hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
無限次元空間上の確率解析と準古典的問題

当該研究期間において、得られた成果は次の通りである。(1)Wiener空間上の変数係数の係数作用素を持つディリクレ形式およびポテンシャル関数により定義されるシュレーディンガー作用素(ただし、Wiener測度はパラメータλでスケールされた測度を考える)の最小固有値のλ→∞の漸近挙動を決定した。定数係数の場合はすでに論文として発表済みだが、一般の場合は現在執筆中である。(2)リーマン多様体M上のある固定された点から出発する連続な道の空間(パス空間)を考える。この空間には、パラメータλによりスケールされたブラウン運動の測度、H-微分がある。パス空間上の関数Vをとり、シュレーディンガー作用素が定義できる。この作用素のλ→∞の下でのスペクトルボトムの漸近挙動(準古典極限)を決定した。証明は、(i)Uのゼロ点の近傍でシュレーディンガー作用素を2次のポテンシャルをもつWiener空間上のシュレーディンガー作用素で近似すること、(ii)Uのゼロ点の近傍の外側では、スペクトルボトムはλ^2のオーダーになることを示すことによりなされる。(ii)の方は対数ソボレフ不等式を用いて示される。ここまでは、研究代表者自身により以前に示されていたが、(i)の証明ができたのが最終年度の大きな成果である。なお、この結果は(1)の問題で係数行列が非有界作用素の場合と考えられる。またLie群上のpinned path spaceの上でGrossのポテンシャル付き対数ソボレフ不等式の精密化を示し、準古典極限の問題に応用した。これらについては、現在執筆中である。(3)Rough path解析を応用しループ空間上で弱ポアンカレ不等式の証明、上記の準古典解析を行った。また、その連続性定理の証明の不備な部分を補う証明を与えた。(1)Poleをもつリーマン多様体上の熱核の評価:遠方で曲率が早く減衰するpoleをもつリーマン多様体を考える。Elworthy-Trumanの公式を用いて、熱核は上と下から同様な指数の値のガウス型の評価を持つことを示した。また、Elworthy-Trumanの公式を用いて、熱核の対数を取った関数の1階、2階導関数の確率論的表示を得た。この表示の応用として、曲率が早く減衰するリーマン多様体上の始点と終点が固定された道の空間で対数ソボレフ不等式が成立することを示した。Cameron-Martin空間上の連続関数FとFが正の値をとる領域Uを考える。Uが連結と仮定する。Fが確率微分方程式の解などのようにBrown rough pathの汎関数として連続のとき、FはWiener空間上の汎関数F^^に自然に拡張される。U^^をF^^の値が正になるような集合とするとU^^上で弱ポアンカレ不等式が成立することを示した。その証明の中でキーになるのは、「弱ポアンカレ不等式は空間の積をとる操作に関して安定である」と言う結果の拡張である。U^^上の弱ポアンカレ不等式の結果から単連結リーマン多様体上のループ空間上で弱ポアンカレ不等式が成立することを示す事ができる。(3)Wiener空間上のシュレーディンガー型作用素の最低固有値の準古典的挙動の研究:この研究に関しては、ポテンシャルがBrownian rough pathの滑らかな関数である場合への拡張、第二固有値とのスペクトルギャップが指数オーダーで小さくなるというトンネル効果の研究が進行中である。(1)単連結

コンパクトリーマン多様体上のループ空間上のディリクレ形式が弱ポアンカレ不等式をみたすことの証明:前年度に行ったWiener空間のラフパスの意味で連続な関数の逆像で与えられる部分集合上のディリクレ形式の弱ポアンカレ不等式成立の十分条件をチェックすることにより、示した。その際鍵になるのは、確率微分方程式の解のブラウン運動のp次有界変動ノルムの指数関数による評価である。また、Lyonsの連続性定理の証明の不備を補った定量的な評価を含んだ連続性定理の証明も準備中である。(2)Wiener空間上のシュレーディンガー型作用素の準古典的研究:・考えているポテンシャル関数(Wiener測度の部分に隠れている部分も含む)がダブルウエル型のポテンシャル関数のとき最小固有値とその上のスペクトルギャップの大きさが順古典極限の下で指数オーダーで小さくなることを示した。・シュレーディンガー作用素を定義するディリクレ形式はこれまで定数係数のもののみを考えてきたが、変数係数の場合に最小固有値の漸近挙動の研究を行った。予想される値で上から押さえられるのはこれまでと同様な方法でわかる。問題は下からの評価である。ガウス測度に対するGrossの対数ソボレフ不等式を直接適用して得られる下からの評価は役に立たない。しかし、それと同値なルベーグ測度にユニタリ変換して得られる不等式を用いるとポテンシャル付の対数ソボレフ不等式が得られ、それを用いるのがポイントである。これに関連して、リーマン多様体上のシュレーデンガー型作用素の準古典的問題も研究した。リーマン多様体上のブラウン運動の道をWiener空間上に伊藤展開することにより、問題を上記の変数係数のWiener空間上の問題に帰着できるが、この係数は上記の枠組みには入らないものである。しかし、上記の考察で最小固有値の振舞いの予想はできる。また、上記考察で現れる最小固有値に対する形式的な近似固有関数が予想される上からの評価を与えることも示した。下からは、粗い評価を与えているのみなので、改良して予想が正しいか研究するのは今後の課題である。今年度の研究代表者の主な成果は次の3つであり、現在論文として、執筆中である。(1)Wiener空間上の変数係数の係数作用素を持つディリクレ形式およびポテンシャル関数により定義されるシュレーディンガー作用素(ただし、Wiener測度はパラメータλでスケールされた測度を考える)の最小固有値のλ→∞の漸近挙動を決定した。(2)リーマン多様体M上のある固定された点から出発する連続な道の空間(パス空間)を考える。この空間には、パラメータλによりスケールされたブラウン運動の測度、H-微分がある。パス空間上の関数Vをとり、シュレーディンガー作用素が定義できる。この作用素のλ→∞の下でのスペクトルボトムの漸近挙動(準古典極限)を決定した。その際、形式的にこの作用素とユニタリ同値なリーマン体積に関して自己共役なシュレーディンガー作用素のポテンシャル関数Uが漸近挙動を決定することになる。証明は、(i)Uのゼロ点の近傍でシュレーディンガー作用素を2次のポテンシャルをもつWiener空間上のシュレーディンガー作用素で近似すること、(ii)Uのゼロ点の近傍の外側では、スペクトルボトムはλ^2のオーダーになることを示すことによりなされる。(ii)の方は対数ソボレフ不等式を用いて示される。
コバルト単結晶微粒子内包カーボンナノカプセルの合成とその磁気特性

