hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
宇宙初代天体と宇宙再電離源の観測的研究

文部科学省国立天文台の「すばる望遠鏡」(アメリカ合衆国ハワイ州ハワイ島マウナケア山頂に設置されている口径8.2mの光学・赤外線望遠鏡)が世界に誇る広視野赤外線カメラ(MOIRCS)を用い、いくつかの天域に対し深宇宙探査を行った。合わせて、ヨーロッパ南天天文台およびハッブル宇宙望遠鏡のデータを用いて高赤方偏移銀河の探査を継続中である。赤方偏移8の銀河では重元素量の少ない、第1世代星の生成が起こっていることを発見した。本計画は可視光帯ではプローブできないz>7の高赤方偏移宇宙にある銀河やクェーサーの近赤外線探査を行うことを目的したものである。一方、z>7の宇宙では宇宙空間に存在するガス(一般に銀河間ガスと呼ばれる)の再電離が行われた時期に相当しており、宇宙再電離源の探査も極めて重要になる。その様子を直接ライマン?輝線をプローブとして観測することは原理的に可能である。MOIRCSによる、近赤外線狭帯域ディープサーベイを行い、研究を進めてきている。観測天域はGOODS-SouthC秋のシーズン)とGOODS-North(春のシーズン)に分けて、効率よく遂行できるよう計画を立案した。現在のところGOODS-North`のデータが取得され、データの解析を行っている最中である。この解析及び研究の推進のため、支援研究員を雇用し、デーダ解析専用シズテムの構築を行った。国内外の関連研究者(研究分担者の市川隆氏をばじめ、松田有一氏(京都大)やDave Sanders(ハワイ大)、Rychard Bouwens(UCLA)、Richard Ellis(Caltech)、Anton Koerkemoer(STScI/NASA)らとの研究連絡を行い、国際的な共同研究として、すばる望遠鏡とMOIRCSの組み合わせを最大限に有効利用ずる戦略をとっている。このような戦略の中で、撮像探査のみならず、高赤方偏移宇宙にあると考えられるクエーサー(活動銀河中心核)の分光観測を行った(候補天体はX線探査で見つかったもので、可視光帯では全く見えない天体であり、近赤外線での観測が必須になる)。約10個の候補天体の近赤外線分光データをMOIRCSを用いて取得し、現在データ解析中である。現在確認されでいる、最も遠方の銀河の赤方偏移はz=6.96であるが、我々の観測により、このレコードを破る可能性が出てきた。クェーサーも宇宙再電離に貢献している可能性が高いので、星生成銀河と両面から研究を進めていくことができる意義は高い。本研究計画では可視光帯では探査できないz>8の高赤方偏移宇宙にある銀河やクェーサー(活動銀河核)の近赤外線探査を行ってきている。使用している施設は国立天文台すばる望遠鏡であり、世界的にみてトップレベルの近赤外線カメラ・分光器であるMOIRCSを利用している。この探査のためには多波長帯でのディープな撮像観測データが揃っている天域を選ぶのがよく、我々はGOODS-NorthとGOODS-South(ハッブル宇宙望遠鏡のディープサーベイフィールド)を目標天域とした。このうち、GOODS-Northについては観測データを取得し、解析を勧めている。一方、これらディープフィールドのほかに、高赤方偏移電波銀河も候補天域として、観測計画を進めており、一つの天域については予備的なデータを取得した。こちらもデータ解析を進めてきている。現段階では、狭帯域フィルターのデータを利用して、輝線天体の検出に成功している。これらの天体の素性を探るには近赤外線における分光観測も必要となり、観測計画を提案中である。これらの観測研究に加え、ヨーロッパ南天天文台で新たに稼動を始めた近赤外線広視野サーベイ専用望遠鏡であるVISTAによる、ULTRA-VISTA計画に正式メンバーとして参加し、準備を進めている。VISTAには視野1.5度×1.0度をカバーする広視野近赤外線カメラがあるので、非常に高い効率でz>8の銀河の探査が可能になる。そのため、すばる望遠鏡のプロジェクトと共に進めている。すばる望遠鏡の高性能近赤外撮像分光器MOIRCSに狭帯域フィルター(中心波長=2.3ミクロン)を用いて、深宇宙探査を行った。今年度は赤方偏移z=2.5にある電波銀河4C23.56周辺の天域をカバーする観測を行った。その結果、この電波銀河に付随していると考えられる星生成銀河を14個発見した。電波銀河から離れた天域ではこのような星生成銀河は発見されなかった。これらのことから、この電波銀河周辺には一般の天域に比べて銀河の個数密度が高い、いわゆるオーバー・デンシティ領域(個数密度が高い領域)であることが判明した。赤方偏移z=2を超える宇宙に置いては、まだ銀河団の検出が十分に行われていない。そのため、この電波銀河を含む天域は、今後の原始銀河団形成論の研究にとって非常に重要な情報を出してくれることが期待される。

また、MOIRCSで行っている深宇宙探査との関連で、ハッブル宇宙望遠鏡の新しい近赤外線カメラWFC3によるハッブル・ウルトラ・ディープ・フィールド(HUDF)の観測データを用いて、赤方偏移z=8の銀河の研究も合わせて行った。この研究でz=8の銀河を8個同定し、それらの紫外線光度関数を新たに導出した。その光度関数に基づき、宇宙再電離を可能にする電離光子の放出率を評価したところ、電離光子の銀河からの離脱率が70%あれば、これらの銀河からの電離光子で宇宙再電離が可能であることを見出した。この状況では、銀河そのものの電離ガスから放射される電離ガス連続光は無視できる。そのため、z=8の銀河尾紫外連続光が異常に青くなっていることが説明される。この解析で判明したことは、z=8の銀河で生成された星の重元素量が近傍銀河で生成される星のものと比べて、非常に少ないことが要求されることである。以上のことから、ほぼ第一世代星の星と同レベルの少ない重元素量のガスから星が爆発的に誕生し、さらにそれらは超新星爆発をおこしてホット・バブルが吹き荒れているような銀河形成期の描像が得られた。今後の銀河形成期の研究に多大な貢献をすることができた。
高分子コロイド系の構造形成と光多重散乱現象に関する計算科学的研究

