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西南暖地のマンゴー施設栽培に適した新樹形の開発

マンゴー施設栽培に適した樹形として短梢一文字仕立てを提案した。主枝から発生した側枝を結果枝とし、果実収穫後には切り詰めて更新枝を萌出させた。更新枝の獲得は容易で、花数も確保できることから、花芽分化に必要な低温が容易に得られる地域の施設栽培にはこの短梢仕立てが有用であることが示された。施設栽培マンゴーの結実を安定させるための不受精単為結果果実の有効活用にもあわせて取り組み、ジベレリン剤(GA3)処理により、無種子果実の着生率向上および肥大促進に成功した。1.`アーウィン'成木の一文字主技・短梢仕立てへの改造加湿温室内で栽培している開心自然形仕立ての`アーウィン'マンゴー12年生成木を、支柱および支線を設置して2本主枝に改造し、結果枝を切り詰めて主枝分岐高約70cmの一文字主枝樹形とし、切り詰めた後の枝梢成長,側枝(結果母枝)発生程度,摘心や誘引が側枝の成長と花成に及ぼす影響の評価,必要な作業量などについて調査した.その結果、着花量は本来結果枝となる部分を剪除したため大きく減少したが、主枝、および切り詰めた側枝基部より翌年度の結果枝にできる多数の新梢が萌出しており、成木を用いた場合でも樹形改造は比較的容易であることが判明した。2.コンテナ栽培による`アーウィン'一文字主枝・短梢仕立て樹の育成コンテナ栽培により根域制限した`アーウィン'を一本仕立てで栽培し,一文字主枝樹形とするための主幹部育成を行った。次年度に主枝とする側枝についても、計画通りに確保した。3.国内マンゴー産地における生産実態調査沖縄県石垣市および和歌山県湯浅町のマンゴー先進生産地帯において,従来型樹形による樹体管理技衛の情報を収集した.4.マンゴー不受精果実(当初計画では21年度実施)の肥大育成の試みも開始した。その結果、生理落果期における100500ppmGA3の塗布処理により無核果実の肥大促進をはかることができることが判明した。短梢仕立てによって薬剤塗布などの果実管理作業が実施しやすくなるため、無核果実生産がより現実的になると考えられる。1. 'アーウィン'成木の一文字主枝・短梢仕立てへの改造加温温室内に栽植されている'アーウィン'マンゴー13年生成木を、それまでの開心自然形仕立てを平成19年度にあらたに支柱および支線を設置して2本主枝に改造し、結果枝を切り詰めて主枝分岐高約70cmの一文字主枝樹形とした。本年度は前年度より継続して、枝梢成長,側枝(結果母枝)発生程度,摘心や誘引が側枝の成長と花成に及ぼす影響の評価,必要な作業量などについて調査した.その結果、着花量は樹形改造初期にくらべて増加し、主枝、および切り詰めた側枝基部より多数の新梢の萌出をみた。このことより、樹勢が強くなりやすく着花減少が予想された短梢仕立てでも、冬季に十分な低温の与えられる暖地域であれば比較的容易に花数を確保できることが証明された。しかしながら、従来どおりの開心自然形樹と比較すると新梢停止が遅いために充実せず花叢を着生しない枝も多く発生しており、枝の徒長を抑えて花芽の充実をはかることの必要性も明らかとなった。2.コンテナ栽培による'アーウィン'一文字主枝・短梢仕立て樹の育成コンテナ栽培により根域制限した'アーウィン'を一文字主枝樹形として仕立ててその生育を調査した。3.国内マンゴー生産地における生産実態調査高知県内のマンゴー生産農家において,加温管理、樹体管理、および果実肥大管理に関する情報を収集した。4.開花期の訪花昆虫の収集が容易でない西南暖地での栽培効率化のためにマンゴー不受精果実利用についても合わせて試みてきたが、GA3剤を繰り返し処理することにより、不受精果実を200g程度にまで肥大促進させうることが明らかとなった。しかしながらプロヘキサジオン剤、CPPU剤の添加効果は明確ではなかった。マンゴーの短梢整枝を用いた施設内栽培について、前年果実収穫後に、結果枝(収穫済み)の基部あるいは車枝状に発生した結果枝群の台座部分より剪定した場合、結果枝の側芽あるいは台座部分の陰芽が順調に萌発し、数本の結果母枝が得られることが明らかになった。これら結果母枝は秋季に2回の伸長を行いながらさらに分枝し、冬季には低温によって伸長停滞するが、初春季の加温によって良好な着花枝を十分量形成した。この結果、施設内の温度管理によって冬季に樹に花芽分化に必要な低温を容易に与えられる地域では、短梢仕立てを採用すれば樹勢の維持が容易になるとともに、樹冠内の無効容積を少なくしながら花数の確保ができることが判明し、本樹形の有用性が示された。不受精単為

結果果実の活用については、ジベレリン剤(GA3)およびフルメット剤(CPPU)の混合濃度および処理時期の調整、および処理に適した果実の選択により、無種子果実の着生率を高めることに成功した。また、マンゴー自身から抽出した内生ジベレリンを単為結果果実への処理に用いることの検討を行い、マンゴーの葉の抽出物中に、活性型ジベレリンであると推測されるGA1およびその中間代謝物数種と、モモなどの核果類で同定されている極性の高いGAであるGA32に近似する活性を認めた。核果類とマンゴーはともに内果皮の堅化する1心皮果樹であるという共通点があり、この高極性ジベレリンの機能とその利用の可能性について興味が持たれるところである。
日本近世後期洋風画派と写生派との横断的研究－司馬江漢と円山応挙の関連性を中心に

