を中心とした調査を行い、主として春季の融雪出水期間、夏季の大雨による洪水期間、秋季から冬にかけての水温成層消滅期間、の3期間の貯水池の濁水化対象について解析した。融雪出水期間(3月5月初旬)では流入河川から大量のSSが流入していたが、貯水池内では顕著な濁水化は起こらなかった。これはこの時期のSSの平均粒径が比較的小さく(27μm)、また流入水温が高いために流入水は貯水池内上層部を速やかに通過し放流されたことが原因と考えられた。平成16年7月には約50年確率の降雨に伴う洪水が発生し、貯水池内は長期間にわたって濁水化した。夏季の洪水時における流入水のSS平均粒径は比較的大きかったが(150μm200μm)、全層への拡散、および貯水池低層部の水温上昇による秋季の貯水内での大循環発生、により50μm以下の粒子の大部分が数ヶ月間沈降しなかったことが濁水長期化の原因となったと考えられた。ストークス式により粒径別の沈降速度を計算し、さらに鉛直1次元多層モデルにより鉛直移流速度を計算してSSの動態について数値シミュレーションを行った。期別に流入水のSSの粒径分布(沈降速度)を設定することにより、貯水池内のSS濃度に関して上記のような現象を良好にシミュレーションすることが可能となった。また選択放流による対策を検討し、融雪期は表層付近で、夏季の洪水時には中層から低層部で放流を行うと濁水の長期化を軽減できるという結果となった。積雪寒冷地のダム貯水池として山形県飽海郡平田町の田沢川ダム貯水池を調査対象地に選定し水質観測調査を行った。本年度は夏季から冬季にかけての水温成層消滅期を主調査期間とし、平成15年8月より貯水池流入部、ダム貯水池内、放流部における浮遊土砂(SS)の濃度および粒径分布の分析を中心とした調査を行った。調査期間中最大の降雨は、9月初旬の78mm/dayで、その後約2週間放流水のSS濃度は10mg/l以上となったが、濃度が最大となったのは降水後3日経過した後であった。これは本ダムでは表層のみで放流を行っているため、下層に流入したSSが徐々に巻き上げられためと考えられた。これにより、同様の放流操作を行っているダムでは放流水の濁水化が長期化しやすいことが示唆された。また粒径分布の分析からは、流入水のSSでは150μm200μmの粒子が最も多く存在し、濁水長期化に強く影響する考えられる50μm以下の粒子は10%弱であったが、貯水池内のSSでは15μm30μmの粒子が50%以上を占めており、10μm以下の粒子も約20%存在した。ストークス式により粒径別の沈降速度を計算し、粒径分布と貯水池内の鉛直移流速度を用いてSSの動態についてシミュレーションを行った結果、50μm以上の粒子は流入後1日以内に底部まで沈降するが、10μmでは約6日間、5μmでは約10日間、1μm以下では30日間以上、底部に達するまでに時間を要することが明らかとなった。

夏季の洪水時における流入水のSS平均粒径は比較的大きかったが(150μm200μm)、全層への拡散、および貯水池低層部の水温上昇による秋季の貯水内での大循環発生、により50μm以下の粒子の大部分が数ヶ月間沈降しなかったことが濁水長期化の原因となったと考えられた。ストークス式により粒径別の沈降速度を計算し、さらに鉛直1次元多層モデルにより鉛直移流速度を計算してSSの動態について数値シミュレーションを行った。期別に流入水のSSの粒径分布(沈降速度)を設定することにより、貯水池内のSS濃度に関して上記のような現象を良好にシミュレーションすることが可能となった。また選択放流による対策を検討し、融雪期は表層付近で、夏季の洪水時には中層から低層部で放流を行うと濁水の長期化を軽減できるという結果となった。
カイラルらせん磁性体の有限温度の理論

昨年度、我々はらせん軸方向からソリトンを出入りさせるプロセスを考え、減磁過程におけるヒステリシスを評価し、臨界磁場の約0.4倍でソリトンが入る様子を数値的に明らかにした。これを解析的な視点からも評価するため、我々はらせんの端で作られる表面バリアの効果をカイラルサインゴルドンモデルを用いて解析した。この解析手法は、一般的にソリトンや渦構造などが相転移の性質を決定する物性に対して、ヒステリシスを評価する際に有効な手法である。カイラルらせん磁性体の絶対零度における表面バリアは、Hs = (4/π2)Hc 0.4Hcの磁場において初めて消失することが示され、ヒステリシスの幅を解析的に評価することに成功した。これは数値的な結果とも、実験的な結果ともよく一致する。一方で、らせん軸に垂直方向からソリトンが出入りする際には、らせん軸を含む二次元平面に磁壁を生成する必要がある。MnSiやFeGeといった立方晶系のカイラル磁性体については、磁壁に関する研究がいくつか存在するが、CrNb3S6などの一軸性カイラルらせん磁性体に関しては理論的な研究はまだされていなかった。