hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
居住貧困への政策的対応：住宅補助の制度設計に関する実証研究

本研究課題では、日本の住宅補助の政策評価をおこなうため、公営住宅のクラウディング・アウト効果、家賃補助の有効性について研究をおこなった。特に、公営の借家と公団・公社の借家でクラウディング・アウト効果は異なるのか、世帯収入や住宅の平均的な広さなど地域の特性やその地域の公的賃貸住宅への超過需要の程度によってクラウディング・アウト効果がどのように異なるのかを明らかにすることができた。また、大阪市新婚世帯向け家賃補助制度を対象に、家賃補助が家賃に与える影響を実証的に分析するためのデータベースを構築することができた。本研究は「家賃補助制度」や「公営住宅の供給」といった日本の住宅補助制度に関する実証研究をおこなうことを目的とする。家賃補助制度に関しては、具体的には、分析対象として大阪市新婚世帯向け家賃補助制度を選択し、制度の変更あるいは廃止が、民間賃貸住宅の家賃そのものに影響を与えているかを実証的に検討する。平成23年度は、まずその予備研究として、公営住宅のクラウディング・アウト効果を定量的に計測し、論文にまとめ、査読を経て学術誌に公刊した。平成24年度は、予備研究から得られた知見に加え、住宅市場や都市・地域経済学や社会保障、労働経済学など諸分野の文献整理をおこない、各分野の知見の網羅的なサーベイをおこなった。この過程で得られた知見を基に、住宅価格の変動による住宅資産の変化と家計行動、特に出生行動の関連に着目した研究を、パネルデータを用いておこない、論文「住宅価格の変化が出産に与える影響」としてまとめた。今後、研究の位置づけや意義、手法、解釈を再度検討しながら分析を深め、国際的学術誌へ投稿していく予定である。さらに、平成24年度は、2008年より定期的に(月末に)ダウンロードしている大阪市の家賃情報の入手作業を引き続きおこない、データベースの整備を進めた。また、大阪市新婚世帯向け家賃補助制度の新規募集停止(平成24年度)と公社賃貸住宅新婚家賃補助制度創設に伴い、資料収集をおこなった。本研究の目的は、家賃補助や公営住宅といった日本の住宅補助制度について、(1)家賃補助が制度の対象となる民間賃貸住宅の家賃そのものの上昇につながっているのかを分析すること、(2)公営住宅のクラウディング・アウト効果を定量的に計測することにあった。(2)については、前年度までに分析および結果の公表と刊行を終えているため、平成25年度は、主に(1)について研究を進めた。また、大阪市新婚世帯向け家賃補助制度の平成18年度の制度変更の影響を実証的に把握するために必要な2005年4月から2007年11月の紙媒体の家賃情報(月次)の電子化とデータベースを構築する作業を完了した。このデータベースを主軸に、上述の問題意識で分析を進めた。加えて、制度変更の長期的な影響と平成24年度の新規募集停止等の影響を把握するために、家賃情報の入手作業を引き続きおこなった。本研究の目的は、日本の住宅補助の政策評価をおこなうために、民間賃貸住宅の供給の弾力性に着目し、(1)家賃補助が制度の対象となる民間賃貸住宅の家賃そのものの上昇につながっているのか分析すること、(2)公営住宅のクラウディング・アウト効果を定量的に計測することを目的とする。本年度は、上記研究目的のために研究実施計画をもとに、以下の研究をおこなった。(1)分析対象として、大阪市新婚世帯向け家賃補助制度を選択し、研究を実施するためのデータベースの整備を進めた。具体的には、2008年より定期的に(月末に)ダウンロードしている家賃情報の入手作業を引き続きおこなった。また、対象とする大阪市の新婚世帯向け家賃補助制度は平成18年度に補助額の変更があり、その前後の影響を検証するため、2005年から2007年までの賃貸情報の資料を収集、複写し、入力作業を進めた。(2) Sinai and Waldfogel (2005)をベースモデルとして、住宅土地統計調査と国勢調査の市区町村別データを用いて、公営住宅の増加が居住世帯ありの総住宅数を1対1で増加させているのかという数量におけるクラウディング・アウト効果を推定した。その結果、公営の借家と公団・公社の借家では、総住宅ストックに与える影響が若干異なること、住宅の大きさが小さい市場でクラウディング・アウトは大きく、公的賃貸住宅に対する超過需要が大きい地域では、クラウディング・アウトが小さいことがわかった。また、新規に公的賃貸住宅を追加しても1人当たりの居住スペースの増加には反映していない可能性を示唆した。これらの結果は、論文にまとめ、査読付学術誌に投稿し、掲載された。対象としていた大阪市新婚世帯向け家賃補助制度の見直しが発表され、平成24年度から新規募集が停止されることとなった。当初の予定では、補助額の変更前後を分析の対象としていたが、平成24年度の新規募集停止というイベントは、当初の計画より格好の自然実験であると考えられる。このイベントに関する分析も加えるため、平成24年度以降の家賃情報の入手作業を引き続き進めると同時に、資料収集をおこなう必要があった。

また、分析に必要となるデータの一部は紙媒体であり、ただちに統計ソフトで読み込める形にはなっていないため、データの入力・加工・整理をおこなう必要があった。この電子化・データ化は現在も作業中であり、計画をやや下回る内容で進行している。(1)の研究については、研究成果を論文にまとめ、査読を経て学術誌に公刊することができ、当初の計画以上に研究が進捗しているといえる。(2)の研究については、分析に必要となるデータは紙媒体であり、ただちに統計ソフトで読み込める形にはなっていないため、データの入力・加工・整理をおこなう必要があった。全体としては研究計画の概要に基づき研究を進めており、順調に進展していると考えている。現在取り組んでいる、大阪市の家賃情報のデータ化が速やかにおこなわれるように努める。また、構築されたデータをもとに、家賃補助の有効性に関して実証的に分析し、各種研究集会での研究発表とともに、論文を完成させる。大阪市新婚世帯向け家賃補助制度の廃止と大阪市住まい公社の公社賃貸住宅新婚家賃補助制度創設(平成24年12月)に関する分析も加えるため、平成24年度以降の家賃情報の入手作業を引き続き進める必要がある。また、制度廃止(あるいは創設)といったイベントのアナウンスのタイミングの他、家賃補助制度や住宅供給に関係する法規制や歴史的背景等の資料収集費用および複写費が必要となる。対象としていた大阪市新婚世帯向け家賃補助制度の見直しが発表され、平成24年度から新規募集が停止されることとなった。当初の予定では、補助額の変更前後を分析の対象としていたが、平成24年度の新規募集停止というイベントは、当初の計画より格好の自然実験であると考えられる。このイベントに関する分析も加えるため、平成24年度以降の家賃情報の入手作業を引き続き進める必要がある。また、イベントのアナウンスのタイミングの他、家賃補助制度や住宅供給に関係する法規制や歴史的背景等の資料収集費用および複写費が必要となる。
異種カルコゲン結合をもつ化合物の合成と反応性