本研究の目的は、司馬江漢(1747ー1818)と円山応挙(1733ー95)の制作上の影響関係を明らかにし、日本近世後期洋風画派と写生派との共通性や特異性を見い出すことである。江漢は生涯にわたり長崎や近畿方面に旅行し、道中で多くの作品を制作している。特に、天明8年(1788)から寛政元年(1789)にかけての長崎旅行を記録した『江漢西遊日記』『西遊旅譚』、また晩年の近畿旅行記『吉野紀行』からその様子がわかる。それらの記述に基づき、江漢が西日本で作成した作品や、社寺に納めた絵馬の調査を行い、その中で江漢の近畿方面での制作活動と、円山派との関連について調査を行った。主に、寛政11年(1799)4月6日に京都で開催された書画会の作品を画帖にした『東山第一楼勝会図画帖』(大和文華館蔵)を調査した。先行研究をもとに、本画帖に書画を寄せた京都の画家たちの中で、特に応挙没後の江漢と同時代に活動した円山派の作品と資料の調査を行った。また、厳島神社に所蔵される司馬江漢の絵馬《木更津浦之図》についても調査を行った。江漢は生涯にわたり全国の神社仏閣に多くの絵馬を奉納したことで知られているが、《木更津浦之図》は現存する江漢の絵馬の中で奉納時から同じ場所に所蔵される唯一の作例である。実際に明治時代頃まで同神社の回廊に掛けられていた可能性が高く、寛政後期周辺の江漢の洋風日本風景図円熟期に相当する作例であることが確認できた。さらに上記の考察を進める上で、応挙の若年時代の眼鏡絵様式が江漢の浮絵や眼鏡絵制作に影響を及ぼした可能性を見い出すことができた。29年度が最終年度であるため、記入しない。本年度は、研究課題である司馬江漢(1747ー1818)と円山応挙(1733ー95)を中心に、受入機関である大和文華館に所蔵されている洋風画作品について調査を行った。特に、応挙作品の中で遠近法を用いた洋風表現が見られる《東山三絶図》や、司馬江漢に影響を与えた秋田蘭画家・小田野直武(1750ー80)の眼鏡絵《江之島図》なども調査した。そして、京都で活動した円山応挙の眼鏡絵様式を、江戸へ伝播したと評価される浮世絵師の歌川豊春(1735ー1814)の浮絵に注目し、豊春を通して江漢と応挙の比較を行うため、神戸市立博物館所蔵の豊春の浮絵を約70点、豊春と同時代に活動した不韻斎(生没年不詳)の浮絵約20点を調査した。また、同時に同館所蔵の応挙の作又は伝応挙とされる肉筆反射式眼鏡絵巻子《京洛・中国風景図巻》と木版反射式眼鏡絵約20点、司馬江漢の銅版反射式眼鏡絵8点の調査も行い、それぞれの様式を比較するためデータベースを作成した。それらを踏まえ、大和文華館特別展「蘇州の見る夢ー明・清時代の都市と絵画ー」展(開催期間2015年10月10日〈土〉11月15日〈日〉)の開催記念国際シンポジウム「蘇州をめぐる諸問題ー中国と日本の観点からー」(2015年10月31日〈土〉11月1日〈日〉)の2日目の「Session5日本の絵師たちが見た蘇州」にて、「日本近世絵画にみる中国経由の洋風表現についてー浮絵と眼鏡絵を中心に」のタイトルにて口頭発表を行った。本年度は特に応挙の眼鏡絵と洋風表現を用いた風景図について注目し調査を行った。また、京都で活動した円山応挙の眼鏡絵様式を江戸へ伝播した歌川豊春の浮絵も同時平行して調査を行い、それらのデータベースを作成した。これらをもとに国際シンポジウムにて発表し、同内容を報告書(「日本近世絵画にみる中国経由の洋風表現についてー浮絵と眼鏡絵を中心に」『特別展「蘇州の見る夢ー明・清時代の都市と絵画ー」開催記念国際シンポジウム報告書蘇州をめぐる諸問題ー中国と日本の観点からー』2016年)に執筆し、一定の成果を挙げることができたと考える。それらの記述に基づき、江漢が西日本で作成した作品や、社寺に納めた絵馬の調査を行い、その中で江漢の近畿方面での制作活動と、円山派との関連について考察を行った。まず、寛政11年(1799)4月6日に京都で開催された書画会の作品を画帖にした『東山第一楼勝会図画帖』(大和文華館蔵)を調査した。

先行研究をもとに、本画帖に書画を寄せた京都の画家たち、特に応挙没後の江漢と同時代に活動した円山派について一人ずつ事跡を辿りながら作品と資料調査を進めている。さらに、厳島神社に所蔵される司馬江漢の絵馬《木更津浦之図》について調査を行った。江漢は生涯にわたり全国の神社仏閣に多くの絵馬を奉納したことで知られている。《木更津浦之図》は現存する江漢の絵馬の中で奉納時から同じ場所に所蔵される唯一の作例である。実際に明治時代頃まで神社の回廊に掛けられていた可能性が高く、寛政後期周辺の江漢の洋風日本風景図円熟期に相当する作例であることが確認できた。しかし、本作品が厳島神社に奉納された経緯や修復状況等詳しいことについては神社関係者に聞き取り調査を行ったが、明らかにはならなかった。今後は、さらに現存作品を調査することにより、江漢の西日本での制作活動の一端とその受容について明らかにしたい。研究対象とする司馬江漢や円山派の作品についておおむね調査が進み、データを収集することができた。また、本研究との関連として、江漢と他流派との考察をするきっかけとなった博士論文の一部に修正・加筆を行い、「北山寒巌の挿絵にみる洋風画制作の一試論ー版本と書写本『新製地球万国図説』を中心に」(神戸大学美術史研究会編『美術史論集』第33号、2017年2月刊行)を発表した。本研究の目的は、司馬江漢(1747ー1818)と円山応挙(1733ー95)の制作上の影響関係を明らかにし、日本近世後期洋風画派と写生派との共通性や特異性を見い出すことである。江漢は生涯にわたり長崎や近畿方面に旅行し、道中で多くの作品を制作している。特に、天明8年(1788)から寛政元年(1789)にかけての長崎旅行を記録した『江漢西遊日記』『西遊旅譚』、また晩年の近畿旅行記『吉野紀行』からその様子がわかる。それらの記述に基づき、江漢が西日本で作成した作品や、社寺に納めた絵馬の調査を行い、その中で江漢の近畿方面での制作活動と、円山派との関連について調査を行った。主に、寛政11年(1799)4月6日に京都で開催された書画会の作品を画帖にした『東山第一楼勝会図画帖』(大和文華館蔵)を調査した。先行研究をもとに、本画帖に書画を寄せた京都の画家たちの中で、特に応挙没後の江漢と同時代に活動した円山派の作品と資料の調査を行った。また、厳島神社に所蔵される司馬江漢の絵馬《木更津浦之図》についても調査を行った。江漢は生涯にわたり全国の神社仏閣に多くの絵馬を奉納したことで知られているが、《木更津浦之図》は現存する江漢の絵馬の中で奉納時から同じ場所に所蔵される唯一の作例である。実際に明治時代頃まで同神社の回廊に掛けられていた可能性が高く、寛政後期周辺の江漢の洋風日本風景図円熟期に相当する作例であることが確認できた。さらに上記の考察を進める上で、応挙の若年時代の眼鏡絵様式が江漢の浮絵や眼鏡絵制作に影響を及ぼした可能性を見い出すことができた。今後、研究対象とする大和文華館所蔵の司馬江漢筆《海浜漁夫図》(寛政11年1799)と、同館所蔵『東山第一楼勝会図画帖』(同年)の調査を行う。特に、『東山第一楼勝会図画帖』については、田中敏雄氏の「東山第一楼勝会書画帖について」(『大和文華』第85号、1991年)による詳細な報告をもとに、そこに画を寄せた京都の画家たち、特に応挙没後の江漢と同時代に活動した円山派について、一人ずつ事跡を辿りながら作品と資料のデータベースを作成する。そして、その過程で明らかになる画家については、基準作など作品比較のために必要に応じて国内外の所蔵先で調査を行う。また、同時に天明8年(1788)から寛政元年(1789)にかけての江漢の長崎旅行記『江漢西遊日記』『西遊旅譚』、また晩年の近畿旅行記『吉野紀行』の記述に基づき、江漢が西日本で作成した作品や、社寺に納めた絵馬の調査を行い、江漢の近畿方面での制作活動と円山派との関連について考察を行う。具体的には、今年度は江漢によって厳島神社に奉納された絵馬《木更津浦之図》を調査する。
ホヤのバナジウム濃縮のエネルギー機構と高選択性の解明