平成12年度において本研究代表者は、高分子コロイド系の相形成および光多重散乱に関する研究を行い、以下のような成果を挙げた。(1)コロイド凝集系における光多重散乱スペクトルの解明:高分子コロイド凝集系の光散乱強度に関し、特にその波数依存性に着目して数値的に調べた。その結果、従来説明が困難であった光散乱強度の振る舞いを、定量的に非常に良く説明する事が可能となった。(2)2次元コロイド結晶における融解相転移:気相-液相界面におけるコロイド結晶の形成過程、及び融解相転移の性質を解明するために、モンテカルロ・シミュレーションを行った。その結果、この系は通常の3次元結晶の融解相転移とは異なり、2段階相転移を示す事が明らかとなった。具体的には秩序相と無秩序相の中間的な状態として、2次元系特有の"hexatic相"と呼ばれる状態が存在する事が確認された。(3)荷電コロイド系における有効相互作用:近年、溶液中の荷電コロイド系における相互作用の性質に関して、様々な観点から関心が持たれている。本研究ではモンテカルロ・シミュレーションを行い、溶液中における荷電コロイド粒子系、及びその電気二重層の振る舞いに関して数値的に明らかにした。平成11年度において本研究代表者は、高分子コロイド系の相形成および光多重散乱に関する研究を行い、以下のような成果を挙げた。(1)高分子コロイド系のゾルーゲル転移に関する大規模シミュレーション:高分子コロイド凝集系におけるゾルーゲル転移の臨界的性質について明らかにした。具体的にはゲル化が進行する振る舞いの時間依存性について数値的に調べる事により、ゲル化のカイネティクス、及びその構造形成について明らかにした。(2)コロイド凝集系における光多重散乱スペクトルの解明:(1)の計算によって得られた結果に基づき、コロイド凝集系の光散乱強度に関して数値的に調べた。(3)2次元コロイド結晶における融解相転移:気相-液相界面におけるコロイド結晶の形成過程、及び融解相転移の性質を解明するために、モンテカルロ・シミュレーションを行った。
企業内教育訓練制度の国際比較

1.わが国企業の教育訓練制度の特徴を明らかにするため,対象国を広くとり(東南アジア,ヨーロッパ,オーストラリア),対象分野も広げて調査をおこなった.研究成果報告書として提出するのは,東南アジアと日本の比較部分のみである.他の分野での成果は,将来,雑誌論文や図書の形で刊行される予定である.2.成果報告書の内容は,東南アジアの地元企業と日本企業の技能形成方式の異同を,職場でのききとり調査をもとに明らかにしたことである.技術のタイプを量産型,非量産型,装置産業,第3次産業の4つに分け,合計産業18企業での調査結果をもとに技能形成方式を比べた.その結果は,次のように要約される.(1)タイもマレーシアも通説に反して,技能形成の中心は職場での実地方式(OJT)にある.この点は,日本とまったく同じである.(2)しかし,技能の幅や深さといった点では,日本の方がはるかに進んでいる.どの範囲の仕事までこなせるかという技能のよこの広がりは,日本が最も広く,タイ,マレーシアはまだまだ狭い.異常や変化にどれだけ現場労働者が対処しているかという深さの面でも,日本が最もすすんでいる.タイとマレーシアのちがいは,タイのすべての企業で職長が下から昇進しているのに対して,マレーシアの一部企業で高学歴者が直接,職長として入ってくる状況がみられることである.(3)しかし,タイ,マレーシアともに,労働者の技能の幅・深さが日本に近づいていくようなメカニズムをもっている.ただ,まだその効果が十分認識されていない点がある.対外経済協力としてわが国が取り組むべきは,そういった点を強化していくことである.1.わが国企業の教育訓練制度の特徴を明らかにするため,対象国を広くとり(東南アジア,ヨーロッパ,オーストラリア),対象分野も広げて調査をおこなった.研究成果報告書として提出するのは,東南アジアと日本の比較部分のみである.他の分野での成果は,将来,雑誌論文や図書の形で刊行される予定である.2.成果報告書の内容は,東南アジアの地元企業と日本企業の技能形成方式の異同を,職場でのききとり調査をもとに明らかにしたことである.技術のタイプを量産型,非量産型,装置産業,第3次産業の4つに分け,合計産業18企業での調査結果をもとに技能形成方式を比べた.その結果は,次のように要約される.(1)タイもマレーシアも通説に反して,技能形成の中心は職場での実地方式(OJT)にある.この点は,日本とまったく同じである.(2)しかし,技能の幅や深さといった点では,日本の方がはるかに進んでいる.どの範囲の仕事までこなせるかという技能のよこの広がりは,日本が最も広く,タイ,マレーシアはまだまだ狭い.異常や変化にどれだけ現場労働者が対処しているかという深さの面でも,日本が最もすすんでいる.タイとマレーシアのちがいは,タイのすべての企業で職長が下から昇進しているのに対して,マレーシアの一部企業で高学歴者が直接,職長として入ってくる状況がみられることである.(3)しかし,タイ,マレーシアともに,労働者の技能の幅・深さが日本に近づいていくようなメカニズムをもっている.ただ,まだその効果が十分認識されていない点がある.対外経済協力としてわが国が取り組むべきは,そういった点を強化していくことである.1.ホワイトカラーの教育訓練については、女子を中心に調査をおこなった。女子の管理職は今後ますます増えていく。彼女らがどんなキャリアをつんでいるかをききとりした。冨田は生産職場をたずね、ブルーカラーの女子管理職の経験を明らかにした。脇坂と中村は第三次産業、特にスーパーを中心に、女子管理職のキャリアをききとりした。2.ブルーカラーの知的熟練形成を担当した小池、村松、久本は愛知県の大企業2社、関連中小企業6社の計8社をたずね、10の職場でききとりした。業種は製造業の機械職場と組立職場である。技術のタイプを大まかに、量産型と非量産型に分け、企業規模および技術の類型によってブルーカラーの知的熟練形成に差があるかをみようとした。その結果(1)大企業においては量産・非量産を問わず、ブルーカラーの大多数が知的熟練を習得していること、(2)中小企業では、非量産型職場のブルーカラー労働者は比較的よく知的熟練を有していること、(3)それに対し量産職場では難しい仕事をやる人と単純な仕事をやる人が分かれているケースがみられること、の3点が明らかになった。また、知的熟練形成のためには実地方式(OJT)だけでは不十分で、3-4日の短いOJTを適宜挿入して、OJTでえた知識のまとめをすることが重要だと指摘された。3.ヨーロッパ諸国の企業内教育訓練については、服部がイギリスの大手化学会社ICIをたずね、企業内職業訓練センターの内容とそこでの訓練が企業内にどういう影響を与えているかをききとりした。4.経済史にあらわれた技能伝播研究のサーベイを通して、猪木は、技能が伝わるためには人と人との接触がたいへん重要であることを明らかにした。
医療における職種間協働問題に対するチームビルディングの理論展開とその効果の検証