コバルト内包ナノカプセルは,金属Coを詰め込んだ炭素棒(コンポジット棒)のヘリウムガス中での直流アーク放電により得た.本研究では,Heガス圧のほかコンポジット棒のCo/C比を系統的に変えて合成した内包型Co超微粒子の構造・形態および磁気特性について以下の成果を得た.1.Co微粒子の結晶構造と粒径内包されたCo超微粒子はfcc構造のβ-Coが常に支配的であり,熱処理を施してもhcp-Coへは変態しなかった.内包型Co超微粒子の粒径はHe圧力の増加に伴い,単調に増加した(50Torrでは平均粒径180Å,500Torrでは250Å).2.保磁力Hcの粒径依存性平均粒径が180Åから210Åに増加すると,Hcは640Oeから300Oeに急激に低下したが,これを超えて粒径が増大(測定した最大粒径は260Å)してもHcはほとんど変化しなかった.これは,約200Å以下のCo微粒子は単磁区構造であることを示唆する.3.飽和磁化Msコンポジット棒の全断面積に占めるCo充填穴の面積が16%以上あれば,合成された内包型Co微粒子の単位質量当りの飽和磁化Msはバルクの値の88%以上あった.バルク値より小さいのは,個々の微粒子を包む非磁性のグラファイト層の存在のためである.このグラファイトの外皮によりCo微粒子は保護され,800°Cまで加熱しても,酸化や粒子間の融合は起きなかった.内包型Co微粒子のMsは概ねバルクと同様の温度変化を示した.また,Hcは温度の上昇とともに単調に減少する可逆的変化を示した.コバルト内包ナノカプセルは,金属Coを詰め込んだ炭素棒(コンポジット棒)のヘリウムガス中での直流アーク放電により得た.本研究では,Heガス圧のほかコンポジット棒のCo/C比を系統的に変えて合成した内包型Co超微粒子の構造・形態および磁気特性について以下の成果を得た.1.Co微粒子の結晶構造と粒径内包されたCo超微粒子はfcc構造のβ-Coが常に支配的であり,熱処理を施してもhcp-Coへは変態しなかった.内包型Co超微粒子の粒径はHe圧力の増加に伴い,単調に増加した(50Torrでは平均粒径180Å,500Torrでは250Å).2.保磁力Hcの粒径依存性平均粒径が180Åから210Åに増加すると,Hcは640Oeから300Oeに急激に低下したが,これを超えて粒径が増大(測定した最大粒径は260Å)してもHcはほとんど変化しなかった.これは,約200Å以下のCo微粒子は単磁区構造であることを示唆する.3.飽和磁化Msコンポジット棒の全断面積に占めるCo充填穴の面積が16%以上あれば,合成された内包型Co微粒子の単位質量当りの飽和磁化Msはバルクの値の88%以上あった.バルク値より小さいのは,個々の微粒子を包む非磁性のグラファイト層の存在のためである.このグラファイトの外皮によりCo微粒子は保護され,800°Cまで加熱しても,酸化や粒子間の融合は起きなかった.内包型Co微粒子のMsは概ねバルクと同様の温度変化を示した.また,Hcは温度の上昇とともに単調に減少する可逆的変化を示した.1.コバルト微粒子内包ナノカプセルの合成ヘリウムガス中でコバルト(あるいは酸化コバルト)粉末を詰めた炭素棒を直流アーク放電により蒸発することよりコバルト内包ナノカプセルを合成した。コバルト入り炭素棒(直径6から10mm)を陽極に用い、陰極には純炭素棒(直径10から13mm)を使用した。ヘリウム圧100から600Torrにおいて70から100Aのアーク電流を流すと、陽極(Co入り炭素棒)が選択的に蒸発した。蒸気のおよそ半分が気相で凝縮し、煤を生成し、残りは反対側の陰極先端部に堆積した。気相で生成した煤の中に、炭素により包まれたコバルト超微粒子および単層チューブが成長していた。また、陰極堆積物中にはコバルト微粒子内包ナノカプセルが得られた。2.内包されたコバルト微粒子の構造コバルト微粒子の構造はfccが支配的で、hcp構造は希であった。熱処理を行なったが、hcp-Coには変態せず、fcc-Coのままであった。Co微粒子は黒鉛層あるいはアモルファス炭素で包まれており、形は概ね球状で、粒径は10100nmであった。磁気特性飽和磁化および保磁力を-200800°Cの間で測定し、強磁性であることがわかった。Co微粒子を塗布して磁気テープ作製し、その磁化曲線を測定した。その結果、室温において、保磁力は250Oe、残留磁化は飽和磁化の30%という値を得たが、実用上はまだ不十分な性能である。今後、より異方性定数の大きいhcp-Coを作製し、磁気特性を改善して行く計画である。コバルト内包ナノカプセルの合成には,金属Coを詰め込んだ炭素棒(コンポジット棒)をヘリウムガス中で直流アーク放電により蒸発する方法を用いた.

本研究では,Heガス圧のほかコンポジット棒のCo/C比を系統的に変えて内包型Co超微粒子を合成し,その構造・形態および磁気特性について以下の成果を得た.1.Co微粒子の結晶構造と粒径内包されたCo超微粒子はfcc構造のβ-Coが常に支配的であり,熱処理を施してもhcp-Coへは変態しなかった.内包型Co超微粒子の粒径はHe圧力の増加に伴い,単調に増加した(50Torrでは平均粒径180Å,500Torrでは250Å).2.保磁力Hcの粒径依存性平均粒径が180Åから210Åに増加すると,Hcは640 Oeから300 Oeに急激に低下したが,これを超えて粒径が増大(測定した最大粒径は260Å)してもHcはほとんど変化しなかった.これは,約200Å以下のCo微粒子は単磁区構造であることを示唆する.3.コンポジット棒のCo/C比の効果コンポジット棒の全断面積に占めるCo充填穴の面積が16%以上あれば,合成された内包型Co微粒子の単位質量当りの飽和磁化Msはバルクの値の88%以上あった.バルク値より小さいのは,個々の微粒子を包む非磁性のグラファイト層の存在のためである.このグラファイトの外皮によりCo微粒子は保護され,800°Cまで加熱しても,酸化や粒子間の融合は起きなかった.4.飽和磁化Msと保磁力Hcの温度変化グラファイトで保護されたCo微粒子のMsは概ねバルクと同様の温度変化を示した.Hcは温度の上昇とともに単調に減少する可逆的変化を示した.
NTO体制移行下におけるアグロ・フード・システムと農政再編に関する国際比較研究