我々は、一軸性カイラルらせん磁性体のモデルにおいて、磁壁を含む状態を生成することに成功し、磁壁を生成することによって作られる多数の準安定状態と、ソリトン数を変化させる際のエネルギーバリアを評価した。また、磁壁の構造を詳しく調べ、磁壁の生成・消滅過程とソリトン数の変化が、磁気構造の連続変形によって得られることを示した。さらに、磁壁の大きさのパラメーター依存性を調べたところ、磁壁の大きさが磁場や温度には依存せず、らせんに垂直な面内の交換相互作用、DM相互作用、およびオンサイトで働く異方性で決定されることが示された。カイラルらせん磁性体CrNb3S6において実現される磁壁は、大きさが約8 nmであると見積もられ、これは高磁場における実験結果とオーダーが一致する。29年度が最終年度であるため、記入しない。我々は有限温度カイラルらせん磁性体の相転移現象を明らかにするため、三次元の格子モデルをたて、平均場近似を用いた解析を行った。(1)まず自由エネルギーのプロファイルを詳細に調べたところ、一次転移の可能性を示唆するダブルミニマム構造が、あるパラメーター領域で存在することが判明した。(2)平均場の結果と、全領域で二次転移であることを示唆するモンテカルロ計算[Y. Nishikawa and K. Hukushima (2016)]との間の矛盾を解決するために、平均場で見られている自由エネルギーのダブルミニマム構造の、エネルギーバリアの評価を行った。ここから、熱ゆらぎの効果にかき消されることなく一次転移の振る舞いを観測できる必要条件として、最小のシステムサイズを導出した。(3)次に、一次転移の際に生じる自由エネルギープロファイルのダブルミニマム構造、および磁化曲線の“とび"の振る舞いを相境界に沿って詳細に調べ、一次転移と二次転移が入れ替わる三重臨界点と多重臨界点の存在を明らかにした。(4)また、カイラルソリトン格子相の内部で、孤立ソリトンの振る舞いを観察し、ソリトン間相互作用が引力から斥力に入れ替わるクロスオーバーラインを明らかにした。このラインは多重臨界点で相境界と交差する。以上の結果により、これまでコンセンサスが得られていなかったカイラルらせん磁性体の相転移の次数に関する議論に一定の所見が得られた。また臨界点の起源が明らかとなったという点で重要な成果である。本研究は、クロスオーバー領域を含む広い温度領域で、カイラルらせん磁性体の相図を明らかにしたものである。【研究実績の内容】では相転移とらせん秩序相内のクロスオーバーについて触れたが、我々は高温・高磁場側における一様相のクロスオーバーの振る舞いについても解析を行っている。高温側における常磁性状態は、高磁場側における強制強磁性状態に連続的に変化する。我々は、帯磁率から求めたクロスオーバーラインが、カイラルファン構造とも呼ぶべき新たなスピン構造とも関連していることを明らかにした。一次転移の発見は他の研究グループに先んじられたが[V. Laliena et al. (2016)]、界面エネルギーの評価からヒステリシスの観測可能性について定量的議論を行った点と、多重臨界点および三重臨界点の起源を明確にした点、および高温低磁場領域でカイラルファン構造という新奇な構造を発見した点が評価される。一方、有限サイズ効果という観点で、この系はとくに顕著な性質を持つ。近年、実験的に、二次転移の領域であるにも拘らず試料の大きさに依存する大きなヒステリシスが生じることが発見された。これは試料の有限サイズ効果から生じると推察されたが、ヒステリシスと有限サイズ効果との関連についてはこれまで理論的に研究されて来なかった。我々は有限サイズの系の自由エネルギーの振る舞いを解析し、磁場中でソリトン数に対応する小さな準安定状態が多数存在することを示した。さらに、実験で行われる減磁過程を再現することを目的に解析を行った結果、臨界磁場の0.4倍の磁場においてソリトンが一気に侵入する振る舞いが捉えられた。これは実験で見られるヒステリシスの振る舞いに酷似する。実験家と協力して二次転移領域で見られるヒステリシスの起源を明らかにした初めての研究として、この成果は高く評価される。

