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Ti-Ni系形状記憶合金の強度評価法の確立と破壊機構の解明

本研究では従来から得られている知見を基にTi-Ni系形状記憶合金に種々の熱処理を施すことにより微視組織制御を行い最適な機能特性を得るための組織制御技術を確立すること,及び得られた形状記憶合金の安全性と信頼性を保証するための材料強度評価技術の確立を目的とした.具体的には,種々の形状記憶熱処理したTi-Ni-Co及びTi-Ni-Cu合金薄板の変態点測定,内部微視組織観察,引張及び疲労の破壊試験を行った.破壊試験は恒温槽を取り付けた電気油圧サーボ式疲労試験機で行い,各合金がマルテンサイト(M),オーステナイト(A),及びM+Aの状態での変形・破壊挙動を詳細に観察した.破壊後の試験片表面及び破面を高分解能走査電子顕微鏡とX線回折装置を用いて観察し,さらに,破面近傍の変形組織を透過電子顕微鏡で観察し,微視組織と変形・破壊機構との関連を考察した.これらの実験の結果,疲労破面には鉄鋼材料等で知られている特徴的破面形態であるストライエーションが形成されること,ストライエーション間隔(すなわち疲労き裂進展速度)と負荷応力値(すなわち応力拡大係数)との間には一価関係があること,また,M変態誘起応力,引張り強さ及び疲労破断寿命との間には負荷速度依存性があること,合成製造時に導入される種々の晶出物やTi_3Ni_4等の時効析出物の制御で強度特性を制御できること等が明らかになった.また,これらの実験事実に基づいて,信頼性と安全性を保障するために必要となる変形及び破壊過程の機構モデルを提案した.得られた多くの知見のうち疲労き裂伝ぱ試験結果を主体に後述の研究業績として発表した.本研究では従来から得られている知見を基にTi-Ni系形状記憶合金に種々の熱処理を施すことにより微視組織制御を行い最適な機能特性を得るための組織制御技術を確立すること,及び得られた形状記憶合金の安全性と信頼性を保証するための材料強度評価技術の確立を目的とした.具体的には,種々の形状記憶熱処理したTi-Ni-Co及びTi-Ni-Cu合金薄板の変態点測定,内部微視組織観察,引張及び疲労の破壊試験を行った.破壊試験は恒温槽を取り付けた電気油圧サーボ式疲労試験機で行い,各合金がマルテンサイト(M),オーステナイト(A),及びM+Aの状態での変形・破壊挙動を詳細に観察した.破壊後の試験片表面及び破面を高分解能走査電子顕微鏡とX線回折装置を用いて観察し,さらに,破面近傍の変形組織を透過電子顕微鏡で観察し,微視組織と変形・破壊機構との関連を考察した.これらの実験の結果,疲労破面には鉄鋼材料等で知られている特徴的破面形態であるストライエーションが形成されること,ストライエーション間隔(すなわち疲労き裂進展速度)と負荷応力値(すなわち応力拡大係数)との間には一価関係があること,また,M変態誘起応力,引張り強さ及び疲労破断寿命との間には負荷速度依存性があること,合成製造時に導入される種々の晶出物やTi_3Ni_4等の時効析出物の制御で強度特性を制御できること等が明らかになった.また,これらの実験事実に基づいて,信頼性と安全性を保障するために必要となる変形及び破壊過程の機構モデルを提案した.得られた多くの知見のうち疲労き裂伝ぱ試験結果を主体に後述の研究業績として発表した.本研究では従来より得られている知見を基にTi-Ni系形状記憶合金に種々の熱処理を施すことにより微視組織制御を行い最適な機能特性を得るための組織制御技術を確立すること、及び得られた形状記憶合金の安全性と信頼性を保証するための材料強度評価技術の確立を目的としている。具体的には、本年度は溶体化処理及び種々の温度で形状記憶処理を行い示差走査熱量計による変態点測定を行い熱処理による形状記憶特性・超弾性特性及び相変態特性の変化を調査した。