2. WTO体制下における日本の農業およびアグリビジネスの実態を知るために、北海道道央地域及び東海地域での現地調査を実施した。その成果は、『北海道農業実態調査中間報告』及び『東海地域におけるアグリビジネスおよび農業実態調査中間報告』として出版した。3.研究代表者が編者となって、これまでのアグリビジネス研究の成果を『アグリビジネス論』(有斐閣)として、1998年1月に出版した。本書の執筆者のほとんどが、本科学研究費補助金プロジェクトの研究分担者である。同書では、本研究の役割分担に基づき、北アメリカ-ラテンアメリカ、ヨーロッパ-アフリカ、日本-アジアの3部構成とし、各地域におけるアグリビジネスの展開状況とアグロ・フード・システム及び農政の比較研究を行った。4.さらに、その後の研究の成果を、本科学研究費補助金最終報告書としてまとめた。本報告書では、多国籍アグリビジネスの経営戦略や技術開発戦略、企業内貿易と農産物貿易、EUや日本の新たな農政改革の動向、農家や農業団体の構造変化などについて、アメリカ、ヨーロッパ、アジア、日本の各地域ごとに最新の状況を明らかにしえた。第1に、WTO体制下の各国農業、アグロフードシステム、農業製作の動静を探るために、関連の文献・統計を収集し、その分析を行なった。その結果、米国農業の近年の構造変化においてアグリビジネスが重大な役割を果たしていること、途上国を含む世界農産物貿易においてアグリビジネスが主導的な役割を果たしていること、WTO体制下において日本国内の条件不利地域が産業後退と人口減少を激化させ問題地域化していること、などが明らかとなった。第2に、アグリビジネスの活動それ自体を実証的に明らかにするために、世界最大の穀物メジャーのひとつであるカ-ギルを研究した英語文献を翻訳した。翻訳書は、来年度中に出版予定である。翻訳作業を通して、最近年におけるカ-ギルのグローバルな経営戦略と各国におけるポジションを詳細に知ることができた。第3に、WTO体制のもとで、構造調整の必要に迫られている日本農業の実態を知るために、北海道農業の実態調査を実施した。日本農業の最先進地である北海道の畜産地帯および野菜地帯を調査し、農家、協同組合、そしてアグリビジネスの国際化対応のあり方を把握することができた。その成果は、中間報告書として2月にまとめた。第4に、日本国内のアグリビジネスの展開を調査するために、農薬、肥料メーカー、団体での基礎的な資料収集を行なったが、本格的な調査は、来年度に行なう予定である。2研究代表者が編者となって、これまでのアグリビジネス研究の成果を、『アグリビジネス論』(有斐閣)として出版した。本書の執筆者のほとんどは、本科学研究費補助金プロジェクトの研究分担者である。本研究の役割分担に即して、北アメリカ-ラテンアメリカ、ヨーロッパーアフリカ、日本-アジアの3部に分けて、各地域におけるアグリビジネスの展開状況とアグロ・フード・システムおよび農政の比較研究を行った。3日本国内におけるアグリビジネスの実態とWTO体制下における畑作農業の再編状況を知るために、東海地域で合同調査を実施した。調査対象は、名古屋港にある穀物受入れ施設、製粉工場、飼料工場と、豊橋市にある外資系企業である日本ジュースターミナル、そして田原町の農協、農家等である。この調査結果は、『東海地域におけるアグリビジネスおよび農業実態調査中間報告』として、本年2月に印刷、出版した。4昨年度に引き続き、WTO体制下における各国農業およびアグリビジネスの動向を知るために、関連文献、情報、統計を収集し、その整理を行った。これらをもとに、本年度中に最終報告書をまとめる予定である。2.過去2年間の共同研究と調査をもとに、研究分担者それぞれが個別テーマを決め、最終報告書の執筆内容の検討を数回にわたり実施した。その際、多国籍アグリビジネス研究の共通の理論枠組みを構築することに留意した。その結果、研究分担者全員が執筆した報告書をまとめることができた。3.具体的には、アメリカ、ヨーロッパ、日本・アジアの3つのグループに分かれて研究をすすめた。アメリカ・グループでは、(1)多国籍アグリビジネスの経営戦略と家族農業経営、(2)WTO・NAFTA体制下におけるアメリカ農産物貿易、(3)多国籍アグリビジネスのバイオ戦略と「農業者の利益」、(4)多国籍アグリビジネスのカナダ進出と北米穀物産業の統合化の4研究をとりまとめた。

また、ヨーロッパ・グループは、(1)EU農政改革-背景と提案の検討-、(2)WTO体制下のEU共通農業政策改革の方向をめぐって-AGENDA2000と牛乳の生産調整-、(3)EUの中・東欧諸国への拡大と農業・農業関連産業について研究した。最後に日本・アジアグループについては、(1)日本における食品産業のグローバル化と食品産業政策、(2)アジア「食」ビジネスにおけるグローバル提携の展開と再編、(3)WTO体制下の農協経営、(4)日本における農業構造調整と地域労働市場の再編について、実証研究を深めることができた。
血液型病原菌の感染予防を目指した血液型乳酸菌の消化管付着性機構の解明に関する研究