原索動物のホヤは遷移金属元素のバナジウムの高選択的に濃縮していることでよく知られている。これまでバナジウムの濃縮に関与する物質としていくつかの低分子が挙げられてきたが、タンパク質を始めとする高分子の関与についてはほとんど報告がない。ホヤが海水中のバナジウムを高選択的に取り込み濃縮する際の経路を考えると、バナドサイトは濃縮経路の末端に位置する。バナジウムがこの細胞に濃縮されるまでには、エラを通った多くのイオンのなかからバナジウムのみを選択してバナドサイトの細胞膜まで運搬する物質(バナジウムトランスファー)、バナドサイトの細胞膜上でそれを受け取る受容体(バナジウムレセプター)、そしてバナジウムイオンが貫通する膜チャンネル(バナジウムチャンネル)などが必要と思われる。われわれはこれまでに、高濃度のバナジウムを含有するアスキジア科のホヤ、Ascidia sydneiensis sameaの血球細胞から少なくとも4種類(約100kDa,45kDa,12.5kDa)のバナジウム結合タンパク質を得ることに成功した。低分子量のそれについては、アミノ酸の部分配列の決定とモノクローナル抗体の作製に成功した。このタンパク質のアミノ酸の部分配列には、一致する既知のタンパク質のそれが見当たらず、新規のタンパク質と考えられる。抗体を用いた免疫染色から、このタンパク質はバナドサイトの膜上に存在すると考えられる。さらに、このタンパク質1moleあたり約0,5moleのバナジウムが結合していること見出した。現在、このアミノ酸配列に基づきこのタンパク質をコードする遺伝子を探索中である。ホヤは遷移金属のバナジウムを高濃度かつ高選択的に濃縮している。しかし、このように極端な濃度勾配に逆らって金属元素を濃縮する際に共役するエネルギー機構の解明はまだ手掛けられていない。最近、われわれは電子スピン共鳴法と微小pH電極法さらにラマン分光法を駆使して、バナドサイトの液胞のpHが1.92.4という強い硫酸酸性を示し、そこではバナジウムが3価に還元されて濃縮されていることを明らかにした。またバナドサイトの液胞膜にはH^+-ATPaseが存在することを細胞免疫学的に証明した。そこで、バナジウムの濃縮がH^+-ATPaseによって引き起こされたプロトンの濃度勾配と共役しているか否かを検討するとともに、多くのイオンの中からバナジウムが選択的に濃縮される謎を解くために、バナジウム結合タンパク質の特異的金属結合部位を解明することを目標として研究を進めた。本年度はスジキレボヤのバナジウム濃縮細胞から分離した膜断片を、可溶化することに成功した。それをセルロースカラムで分画し、バナジウムと特異的に結合するタンパク質を抽出した。現在、金属イオンを外したいわゆるアポタンパク質の作製を検討中である。バナジウム濃縮細胞から得た膜断片の可溶化はきわめて困難な作業であった。バナジウム濃縮細胞はその液胞がpH2の硫酸酸性で、バナジウムの濃度が350mMかつ硫酸の濃度は500mMに達する特殊な細胞である。このことは通常の膜とは異なる組成を有するものと考えられる。今回、この膜を可溶化できたことは、タンパク質レベルでの金属イオンとの結合能を検討するための条件をクリアしたと評価できる。原索動物のホヤは遷移金属元素のバナジウムを高選択的に濃縮していることでよく知られている。バナジウムがこの細胞に濃縮されるまでには、エラを通った多くのイオンのなかからバナジウムのみを選択してバナドサイトの細胞膜まで運搬する物質(バナジウムトランスファー)、バナドサイトの細胞膜上でそれを受ける受容体(バナジウムレセプター)、そしてバナジウムイオンが貫通する膜チャンネル(バナジウムチャンネル)などが必要と思われる。

われわれはこれまでに、高濃度のバナジウムを含有するアスキジア科のホヤ、Ascidia sydneiensis sameaの血球細胞から少なくとも4種類(約100kDa,45kDa,15kDa,12.5kDa)のバナジウム結合タンパク質を得ることに成功した。低分子量のそれについては、アミノ酸の部分配列の決定とモノクローナル抗体の作製に成功し、このタンパク質はバナドサイトの膜上に存在することとタンパク質1moleあたり約0.5moleのバナジウムが結合していることを見出した。
アモルファス半導体薄膜発光/受光素子を集積した全固体化画像処理デバイスの試作研究

本年度の研究計画の中でも重点を置いてきた「紫外EL素子を用いた全固体フルカラーディスプレイの開発」研究とともに、平成9年度は本基盤研究Aの最終年度に当たることから、過去3年間を通して得られた成果を、本プロジェクトの主題である「全固体化画像処理デバイスの試作」に沿って仕上げる方向で研究を実施してきた。その研究概要と主な成果をまとめると以下の通りである。1)本研究に用いる新素材であるアモルファスシリコンカーバイド(a-Si_<1-x>C_x)ならびにその微結晶(μc-Si_<1-x>C_x)の製膜技術を確立し、且つその価電子制御(p,i,nの染め分け)及びバンドギャップ制御に関する一連の基礎データを揃え、デバイス開発を目指した基礎技術と量産化への技術課題を明らかにした。2)p型a-SiCをヘテロ接合窓とする、a-SiC/a-Si薄膜フォトダイオードアレイ(TFPDA)を開発し、その高性能化に関するデバイス物性を明らかにするとともに、TFPDAのデバイスモデリングを行って、コンピューターシミュレーションによる最適化設計ソフトを開発した。このソフトは、実際のフォトダイオードの性能パラメータが実験的に求まると、これから各物性パラメータを逆算して求めることもできるもので、デバイス評価の有力な武器となり得るものである。3)TFPDAの高速応答性に関する研究から、従来、不可能といわれてきた、アモルファス半導体中での電子なだれ現象を発見し、これを用いた高速TFPDA開発の基礎研究を行い、実用化へのめどをつけた。4)薄膜発光素子については以下のようなる種類の素子開発及しその基礎動作特性を明らかにした。5)a-SiC(p-i-n)[LED]/a-SiN_x/a-Si(p-i-n)[TFPDA]などを組み合わせた二次元画像変換装置ならびにその動作特性を解析し、またその動作機能を明らかにし、実用化を目指した基礎技術を確立した。平成7年度は、主に発光素子の高性能を目指した研究を実施した。まず、a-SiCを発光層に用いた二重絶縁型EL素子に関して、その素子性能の向上のための指針を得るべく、a-SiCEL素子構造を用いたEL発光スペクトル分析およびElectroabsorption法を中心に分光特性評価を行い、ホットエレクトロンのエネルギー分布、平均自由行程、内部電界、移動電荷量の概算を行った。その結果、a-SiCにおいてカーボン組成比を0から約30at.%に増加させることにより、その平均自由行程が約1.0から0.5nmにまで減少することを確認した。これは、カーボン組成比による構造乱れの影響が、伝導帯端近傍だけでなく伝導帯中に広く及んでいることを示唆するものと推測され、ホットエレクトロンを利用するEL素子において重要な意味を有すると考えられる。さらに、デバイス動作時の内部電界を概算した結果、1.42.3MV/cm^2と見積もられた。さらに、移動電荷量の内部電界に対する変化から、アバランシェ増倍現象が示唆される結果となったが、これは、発光素子のみならず同現象を応用した高感度受光素子の開発のための基礎データと成り得る。これらの現象をもとに素子設計を見直すことにより素子性能の改善が期待される。また、さらにノンエピタキシャル成長であるa-SiCの特徴を生かして、発光素子部をZnS等を母材とした薄膜発光素子に置換したヘテロ構造光電変換素子の可能性を探求した。EL活性母材のZnSの膜質改善のために、雰囲気可変赤外線加熱炉を用いてZnSの再結晶成長、発光中心材料の活性化、二重絶縁膜界面の特性改善を図り、これをHe-Cdレーザを紫外光励起光としたフォトルミネッセンス法による発光特性から評価した。まだ、基礎的な段階ではあるが、これを基に多元材料の成長が可能な多元スパッタ法による母材結晶作製と組み合わせることにより、更なる素子性能の向上を図る。平成8年度は、前年度に引き続き、主に発光素子の高性能化を目指した研究を実施した。まず、a)アモルファスシリコンカーバイド(以下、a-SiC)とb)II-IV族多結晶系材料の2種類の材料を発光活性層に用いた交流駆動2重絶縁型EL発光素子における輝度、発光効率改善のための素子の動作解析ならびに新規材料開発を行った。a-SiC系においては、発光スペクトル分光および電界変調分光法を中心に分光特性評価を引き続き行い、a-SiC中のホットエレクトロンによる伝導帯内遷移発光という発光機構に関して詳細な解析を行い、a-SiCのカーボン組成比の増加にともなう構造乱れが、高エネルギー状態の電子の走行に影響を与えることを示唆する結果を得た。この高電界下での電子の走行に関する知見は、アモルファスシリコン(以下、a-Si)におけるアバランシェ増倍に密接した関係を有するものであり、高感度a-Si受光素子開発においても有用であると期待される。次に、II-IV族多結晶系材料においては、新規発光層材料の作製技術の確立に主眼を置き研究を実施した。まず、新たにZnF_2を発光母材として電子ビーム蒸着法での作製条件の最適化を図り、Gdを発光中心とする紫外光EL発光素子の高発光効率化に成功した。さらに、このZnF_2:Gd発光素子の発する紫外光を励起光源とし、ガラス上に塗布した蛍光体からフォトルミネッセンス(PL)により可視光を得る「EL-PL複合素子」の開発に成功した。