また、マルテンサイトの結晶構造や内部微視組織がどうなっているかをX線回折装置・透過型電子顕微鏡によって詳細に調べ形状記憶効果や超弾性の機能にとっての最適の組織を探索し、併せて強度評価及び破壊実験を行い破壊機構を検討することにより次のことが明らかになった。疲労強度試験の結果、疲労寿命Nfが5×10^4サイクルより小さいときには材料組織間による違いはあまり認められなかったが、下限界近傍領域では形状記憶処理温度が高いものの方が疲労寿命は向上していた。破面を高分解能走査型電子顕微鏡により解析すると破面上の微視的なき裂伝ぱ速度には熱処理温度による差はなくほぼ一致していたが、破面の粗さに起因するうねりの程度の大小が疲労寿命に強く影響していることが明らかとなった。さらに静的引張、疲労強度評価技術を確立し、併せてX線プロファイル解析及び残留応力評価技術の開発を行うことにより微視的格子ひずみ及び転位密度を求め本材料の非破壊的な評価法を確立した。得られた知見の内一部はX線解析を主体に後述の研究業績として発表した。以上の結果からTi-Ni系形状記憶合金の微視組織制御及び強度評価法の確立のための有用な多くの知見を得ることができた。本研究では初年度の研究成果より得られたTi-Ni系形状記憶合金の熱処理による組織制御技術及びそれに伴う形状記憶機能特性の変化などの知見を基に更に優れた機能材料となるよう組織制御実験を進めた.

具体的には,本年度は熱処理は溶体化しただけのものと形状記憶処理の温度と時間を種々に変えたものの実験を行い,それぞれの熱処理により機械的強度や形状記憶及び超弾性がどのように変化するか,また結晶粒サイズ,析出物,結晶配向等の内部微視組織構造の確認を電子顕微鏡・X線回折法によって行い機械試験前と機械試験後及び疲労過程途中におけるそれらの変化を詳細に観察することによりTi-Ni系形状記憶合金の破壊のメカニズムを明らかにした.合わせて示差走査熱量計による変態点測定を行い機械疲労に伴う形状記憶特性・超弾性及び相変態特性の変化を調査し機能劣化のメカニズムを検討・考察した.強度評価及び破壊実験は油圧サーボ疲労試験機を用いて静的引張,疲労を扱った.得られた破面を高分解能走査電顕で破面形態観察,X線回折装置でX線パラメータ(回折線半価幅,残留応力,回折図形)を測定し,(1)破面上のX線パラメータと応力拡大係数K_<max>,〓K,破面ひずみε_fとの相関,(2)破面下のX線パラメータの分布と塑性域,K_<max>,〓Kとの相関,(3)X線パラメータと破壊様式の相関,の3つの基本相互関係を明らかにした.ここで,半価幅や残留応力の多点測定のための高精度自動測定を可能とした.これらの知見と組織構造との相互評価をすることにより形状記憶合金の破壊機構を解明し破壊寿命の予測に必要な破壊条件及び破壊機構モデルを提案した.得られた知見のうち一部は疲労実験を主体に後述の研究業績として発表した.本研究では前年度までの研究により得られたTi-Ni系形状記憶合金の組織制御技術や形状記憶合金の安全性,信頼性及び耐久性を保証するための材料強度評価技術をTi-Ni-X三元合金に適用した。Cuを添加したTi-Ni-Cu形状記憶合金は,通常のTi-Ni合金と比較して変態温度ヒステリシスの減少,マルテンサイト誘起応力の低下,また伸び値の増加等の特性が期待されている。この材料の応用利用に際して重要となる因子の一つに信頼性の確保が挙げられるが機械的性質,特に疲労特性を考慮に入れた系統的な研究がなされていない。また本合金は相変態が機能発現に関与しているが,この相変態挙動が負荷(ひずみ)速度にどの様な影響を受けるのかは不明な点が多く,このメカニズムを解明することは本材料の応用利用を考えた場合,安全性・信頼性の点からも最重要となる。そこで,本年度はTi-Ni-Cu合金について種々の熱処理により機械的強度や形状記憶及び超弾性がどのように変化するのか等,形状記憶機能特性の評価を行った。また,示差走査熱量計による変態点測定を行い機械疲労に伴う形状記憶特性・超弾性及び相変態特性の変化を調査し相変態と変形及び破壊過程の相関関係のメカニズムを検討・考察した。