異種のカルコゲン結合をもつキラルな化合物,特に含フェロセニル有機ジカルコゲニド(Fc^*S SeFe^*,Fe^*STeFc^*,Fc^*SeTeFc^*)の合成を試みたがいずれも成功しなかった。同種のカルコゲン結合をもつ化合物との混合物となり,生成量も少ないため,単離、同定にいたらなかったものである。そのため,研究の方針を少し変え,S-NやSe-N結合をもつ光学活性化合物の触媒的合成を試みた。即ち,銅塩を触媒としN-トシルヨージナン(PhI=NTs)と有機スルフィド,有機セレニドとを光学活性ビスオキサソリンの存在下で反応させることにより,対応する光学活性スルフィミド,セレンイミドが3570loeeの選択性で生成した。
新規な立体保護場を利用した安定な14族金属元素二価化学種の合成とその応用

本研究では、2,4,6-トリス[ビス(トリメチルシリル)メチル]フェニル基(Tb基)を新規な立体保護基として用い、Tb(Ar)M:(M=Si,Ge,Sn,Pb)のような14族金属元素の原子価欠損型活性種の速度論的安定化を行い、これを利用した新規な含14族金属元素有機化合物の合成への応用を検討した。1)まず、出発物質として二価の金属ハロゲン化物が入手容易なゲルマニウム、スズ、鉛の系については、TbBrから容易に調製可能なTbLiに対し、GeI_2、SnCl_2、PbCl_2を作用させることでTb(X)M:X=Cl orI)に変換した後、次いでこの中間体にメシチルリチウムや2,4,6-トリイソプロピルフェニルリチウム等の嵩高い他のアリールリチウムを反応させることで、いずれの系においても対応する金属二価化学種[Tb(Ar)M:]が溶液中安定に合成できることを見出した。2)ケイ素の系においては、SiF_4とTbLiからTbSiF_3より数段階をへて合成したTb(Ar)SiX_2を基質に用い、これとリチウムナフタレニドとの反応によりTb(Ar)Si:の生成を検討し、種々の新規構造を有する有機ケイ素化合物の合成に応用した。中でも、これまでにない高い安定性を有するケイ素-ケイ素二重結合化合物であるジシレン[Tb(Mes)Si=SiTb(Mes)](Mes=メシチル基)の合成単離、構造解析を行うと共に、ジシレンへの熱的なシリレンの解離反応を初めて見出したのは、本研究で得られた大きな成果の一つである。3)また、上記の反応により合成した14族金属元素二価化学種について、各種スペクトルの測定による系統的な性質の比較を行うと共に、エピカルコゲニド類や単体カルコゲンとの反応を詳細に検討することで、対応する14族金属元素-カルコゲン元素二重結合化合物を安定に合成することに成功しそれらの特異な反応性を明らかにした。
カーボンナノチューブ複合めっき法を活用した新規リチウムイオン電池負極構造の構築

高容量でサイクル特性に優れる新規リチウムイオン電池負極の創製を検討した。新規負極は、活物質であるスズ層と集電体(活物質を固定する電極)をカーボンナノチューブで繋ぎ止める構造を持つ。本研究ではこの構造をめっき法により作製した。作製した負極構造は、カーボンナノチューブを用いない負極構造と比較して、明らかに優れたサイクル特性を示し、50サイクル後でも約500 mA h g-1(現行のグラファイトの約1.4倍)の容量を維持した。本研究ではカーボンナノチューブ(CNT)複合めっき技術を活用して、高容量で耐久性に優れるリチウムイオン電池用新規スズ系負極構造を構築することを目的としている。具体的には1Cu/CNT複合めっき技術の開発、2Cu/CNT複合めっき膜上へのスズ活物質層形成技術の開発、3構築した新規負極構造の充放電特性評価、4充放電試験による負極の構造変化の解析および5スズ合金の検討を行った。それぞれの検討項目の実績は以下のとおりである。1Cu/CNT複合めっき技術の開発については、無電解めっき法によるCu/CNT複合めっき技術の開発に加えて、電気めっき法によるCu/単層カーボンナノチューブ複合めっき技術を開発し、その成果を多くの学協会(国際会議含む)で発表した。また、無電解めっき法によるCu/CNT複合めっき膜作製に関する成果を2件論文発表した。2Cu/CNT複合めっき膜上へのスズ活物質層形成技術の開発については、置換型スズめっき法によるCu/CNT複合めっき膜上へのスズ層形成(新規負極構造の構築)を行った。無電解めっき条件によっては下地Cu/CNT複合めっき層の銅の局部的溶解が見られ、均一で連続したスズ層が形成できなかったが、条件の最適化により銅の局部的溶解のほどんど見られない連続したスズ層の形成が可能となった。本成果を学協会で発表した。3構築した新規負極構造の充放電特性評価については、ハーフセルにて新規負極構造の充放電サイクル特性を評価し、CNTを用いた本負極構造が充放電サイクル特性の向上に有効であることを明らかにした。また本成果を学協会で発表した。4ラマン分光法により、単層CNTにもリチウムイオンが挿入されることを明らかにした。5Sn-Ag合金めっき膜の充放電特性を評価した。本研究成果を多くの学協会(国際会議含む)で発表した。さらに以上の成果を学会の依頼講演で2回発表した。本年度は平成26年度までに得られた結果を基に検討を行った。研究概要は以下のとおり。1Cu/CNT複合めっき膜への電気めっき法によるスズ層の形成(新規負極構造の構築)についてはピロリン酸浴を用いたCu/CNT複合めっき膜上へのスズめっき膜の形成を検討した。有機添加剤の有無によりスズの析出形態に大きな違いが確認され、有機添加剤が無い場合、スズは凹凸の大きな形態として析出していたが、CNT表面へのスズの析出は見られなかった。一方、有機添加剤有りの場合、比較的平滑なスズ析出が確認されたが、CNT表面上にもスズの析出が見られた。有機添加剤としてはトリメチルステアリルアンモニウムクロリド(TMSAC)を添加した場合、比較的平滑で、CNT表面上へのスズの析出の少ないスズ層をCu/CNT複合めっき膜上に形成できた。2新規負極構造の充放電特性評価では、CNTが存在しない場合(下地に銅めっき膜を用いた場合)よりもCNTを界面に存在させた構造(下地にCu/CNT複合めっき膜を用いた場合)の方がサイクル特性が向上した。また、有機添加剤無しのスズ浴を用いて構築した負極構造よりも、有機添加剤有りのスズ浴を用いて構築した負極構造の方が、高い容量を示した。3CNTへのリチウム挿入脱離反応の最適化および解析では、シート状ナノカーボンの表面化学修飾およびXRD測定による精密構造解析を行い、大きなグラフェン層間距離を有する材料ではリチウム挿入反応における過電圧が低く、高速なリチウムの挿入脱離反応が進行することを明らかにした。また、電気めっき法を用いた簡単な方法で、三次元構造を有するCu/CNT複合めっき膜が形成可能であることを見出した。三次元構造は充放電特性を向上させるために有効であり、今後、本複合めっき膜に電析スズ層を形成した負極構造も構築し、その充放電特性を検討していく。多層CNTを用いたCu/CNT複合めっきでは直径の異なるCNTを複合させたCu/CNT複合めっき膜を作製する技術を開発した。特に10-20 nmの直径の細いCNTを用いたCu/CNT複合めっきでは、亜酸化銅を形成させずに比較的多くのCNTを均一に複合させるためのめっき浴への添加剤を見出すことができた。単層CNTを用いたCu/CNT複合めっきでは、電気めっき法と無電解めっき法の双方で複合めっき膜の作製が可能となり、無電解めっき法による研究成果を論文投稿した(H28度に掲載決定)。また、Cu/CNT複合めっき膜へのスズめっき条件について多くの知見が得られ、作製したスズ系負極構造の充放電特性評価も行った。さらにシート状ナノカーボンを多層CNTに見立て、シート状ナノカーボンへのリチウムイオンの層間挿入についての知見を得た。