この複合素子は、塗布する蛍光体を選択するだけで、任意の発光波長を得ることができる優れた特性を有するため、幅広い応用例が期待でき、その一例として、赤、青、緑の3原色の発光に成功している。さらに、更なる素子性能の向上を目指すべく本年度申請備品である3元スパッタ製膜装置により、より幅広い発光層材料の製膜技術の確立を目指すべく予備実験を開始した。本年度の研究計画の中でも重点を置いてきた「紫外EL素子を用いた全固体フルカラーディスプレイの開発」研究とともに、平成9年度は本基盤研究Aの最終年度に当たることから、過去3年間を通して得られた成果を、本プロジェクトの主題である「全固体化画像処理デバイスの試作」に沿って仕上げる方向で研究を実施してきた。その研究概要と主な成果をまとめると以下の通りである。1)本研究に用いる新素材であるアモルファスシリコンカーバイド(a-Si_<1-x>C_x)ならびにその微結晶(μc-Si_<1-x>C_x)の製膜技術を確立し、且つその価電子制御(p,i,nの染め分け)及びバンドギャップ制御に関する一連の基礎データを揃え、デバイス開発を目指した基礎技術と量産化への技術課題を明らかにした。2)p型a-SiCをヘテロ接合窓とする、a-SiC/a-Si薄膜フォトダイオードアレイ(TFPDA)を開発し、その高性能化に関するデバイス物性を明らかにするとともに、TFPDAのデバイスモデリングを行って、コンピューターシミュレーションによる最適化設計ソフトを開発した。このソフトは、実際のフォトダイオードの性能パラメータが実験的に求まると、これから各物性パラメータを逆算して求めることもできるもので、デバイス評価の有力な武器となり得るものである。3)TFPDAの高速応答性に関する研究から、従来、不可能といわれてきた、アモルファス半導体中での電子なだれ現象を発見し、これを用いた高速TFPDA開発の基礎研究を行い、実用化へのめどをつけた。4)薄膜発光素子については以下のようなる種類の素子開発及しその基礎動作特性を明らかにした。5)a-SiC(p-i-n)[LED]/a-SiN_x/a-Si(p-i-n)[TFPDA]などを組み合わせた二次元画像変換装置ならびにその動作特性を解析し、またその動作機能を明らかにし、実用化を目指した基礎技術を確立した。
縮退四波混合分光法によるファンデアワールス分子の解離過程の研究

自然放射増幅光(以下ASEと略記)を利用する新規なレーザー分光法を開発した。またNOの高リュードベリ状態を対象とし、この分光法のfeasibilityや限界等を調べた。具体的には、二重共鳴法によってA状態を中間状態とし高リュードベリ状態の単一振動準位を励起する。その際、励起準位と他の低いリュードベリ状態の間に反転分布を形成することから、近赤外領域においてそのエネルギー差に対応するASEを発生することを見いだした。このASEは、レーザー光軸方向に狭い立体角を持って射出する擬コヒーレント光であり、高効率で検出できる。このことを利用して蛍光量子収率の低い前期解離性リュードベリ状態の検出を試みたところ、K,S状態等これまで蛍光が報告されていない状態を信号対雑音比1000以上で検出することに成功した。一方吸収線幅に明らかにbroadeningが見られる寿命10ピコ秒程度の強い前期解離性準位は、本法では観測にかからなかった。これは解離があまりにも速い場合には反転分布が直ちに解消し、ASE発振の閾値を維持できないものとして解釈できる。ASEを分光することによって、観測しているASEがどの電子状態間遷移に対応するかを決定することができる。例えばE状態を励起した際には、まず最初のASE緩和過程としてE状態からD状態への遷移が起こり、さらに引き続いてD状態からA状態への遷移が起こっていることが確認された。数々の高励起リュードベリ状態において以上のようなcascading的なASE緩和過程を観測し、その回転量子数依存性や摂動の影響などを議論した。
根面齲蝕象牙質に対するコンポジットレジンを用いた新規治療法の開発