機械試験及び破壊実験は油圧サーボ疲労試験を用いて荷重負荷速度,荷重繰返し速度を適宜調整して試験し,引張り特性,疲労特性に及ぼす変形速度依存性を調査した。各試験後に得られた破面を高分解能走査電子顕微鏡で破面形態観察を行った。また,破断部近傍領域のX線回折線半価幅及び残留応力を測定し負荷(ひずみ)速度との関係を検討した。以上得られた知見よりTi-Ni-Cu形状記憶合金の変形及び破壊挙動に及ぼす負荷(ひずみ)速度の依存性を明らかにし相変態を伴う場合の破壊機構モデルを提案した。得られた多くの知見のうち一部は疲労き裂伝ぱ試験結果を主体に後述の研究業績として発表した。
カムランド禅実験における0νββ探索の感度向上のための基礎研究

超稀事象ニュートリノレス二重β崩壊(以下0νββ)の発見は素粒子物理における最重要課題の1つである。本研究は0νββ探索実験KamLAND禅における感度向上のために(1)新データ取得回路を運用した高精度解析方法の樹立(2)高感度光検出の開発(3)次世代発光バルーン製作にむけたフィルムの研究を行った。最終的には,次世代発光フィルムによってバルーンバックグラウンドを除去し,5年間のデータ取得でニュートリノ有効質量が約40meVまで探索可能であることを明らかにした。当該年度は、新エレクトロニクス(MoGURA)を用いたデータ解析の確立・次世代型発光バルーンのためのフィルム開発・および高感度光検出器の開発を行った。まず、MoGURAで取得したデータを用いた解析方法を確立した。カムランド禅実験では、多数のシンチレーション光子を約2000本の光検出器PMTで観測し、その波形データをエレクトロニクスで処理して光子到達時間差を算出することで事象発生位置を再構成することができる。これによって検出器表面の放射性不純物由来のバックグラウンドを除去することが可能である。ここで、MoGURAは現行エレクトロニクスより時間応答が優れているため、原理的には高効率でバックグラウンドを除去することが可能であったが、データ処理のための解析アルゴリズムやデータプロセスシステムが未完成であった。本研究では全2000チャンネルに及ぶ大規模データを処理するためのアルゴリズムを開発し、さらに各チャンネルにおける波形データから再構成した観測時間と、観測光子数を組み合わせた事象発生位置再構成プログラムの実装とデータプロセスを構築し、実データを用いて現行エレクトロニクスよりも優れた位置分解能を持っていることを実証した。これによって、0νββ探索の感度を3%程度向上することが可能になった。次に次世代発光バルーンを製作するために、近年開発されたシンチレックスの開発を進めた。特に、バルーン内で生じたバックグラウンド事象を識別するには十分な光量を持っていることが重要である。そこで、放射線源を用いた光量評価試験を行い十分な光量を持っていることを確認した。今後はバルーン製作にむけたXe透過率や引張り強度の測定を進める。また、カムランド禅高感度化にむけた光検出器の開発を開始した。特に今年度は現行光PMTの劣化現象を発見し、その解明と次期光検出器にむけた対策の解明を行った。当該年度は,新データ取得回路(MoGURA)と既存回路を複合した解析方法の確立,次世代型発光バルーン製作に向けたフィルム特性の試験,高量子効率光電子増倍管の基礎特性の測定を行った。まず,前年度に確立したMoGURAデータによる解析方法を発展させて更なる感度向上を図った。具体的には,現在MoGURAでは全体の約2/3のPMTデータしか取得できていないため,残る1/3は既存回路のデータを用いて最尤法関数を組むことで精度向上を目指した。その結果,位置分解について約6%ほどの向上が見込まれることを明らかにした。次に,前年度に十分な発光量を確認したPENフィルムに対して,バルーン製作にむけた特性を測定・評価した。まず,溶着方法の検討を行い,インパルス溶着方法によって要求(10N/cm)以上の強度(27N/cm)を持っていることを実証した。