加えて、当初は予期していなかったが、三次元構造を有する銅析出膜にCNTを複合させた構造を創製できることも見い出せた。また、三次元構造を有する銅析出膜に均一な厚さでスズめっき膜を形成できることも明らかにした。スズ合金めっき膜を用いた検討については次年度の検討課題とした。平成28年度は,カーボンナノチューブ(CNT)複合めっき技術を活用して高容量でかつ優れたサイクル特性を有するリチウムイオン電池用スズ系負極構造を構築するために、(1)負極構造への熱処理が充放電特性に与える影響、(2)負極構造の作製方法が充放電特性に与える影響について調査した。熱処理が充放電特性に与える影響については、スズの融点(232°C)を考慮し、固相拡散が起こる200°Cとスズの融解と融解したスズへの銅の溶解が起こる250°Cでそれぞれ真空中で熱処理し、微細構造変化および充放電特性変化を検討した。その結果、200°Cでは相互拡散によるCu6Sn5相の形成が確認されたが、充放電特性の明らかな向上は確認できなかった。これは熱処理無しの場合と同様に、200°CではCNT表面に析出したスズが充放電試験によりCNTから滑落したためと考察された。一方、250°CではCNT表面に析出したスズが融解することによりCNT表面から移動し、銅基板表面に析出したスズと一体化していた。また、熱処理時に融解スズへの銅の溶解が起こり、厚いCu6Sn5相の形成が形成した。この負極構造は熱処理前のサンプルと比較して明らかな充放電特性の向上が確認された。負極構造の作製方法については、基板の銅と活物質であるスズの界面におけるCNT量を増大させる目的で、銅/CNT複合めっき膜表面に電気泳動法により多くのCNTを固定する手法を検討した。CNTの固定法として電気泳動法を用い、スズめっき法には無電解法を用いて、多量のCNTが界面に存在する負極構造の作製を可能とした。本手法により作製した負極は充放電サイクル試験50サイクル後においても、500 mA h g-1(現行グラファイトの1.3倍以上)の高容量を維持することを明らかにした。高容量でサイクル特性に優れる新規リチウムイオン電池負極の創製を検討した。新規負極は、活物質であるスズ層と集電体(活物質を固定する電極)をカーボンナノチューブで繋ぎ止める構造を持つ。本研究ではこの構造をめっき法により作製した。作製した負極構造は、カーボンナノチューブを用いない負極構造と比較して、明らかに優れたサイクル特性を示し、50サイクル後でも約500 mA h g-1(現行のグラファイトの約1.4倍)の容量を維持した。多層CNTおよび単層CNTを用いたCu/CNT複合めっき技術の開発については、電気めっき法および無電解めっき法双方による複合めっき膜の作製に成功し、その成果を学会発表(国際会議含む)および論文発表(インパクトファクター2以上の国際誌に2件)で発信した。特に束状凝集体(バンドル)を形成しており一次粒子まで解砕することの困難な単層CNTをほぼ一次粒子まで解砕させた状態で銅めっき膜に複合できたことは有意義である。Cu/CNT複合めっき膜上へのスズめっき膜の形成(新規負極構造の構築)については、置換型無電解めっき法により、スズめっき層の形成を可能とした。置換スズめっきでは素地のCu/CNT複合めっき層の銅が不均一に溶解し、その上に析出するスズ層も不連続で不均一であったが、置換スズめっき温度や反応時間を最適化した結果、連続で比較的均一なスズ層の形成が可能となった。その成果を学会発表した。
タンパク質の動的構造研究のためのX線溶液散乱解析システムの開発

佐藤は、動的構造研究に用いる試料槽として市販のストップトフロー混合装置を改良したものを作成した。これまで使用してきた湾曲全反射ミラーによる入射X線を集光させるX線光学系に代わり、入射X線を「人工多層膜集光ミラー」で集光させる光学系をX線溶液散乱装置に組み込んだ。その結果、試料溶液に照射するX線強度が従来の光学系に比べて10倍以上向上し、先に作成したストップトフロー混合の試料槽とともに、タンパク質の動的構造研究に最適のハードウエアーを完成させた。また、片岡は、静的な散乱データの解析システムとして、非天然状態のタンパク質の高次構造解析や重原子置換法を応用した反応中間体の構造解析システムを開発し、ラクトアルブミンやバクテリオロドプシンなどの系に応用した。また、動的な散乱データの解析では、時分割測定で得られたデータを特異値分解し、タンパク質の動的構造を解析する新しいアルゴリズムを開発して、紫膜の光反応の時分割X線散乱データに適用した。その結果、光吸収後に生成するシッフ塩基の脱プロトン化した中間体(M中間体)からの戻り反応において、2つの異なる構造を取ることを世界に先駆けて明らかにした。一方、雨宮は、X線イメージインテンシファイヤーと冷却CCDを組み合わせた高感度2次元X線検出器の開発を行い、蛍光体と縮小型光ファイバーをCCDに組み合わせたモジュールをモザイク状に並べたアレイ状CCD型X線検出器を製作した。さらに、3×6個のCCDをアレイ状に並べた有効面積236×236mmのCCD型X線検出器も合わせて開発し、高感度で時間分割測定に最適な検出器システムを構築することに成功した。佐藤は、動的構造研究に用いる試料槽を開発することを目的に、各種スペクトル測定用に市販されているストップトフロー混合装置を改良して、X線溶液散乱測定装置に組み込んだ。改良された本装置の特徴は、(1)試料溶液温度を-20°Cから95°Cまで0.1°C以内に制御でき、かつ測定中に温度をモニターしてその変動を記録できる、(2)試料を注入するキャピラリーの脱着を容易にして、バックグラウンドの補正が簡単にできる、(3)高圧下での測定も可能である、ことなどで、本装置の利用により様々な条件でのX線溶液散乱実験が可能になるものと期待される。一方、片岡は、データ解析システムの開発の一環として、X線溶液散乱法の最大の利点の一つである非天然状態の溶液構造情報を得るための解析法を開発し、その手法をαラクトアルブミンの変性過程の解析に応用した。その結果、αラクトアルブミンのモルテングロビュール状態の構造を詳細に特徴づけ、他の球状タンパク質のMGの構造と比較し、MGの多様性を明らかにした。また、雨宮は、X線イメージインテンシファイヤーと冷却CCDを組み合わせた高感度2次元X線検出器の開発を行い、所期の性能を定量的に評価した。その結果、(1)感度は量子検出効率で約60%であり、イメージングプレートに比べて2倍の高感度であること、(2)X線イメージインテンシファイヤーのダイナミックレンジは6桁あるが、ファクター2の非線形性があることを見出すとともに、(3)画像歪みと感度の不均一性を補正するためのハードウエアとソフトウエアの開発を行い、補正により画像歪み、感度の不均一性、ともに1%程度が実現することに成功した。