本年度の研究では、50wt%HEMV/1,2propandiol前処理溶液を用いた脱灰象牙質の機械的性質及び処理面の形態学な検討を行った結果、以下のような結果が得られた。1.人工脱灰象牙質の接着界面直下の10μm50μmのヌニープ硬きは、50wt%HEMA/1,2propandiol前処理溶液を用いた場合に無処理と比べて有意な低下は認められなかった。2.無処理では、脱灰象牙質にコラニゲン線維の露出が観察され、塑造な構造が観察されたが、50wt%HEMA/1,2propandiol処理によってコラーゲン線維の露出が認められず、HEMAが吸着し、網目状の構造を呈していた。一方、4種類(NaF,CaF_2,SrF_2,SnF_2)のフッ化物をボンディングレジンに1,3,5%添加した接着システムを用いて、人工脱灰象牙質に対する接着性(24時間後及び1ヵ月後)について検討を行った結果、以トのような研究成果が得られた。1.24時間後の人工脱灰象牙質に対する接着強さは、4種類のフッ化物を添加した場合、無添加のボンディングレジンに比べて有意な低下は認められなかった。また、接着界面では樹脂含浸層様構造が観察され、無添加の場合と比べて形態的な変化は認められなかった。2.1ヵ月後の人工脱灰象牙質に対する接着強ざでは、5%NaFを添加した場合に最も高い接着強さを示し、レジン内の凝集破壊の割合が多く観察された。これらのことから、人工脱灰象牙質に対する接着性を向上させるためにフッ化物を添加したボンディングレジンを使用することが有効であることが示唆された。本年度の研究では、歯根部人工脱灰象牙質に対するワンステップボンディングシステムの接着強さ測定を行い、接着界面と接着試験後の破断面のSEM観察を行った。さらにう蝕象牙質の前処理溶液として50wt%HEMA/1.2propandoil溶液を用いて接着性の検討を行った結果、以下のような研究成果が得られた。1.ワンステップボンディングシステムの脱灰象牙質に対する接着強さは、健全象牙質に比べて有意に低かった.接着界面のSEM観察では、健全象牙質の樹脂含浸層に比べて人工脱灰象牙質の樹脂含浸層は疎な構造を呈していた。また、破断面形態観察結果から、人工脱灰象牙質では主に界面破壊が観察され、健全象牙質では象牙質内の凝集破壊やレジン内の凝集破壊が観察された。2.前処理を行った脱灰象牙質の接着強さは無処理の場合と比べて有意差はなかった。しかし、接着界面形態観察において前処理を行った場合、無処理に比べて緻密な樹脂含浸層が形成されており、ボンディングレジンの脱灰象牙質への浸透性に違いが認められた。前処理を行った場合の破断面形態では混合破壊が多く観察された。また、フッ素徐放性材料を用いて窩洞窩底部に作製した人工脱灰象牙質の改質効果を材料からのフッ素徐放量および脱灰象牙質の再石灰化から評価を行い、以下のような研究成果が得られた。1.フッ素徐放性材料からのフッ素徐放量は1、5、10週と時間が経過するとともに減少した。2.フッ素徐放性のないコントロールに比べてフッ素徐放性材料を用いることによって脱灰象牙質の再石灰化は促進された。しかし、フッ素の徐放量は再石灰化の程度に影響しなかった。
在宅酸素療法を必要とするCOPD患者の訪問看護の効果

在宅酸素療法を行っている65歳以上のCOPD患者27名を対象に、外来看護師の介入の方法の違いによるCOPD患者の急性増悪に関連する要因及び看護介入の違いによるセルフマネジメント教育の効果を検討する.データ収集期間はCOPD患者が在宅酸素療法を開始した時点から急性増悪を起こした時点及び急性増悪を起こさなかった患者のエンドポイントは2017年6月までとした。調査項目は1COPD患者の属性2質問紙調査:CAT、LINQ(COPD患者に必要なセルフマネジメントの情報量)3診療録:呼吸機能、酸素量、BMI、急性増悪の有無4外来看護師の訪問時の看護記録から行った支援内容の種類と回数とし1看護介入の違いによる急性増悪の有無2急性増悪を起こした群の看護介入の違い3訪問指導群の急性増悪の有無の支援内容の違いを連続変数はMann-WhitneyのU検定,カテゴリー変数はカイ二乗検定、COPDの急性増悪の有無を従属変数とし看護介入の違いを独立変数とするCox比例ハザードモデルの単変量解析を行った。外来看護師の看護介入の違いではCOPD患者の急性増悪の有意差はみられなかった.しかしCOPD患者のセルフマネジメントに必要な情報LINQでは,「病気の理解度」や「薬」の病状や治療に関すること,「自己管理」「運動」など日常生活に関する情報について外来指導群は情報が不足していた(p<0.001).訪問指導群は,急性増悪を起こさなかった患者の方が必要な情報量のドメインの合計点が急性増悪を起こした患者より不足していた.訪問指導群の看護師が訪問時に行っていた支援内容は食事(63%),次に吸入,リハビリ状況の確認(31%)の順であった。支援内容で急性増悪の有意差はなく,同じように支援しても急性増悪を起こしていた.COPD患者の急性増悪を予防するためには、患者の生活の場で課題を患者、家族と一緒に検討し支援できる看護師の教育水準のレベルアップが求められる.本研究は在宅酸素療法が必要な慢性閉塞性肺疾患患者が急性増悪を起こさず在宅療養を継続するための訪問看護の効果を明らかにしようとするものである。平成27年度A県の呼吸器の専門医を標榜とする病院に研究協力の依頼を行い2つの病院から研究協力の同意が得られた。倫理審査を受け10月から調査を開始した。A病院では32名の患者、B病院では16名、計48名の患者にLINQ及びCAT、喫煙指数、家族の支援等の聞き取り調査を行いセルフマネジメントに必要な情報収集を行っている。また過去5年の診療録より治療経過や生活指導内容、訪問看護利用の有無と急性増悪の件数などの調査を行っている。A病院、B病院の診療録に記載されている項目が異なるため、比較する群同志の属性を合わせ再度調査項目の調整を行った。COPD患者で在宅酸素療法を行っている65歳以上の患者で研究協力の同意を得るのが困難なため調査期間を延長し調査を行っている。在宅酸素療法を行っているCOPD患者に限定した調査を行っているため呼吸器の専門医を標榜としている病院でも研究対象となる患者は少ない。その中で聞き取り調査及び過去5年のカルテからの調査となると研究協力の同意が困難である。現在、研究対象者に研究の目的や意義を丁寧に説明し研究協力をお願いしている状況である。本研究は65歳以上の在宅酸素療法を行っている慢性閉塞性肺疾患患者(以下COPD患者)が急性増悪を起こさず在宅療養を継続するための訪問看護の効果を明らかにしようとするものである.平成27年度よりA県の呼吸器の専門医を標榜している病院の研究協力の依頼を行いA病院では,39名,B病院では16名,計55名のCOPD患者にLIMQ及びCAT,喫煙指数,家族の支援などの聞き取り調査を行いセルフマネジメントに必要な情報収集を行い,2015年から過去5年間において診療録より,在宅酸素療法開始時から急性増悪の有無やその状況について,年齢,家族構成,喫煙指数,併存症(認知症,高血圧,糖尿病,陳旧性肺結核,気管支喘息など)の有無,酸素流量,肺機能,BMI,CAT,呼吸リハビリの有無,ワクチン接種(インフルエンザ,肺炎球菌)の調査を行った.研究対象者は,訪問看護を利用している群22名と訪問看護を利用していない群14名である.訪問看護を利用している22名のうち急性増悪を発症した者は13名,急性増悪を発症しなかった者は9名.訪問看護を利用していない14名のうち急性増悪を発症した者は6名,急性増悪を発症しなかった者は8名であった.現在訪問看護利用の有無と発症の有無及び発症に影響する因子について分析中である.研究対象者の36名に対しての分析はすすんでいるが,診療録からの調査を行うため研究協力の同意がなかなか得られず,研究対象者が少ない.呼吸器の専門医を標榜する病院2施設で在宅酸素療法を行っている65歳以上のCOPD患者で、症状の安定している患者に本研究の趣旨を説明し,同意を得られた29名に対して外来看護師が月1回訪問を行っている患者18名,外来看護師が月1回外来で個別指導を行っている患者11名を対象に、調査を行った.COPDと診断されHOT開始までの期間は、外来看護師の訪問有は急性増悪を起こさなかった患者は12.00±2.97年、急性増悪を起こした患者は5.83±2.86年と有意差(p<0.01)があった。