本研究は、医療における協働問題に対して、チームビルディングの理論に基づく介入の効果を明らかにすることを目的として実施した。チームビルディングの4つの要素である目標設定、対人関係、役割の明確化、問題解決を焦点とした医療現場で実施可能な取り組みが明らかになるとともに、これらを効果的に展開するために必要な管理者の役割や組織の管理体制についての示唆が得られた。また、看護チーム及び看護/介護チームにおける調査の結果、職種間関係特有の効果は十分に検討できなかったものの、これらの取り組みの実施状況は、チームプロセス及びチームの有効性と関連しており、医療における組織開発に有用な枠組みであることが示唆された。医療において有効なチームビルディングの方法を明らかにするために、昨年度のデータをフィードバックして管理者からの意見を聴取するとともに、医療従事者を対象とした面接調査を実施した。チームを構成する医療従事者の配置方法による比較も行うために、チームメンバーが、患者ケアを行う病棟に配属されている病棟配属型チーム、病棟に配属されていない職種も含めて、患者ケアをそれぞれが遂行しながらカンファレンス等を通じて情報共有を行っている自立連携型のチームの双方を対象とし、そのメンバーである看護師、リハビリテーションスタッフ、社会福祉士、臨床工学技士からデータを収集した。得られたデータは、Kleinらの示したチームビルディングの4つの要素である目標設定、対人関係、役割の明確化、問題解決を枠組みとし、これらを対象とした取り組みに分類した。目標設定を対象とした取り組みとしては、互いの価値観の理解と共有、チームの仕事の成果の共有、対人関係に対しては、互いの能力の理解と信頼の醸成、葛藤への対処、役割の明確化に対しては、互いの強みの活用、配分の公平性、問題解決に対しては、スタッフの関心事を拾い上げる仕組みなどがあげられ、それぞれの具体的な手法が明らかになった。自立連携型のチームでは、これらに取り組む上で、病棟配属型チームよりも時間的負担が大きく、非公式な情報共有の機会が多く得られることが必要であった。また、4つの要素に加え、これらを支える要素として、管理者がスタッフ個々に個別的配慮を行うこと、チームに一定の自律性が認められていること、メンバー構成のバランスも重要であることが明らかになり、チームが内在している組織の管理手法の影響も大きいことが示唆された。さらにこれらの取り組みは、職種内で展開され効果を発揮した上で職種間関係に適用される例が多く、職種内関係も、職種間関係の基盤として重要であることが示唆された。チームビルディングに関連する活動の実施状況とチームの機能との関連をみるために、3施設28病棟を対象に質問紙調査を実施した。チームビルディング活動としては、前年度までの調査に基づき、目標設定、対人関係、役割の明確化、問題解決の4つの要素を焦点とした活動を表す項目を尺度化して用いた。チームの機能としては、革新的風土を測定する尺度である日本語版Team Climate Inventory(TCI)に加え、チームの仕事に対する自己評価、チームメンバーとしての満足感を問う質問項目を設定した。分析の結果、チームビルディング活動は、「個々の表出の促進」「管理者やリーダーによる成果の強調」「公平・明確な役割関係の構築」の3因子構造であった。個人レベルの分析により、これらの3因子は、TCI得点、チームの仕事に対する自己評価、チームメンバーとしての満足感と有意に関連しており、これらの活動がチームの機能を高める上で有用であることが示唆された。得られたサンプル数からは、これらの得点について看護チームと看護/介護チームの間での差を分析することは困難であり、チームビルディングが職種内関係と職種間関係に異なった影響を及ぼすかどうかは、今後継続した比較分析が必要と考えられた。また、28病棟のうち20病棟では、チームビルディングの実施状況とチームの機能の継時的な変化をみるために、7月および2月の2時点で調査を実施した。分析の結果、チームビルディングの3因子、TCI得点、チームの仕事に対する自己評価、チームメンバーとしての満足感の平均値は2回目の調査時点で低下する傾向があり、一部では有意な低下が認められた。チームビルディング活動については、調査時期によってその必要性が変化した可能性があるが、チームの機能の低下については、他の要因の影響も大きいと考えられ、背景要因をさらに探索する必要があると考えられる。チームビルディングの効果の評価指標の選定を目的として、文献調査、看護管理者を中心とした医療従事者からの意見聴取および質問紙調査を実施した。チームビルディングがチームにもたらす効果として、協働関係つまりチームプロセスの改善及びチームパフォーマンスの質の向上が考えられる。チームビルディングによって改善されるチームプロセスと考えられる組織目標やビジョンの共有、対人関係の改善などを測定するための評価指標として、Team Climate Inventory(TCI)日本語版を作成した。また、チームパフォーマンスの評価指標としては、文献調査に基づき、現在の患者ケアの質、チームとして継続的に機能する力、チームメンバーのチームで働くことに対する満足度が有用であると考えられ、これら3要素を評価する尺度を作成した。

TCI日本語版およびチームパフォーマンス評価尺度が集団レベルで活用可能なものであるかを確認するため、28施設の病院において看護師のチーム及び看護管理者を対象に質問紙調査を実施した。その結果、両尺度は集団単位での分析が可能であること、TCI日本語版の尺度得点はチームパフォーマンスの評価と有意な関連があることが明らかになり、チームプロセスの評価指標として有用であるが、「チーム」の範囲に対するとらえ方は個人間で異なるため、部署などの明確に定義された集団に多職種が属しているか、あるいはこれらの職種が必要時だけでなく日常的に関わり合って業務を遂行しているという形態のある施設で用いる必要があると考えられた。参加施設のうち、継続して協力可能な施設に対して来年度以降フィードバックを行い、これらの施設における協働推進のための取り組みを把握しながら、介入方法や目標を設定する予定である。平成24年度は、昨年度のデータのフィードバックと討議を通して協力体制について調整を行い、現在行われているチームビルディングの取り組みについて調査を行う予定であった。質的調査を実施することができたが、データのフィードバックと討議に時間を要し、質問紙調査によるデータ収集に至らなかった。継続的に協力を得る予定であるが、年度ごとの計画からみると、やや遅れが生じている状況である。協力を予定していた施設の事情の変更があり、予定通りの協力体制の構築に至らなかったため、計画の順序を変更し、評価指標の作成を中心に研究を実施した。これらは活用可能な指標であると考えられるが、継続的にデータ収集する体制を確保する必要があるため、やや遅れが生じている状況である。平成24年度には、量的データの収集に至らなかったため、次年度に使用予定の費用が生じている。これについては、引き続き協力施設と話し合い、スケジュールを調整し、早期に量的データの収集を開始し、印刷・輸送費として使用する。次年度請求分の研究費は、これに加え、データ収集および成果発表のための旅費として使用する予定である。23年度の調査の対象施設のうち、データのフィードバックと討議を行う予定の施設がある。施設の管理者と話し合い、早期に今後のデータ収集の時期、協力体制について調整を行うとともに、対象施設の協働推進のための取り組みについて質的に調査を行う予定である。また、今年度から新たに協力可能な施設についても検討を開始している。次の段階として、医療におけるチームビルディング活動の効果を明らかにし、フィードバックによる変化をみるために量的調査を実施する予定であり、そのための印刷・郵送費に用いる。また、データ収集及び研究成果の発表のための旅費、論文校正の費用として用いる。23年度は、質的な調査を実施しなかったため、謝金等の費用が発生せず、物品、その他の費用として主に使用した。
断層の活動履歴を断層物質中の鉛同位体比から復元する新手法の開発