佐藤は、昨年度に開発したストップトフロー混合装置を改良した試料槽を用いて、牛肝臓のプロテアソームおよびその活性化因子のX線溶液散乱測定を行ない、両者の複合体のマクロ構造を明らかにするとともに、両者が1:1の化学量論比で複合体を形成して機能することを明らかにした。両者の複合体形成については、すでに電子顕微鏡で1:2の化学量論比で形成されることが示されているが、1:2モデルでは説明できないタンパク質分解の機構が1:1モデルでは説明できることなど、プロテアソームの構造と機能の相関研究に新たな事実を提供した。片岡は、様々な変性状態などの非天然構造や合成ポリペプチドの取る構造をX線溶液散乱法で特徴づけ、非天然構造の有力な研究手段であることを示した。さらに、バクテリオロドプシンの光反応中間体のより詳細な構造解析のために、重原子置換法を応用し、7Å分解能の回折データを用いて投影図上に重原子の位置変化をマップできることを示し、重原子置換法を用いたX線溶液散乱法が二次元結晶配列をした膜蛋白質の構造研究に広く応用できることを示した。また、雨宮は、蛍光体と縮小型光ファイバーをCCDに組み合わせたモジュールをモザイク状に並べたアレイ状CCD型X線検出器を開発し、一号機として2×2個のアレイ状CCD型X線検出器(有効面積:144×72mm)を試作した。感度は、昨年度開発した二次元検出システムの数分の1であるが、露光と読み取りを同時に行うことができるので、蛋白質結晶構造解析実験などにおいて、X線シャッターなしで結晶を連続回転しながら自動測定を行えることなど、従来の二次元検出器にはない新しい機能を持った検出システムであることを示した。佐藤は、これまで使用してきた湾曲全反射ミラーによる入射X線を集光させるX線光学系に代わり、入射X線を「人工多層膜集光ミラー」で集光させる光学系をX線溶液散乱解析システムに組み込んだ。その結果、試料溶液に照射するX線強度を従来の光学系に比べて10倍以上向上させるとともに、入射X線の集光度も格段に向上させることに成功した。また、片岡は、時分割測定の可能性を拡張するため、紫膜の光反応の時間分解X線散乱データに対して、特異値分解法を適用することにより、光吸収後に生成するシッフ塩基の脱プロトン化した中間体(M中間体)からの戻り反応において、2つの異なる構造を取ることを明らかにした。その結果、速い成分はMに、遅い成分はN中間体の特徴を示し、先に提唱したプロトンポンプの分子機構モデルの妥当性を支持する結果を得た。一方、雨宮は、X線イメージインテンシファイヤーと冷却CCDを組み合わせた高感度2次元X線検出器を開発し、イメージングプレートまたは一次元位置敏感型ガス検出器と比較した。その結果、X線イメージインテンシファイヤー由来のコントラストの低下があることが判明したが、この問題を解決する方法を考案し、X線溶液散乱では、コントラストの低下の問題が完全に補正できることを示した。昨年度に行った補正ソフトの開発を併せて、本システムがX線溶液散乱実験において、高感度で時間分割測定に最適な検出器システムであることを明らかにした。さらに、蛍光体と縮小型光ファイバーをCCDに組み合わせたモジュールをモザイク状に並べたアレイ状CCD型X線検出器を製作し、3×6個のCCDをアレイ状に並べた有効面積236×236mmのCCD型X線検出器を製作した。
低次元トポロジー、ブレイド群の一般化と４次元の結び目理論

拡張weldedブレイドは、weldedブレイドのダイアグラムにwenというマーカーを許したダイアグラム(拡張weldedブレイドダイアグラム)を、ある局所操作によって同一視することで定義されている。リボントーラス絡み目と呼ばれる4次元空間内の曲面がなす絡み目を表すことができるため、この研究を進めてきた。今年度は拡張weldedブレイドに関して二つの成果を出している。一つ目は、二つの拡張weldedブレイドダイアグラムが同値な閉包を持つための必要十分条件を与えた。これは研究代表者が以前成功したweldedブレイドダイアグラムが、同値な閉包を持つための必要十分条件を与えた際に用いた議論に、wenマーカーに関係する変形を考慮することで得られた。二つ目の成果は、3次元球体と円周の直積空間内で、拡張ループブレイドの閉包によって、リボントーラス絡み目を表す際に、二つの拡張ループブレイドが(3次元球体と円周の直積空間内で)同値なリボントーラス絡み目を表すための必要十分条件を与えたものである。ここで、拡張ループブレイドは、拡張weldedブレイドを4次元内の曲面で実現したものであり、それらの代数構造は同じである。H自明な絡み目は、自明な絡み目といくつかのホップ絡み目の分離和であるような絡み目である。4次元空間内のはめ込み曲面絡み目の標準形で登場した概念で、自明絡み目の自然な拡張である。H自明な絡み目のリングモーション群について研究を行い、リングモーション群に関する基礎的な命題と、簡単なH自明な絡み目のリングモーション群の計算に成功した。平成29年6月に韓国釜山で開催された国際研究集会、平成29年11月韓国釜山で開催された国際会議、平成30年1月に韓国テジョンで開催された国際会議などで、研究成果の発表をCeleste Damianiが行った。翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。リボントーラス絡み目と呼ばれる4次元空間内の曲面がなす絡み目の研究を行った。ループブレイドを用いてリボントーラス絡み目を表す際に、どのようなブレイドの変形がリボントーラス絡み目のタイプを保存するかを調べるため、ループブレイドをさらに次元を1下げたweldedブレイドで表し、その変化を観察した。weldedブレイドでリボントーラス絡み目を表すことは、古典次元の結び目理論におけるAlexanderの定理に対応している。この研究では古典次元の結び目理論におけるMarkovの定理に対応する主張が成り立つことを目標としている。その際に、weldedブレイドの概念を拡張した「拡張weldedブレイド」を導入することが自然であることがわかった。拡張weldedブレイドは研究分担者であるCeleste Damianiがこれまで研究を進めていたが、リボントーラス絡み目の「リバース」という操作を理解する上で、weldedブレイドの拡張は避けることができない自然なものであることが再認識された。拡張weldedブレイドに対応する結び目理論としてCeleste Damianiにより定義された「拡張welded絡み目」の概念があり、その不変量は今後の課題となる。4次元球体内のリボン構造を伴ったアニュラスがなすタングル(リボンタングル)を用いたリボントーラス絡み目の分解において、アレクサンダー不変量を計算する方法について考察を行い、これまでに知られている結果を再確認し、今後の研究の準備を整えた。今年度はブレイドを用いてリボントーラス絡み目の研究を行うための手法を整えることが目標であり、準備段階として順調であった。予定していた研究集会でCeleste Damianiによる発表も行った。拡張weldedブレイドの次元をあげた拡張ループブレイド(または拡張リボンブレイド)の曲面ダイアグラムに関して、基本変形を見つけ、不変量の構成を試みる。それに関連して、リボンタングルについても不変量の研究を行う。
機能性バナジウムセラミックス系の開発