昨年度、我々はらせん軸方向からソリトンを出入りさせるプロセスを考え、減磁過程におけるヒステリシスを評価し、臨界磁場の約0.4倍でソリトンが入る様子を数値的に明らかにした。これを解析的な視点からも評価するため、我々はらせんの端で作られる表面バリアの効果をカイラルサインゴルドンモデルを用いて解析した。この解析手法は、一般的にソリトンや渦構造などが相転移の性質を決定する物性に対して、ヒステリシスを評価する際に有効な手法である。カイラルらせん磁性体の絶対零度における表面バリアは、Hs = (4/π2)Hc 0.4Hcの磁場において初めて消失することが示され、ヒステリシスの幅を解析的に評価することに成功した。これは数値的な結果とも、実験的な結果ともよく一致する。一方で、らせん軸に垂直方向からソリトンが出入りする際には、らせん軸を含む二次元平面に磁壁を生成する必要がある。MnSiやFeGeといった立方晶系のカイラル磁性体については、磁壁に関する研究がいくつか存在するが、CrNb3S6などの一軸性カイラルらせん磁性体に関しては理論的な研究はまだされていなかった。我々は、一軸性カイラルらせん磁性体のモデルにおいて、磁壁を含む状態を生成することに成功し、磁壁を生成することによって作られる多数の準安定状態と、ソリトン数を変化させる際のエネルギーバリアを評価した。また、磁壁の構造を詳しく調べ、磁壁の生成・消滅過程とソリトン数の変化が、磁気構造の連続変形によって得られることを示した。さらに、磁壁の大きさのパラメーター依存性を調べたところ、磁壁の大きさが磁場や温度には依存せず、らせんに垂直な面内の交換相互作用、DM相互作用、およびオンサイトで働く異方性で決定されることが示された。カイラルらせん磁性体CrNb3S6において実現される磁壁は、大きさが約8 nmであると見積もられ、これは高磁場における実験結果とオーダーが一致する。これまでに我々の研究で示された有限サイズ効果とヒステリシスの関係は、試料の形状依存性に関して、実験結果と矛盾している。実験的には試料を小さくするほどヒステリシスは顕著になるが、我々の解析結果が示すところによると、ヒステリシスは試料の端の効果に由来し、試料を大きくするほどヒステリシスが顕著になっていく。我々はこの矛盾がソリトンの転位(dislocation)が試料内に生じているためではないかと考え、dislocationのエネルギーを見積もることを今後の課題とした。温度勾配や磁場勾配をかける、または境界条件などを変えることによってdislocationを生成し、実験結果との定量的比較から試料内部の構造を明らかにする。また、これまでの我々の研究は主に外部磁場をらせん軸に対して垂直方向にかけた場合の解析を行って来たが、近年では斜め磁場を入れたときの効果に注目が集まっている。斜め磁場を入れたときも、一次転移と二次転移が入れ替わる三重臨界点もしくは多重臨界点が存在することが理論的にも実験的にも示唆されている。しかしこれらの臨界点の起源はまだ解明されていない。我々は、カイラルソリトン格子相の内部でのクロスオーバーラインを引いたときと同様の解析を行うことにより、ソリトン間相互作用という観点から臨界点の起源を明らかにすることができるのではないかと考えている。
パルス波形に位置の情報を持たせた新しい放射線位置検出器の開発

光子計数型の放射線画像検出器は入射放射線強度検出の定量性に優れ、リアルタイムで多くの情報が得られる等の利点がある。微細加工技術を利用したマイクロストリップガス検出器(MSGC)においては、電極構造を自由に設計できるという利点があるので、CADを利用してカソードの形状を工夫することを考え、通常の平行配置とは異なる配置をもつアノード・カソードによるMSGCの特性改善を試みた。本年度は、アノード・カソードの間に新たにグリッドを導入した電極パターンを考案・設計し、粒子のアノードに平行な方向の入射位置に応じてカソードにおける電荷収集時間が異なる信号が得られるような検出器を試作した。この場合グリッドを導入することで、カソード形状に関わらずアノード付近の電場を一様にし、有感領域全体にわたって増幅度を均一にする効果がある。アノードに対して直角な方向の位置検出は従来用いられている電荷分割法などにより可能であるので、このような構造で表面の電極のみで2次元の位置検出ができることになる。X線照射で原理の実証を行った後に、HIMACにおいて400MeVのNeビームをコリメートして試作検出器に照射し、測定を行ったところ、位置に応じた信号ピークを観測した。現状では位置分解能は2mmFWHM程度であるが、今後電極形状の最適化を行うことで改善が可能であると考えられる。これらの研究成果は、日本原子力学会1998年秋の大会、1998 IEEE Nuclear Science Symposium等において発表した。なお、グリッドの導入がMSGCの電極構造に対して新たな柔軟性を与えることが分かったので、更にグリッドを効果的に利用するよう、アノードのごく近傍から10μm程度のギャップを介して多数本のグリッドを配置し、それぞれ電位を与えるマルチダリッド構造を考案し、高計数率時の特性改善を試みている。SPring-8などに代表されるSR施設の急速な展開により、高輝度でコヒーレント性の良い線源に対応し、一回の測定で多くの情報量のとれる放射線画像検出器が求められつつある。