次に,シンチレーターの主成分であるPCに対する耐性を評価し,1年以上の期間透過率などの特性に変化がない事を明らかにした。その他Xeに対するシールド率の評価などを行い,バルーン製作にむけた基礎特性を完了することができた。また,カムランド検出器アップグレードにむけ近年浜松ホトニクスで開発された高量子効率光電子増倍管(PMT)の基礎特性の測定を行った。特に,新PMTは計算機パワーを駆使して高精度電磁場計算を行って設計がなされているため,20インチ有効面全体において優れた時間応答を持っていることが予想された(現行カムランドPMTは時間応答のために有効面を17インチに制限している)。そこで,レーザー光源を用いた時間分解能測定システムを構築し,20インチ全面にわたって現行PMTと同程度の時間分解能(FWHM=4nsec)を持っていることを実証した。素粒子実験新エレクトロニクス(MoGURA)を用いた高感度化については、既に解析方法を確立し、その結果を日本物理学会2013年秋季大会にて発表した。当初の計画では研究を分化し粒子識別法を用いることで高効率化を目指す予定であったが、MoGURAの優れた時間応答による高精度位置分解能アルゴリズムの実現によって粒子識別に依存しない高感度化に成功した。位置分解能の向上によって地球ニュートリノ観測などについても高精度化が可能であり、様々な応用が期待できる。また、発光型バルーンの研究に関してはシンチレックスの光量測定および基礎特製の測定を行った。その結果、シンチレックスがバックグラウンド低減に十分な光量を持っていることを実証し、日本物理学会2013年秋季大会および日本物理学会第69回年次大会で報告した。これら二つの当初の計画に加えて、光検出器の高感度化によるカムランド禅の感度向上に着目し研究を開始した。

特に、現行の光検出器の劣化現象をいち早く発見し、問題解決と次期計画にむけた対策を行うことができた。また、近年浜松ホトニクスで開発された高量子効率PMTに着目し、基礎特製の測定およびカムランドに特化した開発を進めている。これらの成果をまとめて日本物理学会2013年秋季大会にて発表した。新たな開発と並行して、現行カムランドデータを用いて世界最大感度での0νββの探索に成功した。0νββ探索はニュートリノ質量や粒子タイプなどの基本性質を決定する上で非常に重要な測定であるため非常に注目度が大きい。そこで国内外様々な研究会で結果を報告した。以上、カムランド禅高度化にむけた開発は計画書通りに進んでおり、並行して新たな開発の開始や現行データによる物理結果を得ることができた。よって、本研究は当初の計画以上に進展している。カムランド禅の高感度化を最大化するため、特に高量子効率PMTの開発を進める。今後最も深刻なバックグラウンドはニュートリノを伴う二重ベータ崩壊由来のイベントであり、カムランド検出器自体のアップグレードが必要になる。特に、高効率シンチレーターの開発やPMT用集光ミラーの開発が検討されているが、高量子効率PMTが最も対費用効果と実現性が高い。高量子効率PMTの実現にむけて、カムランドに特化した高電圧配分回路の開発およびインストールにむけた基礎特性測定システムの構築が必要となる。PMTでは10002000V程度の高電圧を抵抗分割することで各アノードに適切な電圧を印加し、一個の光電子を数十万倍に増幅して優位な信号を得ることができる。ここで、数MeV領域の微弱な放射線から数GeVの宇宙線ミューオンまで様々な信号を同定するカムランド検出器では、3桁以上の広い範囲にわたって優れた線形性を有する光検出器が必要となる。しかし、空間電荷効果によって後段のアノードでの増幅率は飽和する傾向にあるため、電圧降下最適化のための抵抗分割回路の設計が必要になる。そこで、線型性を含めたゲインなどの基礎特性の測定と並行してカムランド用PMT抵抗分割回路の設計を行う。次に、カムランド実機では約2000本のPMTが必要であり、高精度の測定には各PMTが同程度の基礎特性を有する必要がある。一方で、インストール後は測定を持続するためにPMTに直接アクセスすることはできないため、インストール前に全2000本の基礎特性のキャリブレーションを行わなければならない。そこで、キャリブレーションに必要な基礎特性を自動で測定するシステムを構築し、最速で測定を完了して実験の再開を目指す。これらの開発と並行して、発光型バルーン実現にむけてシンチレックスの引張り強度などを測定し、バルーンプロトタイプ実現にむけて研究を進める。当該年度中に所属機関が変更になり、研究環境を整備するにあたって予算の執行が遅れ、次年度使用額が生じた。