本研究は、東日本の大規模な破砕帯を伴う活断層中の、既によく調査されたトレンチ路頭から試料を採取して、鉛同位体比と化学組成を精度よく測定することで、断層の年代測定及び活動度の新しい評価法としての研究手法を提示することを目的とする。北海道夕張郡のシューパロ湖周辺のダム計画のために掘削されたコア中の断層、福島県双葉郡の路頭から採取した双葉断層と畑山断層、及び群馬県多野郡上野町の神流川の断層の試料、計13地点から採取した。機器中性子放射化分析、ICP発光分析計及びICP質量分析計を併用して、注目しているウラン、トリウム、鉛以外に主成分元素や希土類元素についても定量を行った。主成分・微量元素から同一起源物質と考えられ、ウラン/鉛比とトリウム/鉛比が大きく異なる母岩とガウジの対試料について選定してから、鉛同位体比を測定する。双葉断層N10地点の隣接した部位から採取した3試料は同一起源物質と考えられ、ウラン/鉛比とトリウム/鉛比が大きく異なった。畑山断層Ht101地点の隣接した部位から採取した3試料は起源の異なると考えられ、本研究には適さない。畑山断層M152地点の隣接した部位から採取した4試料のうち、2試料は起源が同じと推測できるし、ウラン/鉛比とトリウム/鉛比が大きく異なるので、この対試料は本研究に都合がよい。畑山断層Ht132の試料はウラン/鉛比とトリウム/鉛比がほとんど変わらないので本研究には適さない。神流川の試料もウラン/鉛比とトリウム/鉛比も変動が小さく、本研究にはやや適さない。同様に、シューパロ湖周辺の掘削試料についても幾つか、本研究に適する試料の対が見つかった。残念ながら、鉛分離時のブランクがまだ多くてまだ鉛同位体比の測定までに至っていない。化学実験台の取っ手やクリーンルームの壁が塩ビ加工製品であるため、鉛の汚染源となっていると考えていて、対策を検討している。既に採取されている中部日本の数地点の代表的な断層の断層粘土およびその母岩中の鉛、ウラン、トリウムの含有量の定量について、クリーンなスペース内での化学分離の必要のない放射化分析による測定法の精度についてまず検討した。中性子放射化分析法でトリウムは問題ないが、低濃度のウランの精度良い定量にはカドミニウムカプセル中の照射が必要である。立教原研ではカドミニウムカプセル中の照射は容易だが、平成11年度で閉鎖されてしまう。一方、平成12年度以降利用申請している日本原研ではカドミニウムカプセル中の照射が可能かどうかは現時点では未確定である。さらに鉛の定量法としての高量子放射化分析法は感度が低く、精度良い定量は難しい。従って、鉛同位体比のみならず含有量の定量についてもクリーンなスペースが必要で、含有量の測定には試料の溶液化と北大医学部の四重極ICP質量分析計による分析が必要という結論に達した。次に、ICP質量分析計で測定するために酸による試料の溶液化が必要で、そのためのブランクの低減化と鉛、ウラン、トリウムの化学分離の必要性について検討することが課題となる。特に酸分解時の鉛のブランクを下げるにはクリーンな化学実験スペースを確保することが必要である。平成12年4月にこれまでの間借りの狭い実験スペースから新しく建設された実験室に移ることが確実になり、そこではクリーンスペースとダクト設備があるため、そのスペースで酸の蒸留、容器の酸洗浄と化学分離がクリーンエア中で可能なように、又平成11年度の予算内で製作できるようにクリーンドラフトを設計及び購入して、予備的にその性能について検討している。さらに東電設計(株)の吉田鎮男氏(元東大理学部地質学助教授)と本研究に適した東北・中部日本の大規模な破砕帯を伴う活断層についての試料の採取について検討しており、平成12年度の始めに試料の採取を行う予定である。

同様に、シューパロ湖周辺の掘削試料についても幾つか、本研究に適する試料の対が見つかった。残念ながら、鉛分離時のブランクがまだ多くてまだ鉛同位体比の測定までに至っていない。化学実験台の取っ手やクリーンルームの壁が塩ビ加工製品であるため、鉛の汚染源となっていると考えていて、対策を検討している。
高速度衝突天体物質と惑星大気間の化学反応による生命前駆物質生成に関する実験的研究

本研究では、天体衝突によって原始無生物地球上に生命前駆物質を供給する可能性について実験的に検証することを目的としている。先行研究から原始地球環境下では、天体衝突による生命前駆物質の合成効率は低く、生体関連分子までの化学進化を起こすのは難しいと考えられている。これは端的には、隕石中には窒素がほとんど含まれていないことが原因である。本研究では衝突天体物質に含まれる炭素と原始地球に豊富に存在したと考えられる窒素が効率よく反応する過程を提唱している。直径1km以下の天体が、低角度斜め衝突を起こした場合、衝突で粉砕された天体が下流側に飛び出し、周辺大気と激しく混合する。この過程は生命前駆物質として最重要物質であるシアノ化合物を効率よく生成できる可能性があるが、複雑な過程であるため、再現実験によるデータをもとにしたモデル化を行うことが求められている。今年度は、宇宙科学研究所の2段式軽ガス銃を利用し、再現実験を行う技術開発を行い、予備的な結果を取得した。従来加速銃を用いた実験では加速ガス、ガンデブリのために生成ガスの化学分析を行うことは困難であったが,これらの化学汚染を極力抑える手法を開発し、ガス分析を行う技術を確立することに成功した。弾丸,標的ともに酸素を含まないプラスチックを用いて、窒素中で衝突を起こした。最終的に生成された気体を簡易ガス検知管で分析したところ,およそ0.1%の蒸発炭素がシアノ化合物に変換されていることがわかった.シアノ化合物は生命起源に最も重要な役割を果たしたと考えられている。今後は実際の隕石試料を標的に用い、シアノ化合物の生成効率を計測する。またパラメータ依存性を調べることで現象のモデル化を行い、実際に原始地球表層環境での天体衝突によるシアノ化合物の合成量を推定していく。本研究では衝突天体物質と原始惑星大気の相互作用による生命前駆物質生成過程を実験的に調べることを目的としている。昨年度は宇宙科学研究本部における衝突実験施設のマシンタイムを確保し、本物の衝突実験によって衝突天体物質と原始惑星大気の相互作用を調べる実験を行うことができた。真空チェンバー内に原始地球大気を模擬したN_2ガスを封入し、隕石中の炭素物質を模擬したプラスチック弾丸を銅標的に斜め衝突させる。衝撃により粉砕された弾丸の破片群が衝突速度と同程度の速度で衝突方向下流側に飛び出し、周辺のN_2ガスから激しい空力相互作用を受ける。その結果、生命起源を考慮する上で最重要な物質の一つであるシアノ化合物のもととなるCNラジカルが生成する。生成した空力加熱蒸気を高速発光分光観測し、CN生成過程を詳細に調べた。発光スペクトルから空力加熱蒸気には(1)主要発光成分はCN及びC_2ラジカル(2原子分子)であり、原子由来の発光輝線がないことから原子化は起こしていないこと、(2)CNの振動状態は熱的非平衡状態にあることが示された。また、CNの並進回転温度がC_2のそれに比べて2000K程度も高いことが示された。並進回転状態の緩和時間は非常に短いので、温度が異なることはCN,C_2が空間的に分離されていることを示唆する。前述した2つの特徴とCN,C_2の並進回転温度の違いはN_2ガス中で黒鉛へのレーザー照射によって生成した高温蒸気と同様である。従って今回の分光観測から衝突生成蒸気中のCNとレーザー照射で生じるCNは物理的によく似た過程で生成されることが示されたと言える。我々は以前にレーザー照射実験で原始地球模擬大気中に局所的に高温のCNを生成すると高効率で最重要生命前駆物質であるHCNが合成されることを示した。今回の結果は実際の衝突現象においても高効率でHCNが生成される可能性が高いことを示している。
「非遷移金属触媒」および「光」で制御する新しい型のリビングラジカル重合の開発