申請者の所属する研究室で発見された血液型乳酸菌は病原菌の感染防御を目的とした機能性食品への応用に期待されるが、その基礎として重要な消化管付着性機構は十分に解明されていない。これまでに血液型乳酸菌の付着因子であるシステイン結合性ABCトランスポーターの構成タンパク質(Lam29)が血液型糖鎖抗原だけでなく、腸管ムチン層に存在する18-kDaタンパク質にも結合することを明らかにしている。本年度では以下の二点を明らかにした。1.Lam29の認識部位を特定するため、Escherichia coli発現系によりLam29の組換え体を取得した。BIACORE付着性試験において本タンパク質が血液型抗原へ結合することから、組換え体における血液型抗原への付着性を明らかにした。今後、これらのE.coli発現系を用いてLam29の断片化ペプチドを作成し、血液型抗原や18-kDaタンパク質に対する結合性を解析することで、詳細なLam29結合部位を特定できると考えられる。2.0.1%のシステインを添加したMRS培地にて培養した菌体においてLam29の菌体表層での発現が約90%減少した。本菌体を用いてBIACORE付着性試験を行ったところ、コントロール菌体と比べて血液型抗原および18kDaタンパク質いずれにおいても有意に付着減少を示すことから、Lam29がマルチバインディング活性を持つことが明らかとなった。菌体の付着減少率に違いがみられることから、Lam29はタンパク質成分よりも血液型糖鎖への菌体付着に関わる可能性が示唆された。本研究において、Lam29を発現する一部の血液型乳酸菌では血液型抗原などの特定の分子を介した結合よりもむしろ複数の分子に柔軟な選択性を持つことで付着し,その後の定着に関わることが示唆された。今後、このような複数の分子に結合できる血液型乳酸菌を投与することで、同一レセプターを認識する病原菌を競合的に付着阻害し、疾病の予防につなげる新規の機能性食品への応用が大いに期待された。申請者の所属する研究室で発見された血液型乳酸菌は、Helicobacter pyloriやNorwalk virusなど血液型病原菌に対する感染防御を目的とした新規機能性食品への応用に期待される。しかしながら、その基礎として重要な血液型乳酸菌の消化管付着性機構はほとんど解明されていない。これまでに血液型乳酸菌より調製した菌体表層タンパク質のうち、物質輸送タンパク質であるABCトランスポーターの一種がムチン層に発現する血液型糖鎖抗原に結合することを明らかにしている。本年度において以下の2点を明らかにした。1、ABCトランスポーターの全長遺伝子配列を遺伝子クローニングにより特定し、系統樹解析およびマルチアライメント解析を行った。その結果、本タンパク質はシステイン結合に関わるABCトランスポーター成分と同定された。また、本タンパク質はリポテイコ酸や細胞壁成分の負電荷とイオン結合により細胞表層に留まっている可能性が示唆された。さらに、システイン付着阻害試験を行ったところ、システイン添加によりABCトランスポーターの血液型抗原への結合は減少しなかったことから、システイン結合ドメインは結合に関与していないと考えられた。本研究成果は、平成21年度において原著論文として纏め、学会誌に発表している。2、ABCトランスポータータンパク質の精製法としてイオン交換およびゲルろ過クロマトグラフィーに供する大量精製法を確立した。今後、精製ABCトランスポーターを用いて血液型抗原および胃・腸ムチンへの認識部位を明らかにしていくことで、血液型乳酸菌の消化管付着性機構の一端を解明することができると考えられる。これまでに血液型乳酸菌の付着因子としてシステイン結合性ABCトランスポーターの構成タンパク質(Lam29)を同定し、ムチン層に発現する血液型糖鎖抗原に高い付着性を示すことを明らかにしている。しかし、最近の研究では本タンパク質が血液型抗原だけでなく、他のムチン層成分にも結合する可能性が示唆されている。本年度では以下の2点を明らかにした。1、ビオチン標識したLam29と腸管ムチン層成分との結合をウエスタンブロット法により分析したところ、本タンパク質は腸管ムチン層の17-,18-および31-kDaタンパク質と結合し、18-Daタンパク質に最も強い結合性を示した。組換え体を用いた付着性試験においてもLam29との付着性が認められることから、本タンパク質が新規の宿主受容体様成分であることを発見した。本結果は、他の研究成果とともに原著論文に纏め、平成23年度内に学術誌に投稿する予定である。2、カラムクロマトグラフィーにより精製したLam29を様々な酵素もしくは化学物質を用いて処理し、SDS-PAGE分析を行った。その結果、DMSO-塩酸-臭化シアン処理によるトリプトファニル結合の切断によりに8つの断片化ペプチドを取得することができた。現在、それぞれの分解断片のHPLCによる分離を精査している。平成23年度では、HPLCにより分離・精製した断片ペプチドを用いて血液型抗原やヒストンタンパク質への認識部位を絞り込み、さらにアミノ酸置換などを行うことで詳細な結合部位を特定する予定である。

これまでに血液型乳酸菌の付着因子であるシステイン結合性ABCトランスポーターの構成タンパク質(Lam29)が血液型糖鎖抗原だけでなく、腸管ムチン層に存在する18-kDaタンパク質にも結合することを明らかにしている。本年度では以下の二点を明らかにした。1.Lam29の認識部位を特定するため、Escherichia coli発現系によりLam29の組換え体を取得した。BIACORE付着性試験において本タンパク質が血液型抗原へ結合することから、組換え体における血液型抗原への付着性を明らかにした。今後、これらのE.coli発現系を用いてLam29の断片化ペプチドを作成し、血液型抗原や18-kDaタンパク質に対する結合性を解析することで、詳細なLam29結合部位を特定できると考えられる。2.0.1%のシステインを添加したMRS培地にて培養した菌体においてLam29の菌体表層での発現が約90%減少した。本菌体を用いてBIACORE付着性試験を行ったところ、コントロール菌体と比べて血液型抗原および18kDaタンパク質いずれにおいても有意に付着減少を示すことから、Lam29がマルチバインディング活性を持つことが明らかとなった。菌体の付着減少率に違いがみられることから、Lam29はタンパク質成分よりも血液型糖鎖への菌体付着に関わる可能性が示唆された。本研究において、Lam29を発現する一部の血液型乳酸菌では血液型抗原などの特定の分子を介した結合よりもむしろ複数の分子に柔軟な選択性を持つことで付着し,その後の定着に関わることが示唆された。今後、このような複数の分子に結合できる血液型乳酸菌を投与することで、同一レセプターを認識する病原菌を競合的に付着阻害し、疾病の予防につなげる新規の機能性食品への応用が大いに期待された。
対称空間上の微分方程式系の研究

平成11年度は対称空間上の微分方程式系について,関連する2つの研究を行った.既約なエルミート対称空間のある種の境界成分上の等質直線束の切断上に実現される主系列表現の空間から対称空間上の直線束へのintertwining operatorをPoisson積分により与え,その像を特徴付ける微分方程式系を具体的に与えた.境界成分としては,対応する放物型部分群を特徴付ける制限ルート系の部分集合が,階数の低い既約なエルミート対称空間に対応しているものを考えた.対称空間上の微分方程式系は,対称空間上の等質直線束からある等質ベクトル束へのcovariantな微分作用素および,不変微分作用素からなる.この結果はJ.Funct.Anal.誌に掲載された.第2に,対称空間上のFourier変換のパラメータを拡張して得られる,Dunkl変換とHeckman-Opdam変換に対して,Fourier解析における不確定性原理を研究した.古典的なFourier解析における不確定性原理とは,「関数とそのFourier変換は同時に小さくなれない」ことを述べている.対称空間上の不変微分方程式系の動径成分を考え,対称空間の重複度を連続パラメータに拡張して得られる微分方程式系を考える.Dunkl変換とHeckman-Opdam変換は,この微分方程式系の解を積分核とする積分変換で,前者はユークリッド型の対称空間,後者は非コンパクト型の対称空間上の不変微分作用素から出発している.Dunkl変換とHeckman-Opdam変換に対し,Hardyの定理の類似を証明し,Dunkl変換に対してHeisenbergの不等式を証明した.結果は研究集会において発表を行った.対称空間の階数が1より大きいとき,フルステンベルグ境界より退化した境界成分の等質ベクトル束に実現される主系列表現または退化系列表現の空間を考える.この表現から対称空間上の等質直線束へのintertwining operatorをポアソン積分により与え,その像を特徴付ける部分方程式系を具体的に与えることを目的として研究を行った.対称空間がG/K=Sp(n,R)/U(n)の場合に以下の結果を得て発表した.Sp(n-1,R)/U(n-1)を部分対称空間として含むようなG/Kの最も退化した境界に対応する対称空間上の2階の微分方程式を具体的に構成し,その解空間と境界上の表現との同値性を示した.平成11年度は対称空間上の微分方程式系について,関連する2つの研究を行った.既約なエルミート対称空間のある種の境界成分上の等質直線束の切断上に実現される主系列表現の空間から対称空間上の直線束へのintertwining operatorをPoisson積分により与え,その像を特徴付ける微分方程式系を具体的に与えた.境界成分としては,対応する放物型部分群を特徴付ける制限ルート系の部分集合が,階数の低い既約なエルミート対称空間に対応しているものを考えた.対称空間上の微分方程式系は,対称空間上の等質直線束からある等質ベクトル束へのcovariantな微分作用素および,不変微分作用素からなる.この結果はJ.Funct.Anal.誌に掲載された.第2に,対称空間上のFourier変換のパラメータを拡張して得られる,Dunkl変換とHeckman-Opdam変換に対して,Fourier解析における不確定性原理を研究した.古典的なFourier解析における不確定性原理とは,「関数とそのFourier変換は同時に小さくなれない」ことを述べている.対称空間上の不変微分方程式系の動径成分を考え,対称空間の重複度を連続パラメータに拡張して得られる微分方程式系を考える.Dunkl変換とHeckman-Opdam変換は,この微分方程式系の解を積分核とする積分変換で,前者はユークリッド型の対称空間,後者は非コンパクト型の対称空間上の不変微分作用素から出発している.Dunkl変換とHeckman-Opdam変換に対し,Hardyの定理の類似を証明し,Dunkl変換に対してHeisenbergの不等式を証明した.結果は研究集会において発表を行った.
T.denticolaのbacterial chemotaxisの分子生物学的解析