バナジウムセラミックスを主対象に機能性物質系(熱電変換材料,2次電池正極活物質),相関電子系,量子スピン系等の研究を進めた.1)熱電変換材料(相関電子系):β'相CuxV2O5(x=0.4)においてCuーLiおよびCuーAg置換系を作成し,それらのX線粉末回折,X線4軸回折,電気抵抗率,熱電能,帯磁率を測定した.β'相の単相領域を追究し,CuーLi系において置換濃度に応じて酸素欠損が生じることを見出した.CuーAg系では,新型のブロンズ構造が形成されることを明らかにした.これらの系では,無置換物質で現れた大きな熱電能が増加することはなかった.2) 2次電池正極活物質:複合結晶α相CuxV4O11(2<x<2.33)から,ソフト化学法によりCuを部分的に脱離することによって得られるβ相CuxV4O11(1<x<2)の充放電過程における結晶構造の安定化を目指し,VーNb置換系の作成を試みた.3) 2次電池正極活物質関連の量子スピン系:ソフト化学法により2次電池用正極活物質相であるδ相およびε相LixV2O5(0.5<x<1)を作成した.粉末回折リートベルド法により構造を評価し,先行研究を超える情報を得た.ε相の帯磁率の振る舞いからスピンギャップの存在が示唆されたので,LiおよびV核のNMRに着手した.また,2010年に開発したLi9V3(P2O7)3(PO4)2におけるV3+イオン(3d2;S=1)の電子状態およびスピンダイナミクスを,単一イオン軸対称異方性を持つXXZモデルの分子場近似に基づき詳細に解析した.さらに充電状態であるLi脱離相のV3+ーV4+(3d1;S=1/2)の混合原子価状態で出現した強磁性秩序を上記XXZモデルに基づいて検討した.4)固体電解質:有力な固体電解質の候補である錯体水素化物Li(BH4)1-xIx(x=1/4)に関し,Li核のNMRを行った.1)熱電変換材料:β'-CuxV2O5(x0.4)におけるCuーLiおよびCuーAg置換系の単相試料および単結晶の作成に成功し,それらの基本物性を測定中である.研究の契機となった熱電変換性能の向上には至っていないが,新規構造あるいは酸素欠損の出現等を見出すことができた.2) 2次電池用正極活物質:研究参加者が少数のため,無置換物質α相CuxV4O11(2<x<2.33)の元素置換系作成の準備時間が不足している.3) 2次電池正極活物質関連の量子スピン系:先行物性研究がないδ相およびε相LixV2O5(0.5<x<1)において新しい量子スピン現象を発見できた.また,電子局在性の高いLi9V3(P2O7)3(PO4)2のV3+イオンの電子状態およびスピンダイナミクスが,単一イオン軸対称異方性Dを持つXXZモデルの分子場近似に基づいて実験・理論両面から説明された.本研究により,本XXZモデルの理論的考察がこれまで十分でなかったことがわかった.現在,理論研究者の協力のもとでその考察を深めている.4)固体電解質:次世代型2次電池の構築にあたっては,正極活物質のみならず固体電解質の高性能化が不可欠である.現在の候補物質に対し,NMRの手法によりLiイオンの環境とダイナミクスを明らかにし,将来の設計指針を構築することは重要である.候補物質が湿度に極めて敏感であるため,物質・材料研究機構における蓄電プラットホームのスーパードライルームを利用しながら研究を進めたが,NMR解析に必要な精密な結晶構造データを得るまでには至っていない.1)熱電変換材料:β'相CuxV2O5(x0.4)におけるCuーLiおよびCuーAg置換系の構造・物性研究をさらに進める.2) 2次電池用正極活物質:安定な充放電特性を示す物質構築を目指して,α相CuxV4O11(2<x<2.33)のVーNb置換等の作成を進める.3) 2次電池正極活物質関連の量子スピン系:特にε相LixV2O5(x1)のNMRを進め,新しい量子スピン現象に関する微視的情報を得る.新型の2次電池用正極活物質として開発したバナジウムポリアニオン系において,単一イオン軸対称異方性Dを持つXXZモデルを検討することが重要であることが明らかになった.本系は高容量の2次電池特性を示すことからわかるように,結晶構造の大きな変化を伴わずに電子スピン濃度を変化させることができる特長を持つ.無置換物質の電子状態およびスピンダイナミクスが上記モデルで解明されたので,次の課題は充電相であるLi脱離相におけるS=1/2のドーピング効果の理解である.4)固体電解質:精密な結晶構造データを得るには単結晶構造解析が最良であるが,現時点では非常に難しい.このため放射光を利用したデータ解析を計画している.バナジウムセラミックスを主対象に機能性物質系(熱電変換材料,2次電池正極活物質),相関電子系,量子スピン系等の研究を進めた.