リン、窒素、および酸素化合物を触媒とするリビングラジカル重合に成功し、スチレンおよび各種の機能性メタクリレートの単独重合、ランダム共重合、およびブロック共重合を制御することができた。触媒には、亜リン酸エステル類、イミド類、およびフェノール類等が利用でき、特に、これらが汎用の化合物である点は特色である。さらに、フェニルフルオレン基およびキノリン基を光吸収アンテナとして用いた光誘起型リビングラジカル重合を開発した。本研究の目的は、我々が最近独自に発見した非遷移金属触媒反応と光化学反応を利用した新しい型のリビングラジカル重合(LRP)を二種、開拓することにある。本年度は、第一に、前者の反応を利用して、ゲルマニウムを触媒とする新しい型のLRPを開拓した。市販のゲルマニウム化合物の利用とともに、置換基を系統的に変えた各種のゲルマニウム化合物を合成し、それらを用いて、ポリスチレンおよび各種のポリメタクリル酸エステル等の分子量分布の狭い高分子の精密合成に成功した。さらに、触媒の元素種をゲルマニウムからリンへ拡張することにも成功した。この重合は、非遷移金属を触媒とする初のLRPであり、さらに、本研究では、この重合がヨウ化物ラジカルの媒介する新しいタイプの反応機構で進行することを反応速度論的に明らかにし、この重合法を可逆連鎖移動触媒重合(RTCP)と命名した。この重合法の特色は、触媒の活性が高く、その使用量が微量であること、また、触媒が毒性の低い汎用化合物であること等にあり、この重合法は、各種の構造制御性高分子材料の低コストで環境安全性に優れた製造法となりうる。本年度は、第二に、フェニルフルオレン基を光吸収アンテナとして有する独自の保護基を開発し、これを用いた(その光解離(光脱保護)に基づいた)光誘起型重合に初歩的な成功を収めた。さらに、その発展として、より吸光係数の大きいキノリン基をアンテナとする保護基を開発した。反応速度論的研究を行ったところ、その脱保護は、キノリン基による光吸収とその分子内エネルギー移動(一分子反応)によることが判明し、また、脱保護は、重合の制御に十分な速度で生じていることが定量的に判明した。光は、重合を局所的に望むタイミングで誘起する有効な手段であり、本重合はこの点に鑑み、光ならではの独自の応用分野を持ちうる。本研究の目的は、独自の非遷移金属触媒反応と光化学反応を利用した新しい型のリビンクラジカル重合(LRP)を二種、開拓することにあった。本年度は、第一に、非遷移金属触媒型LRPについて、触媒の元素種を前年までのゲルマニウムとリンから、窒素および酸素に拡張することに成功し、多彩な触媒を創出した。特に、触媒として、汎用化合物であるイミド類やアルコール類の利用に成功し、それらが入手容易である点は特色である。アルコール類には、ビタミンE、ビタミンC、フラボノイド等の天然物も利用でき、これらは環境安全性に特に優れる。窒素および酸素系触媒は、スチレンやメタクリレート等の制御に有効であった。そして、官能基耐性に優れ、例えば、水酸基、エポキシ基、ポリエチレングリコール基、ジメチルアミノ基、カルボキシル基等をもつ機能性メタクリレートの単独重合/ランダム共重合/ブロック共重合の制御に成功した。また、これらの触媒は、その使用量も少なく、触媒の高い活性が認められた。本年度は、第二に、キノリン基を光吸収アンテナとして有する独自の保護基を開発し、これを用いた(光脱保護に基づいた)光誘起型重合に初歩的な成功を収めた。キノリン基は収光係数が大きく、高感度の光アンテナであった。光は、重合を局所的に望むタイミングで誘起する有効な手段であり、熱で分解するモノマーの重合や、表面開始グラフト重合で光リソグラフィを可能とするなど、光ならではの独自の応用分野を持ちうる。
識別モデルを用いた音声認識手法の構築