歯周病原因菌であるT.denticolaについては、塩基配列も含め数種類の遺伝子が報告されており、prtBはキモトリプシン様プロテアーゼをコードする事が知られている。このprtBの上流は大腸菌のTrgと高いアミノ酸ホモロジーを有しており、prtBの上流にはT.denticolaのbacterial chemotaxis遺伝子が存在する可能性が示唆された。そこで染色体DNAを分離後、TaqI,Sau3A,AluIを用いて完全分解しそれぞれself annealさせた後、適宜合成プライマーを用いてinverse PCRを行いDNA sequenceを行って、その上流約2000bpの塩基配列を決定した。その結果、ORF1の上流には1215bpのORF(dmcA)が存在し、その分子量は45kDaと推定された。また、このdmcAの翻訳開始コドンの85bp上流に転写開始部位の存在することがprimer extension分析の結果明かとなった。一方、下流においてはpotential stem-loop構造が存在していた。アミノ酸分析の結果、dmcAは大腸菌等のsignaling domain(highy conserved domain)と非常に高いアミノ酸ホモロジーを有しており、大腸菌のTar蛋白とは、全DNA sequenceでは26%、アミノ酸ホモロジーでは29%であり、一方Bacillus subtillis McpA蛋白とは29%(513アミノ酸のホモロジーを有していた。T.denticola由来細胞抽出画分を抗Trg抗体を用いてWestem blotを行ったところ、45,57及び65kDaのメチル基受容蛋白の存在が確認された。Iac promoterを有するpCR-Script SK+を発現ペクターとして用いdmcAのinframeを作製後、抗Trg血清を用いてWestern blotを行った結果、約45kDaの抗Trg抗体と反応性を有するバンドが確認された。このことからこのdmcAは、T.denticola35405株のメチル基受容蛋白をコードしていると考えられる。現在、このdmcA-delutionmutantを作製中でこのmutantを用いてDmcAの性状を確認する予定である。
マウスの減数分裂特異的な新規動原体タンパク質の解析

減数分裂1の重要な側面の一つは、均等分裂では、複製された姉妹染色分体は、その動原体部分で反対方向からのスピンドル微小管により引っ張られるのに対し、減数分裂に見られる還元分裂では姉妹染色分体が同一極からのスピンドル微小管によって捕らえられる。体細胞分裂と比較すると、減数分裂では第一分裂にみられる還元分裂が余分に挿入されているだけで、ここにゲノムを半分にする本質的機構があることが分かる。複製したゲノムを反対方向へ分配する(均等分裂)か同じ方向へ運ぶ(還元分裂)かはある意味まったく正反対のことであるが、その違いを作り出している分子機構はよく分かっていなかった。Yeast two hybrid screeningは哺乳類減数分裂にmonopolar attachmentの減数分裂特定の動原体因子を調査するためにbaitとして、CENP-C(分裂酵母でMoalを接着するセントロメア蛋白質)を使用してマウス精巣cDNAライブラリーからスクリーニングを行った。我々は未知の機能を持つ斬新な減数分裂特定因子MeiCBP1を同定した。RT-PCRを行うとMeiCBP1のmRNAは他の臓器ではなく、精巣と卵巣の両方だけに発現していることを実証した。MeiCBPlのin vivoでの役割に対応するために、ノックアウトマウスを生成した。MeiCBP1タンパク質発現の全長はしなかったが、動原体でのタンパク質の発現と局在減少の短い形式が観察された。オスまたはメスのMeiCBP1ノックアウトマウスは、野生型と交配したときに完全な不妊の現象がみられた。驚くべきことに、MeiCBP1のノックアウトマウスではAnaphaseI後でprecocious sister kinetochores separationが観察された。またMeiCBP1 KOで、分離された単一の染色は、典型的なmetaphaseIIプレートに整列されることはなかった。これらのAnaphaseI後のpremature protection errorは、不妊の原因として考えられる。生殖細胞特異的に発現する新規コヒーシンサブユニットRad21Lに関する解析を行った。免疫蛍光染色法による検討の結果、卵母細胞においてRad21Lタンパク質は減数分裂の前期のleptotene期からPachytene期にかけて相同染色体のaxial element上に局在することが判明した。興味深いことに、この局在はRec8型コヒーシンと相互排他的なパターンを示していることが判明した。これらの結果から、減数分裂の前期に見られるRad21L型およびRec8型コヒーシンの相互排他的な局在パターンがバーコードの様に作用して、相同染色体のpairingに関与しているのではないかと推測された。さらにRAD21LまたはREC8欠損マウスの卵母細胞を用いて減数分裂初期の染色体構造について比較検討を行った。その結果、それぞれのコヒーシンの欠損により、Axial Element構造および相同染色体の対合に部分的な異常が見られ、さらにRAD21LおよびREC8の二重欠損株ではAxial Elementの形成および相同染色体の対合がほぼ完全に消失した。これらの結果は、先の仮説を支持するものであった。また生殖細胞特異的に発現する別の新規因子についても解析を行った。免疫蛍光染色法による検討の結果、この生殖細胞特異的因子は卵母細胞の前期において動原体に局在することが判明した。この結果より、この新規生殖細胞特異的因子が染色体分配に寄与していることが示唆された。解析は当初の計画通り遂行することができ、ここで得られた成果は学術誌や学会において公表された。RAD21LまたはREC8欠損マウスの解析は概ね完了しつつある。一方、生殖細胞特異的に発現する動原体因子の機能欠損マウスを用いた解析が今後の課題である。
疼痛管理における外来看護師の役割の構造化と教育的支援