モジュライ空間の幾何学的研究

四元数ケーラー多様体上のベクトル束には4次元リーマン多様体のanti-self-dual接続にあたるある種のヤン・ミル接続が考えられる。そこでそれらのモジュライ空間につきこの一年で次の三つの結果を得た。まず4n次元の四元数ケーラー多様体上には4次元リーマン多様体のディラック作用素ツィスター作用素の一般化された2つの作用素があるが、それらの間に成り立つ3つの関係式を得た。1つはその2つの作用素の間の交換関係にあたるもので残りの2つはそれらの作用素と四元数ケーラー多様体特有の2-formとの交換関係である。それら3つの交換関係を用いると2つの作用素のコホモロジーについて消減定理を示せた。またこれらのコホモロジーはツィスター空間のドルボーコホモロジーに1対1に対応していることが知られているのでそれらについての消滅定理も得られた。次に複素グラスマン多様体G^2(D^<n+2>)は四元数ケーラー多様体の例だが、その上のヤン・ミル接続のモジュライの形を得ていたが更にくわしくその境界を調べた。境界はDP^l(l=(n+1)(n+2)/2-1)だが、ちょうどその実形IRP^lで低いグラスマン多様体への曲率の集中がおきそこで接続がbubbling-offする。それらの状況はHIP^nにつき以前調べたのと良く似て四元数ケーラー部分多様体で曲率の集中がみられた。最後にHIP^n上の1-instemtonのモジュライ空間は球になる事が知られているが、その中心でのリーマン計量を調べると計量の意味で接空間はIR^p(+)HI^gと直和分解されることを示した。以上の研究は3つの論文(投稿中)にまとめられ2つの国際学会で発表された。
フェムト秒赤外過渡吸収分光によるアルカリハライド結晶の励起子自己束縛過程の研究

電子・格子相互作用の強いアルカリハライド結晶では、帯間励起によって容易に格子欠陥が生成される。その過程で生成される“自己束縛励起子(STE)"は格子欠陥の前駆状態として重要である。自己束縛過程は非常に高速であるため、その内容については未知な部分が多い。本研究では、フェムト秒パルスを用いて帯間励起、または自由励起子の共鳴励起を用いて、自己束縛過程の本質を探究した。4.2Kにおける沃化カリウム(KI)を波長302nmのフェムト秒パルスの2光子吸収を用いて励起した。励起から10ps間での間、波長6001000nmにわたって広いなだらかな吸収が観測された。スペクトル解析の結果、これはSTE、600nmより短波長に中心を持つ吸収帯、そして、900nmに中心を持つ赤外領域の吸収帯から成ることが分かった。STEは吸収ピークエネルギーのStokesシフトとイオン半経の関係(Mollwo-Iveyの関係)から3つのタイプに分類されている。通常KIで観測されるSTEはtype-IIであるが、この関係を用いてtype-IIIのエネルギーを求めると1.37eVとなり、実験で得られた赤外吸収のエネルギーとほぼ等しい。従って、過渡的に見られる赤外吸収は、準安定状態として瞬間的に存在するtype-IIIのSTEであることが分かった。STEの3つのタイプは形態(イオン配置)が異なっていると考えられており、この実験結果は、最終的に最も安定なイオン配置に至る前に、準安定的な配置を経由していることを示している。また、励起波長を変えて、自由励起子を励起した結果では赤外領域に吸収は見られなかった。これは、励起波長によってその緩和過程(自己束縛過程)に違いがあることを示している。