本研究においては,実環境における自然な発話の音声認識性能の向上を目的として,識別モデルを用いた音声認識手法に関して検討を行った.本研究では特に,特徴抽出機能を有した識別モデルであるHidden Conditional Neural Fields (HCNF)を提案し,音声認識における有効性について調査した.前年度までに,モデルの学習法の検討および連続音素・音節認識による評価を行ったため,今年度は,前年度までの成果に関する論文投稿,HCNFの大規模化(コンテキスト依存モデル,N-gramモデルの利用),大語彙連続音声認識の実現,さらなる高精度化,およびその評価を目標とした.本年度はまず,前年度までに得られていた成果についてまとめた英語論文が英語雑誌論文に再録され,1つ目の目標を達成できた.次に,HCNFを大規模化するために,HCNFを扱うことができる大語彙連続音声認識デコーダの開発を行った.デコーダは,HCNFを重み付き有限状態トランスデューサー(WFST)として表現することで効率的に実装可能であった,WFSTは音響的なコンテキスト依存性や高次のN-gram言語モデルを自然に表現することが可能であり,デコーダの記述を簡単化できる.このデコーダからラティスを出力することで,負例を表す仮説集合の近似表現を大規模タスクにおいても取得することができるようになった.現在は,大語彙連続音声認識のタスクでモデルを評価中である.得られた研究成果については,国際会議及び英語論文としてまとめる予定である.今年度の前半期間において,今年度分の目標の半分まで予定通り研究が進んでいるため.当初の予定どおり,大語彙連続音声認識によってモデルの評価を行い,成果を論文にまとめる.本研究においては,実環壌における自然な発話の音声認識性能の向上を目的として,識別モデルを用いた音声認識手法に関して検討を行う.本研究では特に,特徴抽出機能を有した識別モデルであるHidden Conditional Neural Fields(HCNF)を提案し,音声認識における有効性について調査する.本年度は,HCNFを用いた音声認識手法を確立するために,モデル学習法の検討および,連続音素・音節認識によるモデルの評価を行った.HCNFは,隠れ状態および特徴抽出のための中間層を有し,その目的関数が凸ではないため,まずは頑健な学習手法に関して検討した.HCNFの学習のため,Conditional Random Fields(CRF)の学習において広く使用されているL-BFGSおよび,局所最適解に陥りにくい性質をもつStochastic Gradient Descent(SGD)による学習手法を検討した.L-BFGSでは,学習がうまく行われない事例が確認されたが,SGDでは,ランダムな初期値で状態系列が未知の場合においてもうまく学習されることが確認できた.頑健な学習手法の存在によってモデルの利用が可能になるため,SGDによってHCNFを学習可能であることを示した価値は大きい.HCNFの学習が可能になったため,連続音素認識実験によってモデルの有効性を評価した.実験データとして,新しいモデルの有効性を示すために広く用いられている英語のTIMITコーパスおよび,言語非依存性とデータ量に対してスケールすることを示すために日本語のJNASコーパスを使用した.実験結果より,HCNFは,これまで用いられてきたHidden Markov Model(HMM)およびHidden Conditional Random Fields(HCRF)によるモデルを上回ることがわかり,HCNFの有効性を示すことができた.本研究においては,実環境における自然な発話の音声認識性能の向上を目的として,識別モデルを用いた音声認識手法に関して検討を行った.本研究では特に,特徴抽出機能を有した識別モデルであるHidden Conditional Neural Fields (HCNF)を提案し,音声認識における有効性について調査した.前年度までに,モデルの学習法の検討および連続音素・音節認識による評価を行ったため,今年度は,前年度までの成果に関する論文投稿,HCNFの大規模化(コンテキスト依存モデル,N-gramモデルの利用),大語彙連続音声認識の実現,さらなる高精度化,およびその評価を目標とした.本年度はまず,前年度までに得られていた成果についてまとめた英語論文が英語雑誌論文に再録され,1つ目の目標を達成できた.次に,HCNFを大規模化するために,HCNFを扱うことができる大語彙連続音声認識デコーダの開発を行った.デコーダは,HCNFを重み付き有限状態トランスデューサー(WFST)として表現することで効率的に実装可能であった,WFSTは音響的なコンテキスト依存性や高次のN-gram言語モデルを自然に表現することが可能であり,デコーダの記述を簡単化できる.このデコーダからラティスを出力することで,負例を表す仮説集合の近似表現を大規模タスクにおいても取得することができるようになった.現在は,大語彙連続音声認識のタスクでモデルを評価中である.得られた研究成果については,国際会議及び英語論文としてまとめる予定である.当初の計画通り,モデルの学習手法の確立および,連続音素認識による評価を行うことが出来たため.今年度の前半期間において,今年度分の目標の半分まで予定通り研究が進んでいるため.当初の予定通り,連続単語認識による評価および,大規模データによる評価を行なっていく.これらの評価を行うためには,計算量の問題を解決する必要がある.この問題は,GPGPUを用いることで解決できると考えられる.また,連続単語認識に拡張するためには,従来言語モデルによって表現されてきた情報をうまくHCNFにおいて表現する必要がある.これは,識別的言語モデルの枠組みを統合することで解決可能であると考えている.当初の予定どおり,大語彙連続音声認識によってモデルの評価を行い,成果を論文にまとめる.
FDTD法を用いた能動騒音制御システムの特性解析

能動騒音制御(Active Noise Control,ANC)システムの性能予測・評価を行うためには,数値シミュレーションを行うことが実用上有効である.そこで,本研究では,ANCシステムを様々な閉空間内音場に適用した場合に,音場特性および信号処理特性の双方について時間領域における解析を可能とするために,音場特性計算に時間領域差分(Finite Differnce Time Domain,FDTD)法と呼ばれる数値計算法の使用したANCシステムの数値シミュレーション手法を提案している.まず,昨年度に引き続き,筒状のダクト形状をもつ閉空間内音場モデルについて,3次元FDTD法により数値シミュレーションを行った.本シミュレーションでは,解析領域境界部分で生じる反射波の影響を軽減するために,昨年度の研究で用いたMurの1次の吸収境界条件をPerfectly Matched Layer(PML)と呼ばれる吸収境界条件に変更した.計算結果の妥当性を検討するため,計算モデルと同様の形状をもつ実験ダクトにおいて実験を行った.その結果,計算と実験の両結果は概ね一致しており,計算結果の妥当性を確認できた.次に,ダクトに設置されたフィードフォワード形1入力1出力ANCシステムの数値シミュレーションを行った.この時の音場特性計算には,3次元FDTD法を用いた.その結果,比較的音源の近傍にセンサを設置する場合には,音源の近接音場の影響を受けにくい位置にセンサを適切に配置することによって,良好な騒音抑圧効果が得られることがわかった.この結果は,すでに実験的にも明らかにされている内容であり,本シミユレーションによってANCシステムの動作を模擬できていることが確認できた.なお,1999年12月に開催された騒音制御工学国際会議(Inter-Noise99)で以上の成果を発表した.能動騒音制御(Active Noise Control,ANC)システムによって良好な制御効果を得るためには,適切な信号処理を行うことに加えて,システムを適用する音場の特性を積極的に利用することが重要である.従来は,信号処理系と音響系の両者を十分に考慮した上で一括して扱うことは少なかった.そこで本研究では,適応フィルタを用いたANCシステムを,様々な閉空間内音場に適用した場合に,音場特性および信号処理特性の双方について時間領域における解析を可能とするために,音場特性計算に時間領域差分(Finite Difference Time Domain,FDTD)法と呼ばれる数値計算法の使用を提案した.本年度は,FDTD法による音場特性の数値計算法を確立するため,筒状のダクト形状をもつ閉空間内音場モデルについて3次元FDTD法により数値計算を行った.計算結果の妥当性を検証するため,同様の形状をもつ実験ダクトにおいて実験を行った.ダクト内の軸方向および断面内の音圧分布について計算結果と実験結果とを比較した結果,計算結果と実験結果はほぼ一致しており,計算結果が妥当であることが確認できた.次に,FDTD法による音場特性計算法を用いたANCシステムのシミュレーションを行った.シミュレーション結果の妥当性の検証を容易にするため,シミュレーション対象は,比較的容易に解析可能で,動作特性が明らかになっている,1次元音場に設置されたフィードフォワード型1入力1出力ANCシステムとした.その結果,信号帯域と計算精度の関係や音源のモデル化などについては検討の余地があるものの,ANCシステムの動作を模擬できていることが確認できた.以上の成果を,1999年3月に行われた日本音響学会春季研究発表会において発表した.能動騒音制御(Active Noise Control,ANC)システムの性能予測・評価を行うためには,数値シミュレーションを行うことが実用上有効である.そこで,本研究では,ANCシステムを様々な閉空間内音場に適用した場合に,音場特性および信号処理特性の双方について時間領域における解析を可能とするために,音場特性計算に時間領域差分(Finite Differnce Time Domain,FDTD)法と呼ばれる数値計算法の使用したANCシステムの数値シミュレーション手法を提案している.まず,昨年度に引き続き,筒状のダクト形状をもつ閉空間内音場モデルについて,3次元FDTD法により数値シミュレーションを行った.本シミュレーションでは,解析領域境界部分で生じる反射波の影響を軽減するために,昨年度の研究で用いたMurの1次の吸収境界条件をPerfectly Matched Layer(PML)と呼ばれる吸収境界条件に変更した.計算結果の妥当性を検討するため,計算モデルと同様の形状をもつ実験ダクトにおいて実験を行った.その結果,計算と実験の両結果は概ね一致しており,計算結果の妥当性を確認できた.次に,ダクトに設置されたフィードフォワード形1入力1出力ANCシステムの数値シミュレーションを行った.この時の音場特性計算には,3次元FDTD法を用いた.その結果,比較的音源の近傍にセンサを設置する場合には,音源の近接音場の影響を受けにくい位置にセンサを適切に配置することによって,良好な騒音抑圧効果が得られることがわかった.この結果は,すでに実験的にも明らかにされている内容であり,本シミユレーションによってANCシステムの動作を模擬できていることが確認できた.なお,1999年12月に開催された騒音制御工学国際会議(Inter-Noise99)で以上の成果を発表した.
強磁場による材料の結晶配向の機構解明