本研究は、慢性痛のある高齢患者へ向けた外来看護師の役割の構造化及び質指標化、それを実施するために必要な教育プログラムの開発を目的に行った。慢性痛診療において慢性痛を抱えた高齢患者に対し外来看護師が担うべきとされる役割について調査した結果、25の役割を導き出した。そして、それらの役割それぞれに対応すると考える25の質指標を作成した。質指標は、「コミュニケーション・情報収集・アセスメント」、「生活支援」、「安全管理」、「診療の補助」、「多職種連携」の5つの分野からなる。次に実際に慢性痛診療に関わる外来看護師に質指標に関して調査した結果、25の質指標のうち19の指標に対しては、半分以上の外来看護師が普段の実践内容に「概ね沿っている」または「条件があえばそのように実践している」と回答した。一方で、多職種連携に関する指標や痛みのアセスメントに関する指標については、「そのように行っていない」と回答する者が多く見られた。外来看護師による25の質指標に対する意見としては、「質指標を参考に実践することは患者に有益であると思う」に対し「とてもそう思う」と回答する外来看護師が多く見られた。これらの結果は、17th World Congress on Painで発表した。その後、外来看護師が質指標で示されているケア内容の実施を支援するための教育プログラムとして、ホームページ「慢性痛ケアを見直そう!痛みの看護. Net」を作成し公開した。これは、研究の背景、研究内容の紹介、高齢者の慢性痛診療における外来看護の質指標、質指標を実施するのに必要な知識や資料を示した教材の紹介、リンク集などから成る。問い合わせや感想を送信できるようにし、研究者とのコミュニケーションを可能とした。これにより、慢性痛診療に携わる看護師へ質指標を提示するとともに、その実施のための参考となる教材の提供が可能となった。本研究は、慢性痛のある高齢者のための多職種連携実践における外来看護師の役割の構造化及び質指標化、それを実施するために必要な教育プログラムの開発を目的に行っている。本年度は、外来看護師の役割や活動状況を明らかにするための文献検討と聞き取り調査を行った。慢性疼痛管理における外来看護師の役割や活動状況に関する国内外の文献の探索を行った結果、それらを明文化した論文はほとんど見当たらなかった。慢性痛患者へのプライマリケアにおいては、チーム医療の重要性が述べられていた。次に、外来看護師の役割や活動状況を明らかにするために、痛みに関する外来における外来看護師やそこで働く他の専門職者への聞き取り調査を行った。外来看護師は、高齢慢性痛患者に対し、コミュニケーションの方法を工夫し信頼関係を構築するように努めていた。そのためには痛みの訴えを肯定的に受け止めていた。また、なにげないコミュニケーションを通して患者の性格や家族背景等について情報収集を行っていた。患者の問題や問題となりそうな事柄についてキャッチしたときには、他の専門職と情報の共有を行い連携をとっていた。看護師以外の職種へのインタビューの結果、多職種連携においては、同じ目標に向けた実践を行うことや看護師の役割の重要性が述べられていた。以上のことから、外来看護師においては、患者と信頼関係を構築すること、患者から情報収集を行うこと、多職種連携を行うことが重要である。また看護師は外来疼痛管理において重要な役割を担っていることが明らかになった。今後も聞き取り調査や質問紙調査を通してデータを蓄積していく必要がある。予定通り、聞き取り調査の準備及び実施、及び質問紙調査の準備を行っている。聞き取り調査に関しては、さらにデータを集めていく必要がある。本研究は、慢性痛のある高齢者へ向けた多職種連携実践における外来看護師の役割の構造化及び質指標化、それを実施するために必要な教育プログラムの開発を目的に行っている。本年度は、昨年度に引き続き外来看護師の役割や活動状況を明らかにするための聞き取り調査を行ったとともに、その結果を基にペインクリニックに勤務する専門職者に対する調査を行った。聞き取り調査及び文献検討により明らかとなった外来看護師の役割30項目に対し、その適切性(「そう思わない」1点「そう思う」4点)と外来看護師へは実践頻度(「全く行っていない」1点「いつも行っている」4点)とを尋ねる自記式質問紙調査を行った。643施設に依頼し、医師171人、看護職者259人、その他専門職者65人から協力を得た。30項目の役割のうち、適切性の平均値の高いものは「コミュニケーションを通し患者に安心感を与える」や「ブロック治療の介助」であった。適切性の平均値の低い役割は、「認知行動療法の実施」や「リハビリテーションの介助」「ストレッチや運動の指導」であった。「多職種との情報の共有」「他専門職者との目標の共有」「カンファレンスへの参加」「地域の専門職者との連携」は、適切性の平均値が高い一方、外来看護師による実践頻度は他の役割に比べ低かった。これらの役割を外来看護師が担っていくためには、知識や技術の習得等が求められる。30項目以外として自由記載欄に挙げられた外来看護師の役割は、「治療効果の評価」「他部署において慢性痛に関する理解を深めるための研修会実施」「外来待合時間の短縮に向けた取り組み」などであった。平成29年度は、これらの結果を踏まえ、質指標の作成及び教育プログラムの開発を行っていく。対象施設の協力を得ることに時間を要している。文書等で広く依頼するなどの対策を行っていく必要がある。

本研究は、慢性痛のある高齢者へ向けた多職種連携実践における外来看護師の役割の構造化及び質指標化、それを実施するために必要な教育プログラムの開発を目的に行っている。昨年度に、外来看護師や医療専門職者へ行った外来看護師の役割や活動状況に関する質問紙調査結果を分析し、今年度は外来看護師が担うべきとされる25つの役割を構築した。そして、これらの役割それぞれに対応すると考える25の質指標を作成した。質指標とは、高齢者の慢性痛診療において、外来看護師として、これは実践すべきと考えるケアの具体的な内容を示す指標である。この指標により、高齢者の慢性痛への外来看護において、外来看護師に一般的に何がどのようになされるべきか、その標準的な実践を示す指標を提示することができる。これにより、慢性痛のある高齢者に対する外来看護の質を可能な範囲で標準化・レベルアップするとともに、指標内容の実践が難しい場合は、その対策や教育的支援を検討することが可能となる。作成した質指標には、「コミュニケーション・情報収集・アセスメント」、「生活支援」、「安全管理」、「診療の補助」、「多職種連携」の5つの分野からなる。その後、質指標の有用性、妥当性、実行可能性を明らかにするために、実際に慢性痛診療外来に勤務する看護師に質問紙を用いて評価してもらった。193名の看護師の協力を得た。その結果は平成30年度に学会で発表する予定である。また、質指標で示されているケア内容の実施を支援するための教育プログラムとして、ホームページ「慢性痛ケアを見直そう!痛みの看護. Net」の公開に向け準備を行っている。質指標と自己学習用教材をインターネット上で公開する予定で準備を進めているが、教材の開発や著作物の転載許可の申請等で時間を有している。本研究は、慢性痛のある高齢患者へ向けた外来看護師の役割の構造化及び質指標化、それを実施するために必要な教育プログラムの開発を目的に行った。慢性痛診療において慢性痛を抱えた高齢患者に対し外来看護師が担うべきとされる役割について調査した結果、25の役割を導き出した。そして、それらの役割それぞれに対応すると考える25の質指標を作成した。質指標は、「コミュニケーション・情報収集・アセスメント」、「生活支援」、「安全管理」、「診療の補助」、「多職種連携」の5つの分野からなる。次に実際に慢性痛診療に関わる外来看護師に質指標に関して調査した結果、25の質指標のうち19の指標に対しては、半分以上の外来看護師が普段の実践内容に「概ね沿っている」または「条件があえばそのように実践している」と回答した。一方で、多職種連携に関する指標や痛みのアセスメントに関する指標については、「そのように行っていない」と回答する者が多く見られた。外来看護師による25の質指標に対する意見としては、「質指標を参考に実践することは患者に有益であると思う」に対し「とてもそう思う」と回答する外来看護師が多く見られた。これらの結果は、17th World Congress on Painで発表した。その後、外来看護師が質指標で示されているケア内容の実施を支援するための教育プログラムとして、ホームページ「慢性痛ケアを見直そう!
網羅的遺伝子機能解析のためのRNA干渉誘導マイクロアレイ