HOT開始年齢は外来看護師訪問未の場合、急性増悪を起こさなかった場合は79.00±1.00歳、急性増悪を起こした場合は70.63±5.95歳(有意差p<0.01)と急性増悪を起こした場合はHOT開始になった年齢が約10年早かった。一方外来看護師訪問有の場合のHOT開始年齢は急性増悪を起こさなかった患者は67.33±4.84歳、急性増悪を起こした患者は74.75±7.49歳(有意差p<0.01)であり急性増悪をおこした場合はHOT開始年齢が約7年遅かった。呼吸機能、HOT開始から増悪までの日数などは外来看護の訪問の有無と急性増悪の関連はなかった。外来看護師の訪問の有無によってCAT(COPD患者の健康状態)の有意差は無かった。LINQによるセルフマネジメントに必要な情報量についてLINQのドメイン事に比較すると外来看護師の訪問未の方が病気の理解度(p<0.05)、薬(p<0.01)、自己管理(p<0.01)、運動(p<0.01)の情報を必要としており、COPDのセルフマネジメントに必要な情報量の合計点においても外来看護師の訪問未の方が情報を多く必要としており(p<0.001)有意差がみられた。今後COPD患者のセルフマネジメント教育をどのように行えば急性増悪が予防できるの看護師の教育内容を検討する.65歳以上のCOPD患者で在宅酸素療法の開始時点からの調査を行い経過をみていく調査を行っているため対象が限定され、さらに個人情報の観点から研究協力の同意が困難であった.在宅酸素療法を行っている65歳以上のCOPD患者27名を対象に、外来看護師の介入の方法の違いによるCOPD患者の急性増悪に関連する要因及び看護介入の違いによるセルフマネジメント教育の効果を検討する.データ収集期間はCOPD患者が在宅酸素療法を開始した時点から急性増悪を起こした時点及び急性増悪を起こさなかった患者のエンドポイントは2017年6月までとした。調査項目は1COPD患者の属性2質問紙調査:CAT、LINQ(COPD患者に必要なセルフマネジメントの情報量)3診療録:呼吸機能、酸素量、BMI、急性増悪の有無4外来看護師の訪問時の看護記録から行った支援内容の種類と回数とし1看護介入の違いによる急性増悪の有無2急性増悪を起こした群の看護介入の違い3訪問指導群の急性増悪の有無の支援内容の違いを連続変数はMann-WhitneyのU検定,カテゴリー変数はカイ二乗検定、COPDの急性増悪の有無を従属変数とし看護介入の違いを独立変数とするCox比例ハザードモデルの単変量解析を行った。外来看護師の看護介入の違いではCOPD患者の急性増悪の有意差はみられなかった.しかしCOPD患者のセルフマネジメントに必要な情報LINQでは,「病気の理解度」や「薬」の病状や治療に関すること,「自己管理」「運動」など日常生活に関する情報について外来指導群は情報が不足していた(p<0.001).訪問指導群は,急性増悪を起こさなかった患者の方が必要な情報量のドメインの合計点が急性増悪を起こした患者より不足していた.訪問指導群の看護師が訪問時に行っていた支援内容は食事(63%),次に吸入,リハビリ状況の確認(31%)の順であった。支援内容で急性増悪の有意差はなく,同じように支援しても急性増悪を起こしていた.COPD患者の急性増悪を予防するためには、患者の生活の場で課題を患者、家族と一緒に検討し支援できる看護師の教育水準のレベルアップが求められる.現在2施設で研究調査を行っておりB病院は研究協力依頼し16名から同意を得て調査を行っている。
神経系細胞骨格蛋白質の細胞内動態の調節因子の探索

神経系細胞骨格蛋白質の細胞内動態を制御する実験条件を確立し、遺伝子チップを利用して発現状態の大きく変化する分子のスクリーニングを行い、細胞骨格動態調節因子の候補分子群をピックアップした。個別の検討に予想外の時間を要し、解析を続行中である。また同実験系を利用し新たにケミカルスクリーニングを行い、細胞骨格蛋白質の動態に影響を与える小分子を複数発見した。また一般的な細胞質性蛋白質の神経細胞内輸送時における動態調節因子を同定し、成果を発表した。本年度は、神経系細胞骨格蛋白質の細胞内動態の調節因子の探索のための実験系を確立に注力した。1.実験に使用する細胞の親株を購入し、免疫細胞化学的手法他により特定の細胞骨格に影響のみられるクローンの分離に成功している。クローン分離の確認のための実験条件の検討に時間を要したが、これを確定したことで、以後の実験では発現状態を確認しつつこの細胞株を使用することが可能となっている。2.続いて神経系に発現する細胞骨格蛋白質の遺伝子群をクローニングし、これらをCAGプロモータを使用した非増殖型アデノウイルスベクターに組み込む作業を行っている。幾つかのクローンについて、クローニングの手順に時間を要しため、現段階ではベクターに組み込む一歩手前の状態にある。今年度中にはベクターが完成する見込みであるので、ベクター完成とその精製を急ぎ、できるだけ早期にベクター由来の細胞骨格蛋白質の細胞株における発現実験を行う予定である。3.また並行して使用する遺伝子チップとしてアジレントテクノロジー社のヒト全ゲノムのカタログアレイのチップを購入し、実際のデータ取得、解析の準備、装置の操作法の修得を行っている。今後、本学難治疾患研究所エピジェネティクス分野の協力を得つつ、細胞骨格蛋白質の細胞内動態に起因して発現状態の大きく変化する蛋白質分子のスクリーニングを行う予定であり、そのための準備が整いつつある状況である。全体として、当初の研究目的の達成に向けて基礎的な実験環境が出来上がってきた状態にある。実際の探索結果は来年度以降の課題であり、現段階で発表できる状態にはない。本年度は、神経系細胞骨格蛋白質の細胞内動態調節因子の探索に向けた実験系を確立することができた。神経系に発現する細胞骨格蛋白質の遺伝子群を非増殖型アデノウイルスベクターに組み込み、発現を確認した。これを高度に精製し、力価測定の途上にある。幾つかのクローンについて、ベクターに組み込む際に予想外に手間取ったが、ベクターが完成したのでベクター由来の細胞骨格蛋白質の細胞株における発現実験を開始している。また学内施設と協力の上、細胞骨格蛋白質の細胞内動態に起因して発現状態の大きく変化する蛋白質分子のスクリーニングの準備を行っている。スクリーニングに使用する細胞株のクローニングも終了しているので、来年度早期には探索結果を得る見込みである。また、今後のアッセイ系として初代培養神経細胞を使用した蛍光消褪法による実験を予定しているが、この際に使用する蛍光蛋白質付細胞骨格蛋白質の発現ベクターの作成にも成功した。これについても精製、力価測定中である。また並行して、初代培養に際しての培養条件改良の努力を続けてきたが、培養基質として新規小分子化合物アドヘサミンを使用すると、神経細胞の分化、生存率とも促進され、培養条件が大きく改善することが判明し、これに関してBiochemical Journalに発表した(京都大学上杉志成教授との共同研究)。我々の今後の実験のみならず、広く有用な培養細胞用基質として汎用される試薬となることが期待される。同誌のSpotlight欄でも紹介され、注目されている。本年度は、昨年度確立することができた実験系をもとに神経系細胞骨格蛋白質の細胞内動態調節因子の探索を開始した。学内施設と協力の上、細胞骨格蛋白質の細胞内動態に起因して発現状態の大きく変化する蛋白質分子のスクリーニングを行った。候補分子が多数にわたるため、個別の検討に予想外の時間を必要としており、順次使用する細胞株や導入遺伝子等の実験条件を変更して試行を重ねているが、十分な検討を尽くす段階に到達していないのが現状である。現在までの個別の検討結果から、単独で明らかに有意な所見を呈する分子は見つかっていないが、解析のすんだ分子は部分的にとどまるので、今後も残る候補分子について解析を続行する予定である。また昨年度の共同研究成果(初代培養神経細胞の培養条件を改善する小分子化合物に関する解析)に関連して、新たにケミカルスクリーニングの系を別途に開発し、これを予備的実験として我々が確立した実験系に応用することで、現段階で細胞骨格蛋白質の動態に影響を与える小分子を複数発見することができた。こちらの薬剤の標的分子の機能は現在明らかになりつつあり、今後の細胞生物学的な解析につなげたい。特に当初のスクリーニングの系が奏功しない場合は、小分子の標的分子の側から候補分子にアプローチする方向に方針を変更する予定である。ケミカルスクリーニング自体についても、より本腰を入れてスクリーニング対象を広げて実験を続行中である。
新原理に基づく高炭素鋼マルテンサイト組織の強化機構の解明