1)熱電変換材料(相関電子系):β'相CuxV2O5(x=0.4)においてCuーLiおよびCuーAg置換系を作成し,それらのX線粉末回折,X線4軸回折,電気抵抗率,熱電能,帯磁率を測定した.β'相の単相領域を追究し,CuーLi系において置換濃度に応じて酸素欠損が生じることを見出した.CuーAg系では,新型のブロンズ構造が形成されることを明らかにした.これらの系では,無置換物質で現れた大きな熱電能が増加することはなかった.2) 2次電池正極活物質:複合結晶α相CuxV4O11(2<x<2.33)から,ソフト化学法によりCuを部分的に脱離することによって得られるβ相CuxV4O11(1<x<2)の充放電過程における結晶構造の安定化を目指し,VーNb置換系の作成を試みた.3) 2次電池正極活物質関連の量子スピン系:ソフト化学法により2次電池用正極活物質相であるδ相およびε相LixV2O5(0.5<x<1)を作成した.粉末回折リートベルド法により構造を評価し,先行研究を超える情報を得た.ε相の帯磁率の振る舞いからスピンギャップの存在が示唆されたので,LiおよびV核のNMRに着手した.また,2010年に開発したLi9V3(P2O7)3(PO4)2におけるV3+イオン(3d2;S=1)の電子状態およびスピンダイナミクスを,単一イオン軸対称異方性を持つXXZモデルの分子場近似に基づき詳細に解析した.さらに充電状態であるLi脱離相のV3+ーV4+(3d1;S=1/2)の混合原子価状態で出現した強磁性秩序を上記XXZモデルに基づいて検討した.4)固体電解質:有力な固体電解質の候補である錯体水素化物Li(BH4)1-xIx(x=1/4)に関し,Li核のNMRを行った.1)熱電変換材料:β'-CuxV2O5(x0.4)におけるCuーLiおよびCuーAg置換系の単相試料および単結晶の作成に成功し,それらの基本物性を測定中である.研究の契機となった熱電変換性能の向上には至っていないが,新規構造あるいは酸素欠損の出現等を見出すことができた.2) 2次電池用正極活物質:研究参加者が少数のため,無置換物質α相CuxV4O11(2<x<2.33)の元素置換系作成の準備時間が不足している.3) 2次電池正極活物質関連の量子スピン系:先行物性研究がないδ相およびε相LixV2O5(0.5<x<1)において新しい量子スピン現象を発見できた.また,電子局在性の高いLi9V3(P2O7)3(PO4)2のV3+イオンの電子状態およびスピンダイナミクスが,単一イオン軸対称異方性Dを持つXXZモデルの分子場近似に基づいて実験・理論両面から説明された.本研究により,本XXZモデルの理論的考察がこれまで十分でなかったことがわかった.現在,理論研究者の協力のもとでその考察を深めている.4)固体電解質:次世代型2次電池の構築にあたっては,正極活物質のみならず固体電解質の高性能化が不可欠である.現在の候補物質に対し,NMRの手法によりLiイオンの環境とダイナミクスを明らかにし,将来の設計指針を構築することは重要である.候補物質が湿度に極めて敏感であるため,物質・材料研究機構における蓄電プラットホームのスーパードライルームを利用しながら研究を進めたが,NMR解析に必要な精密な結晶構造データを得るまでには至っていない.1)熱電変換材料:β'相CuxV2O5(x0.4)におけるCuーLiおよびCuーAg置換系の構造・物性研究をさらに進める.2) 2次電池用正極活物質:安定な充放電特性を示す物質構築を目指して,α相CuxV4O11(2<x<2.33)のVーNb置換等の作成を進める.3) 2次電池正極活物質関連の量子スピン系:特にε相LixV2O5(x1)のNMRを進め,新しい量子スピン現象に関する微視的情報を得る.新型の2次電池用正極活物質として開発したバナジウムポリアニオン系において,単一イオン軸対称異方性Dを持つXXZモデルを検討することが重要であることが明らかになった.
自然浄化機能を活用した農村地域の水質保全対策

水路やため池等の自然浄化機能を活用した農村地域の水質保全対策を明らかにするために、2つの分担課題について実証的研究を行った。1.自然浄化機能の定量評価滋賀県内の小中の湖干拓地において、水質汚濁の現状と水田地域からの排出負荷の実態調査を行った。(1)代かき期に水田から流出した汚濁物質はいったん幹線排水路に沈殿し、その後降雨時に巻き上げられて地区外に流出する実態が明らかとなった。(2)幹線排水路や水質保全池では滞留時間を長くとっても生物処理の効果は期待できず、沈殿作用だけであり、824時間の滞留時間で十分であることが確かめられた。(3)本調査地区からの排出負荷量と排水量の関係はL-Q式として指数関数で表される。この関係を用いて水質保全池の汚濁負荷削減効果を算定した結果、灌漑期には全ての水質項目について5割程度、また非灌漑期にもCOD、T-Nについては23割、T-Pについては6割の汚濁負荷が削減できることが見込まれた。2.集落排水処理水の再利用愛媛県伊予市大平地区で実態調査を行った。集落排水処理水を水田に再利用した場合、COD、T-N濃度に若干の上昇がみられたが、NO_X-Nについては,水田で濃度低下が見られることも多く,水田の浄化機能が有効に発揮されており、集落排水処理水の水田への再利用は新しい水資源の確保手段として、また農地の自然浄化機能を活用した水質浄化法として、有効な手段であることが示された。1.水路やため池等の自然浄化機能を活用した農村地域の水質保全対策を明らかにするために、今年度はまず、滋賀県安土町の小中の湖干拓地において、11ヶ所の採水地点を設けて、水田地域からの排水について実態調査を行った。結果は以下の通り。(1)水田の落水口に直接接する小排水路の水質は、4月下旬から5月上旬の代かき期に非常に高くなるが、幹線排水路の水質は代かき期とともに、降雨時にも上昇する。このことから、代かき期に圃場から泥土とともに流出した汚濁物質は、いったん幹線排水路に沈殿し、その後の降雨排水時にまきあげられて地区外に流出するという実態がわかった。(2)各水質項目のうち、窒素だけは代かき期より非灌漑期の方が濃度が高くなるが、非灌漑期には水路を流れる水は生活雑排水が主になるためであると考えられる。(3)外部水系である西の湖への影響を見ると、有機汚濁物質やT-Pについては代かき期と降雨時排水の影響が大きいが、窒素については非灌漑期の影響が大きいことがわかった。(4)外部への流出負荷を軽減するためには、幹線排水路における泥土の浚渫の効果が大きいと考えられた。さらには、幹線排水路末端に沈殿池を設けるか、循環灌漑を行うことの効果が大きいことが示唆された。2.集落排水処理水を循環灌漑することにより、水田の自然浄化機能を活用した水質保全対策についても、愛媛県伊豫市において調査地区を設けて予備調査を開始したところである。水路やため池等の自然浄化機能を活用した農村地域の水質保全対策を明らかにするために、滋賀県内の小中の湖干拓地において14カ所の採水地点を設けて、水田地域からの排出負荷の実態調査を行った。(2)各水質項目のうち、窒素だけは代かき期よりも非漑期の方が濃度が高くなるが、非灌漑期には水路を流れる水は生活排水が主となるためであると考えられる。(3)本調査地区からの排出負荷はそのほとんどが農地からの負荷であるが、地区下流端に水質保全池を設けて循環灌漑を行うことによって、灌漑期で5060%、非灌漑期で2060%の負荷が除去されることが推測された。