I凝固,II電析,III気相蒸着,IV固相反応の各プロセスにおいて晶出物,堆積物および反応生成物が磁化力によって結晶配向する機構解明を通じて,その制御原理を探る研究を行い,以下の知見を得た.I凝固プロセス:Fe-C合金の凝固過程中に強磁場を印加した結果,Fe-C合金の凝固過程中に磁場を印加し,晶出グラファイトは印加磁化力と反対方向に移動するとともに、印加磁場方向に対してa,b軸方向が平行に配向することを認めた.II電析プロセス:硫酸亜鉛浴を用いてZnの電析を強磁場下で行い,電析物が磁場方向に対してc軸に結晶配向することを見出した.また,硫酸ニッケル浴を用い電析ニッケルの結晶配向に及ぼす印加磁場の効果を測定した結果,印加磁場強度の増加に従い配向することを確認した.III気相蒸着プロセス:BiおよびZnをYAGレーザで蒸発させガラス基板に強磁場中で蒸着させた.Biの蒸着物の結晶方位は印加磁場方向に対してa,b軸方向に配向することを明らかにした.Znの蒸着物は明らかな結晶配向性を示さなかった.これらの結果に基づき,結晶は磁化エネルギーによって配向することを明らかにし,結晶配向の機構解明の糸口をつかんだ.IV固相反応プロセス:PAN系炭素繊維の製造の一過程である炭素化工程に強磁場を印加するとことによって黒鉛の配向を試みたが配向に及ぼす磁場の効果を明らかにできなかったものの,炭素繊維の強度を約1000Mpa向上させることに成功した.I凝固,II電析,III気相蒸着,IV固相反応の各プロセスにおいて晶出物,堆積物および反応生成物が磁化力によって結晶配向する機構解明を通じて,その制御原理を探る研究を行い,以下の知見を得た.I凝固プロセス:Fe-C合金の凝固過程中に強磁場を印加した結果,Fe-C合金の凝固過程中に磁場を印加し,晶出グラファイトは印加磁化力と反対方向に移動するとともに、印加磁場方向に対してa,b軸方向が平行に配向することを認めた.II電析プロセス:硫酸亜鉛浴を用いてZnの電析を強磁場下で行い,電析物が磁場方向に対してc軸に結晶配向することを見出した.また,硫酸ニッケル浴を用い電析ニッケルの結晶配向に及ぼす印加磁場の効果を測定した結果,印加磁場強度の増加に従い配向することを確認した.III気相蒸着プロセス:BiおよびZnをYAGレーザで蒸発させガラス基板に強磁場中で蒸着させた.Biの蒸着物の結晶方位は印加磁場方向に対してa,b軸方向に配向することを明らかにした.Znの蒸着物は明らかな結晶配向性を示さなかった.これらの結果に基づき,結晶は磁化エネルギーによって配向することを明らかにし,結晶配向の機構解明の糸口をつかんだ.IV固相反応プロセス:PAN系炭素繊維の製造の一過程である炭素化工程に強磁場を印加するとことによって黒鉛の配向を試みたが配向に及ぼす磁場の効果を明らかにできなかったものの,炭素繊維の強度を約1000Mpa向上させることに成功した.I凝固,II電析,III気相蒸着,IV固相反応の各プロセスにおいて晶出物,堆積物および反応生成物が磁化力によって結晶配向する機構解明を通じて,その制御原理を探る研究を行い,以下の知見を得た.I凝固プロセス:Fe-C合金の凝固過程中に強磁場を印加した結果,Fe-C合金の凝固過程中に磁場を印加し,晶出グラファイトは印加磁化力と反対方向に移動するとともに,印加磁場方向に対してa,b軸方向が平行に配向することを認めた.II電析プロセス:硫酸亜鉛浴を用いてZnの電析を強磁場下で行い,電析物が磁場方向に対してc軸に結晶配向することを見出した.また,硫酸ニッケル浴を用い電析ニッケルの結晶配向に及ぼす印加磁場の効果を測定した結果,印加磁場強度の増加に従い配向することを確認した.III気相蒸着プロセス:BiおよびZnをYAGレーザで蒸発させガラス基板に強磁場中で蒸着させた.Biの蒸着物の結晶方位は印加磁場方向に対してa,b軸方向に配向することを明らかにした.Znの蒸着物は明らかな結晶配向性を示さなかった.これらの結果に基づき,結晶は磁化エネルギーによって配向することを明らかにし,結晶配向の機構解明の糸口をつかんだ.IV固相反応プロセス:PAN系炭素繊維の製造の一過程である炭素化工程に強磁場を印加するとことによって黒鉛の配向を試みたが配向に及ぼす磁場の効果を明らかにできなかったものの,炭素繊維の強度を約1000Mpa向上させることに成功した.I凝固,II電析,III気相蒸着,IV固相反応の各プロセスにおいて晶出物,堆積物および反応生成物が磁化力によって結晶配向する機構解明を通じて,配向制御の原理を探る研究を行い,以下の知見を得た.I凝固プロセス:Fe-C合金の凝固過程中に磁場を印加すると,晶出グラファイトは印加磁化力の方向と反対方向に移動するとともに、印加磁場方向に対してa,b軸方向が平行となるように配向することを見出した.II電析プロセス:硫酸亜鉛浴を用いてZnの電析を強磁場下で行い,電析物が磁場方向に対してc軸に結晶配向することを見出した.III気相蒸着プロセス:BiおよびZnをYAGレーザで蒸発させガラス基板に強磁場中で蒸着させた.Biの蒸着物の結晶方位は印加磁場方向に対してa,b軸方向に配向することを明らかにした.