平成30年度は急冷したFe-NマルテンサイトのBCC双晶境界領域に粒径1-2 nmで均一分散しているω-Fe相をTEM観察および電子回折により確認した。また、超低炭素Fe-C合金中のラスマルテンサイト構造が急冷試料の双晶マルテンサイトと明確な相関を持っていることを明らかにした。さらに、Fe-C鋼においてはマルテンサイトのBCC双晶領域にナノω相が、また、双晶領域内にα-Fe相が粒径1-2 nmで均一分散している状態のTEM暗視野観察に初めて成功した。またTEM内で、Fe-C双晶マルテンサイトを加熱し、その場観察を行った。その結果、温度上昇に伴い(200C)、双晶境界領域においてω相からθセメンタイトが生成することを発見した。一方、理論解析の結果は、多くの晶帯軸方向で、α-Fe双晶の電子線回折がω相の電子線回折を重なることを示した。したがって、一般的電子線回折には、ω相の同定は困難であるが、特定晶帯軸方向で、分離したα-Fe双晶の電子線回折とω相の電子線回折を発見し、ω相の同定に成功した。以上の通り、30年度に計画した炭素鋼中のω相の形成メカニズムに関する研究は、当初計画通り順調に進行した。得られた成果は、国際学術論文誌(5篇)、国際および国内学会で(IIW6 2018、日本鉄鋼協会)発表した。TEM中でFe-CとFe-Nの双晶マルテンサイトのBCC双晶粒界において、粒径1-2 nmのω-Fe相の観察に成功した。また、Fe-C合金におけるTEM中その場加熱実験では、温度上昇に伴い、ω-Fe3C相からθ-Fe3C(セメンタイト)への相変態が観測された。この結果はオメガ相がセメンタイトの前駆体であることを示している。以上の結果より、当初計画どおり、炭素鋼中のオメガ相の形成メカニズムを実験的に証明できた。平成30年度で得られた急冷Fe-Cモデル合金中のオメガ(ω-Fe)相のTEM観察の結果に基づいて、平成31年には、以下の2項目を実施する。1)Fe-C合金中においては、オメガ粒子がシングルナノメーターのサイズ領域でのみ安定であり、そのサイズ領域を越えると炭化物に変態する原因を究明するために、オメガ(ω-Fe)相と相関する新型炭化物の結晶構造を解明する。また、オメガ(ω-Fe)相からできた炭化物の結晶構造を解析し、炭化物の形成過程におけるオメガ(ω-Fe)相の役割を明らかにする。2)オメガ(ω-Fe)相の形成過程における磁性の役割について、第一原理計算で理論的に解析し、オメガ(ω-Fe)相の安定性に及ぼすCとN原子、並びに磁性との関係を検討する。平成27年度は種々の炭素含有量の2元系モデル合金(Fe-C)を作成し、透過電子顕微鏡(TEM)、X線回折(XRD)およびX線小角散乱(SAXS)により、急冷マルテンサイト組織の結晶構造を検討した。炭素含有量がFe-0.1C(wt.%)からFe-2.0C(wt.%)まで、いずれの組成でもオメガ(ω)相が形成することをTEMにより確認した。オメガ相はいつもマルテンサイトの双晶組織で現存している。同一試料について、XRDによる測定ではω相のピークは確認できなかったものの、低炭素濃度の鋼において自己焼き戻しにより形成した炭化物相が異なっている可能性を見いだした。同様にTEMにおいても新しい炭化物の形成を確認した。一方、SAXS測定ではXRDで炭化物の形成が見られない鋼において極めて微細な組織に対応する散乱を確認した。現在、ω相との関係を調べている。さらに、TEM測定において得られた種々の回折パターンからω相とbcc母相との3次元的な方位関係を詳細に検討し、形成初期の構造モデルを提案した。TEMによって、窒素鋼中のオメガ相が確認した。急冷した鉄鋼中に形成するオメガ相により、fccからbccまで相変態原子モデルを築き、炭素鋼のマルテンサイト構造のほとんどを説明できる。オメガ相の形成を基礎とした鉄鋼マルテンサイト変態の新学理を確立することが可能性ある。以上の結果をネイチャー・パブリッシング・グループ(NPG)のScientific Reports(オープンアクセスの電子ジャーナル)、国際学術誌(Acta Metall. Sin.(Engl.Lett.))、および学術会議(Asia Steel International Conference 2015)で発表した。透過電子顕微鏡(TEM)による種々の方位からの電子回折パターンの取得により、オメガ(ω-Fe)相とbcc-Fe相との3次元的な方位関係がほぼ解明できている。また、一見すると転位組織のように見える結晶粒についても、試料を種々の方位から観察した結果、双晶が確認できており、当初提案の構造モデルの普遍性をほぼ確認できている。また、SAXS測定により、TEM観察結果と類似したサイズ領域に対応する散乱が得られていることから計画どおりにに進捗していると判断した。平成28年度は、オメガ(ω)相を含むBCC双晶が種々の炭素含有量の2元系モデル合金中の急冷マルテンサイトの初期の組織構造であることをTEMにより確認した。In-situ TEM加熱によって、ω相を含む双晶組織からラス組織への組織変化過程を観察した。その結果、継続的な加熱によりラス組織は、多角形のフェライトと炭化物に変化した。In-situ TEMにより、ω相から新しい炭化物相への変化過程を観察した。