(4)これらの自然浄化の実態はそのほとんどが沈殿によるものであり、幹線排水路や水質保全池での浚渫が不可欠であることが示された。2.集落排水処理水の再利用愛媛県伊予市大平地区で実態調査を行った結果,NOx-Nについては,水田で濃度低下が見られることも多く,水田の浄化機能が有効に発揮されていることがわかった.しかし,SS・COD・T-P・T-Nについては,いずれも顕著な濃度低下は見られず,むしろ水田排水の濃度は灌漑水に比較して上昇している場合も多かった.なお,調査した水田での水稲生育には特に問題は見られなかった.1.自然浄化機能の定量評価水路やため池等の自然浄化機能を活用した農村地域の水質保全対策を明らかにするために、滋賀県内の小中の湖干拓地における実態調査と室内実験を行った。(1)室内実験の結果、沈澱池の滞留時間を長くとっても生物処理の効果は期待できず、沈澱作用だけであり、824時間の滞留時間で十分であることが確かめられた。(2)現地実態調査の結果得られた幹線排水路流出水の排出負荷量と排水量の関係はL-Q式として指数関数で表されることが確かめられた。(3)L-Q式により推定された排出負荷量と室内実験の結果から、水質保全池整備後の地区内からの排出負荷量を推定したところ、灌漑期には全ての水質項目について5割程度、また非灌漑期にもCOD、T-Nについては23割、T-Pについては6割の汚濁負荷が削減できることが見込まれた。2.集落排水処理水の再利用愛媛県伊予市大平地区で実態調査を行った結果、集落排水処理水を水田に再利用した場合、COD、T-N濃度に若干の上昇がみられたが、水稲の生育に影響を与えるものではなかった。NOx-Nについては、水田で濃度低下が見られたことも多く、水田の浄化機能が有効に発揮されていることがわかった。したがって集落排水処理水の農地への再利用は新しい水資源の確保手段として、また農地の自然浄化作用を活かした高度の水質浄化法として有用な手段であることが示された。
ファジィシステムに対するサンプル値制御系設計と実システムへの応用

高木・菅野ファジィシステムに対するサンプル値制御系の設計を行い、得られた制御則を実システムに応用した。サンプル値制御系の設計においては、状態フィードバック則の設計とオブザーバ・フィルタの設計を行い、さらに、出力フィードバック則を用いたサンプル値制御系の設計を行った。その後、得られた制御則による数値シミュレーションを行い、実システムに適用してその有効性を検証した。最終的に得られた結果は満足のいく結果であった。初めに、むだ時間を含む高木・菅野ファジィ連続時間システムに対して、サンプル値入力を印加した場合の安定性とロバスト安定性に関する研究を行った。サンプル値入力はサンプリング間で一定な零次ホールド入力とした。この場合、サンプル値入力は時変なむだ時間を持つ入力信号とみなすことができる。つまり、入力にむだ時間を含むファジィシステムの安定条件を導出した。この条件の導出においては、保守性を軽減するために、一般化されたLyapunov関数を採用した。さらに、自由重み行列やLeibniz-Newton法を用いることで、さらなる保守性を軽減した。したがって、これらの手法を取ることで、システムの安定領域を正確に示す条件が導出された。こうして求められた安定条件は、線形行列不等式(Linear Matrix Inequality; LMI)で与えられたため、数値的に解くことが容易である。不確かさを含むファジィシステムに対するロバスト安定条件も、上記の手法に簡単な行列理論を適用することで、LMIによる条件を導出した。つぎに、これらの条件の下で、安定化制御則とロバスト安定化制御則の設計を行った。なお、サンプリング時間が一様でなく、時間により変化する場合にも対応できる理論を構築した。さらに、これらの理論をH∞外乱抑制制御問題にも拡張した。つまり、システムに混入する予期せぬ外乱がある場合でも、システムの安定性を保証し、外乱の影響を少なくするH∞外乱抑制制御則の設計も行った。最後に、数値的なシミュレーションを行い、これらの理論の有効性を実証した。ファジィシステムのサンプル値制御に対する従来の研究はまだ少ないが、数値的には満足できる結果が得られた。離散型むだ時間と分布型むだ時間の両方を含む高木、菅野ファジィ連続時間システムに対して、サンプル値入力を印加した場合の安定性とロバスト安定性に関する研究を行った。この場合、サンプル値入力は時変なむだ時間を持つ入力信号とみなすことができるため、入力にむだ時間を含むファジィシステムの安定条件を導出した。また、これらの条件の下で、安定化制御則とロバスト安定化制御則の設計を行った。さらに、システムに混入する予期せぬ外乱がある場合を考慮して、これらの理論をH∞外乱抑制制御問題にも拡張した。つぎに、サンプル値出力に対しシステム状態を推定するオブザーバの設計を行った。ディジタルセンサを用いた場合、観測出力も離散的な信号となる。この場合、ホールダを用いて観測出力を零次ホールド出力信号ととらえ、このような信号に基づいた状態推定理論を導いた。さらに、システムに外乱が混入する場合も考慮してH∞フィルタの設計も行った。なお、サンプリング時刻が一様でない場合や、サンプリングに失敗し信号が得られなかった場合も想定し、サンプリング時刻が変化する場合にも対応できるオブザーバやフィルタ理論を構築した。数値シミュレーションにおいては、外乱が混入しても高い制御性能を示す制御器とフィルタが設計できることが示され、数値的にも満足の行く結果が得られた。高木・菅野ファジィ連続時間システムに対して、サンプル値出力をフィードバックしたサンプル値制御則入力を印加した場合の安定性とロバスト安定性に関する研究を行った。出力として得られるサンプル値出力と印加するサンプル値入力はサンプリング間で一定な零次ホールド入力とした。これらは2つの時変なむだ時間を信号とみなすことができるため、むだ時間を含むファジィシステムの安定条件を導出した。また、パラメータに不確かさを含むファジィシステムに対してロバスト安定性の解析とロバスト安定化制御則の設計を行った。さらに、システムに予期せぬ外乱が混入する場合を考慮して、これらの理論をロバストH∞外乱抑制制御問題にも拡張した。高木・菅野ファジィシステムに対して出力フィードバック制御則を構成する場合には、ファジィシステムの前件部変数によるシステムのクラス分けを行い、それぞれについて制御系設計を行った。特に、前件部変数が状態変数の場合ファジィシステムは広いクラスの非線形システムを表現できる。この場合も従来の設計条件よりも容易に解が得られる設計条件を導いた。さらに、数値的なシミュレーションにより理論の有効性を実証した後、実機に得られた制御則を適用した。数値シミュレーションにおいては、外乱が混入しても高い制御性能を示す制御器が設計できることが示された。また、実際の実機に対する制御実験においても高性能な制御結果が得られた。したがって、本研究で得られた手法の有効性が示された。
先天性門脈体循環シャント症候群を引き起こす遺伝的要因の解明