RNA干渉を利用して多数の遺伝子の機能を細胞レベルで迅速に分析することのできるsmall-interfering RNA(siRNA)導入用マイクロアレイの作製を目的とた。研究を進める中で、siRNAの導入効率の向上が最重要課題であるとの認識に至ったため、とくに、siRNA導入用アレイの試作とsiRNA導入方法の開発を中心に研究を進めた。まず、マイクロパターン化自己組織化単分子膜上にカチオン性脂質とsiRNAの複合体を担持させるという手法を用いてアレイを作製した。また、アレイ上における細胞へのsiRNAの導入および遺伝子発現の抑制の可能性について調査した。siRNAアレイ上で細胞を培養した結果、siRNAが細胞内に導入され、同時に導入したEGFP遺伝子の発現は配列特異的に抑制された(論文投稿中)。次に、アレイに搭載するsiRNAとして、完全長cDNAを鋳型として合成した長鎖dsRNAを、さらにリボヌクレアーゼで分解して得られるsiRNAを用いることを検討した。多種類の遺伝子の発現を抑制したい場合であっても、最適なターゲット配列を予め知る必要がないという利点をもつためである。この場合にも、アレイ上に培養された細胞の微小領域に限局してd-siRNAによる干渉阻害を誘導できた。第3の方法として、これまで以上の高い効率でsiRNAを細胞内に導入するため、高電圧パルスを利用するエレクトロポレーションを試みた。カチオン性高分子であるポリエチレンイミンとsiRNAの高分子電解質複合体形成を利用して電極基板上にsiRNAを担持し、その表面に細胞を播種した。細胞がアレイに接着した後、電気パルスを印加することで、siRNAのアレイからの脱離と細胞への導入を行わせた。アレイの作製条件、電気パルスの印加条件、評価法などを最適化することで、高い効率でsiRNAの導入が可能で、その結果としてsiRNAと同時に導入された遺伝子(発現プラスミド)および内在性の遺伝子の発現を高い効率で抑制することが可能であった。以上のように、本課題では、siRNA導入用アレイの試作とsiRNA導入方法の開発に成功した。ゲノム解読のよってもたらされた数万種類に及ぶ新規遺伝子の機能解析を行うためには,多種類の遺伝子の過剰発現やノックアウトを短時間の内に効率よく行うことのできる技術が不可欠である。本研究では、RNAiを利用して多数の遺伝子の機能を細胞レベルで迅速に分析することのできるsiRNA導入用マイクロアレイの作製を目的とする。本年度は、マイクロパターン化自己組織化単分子膜上にカチオン性脂質とsiRNAの複合体を担持させるという手法を用いてマイクロアレイの作製を試みた。さらに、マイクロアレイ上における細胞へのsiRNAの導入および遺伝子発現の抑制の可能性について調査した。マイクロアレイの作製には、まず、金を蒸着したガラス基板表面に1-ヘキサデカンチオールの単分子膜を形成させ、紫外線パターニング法によって単分子膜をスポット状(直径1mm)に除去し、多数の金スポットを形成させた。次に、これらのスポット内に11-メルカプトウンデカン酸の単分子膜を形成させることでマイクロパターン化表面を得た。緑色蛍光タンパク質(EGFP)を発現するプラスミドおよびEGFP遺伝子の一部と相同な配列をもつ22塩基対のsiRNA、カチオン性脂質を混合することで複合体を調製し、これを各スポットに静電的に吸着させることで担持させた。マイクロアレイ上へのsiRNAの担持は、表面プラズモン共鳴イメージング法ならびに蛍光プローブを用いた評価法により確認することができた。また、siRNA

マイクロアレイ表面上でHEK293細胞を培養した結果、siRNAが細胞内に導入され、同時に導入されたEGFP遺伝子の発現は配列特異的に、しかも、siRNAの担持密度に依存して抑制された。以上の結果、本手法の有効性が示されたものと考える。次年度は、さらに、多種類の遺伝子発現を同時に抑制するための方法を確立し、新規遺伝子の機能解析に有用であるかを検証したい。ゲノム解読のよってもたらせれた数万種類に及ぶ新規遺伝子の機能解析を行うためには、多種類の遺伝子の過剰発現やノックアウトを短時間の内に効率よく行うことのできる技術が不可欠である。本研究では、RNAiを利用して多数の遺伝子の機能を細胞レベルで迅速に分析することのできるsiRNA導入用マイクロアレイの作製を目的としてきた。本年度は、アレイに搭載するsiRNAとして、完全長cDNAを鋳型として合成した長鎖dsRNAを、さらにリボヌクレアーゼ(dicer)で分解して得られるRNA(d-siRNA)を用いることを中心に検討した。その理由は、多種類の遺伝子の発現を抑制したい場合、従来のsiRNAでは各々の遺伝子について最適なターゲット配列を予め知っておく必要があるのに対して、d-siRNAでは事前の最適化を必要としないためである。アレイの作製には、これまでに開発した方法、すなわち、マイクロパターン化自己組織化単分子膜上にカチオン性脂質とsiRNAの複合体を担持させる手法を用いた。モデル遺伝子として緑色蛍光タンパク質(EGFP)を用い、マイクロアレイ上における細胞(HEK293)へのsiRNAのトランスフェクションおよび同時に導入されたEGFP遺伝子の発現抑制効果について調査した。その結果、パターン化SAMを用いることで、アレイ上に培養された細胞の微小領域に限局してd-siRNA干渉を誘導することができた。その際、担持に用いたd-siRNA溶液の濃度が増大するにつれて発現抑制効果は高くなった。10ng/plのd-siRNA溶液を用いた場合には、83%の発現低下がみられた。また、同時に導入されたプラスミドが代謝されまでの期間、d-siRNAによる遺伝子発現抑制効果は継続した。以上の結果、d-siRNAを用いたRNA干渉誘導マイクロアレイの有効性が実証されたものと考える。ゲノム解読によってもたらされた数万種類に及ぶ新規遺伝子の機能解析を行うためには、多種類の遺伝子の過剰発現やノックアウトを短時間の内に効率よく行うことのできる技術が不可欠である。本研究では、RNA干渉を利用して多数の遺伝子の機能を細胞レベルで迅速に分析することのできるsmall-interfering RNA(siRNA)導入用マイクロアレイの作製を目的としてきた。最終年度に当たるH17年度は、マイクロアレイに搭載されたsiRNAを、これまで以上の高い効率で細胞内に導入するための手法についてさらに研究を進めた。
日韓の環境文学の研究調査