この新しい炭化物はセメンタイトの強い結晶方位関係を持っている、従って、以下の炭化物変化過程を示唆している:オメガ(ω) →新しい炭化物→θ-Fe3C(セメンタイト)。たがって、2元系Fe-C合金中の様々な微細組織の形成メカニズムは、以下の単一モデルにより説明できる:オーステナイト→マルテンサイト(ω相を含む双晶組織) →ラス組織→フェライトと炭化物(最終的な組織構造)。極低炭素Fe-C急冷サンプルにおいて、炭化物が観察された。例えば、1200°Cから油焼き入れしたFe-0.02wt%CのTEM観察から、950°Cから油焼き入れしたFe-0.05wt%CのXRD測定から、数nm程度のセメンタイトを確認した。このことは実際にBCC結晶中に固溶している炭素量がさらに低い可能性を示唆している。これらの結果は、27年度提案された炭素鋼中のオメガ相の形成メカニズムとも整合している。以上の結果を日本鉄鋼協会のISIJ International国際学術論文誌(2017年7月印刷中)、および学術会議(日本鉄鋼協会、日本金属学会と5th Asian conference on heat treat and surface engineering)で発表した。In-situ TEM加熱による初期のマルテンサイト組織構造(ω相を含む双晶組織)から、様々な炭素鋼微細組織が形成され得ることを示す観察結果が得られており、これは当初提案の炭素鋼中のオメガ相の形成メカニズムの有効性を示唆するものである。Fe-C合金の加熱に伴う組織変化をTEMを用いたその場の観察によって明らかにし、様々な炭素鋼微細組織がω相を含む双晶組織からなる初期マルテンサイト組織構造に由来することを示した。具体的には温度上昇に伴い、Fe-C合金相中のω相から新しい炭化物が形成し、その生成順序は、オメガ(ω)→新しい炭化物(ω′またはθ′) →θ-Fe3C(セメンタイト)であることがわかった。この観察の結果は当初提案された炭素鋼中のオメガ相の形成メカニズムの妥当性を強く示唆している。平成30年度は急冷したFe-NマルテンサイトのBCC双晶境界領域に粒径1-2 nmで均一分散しているω-Fe相をTEM観察および電子回折により確認した。また、超低炭素Fe-C合金中のラスマルテンサイト構造が急冷試料の双晶マルテンサイトと明確な相関を持っていることを明らかにした。さらに、Fe-C鋼においてはマルテンサイトのBCC双晶領域にナノω相が、また、双晶領域内にα-Fe相が粒径1-2 nmで均一分散している状態のTEM暗視野観察に初めて成功した。またTEM内で、Fe-C双晶マルテンサイトを加熱し、その場観察を行った。その結果、温度上昇に伴い(200C)、双晶境界領域においてω相からθセメンタイトが生成することを発見した。一方、理論解析の結果は、多くの晶帯軸方向で、α-Fe双晶の電子線回折がω相の電子線回折を重なることを示した。したがって、一般的電子線回折には、ω相の同定は困難であるが、特定晶帯軸方向で、分離したα-Fe双晶の電子線回折とω相の電子線回折を発見し、ω相の同定に成功した。以上の通り、30年度に計画した炭素鋼中のω相の形成メカニズムに関する研究は、当初計画通り順調に進行した。得られた成果は、国際学術論文誌(5篇)、国際および国内学会で(IIW6 2018、日本鉄鋼協会)発表した。
アクシオン・光子・重力子転換で探る宇宙磁場

平成30年度は、以下の2点を並行して行うことが当初の計画であった。(1)これまでの研究で明らかになった、転換現象のシグナルが持つ磁場配位依存性の研究を進展させること。(2)重力子・光子転換現象が観測に与える影響を明らかにすること。これに基づき、実際に行った研究の具体的内容を以下にまとめる。転換現象のシグナルがもつ磁場配位依存性から、宇宙磁場の起源にせまるためには、観測する電磁波や重力波が転換現象の影響を強く受けるような状況、つまり波源や磁場の強度・プラズマの密度などが適切に整っていなければならない。既に行った研究において、アクシオン・光子転換現象については適切な状況をひとつ見つけることができている。次の目標として、重力子・光子転換現象が観測に実質的な影響を与える状況を突き止めることを目指した。同じ状況下では、重力子・光子転換現象の転換確率は、アクシオン・光子転換現象に比べてずっと小さい。さらに、観測から宇宙磁場の強度に上限がついていることも転換確率の増加を妨げる一因であった。そこで注目したのが、暗黒物質のモデルの一つに含まれている質量を持たない暗黒光子の存在である。現在観測されている磁場がインフレーションで作られる可能性があるように、同様の機構で暗黒磁場も生成し得る。しかも、そのような暗黒磁場は現在のところ観測されていないので強度に対する上限も存在しない。さらに、透過性の高い重力波の特性を活かして電磁波の届かないような宇宙初期にまで時代を遡ることで、より高い強度の暗黒磁場中で、重力波と暗黒電磁波の転換現象を論じた。このとき、転換確率は非常に大きくなることが判明し、将来高周波の重力波観測が可能になれば、転換現象のシグナルの有無やその影響の度合いから、宇宙初期の重力波源や暗黒セクターに対する情報を引き出せる可能性を見出した。素朴な状況では転換確率が非常に小さいために、その観測への影響はそれほど重要視されてこなかった重力子・光子転換現象ではあるが、暗黒物質のモデルと組み合わせることで無視できない影響を与え得ることを指摘したという意味で、重要な結果が得られた。この結果をまとめた論文は学術誌に掲載されている。本年度のこの成果は、未だ観測されていない「暗黒」磁場中での転換現象であるため、長らく懸案となっている通常の宇宙磁場の起源に対して直接的な提言を与えることは難しい。しかし、本年度の研究を通して重力子・光子転換現象が有効に働く条件を調べたことは、転換現象のシグナルから通常の宇宙磁場に対する理解を深めるという、本来の目的にとっても有益であったと考えている。また、現在の観測結果によると、通常の磁場は銀河のように物質や暗黒物質が多く集まっているところほど、その強度が高いとされている。よって、転換現象を考える際に、磁場と共存している暗黒物質のモデルがもつ特性も、同時に考慮すべきという視点をも手に入れ、次に続く研究の着想を得た。また1年を通じて、自身の研究内容について国内外で計6回の学術発表を行った。以上のような研究状況を勘案した結果、「おおむね順調に進展している」と判断した。本年度の研究によって、転換現象と暗黒物質を結びつけるという視点を得た。本研究課題である、アクシオン・光子・重力子転換のうち、光子が暗黒セクターに属する場合を考えたのが今年度の研究であった。今後は、アクシオンが暗黒物質として振る舞う場合の光子・アクシオン転換現象を考える予定である。アクシオンは、暗黒物質の正体の有力候補として近年注目を浴びており、様々な方向からその存在や妥当性が検証されている。このような動向からしても、アクシオン暗黒物質と転換現象の結びつきを調べておくことは重要であろうと判断した。転換現象を用いて宇宙磁場に対する理解はもちろん、アクシオン暗黒物質に対する知見も引き出したいと考えている。