先天性門脈体循環シャントは致死的な肺高血圧症や肝性脳症、肝臓腫瘍を引き起こす。進行性に重篤な合併症をきたすため、無症状時に早期にシャント血管閉鎖を行う必要がある。次世代シーケンサーを用いた全エクソーム解析を行い、その疾患責任遺伝子を同定することが本研究の目的である。我々は全エクソーム解析に先立ち、その表現型を解析するため当院の先天性門脈体循環シャント患者24症例の臨床経過を詳細にまとめ、生命予後を左右する肺高血圧症を防ぐためには早期のシャント閉鎖が重要であることを報告した。また新生児スクリーニングを契機とした先天性門脈体循環シャントの診断は半数に留まり、早期診断に有用なマーカーが存在しないことが早期治療介入を遅延させる大きな課題であることを確認した。本年度は本大学の医学倫理委員会の承認と患者の同意を得たうえで先天性門脈体循環シャントの患者とその健常な両親でIon Torrent Systemによるトリオ解析に基づく全エクソーム解析を行った。Golden Helix社の解析ソフトVarseqを用いて、主に日本人の健常者ゲノムデータ、Human genetic variation databaseとの比較を行い、候補遺伝子の絞り込みを行った。平成29年度の臨床像・表現型の報告を参考にすでに候補遺伝子の絞り込みを行っている段階である。1引き続き全エクソーム解析の対象を選出し、順次DNA抽出を行う。トリオ解析に基づく全エクソーム解析を行い、デ・ノボおよび劣性遺伝モデルでの候補遺伝子を同定する。2並行して同患者のアレイCGHによる構造変異の解析も行う。3新規遺伝子の候補遺伝子を選定し機能解析を行う。本研究を通じて、その発症メカニズムを解明し、早期診断および根治的な治療法を開発するトランスレーショナル研究の基盤構築に貢献することが期待される。初年度は全エクソーム解析に先立ち、その表現型を解析するため当院の先天性門脈体循環シャント患者24症例の臨床経過を詳細にまとめ、生命予後を左右する肺高血圧症を防ぐためには早期のシャント閉鎖が重要であることを報告した。門脈体循環シャントの造影画像が同雑誌の表紙に採用された。また新生児スクリーニングを契機とした先天性門脈体循環シャントの診断は24例中12例に留まり、早期診断に有用なマーカーが存在しないことが早期治療介入を遅延させる大きな課題であることを確認した。初年度は全エクソーム解析に先立ち、詳細に先天性門脈体循環シャント症例の臨床像・表現型を報告することができた。全エクソーム解析の対象を選出し、順次DNA抽出を行う。Ion Torrent Systemを用いてトリオ解析に基づく全エクソーム解析を行い、デ・ノボおよび劣性遺伝モデルでの候補遺伝子を同定する。次世代シーケンシングを次年度以降に行うこととしたため次世代シーケンシングに必要なキットの購入トリオ解析を行った家系数が十分でないためトリオ解析家系数を増やし、併せてアレイCGHによる構造解析を進めていく。
ナノ狭窄構造薄膜のスピン伝導に関する研究

強磁性多層薄膜におけるスピントランスファートルク(STT)マイクロ波発振は, CPP-GMR及びTMR素子において観測されており,マイクロ波発振デバイスへの応用が期待されている.当研究グループでは自己組織化法を用いた絶縁体層中への電流狭窄ナノチャネル構造の造り込み方法を適用し、ナノ狭窄領域に磁壁を閉じ込めたFeCo/[FeCo-AlOxナノ狭窄構造]/FeCoを積層した強磁性ナノ接点型のナノ狭窄構造薄膜においてGMRではなく、TMRでもないナノ狭窄磁壁型(Domain Wall MR(DWMR))の比較的高い磁気抵抗比(10%)を観測することに成功している。また、既に本ナノ狭窄構造体において狭窄された磁壁に起因すると考えられるスピントランスファートルクによる比較的高い発振強度とQ値(Δf/f)のマイクロ波発振を確認した。しかし、DWMR素子のマイクロ波発振の機構は明らかではない。そこで、DWMR素子におけるスピンダイナミクスを解明することを目的として、DWMR素子のマイクロ波発振周波数に着目し,その外部磁場及び印加電流依存性を調べ、マイクロ波の発振特性を磁壁のダイナミクスから考察した。その結果、DWMR素子はフリー層の磁化がリファレンス層に対して反平行になる磁化状態と、リファレンス層の磁化が反転し始める磁化状態において、リファレンス層からフリー層に電子を注入したときにマイクロ波発振が励起された。この素子で発振が励起される磁化状態はちょうど180°磁壁の出来始めと崩れ始めの磁化状態と一致しており、それぞれの発振周波数は前者は69GHz、後者が1013GHzと異なっている。磁壁の閉じ込め方によってマイクロ波発振の周波数が異なる可能性が考えられ、フリー層の磁化がリファレンス層の磁化と反平行であるときには発振が観測しにくいといった本系独特の特徴ある結果が得られた。
希土類多核錯体を前駆体とした複合酸化物の合成とその物性

本研究におては、主として、イオン交換による水溶液加水分解法から調製した水溶液の希土類元素の多核錯体を用いて、水溶液中での多核錯体のミクロレベルでの均一混合による複合機能性材料合成のための前駆体の合成方法の開発を目的とした。多核錯体合成とキャラクタリゼーションに時間を要し本年度は、(1)イオン交換後のYCI_3水溶液のX線回析測定から求めた示差動径分布関数の経時変化を測定し、加水分解に伴うY3+水溶液の構造変化、多核錯体の構造についての検討。(2)イオン交換法による加水分解過程における、pHによるLa^<3+>イオンの存在状態の影響および150日以上の長時間に渡る経時変化についてイオンクロマトグラフィー、UV-VISおよび溶液物性測定による検討。(3)Y^<3+>多核錯体溶液とAl^<3+>多核錯体溶液混合による前駆体を用いた焼結助剤のY_2O_2を含むAIN粉体の合成の3点について主として検討た。その結果、150日以上経過の試料溶液には沈殿、濁りを生じず透明な均一溶液を保ち、物性の経時変化より、従来考えられているよりも加水分解反応が非常に遅く、沈殿生成も生じない事から安定な多核錯体の形成が結論された。炭素還元窒化法にて焼結助剤を含むpre-mixedAINの合成を試み前駆体へのY^<3+>多核錯体の添加がAINの粒成長を促進することが明らかになり、水溶液という均一混合場の利用により、希土類元素が均一に分散したセラミックス用のpre-mixed粉末の一段階合成の可能性を見出した。以上の結果は以下の学会に発表した。1)第12回希土類討論会(1995)「塩化イットリウム水溶液の加水分解に伴う物性変化」出来成人、伊藤邦彦、植田計幸、梶並昭彦、2)第12回希土類討論会(1995)「塩化イットリウム水溶液のX線構造解析」梶並昭彦、三輪和也、出来成人3)日本セラミックス協会第8回シンポジウム(1995)「多核錯体を用いたAIN合成におけるイットリウムの添加効果」出来成人、矢頭久斉、楫野龍哉、梶並昭彦4)第13回希土討論会発表予定(1996)「塩化ランタン水溶液の加水分解反応」出来成人、植田計幸、梶並昭彦本研究におては、主として、イオン交換による水溶液加水分解法から調製した水溶液の希土類元素の多核錯体を用いて、水溶液中での多核錯体のミクロレベルでの均一混合による複合機能性材料合成のための前駆体の合成方法の開発を目的とした。1)第12回希土類討論会(1995)「塩化イットリウム水溶液の加水分解に伴う物性変化」出来成人、伊藤邦彦、植田計幸、梶並昭彦、2)第12回希土類討論会(1995)「塩化イットリウム水溶液のX線構造解析」梶並昭彦、三輪和也、出来成人3)日本セラミックス協会第8回シンポジウム(1995)「多核錯体を用いたAIN合成におけるイットリウムの添加効果」出来成人、矢頭久斉、楫野龍哉、梶並昭彦4)第13回希土討論会発表予定(1996)「塩化ランタン水溶液の加水分解反応」出来成人、植田計幸、梶並昭彦