光子計数型の放射線画像検出器は、入射放射線強度検出の定量性に優れ、リアルタイムに多くの情報が得られる利点があり、従来より用いられてきたが、最近特にマイクロストリップガス検出器(MSGC)に代表される微細加工技術を利用したガス型の放射線画像検出器が大きく進歩している。本研究は、MSGCへの適用を前提とした新しい放射線位置検出方法として、信号の波形情報を用いた位置エンコーデイング方式を提案し、それに基づいた放射線画像検出器および信号処理システムの試作を通じて、最近その応用が期待されつつあるディジタル信号波形処理技術を有効かつ積極的に利用するシステムの構築を行うことを目的として研究を行っている。これまでに本年度の研究として以下のように実施した。まず、シングルワイヤーの比例計数管においてカソード・アノード間の形状を連続的に変化させ、信号がワイヤーの各場所において変化するような検出器を作成し、イオンの成分による信号波形の変化についての基礎データを得た。この際VXIバスとGPIBを使用したデータ取得系の整備を行った。得られた基礎データをもとにして、いくつかの製作可能な信号パターンの形状に対して観測されるパルス波形の入射位置による変化を計算し波形変化から位置の検出が可能であるとの見通しを得たので、イオン信号のドリフト時間が入射位置に応じて変化するような電極パターンを設計し、有感面積4cm×4cmのMSGCの試作を行い、実際に信号入射位置に応じてイオンの成分が変化することの確認を行った。
強化ゼータ値と反復積分による周期の研究

本研究では、モチーフの周期を強化ゼータ値と反復積分の観点から研究する。また、その研究を統合し両者の関係を解明する。強化ゼータ値については、申請者の虚二次体の場合の研究を、複素素点が一つの代数体に一般化する。また反復積分については、多重ゼータ値とオイラー和を中心に、変数付き反復積分への持ち上げなどの手法で、Zagierの等式の一般化、合流関係式の一般論、Deligne族への帰着アルゴリズムなどについて研究する。また虚二次体の強化ゼータ値の反復積分表示を求め、強化Zagier予想の証明を目指す。
ファセット制御技術を用いたAlGaNのエピタキシャル成長

波長300nm以下の深紫外光デバイスでは高AINモル分率のAl_xGa_<1-x>Nが望まれ,またデバイスの高品質化のためには低転位密度なものが求められる。下地に低転位密度GaNを用いてAl_xGa_<1-x>Nを成長させると,Al_xGa_<1-x>Nのモル分率が高くなるにつれてGaNとAl_xGa_<1-x>Nの格子不整合によりクラックが発生する。そのクラック抑制のための方法としては,下地エピタキシャルAlNを用いAl_xGa_<1-x>N(0.2<x<0.8)を成長させる技術が報告されているが,高AlNモル分率(x>0.5)のAl_xGa_<1-x>Nでは下地からの貫通転位が増大し,その転位密度は10^9cm^<-2>台後半であった。低転位密度を有するAlN基板の開発が急がれるが,転位低減技術であるELO法はAl系III族窒化物半導体において,Alが活性な元素でSiO_2等のマスクと反応するため,マスクによる選択成長が困難である。本研究では,「低転位密度を有する下地基板の作製」と「クラックの抑制」という2つの問題を解決するため,AlN基板上に選択成長法(Selective Area growth, SAG)を用いて(11-20)面を有する低転位密度GaNを作製し,それを下地としてAl_xGa_<1-x>Nの成長を行った。選択成長法を用いて(11-20)面を持ったGaNの作製し,そのGaN上にAlGaNを成長させることによって,低転位密度AlGaNの作製を行った。反射光モニタリングを用いることで,GaNの選択成長を精密に制御することを試みた。得られたAlGaNには,クラックはなく,そのAlNモル分率は0.51であった。表面CL像から,AlGaNの転位密度は1-3×10^8cm^<-2>であった。本研究では,(11-20)面を持ったGaN選択成長結晶を下地基板に用いる新たなAlGaNの転位密度低減に技術を提案し,その有効性を実証した。深紫外域用の受発光デバイスにおいて,高AlNモル分率で,転位密度が低いAlGaN膜が必要である.本研究では,連続な斜面凹凸のあるエピタキシャルAlN基板を研磨して作製したAlNを下地として用いて,減圧MOVPE法によりAlGaNの成長を行った.主な成長条件は,圧力50Torr,成長温度1180°C,V/III比1803,気相中のTMAのIII族原料モル分率{TMA/(TMG)+(TMA)}は0.23とした.成長膜の評価としてはSEM,AFMによる表面観察,X線回折測定による結晶性の評価,またTEMによる転位の評価を行った.得られたAlGaNはクラックフリーで,AFM像から表面で明瞭な原子ステップを確認することができた.