本課題「日韓の環境文学の研究調査」の主たる目的は、平成19年度に開催予定の日韓合同の文学・環境シンポジウム(以下「日韓合同シンポジウム」)に向けた基礎的調査として、日本の環境文学・思想の研究を深めるとともに、韓国の環境文学・思想の情報収集と調査・研究を遂行することにある。上記の目的を達成するため、研究代表者及び研究分担者は次の4つの具体的な課題を設定し、各自の役割分担を遂行する作業に着手した。各自が分担すべき課題は、(1)日本の環境文学の体系的考察、(2)韓国の環境文学の情報収集・調査・研究、(3)日韓の環境文学の書誌作成。(4)「日韓合同シンポジウム」における共通テキストとしての日本の環境文学作品(石牟礼道子、山尾三省、宮沢賢治の著作)の英語翻訳と序文作成、である。また、これらの作業過程にあっては電子メールを介した情報交換や意見交換を継続したのみならず、平成18年5月と9月、2度にわたり研究会を催し、各役割分担の遂行状況を把握すると同時に討議を重ねるなど、課題遂行に向けた協同体制を堅持した。本課題に必要な韓国側研究者との連携については、まず「日韓合同シンポジウム」をめぐる連絡網の構築を実現させた。次いで、平成18年11月に研究代表者他4名が訪韓し、韓国側研究者と意見交換・協議を通じて交流を深めたばかりか、ASLE-Korea大会のシンポジウム「日韓環境文学の現在と将来」に参加した。さらにその機会を利用し、東アジアからの研究・情報発信に関わる核の形成の意義を訴えて共感を得た。このような作業を鋭意継続した結果、4つの具体的課題をすべて遂行したほか、国際的に著名な詩人3名を招聘講師として迎えつつ、「場所、言葉、自然-日韓環境文学の<いま>を考える」を統一テーマとした「日韓合同シンポジウム」を本年8月金沢市で開催することを確定させた。
次世代不揮発性メモリに向けたd電子系相変化カルコゲナイドの開拓

本研究では、Cu2GeTe3やCr2Ge2Te6といった遷移金属を含有するカルコゲナイド系相変化材料について、その物性や伝導機構変化、局所構造や結合状態変化を調査し、新タイプの相変化材料:d電子系相変化材料の相変化機構を解明する事を目的とし、本期間において以下の知見を得た。(1)結晶化メカニズムCr2Ge2Te6アモルファスの結晶化過程について、示差走査熱量計を用いた非等温測定により、Ozawa法を用いて評価した。その結果、Cr2Ge2Te6アモルファスの結晶化のAvrami次数は昇温速度に殆ど影響せず、3程度を示す事が分かった。この事は、その結晶化は界面成長支配である事を示す。一方で、従来材のGe2Sb2Te5アモルファスは、同様の実験において大きなAvrami次数を示し、核生成支配により結晶化が進行する事を確認した。また、結晶化における速度定数を評価した所、Cr2Ge2Te6アモルファスの速度定数はGe2Sb2Te5のそれとほぼ同等であり、その結晶化速度は高速に進行する事が示された。以上より、Cr2Ge2Te6は、高い結晶化温度を示すと同時に、成長支配による高速結晶化が可能である事が分かった。(2)伝導機構低い電気抵抗を有する特異なCr2Ge2Te6アモルファスの伝導機構について、伝導の温度依存性から評価した。その結果、300K以上の温度領域ではバンド伝導、300K以下の温度領域では、ホッピング伝導により伝導している事が明らかとなった。更に、300K以下のホッピング伝導は、200K以上ではMott VRH伝導、200K以下ではEfrosーShklovskii VRH伝導に変化する事が分かった。また、Cr2Ge2Te6アモルファスでは、従来材料のように、フェルミ準位はバンドギャップの中央にピンニングされておらず、価電子帯の直上に位置している事が明らかとなった。2018年度は、特に、Cr2Ge2Te6に焦点をあて、その結晶化メカニズムを明らかにすると共に、Cr2Ge2Te6アモルファス相が有する特異な性質、即ち、一般的な相変化材料アモルファス相よりも極めて低い電気抵抗を有する特徴について、その伝導機構の観点から解析を行った。その結果、Cr2Ge2Te6アモルファスは、界面成長支配により結晶化が進行すること、アモルファス相の伝導機構は、300Kを境にバンド伝導とホッピング伝導に変化し、更に、200Kを境に、MottーVRHとESーVRHに変化する事を明らかにし、伝導機構の観点からも従来材とは異なる事が分かってきた。また、一般的には、相変化材料のアモルファス相のフェルミ準位は、その不規則構造に由来して、バンドギャップの中央に位置(ピンニングされている)すると理解されているが、Cr2Ge2Te6アモルファスでは、そのフェルミ準位は価電子帯近傍に位置している事が明らかとなった。以上のように、Cr2Ge2Te6アモルファス相の伝導機構は、従来材とは異なる特徴を持っている事が示された。以上のように、d電子系相変化材料は、これまでのp電子系相変化材料とは、結晶化メカニズムや伝導メカニズムも異なる事を明らかにしており、今後の材料設計指針に重要な知見を与えるものであり、当初の計画通りに進展している。来年度も、引き続き、伝導機構について、特に、Cr2Ge2Te6の結晶相について解析を行い、相変化に伴う伝導機構の変化について議論する。また、d電子系相変化材料の化学結合や局所構造の観点から、その相変化メカニズムを解明する。その為、光電子分光測定やX線吸収微細構造測定を行う予定である。更に、Cr2Ge2Te6のみならず、Cu2GeTe3といったd電子系相変化材料のメモリ動作についても評価を進める。メモリ動作にあたっては、特に、動作エネルギーや動作速度に注目しながら評価を行う。更に、Cr2Ge2Te6では、アモルファス相の伝導機構が従来材とは異なる事が分かってきたが、この伝導機構の相違が、アモルファス中の電気抵抗のドリフト現象(材料をある温度で等温保持した時、電気抵抗が徐々に変化してしまう現象)に及ぼす影響を調査し、実用へのメリットデメリットを明確する予定である。