一方,Znの蒸着物は明らかな結晶配向性を示さなかった.IV固相反応プロセス:PAN系炭素繊維の製造の一過程である炭素化工程に強磁場を印加して炭素繊維の強度を約1000MPa向上させることに成功した.
超大規模分子動力学法解析に立脚した合金組織形成過程の俯瞰的理解と高精度制御

本研究では,合金組織のさらなる高精度制御に向けて,核生成・凝固,粒成長過程の複合的ダイナミクスを系統的に解析し,合金組織形成過程の支配因子を原子スケールの動力学解析により解明することを目的としている.平成30年度は,主に擬2次元凝固組織に関して粒成長過程のマルチフェーズフィールドシミュレーションを実践した.まず研究分担者(高木)グループにおいて分子動力学法シミュレーションで得られた原子座標に対してCommon Neighbor Analysys(CNA)およびクラスター解析を行うことで結晶粒構造を同定し,さらに結晶粒情報を連続体格子にマッピングするプログラムを作成した.これを用いて.原子情報の結晶粒構造を連続体格子にマッピングし,分子動力学法とフェーズフィールド法計算との完全同一時空間スケール粒成長計算を実践した.その際,異方性を考慮した場合と考慮しないMPFシミュレーションをそれぞれ行い,分子動力学とフェーズフィールド法計算結果の比較より,粒成長ダイナミクスにおける異方性の影響を詳細に検討した.さらに応用事例として,実際の凝固プロセスで頻繁に使用される微細化剤の影響を考察すべく,Al融液中にTi及びTiAl化合物微粒子を添加した場合の不均質核生成挙動の分子動力学法シミュレーションを行った.様々な微粒子サイズ・過冷度における計算を系統定期に行い,非熱的核生成が起こる過冷度-微粒子サイズの相関性を明らかにした.また結晶成長速度に関する微粒子表面の面方位依存性を詳細に検討し,Ti微粒子では(0001)面に優位性があることを明らかにした.これらの結果を査読付き英文論文にて公表した.平成30年度が最終年度であるため、記入しない。平成30年度が最終年度であるため、記入しない。本研究では合金組織のさらなる高精度制御に向けて,核生成・凝固,粒成長過程の複合的ダイナミクスを系統的に解析し,合金組織形成過程の支配因子を原子スケールの動力学解析により解明することを目的としている.平成28年度はマルチGPU大規模計算コードの開発を行い,これを用いて約10億原子系からなる純鉄過冷却融液からの核生成・凝固過程の大規模分子動力学シミュレーションを実行し,均質核生成中においても先行核周りの液相に局所的な秩序(20面体)が生じ,衛星核を誘発することや,特定の面方位を有する先行核表面から粒界エネルギーの少ない粒界を有する別の核が発生するなどを見出した.これらの知見をNature Communications(8(2017)10)で公表するとともに,研究成果を広く周知すべくプレスリリースを行った.さらに比較的小さな計算系(1000万原子程度)で長時間の粒成長計算を行い,二次元および三次元粒成長則を直接導出した.具体的にはadaptive CNA法とクラスター解析を組み合わせることで原子座標情報から直接粒成長情報を抽出し,それぞれの粒の成長・消滅過程を時間発展的に追跡し,経験則と比較検討した.計算結果より,2次元系においては,von Neumann-Mullins則におおむね一致する一方,3次元においては既存経験則とのずれに着目し,新たな経験則を導き出した.これらの知見を日本鉄鋼協会講演大会で発表するとともに,同学会英文雑誌ISIJ International(56 (2016) 2199)にて公表した.当初の予定通り,初年度に純金属系のマルチGPU大規模計算コードの開発を完了し,具体的に10億原子程度の大規模系における核生成・凝固過程の解析を実行することができた.また当該計算からは均質核生成からの局所不均一性など大変有意義な知見を得て注目度の高い雑誌Nature Communicationsで公表するなど,おおむね順調に進展している.本研究では,合金組織のさらなる高精度制御に向けて,核生成・凝固,粒成長過程の複合的ダイナミクスを系統的に解析し,合金組織形成過程の支配因子を原子スケールの動力学解析により解明することを目的としている.平成29年度はその前年度に開発したマルチGPU大規模計算コードを用い,約1億原子系からなる純鉄過冷融液からの核生成・凝固後およびその後の粒成長過程を長時間にわたる大規模分子動力学法シミュレーションを実行し,粒成長ダイナミクスについて解析を行った.具体的に粒成長指数が理想粒成長の値からずれる原因を解明すべく,幾何学因子,実効粒界モビリティ(reduced mobility,intrinsic mobilityと粒界エネルギーの積)を分子動力学法シミュレーションの座標軌跡のみから独立に抽出しその時間変化を詳細に検討した.幾何学因子は時間変化しない一方,実効粒界モビリティは時間経過につれ現象することが確認された.粒成長とともに粒界エネルギーが大きい粒界が優先的に消滅することが原因と突き止めた.これらの知見をまとめ,現在査読付き英文雑誌に論文を投稿した(現在査読中).またこれらの知見を合金系へと拡張すべく,Ni-Al合金過冷融液からの核生成過程の分子動力学法シミュレーションを行った.Ni-50at%AlからはB2構造を有するbcc核が発生する一方,Ni-25at%Alからはbcc及びfcc核が混在することを見出し,組成により核生成の描像が大きくことなることを見出した.さらに大規模分子動力学法シミュレーションで得られた組織構造を格子情報にマッピングしフェーズフィールドシミュレーションを行うスキームを開発し,この内容を査読付き英文雑誌に論文を投稿した(現在査読中).当初の予定通り,純物質および二元合金系における核生成・凝固計算を行い,純物質大規模計算で得られた知見を論文投稿するに至るなど,おおむね順調に進展している.本研究では,合金組織のさらなる高精度制御に向けて,核生成・凝固,粒成長過程の複合的ダイナミクスを系統的に解析し,合金組織形成過程の支配因子を原子スケールの動力学解析により解明することを目的としている.