全超電導発電機の過渡磁界と交流損に関する研究

超電導発電元は、従来機と比べて多くの利点を有する。これまでは、界磁巻線を超電導化した、いわゆる半超電導機を対象とした研究が主流となっていた。しかし、最近では交流に対して極めて低損失の超電導線材が開発されているため、電機子巻線も超電導化した全超電導発電機の可能性が高まりつつある。ちなみに、従来の同期発電機の制御システムには、AVRやGOVが一般に用いられている。しかし、全超電導発電機に用いる超電導線は交流損を発生しまた磁束及びその変化率の大きさ等に対して臨界値を有するので、その制御システムには超電導状態の安定性が高く、かつ制御効果が高い方式のものを採用する必要がある。本年度は、従来のAVR及びGOV制御よりも制御の効果が高くかつ超電導状態の維持安定性が高い制御システムの検討を行うために、それらのシミュレ-ション用プログラムの開発を行った。ここでは、全超電導機用として有望視されるSMES(超電導磁気エネルギ-貯臓装置)制御方式を採用し、またその装置としてはシングルブリッジ方式のものを想定してプログラムの開発を行った。前年度に概念設計した実用規模の大型全超電導発電機(定格容量1000MW)の設計緒元を用いて数値的な検討を行った。その結果、SMES制御を行うとAVR及びGOV制御方式と比べ、短時間で負荷角δの動揺が抑制され、制御の効果が極めて高いこと等がシミュレ-ションにより確かめられた。更に、以上のシミュレ-ション研究以外に全超電導機を模擬した実験モデル機を製作し、またそのモデル機を用いて実験を行った。まず、モデル機を液体ヘリウムで冷却して超電導状態にした後に、インダクタンス等の電気的定数の実測を行った。次に、研究室既存の可変調波数電源(400V、25kVA、80800Hz)に接続して超電導コイルを励磁し、磁界等の実測を行った。最近、交流損失の極めて少ない超電導線材の開発が進められ、電機子巻線も超電導化した全超電導発電機の実現の可能性が高まりつつある。この全超電導発電機を用いると、従来の半超電導発電機よりも一層の高効率化・高密度化が期待でき、また現在研究中の超電導の変圧器・ケ-ブル等の極低温機器と低温レベルで直接整合がとれ、全超電導の電力系統システムが構築し易くなる。しかし、超電導線材は本質的に交流損失を発生し、また磁界の大きさやその変化率の臨界値以上でクエンチ(常電導転移)を生じるので、全超電導機の実用化に際しても線材の超電導状態の維持安定化が最優先事項の1つとなる。本研究では、シミュレ-ション及び実験の両面から、全超電導機に関してこれらの資料を提供することを目的としている。特に、全超電導機の設計的な観点からシミュレ-ションを進め、以下のような結果を得ている。(1)まず、実用規模の大型機として、定挌容領1000MVAの全超電導機(2極、60Hz、遅れ力率0.9)の概念設計を行った。(2)次に、この1000MVA機が系統に接続されていて、その系統内で故障が生じる場合のシミュレ-ションを行い、界磁及び電機子巻線部の磁界の数値的検討を行った。その結果、特に電機子巻線部の磁界は同期リアクタンスの大きさに対して、かなり影響を受けることが判明した。また、超電導状態の維持安定性の高い制御システムを構築することが極めて重要なので、従来のAVR及びGOV制御以外にもそれらのシミュレ-ションができるようにプログラムの開発を進めている。更に、以上のシミュレ-ション研究と並行して、全超電導機を模擬した実験モデル機の設計・製作を行っている。次年度にまたがりその実験モデル機に対する実験結果の蓄積を行い、全超電導機用コイルについての考察を進める。

その結果、SMES制御を行うとAVR及びGOV制御方式と比べ、短時間で負荷角δの動揺が抑制され、制御の効果が極めて高いこと等がシミュレ-ションにより確かめられた。更に、以上のシミュレ-ション研究以外に全超電導機を模擬した実験モデル機を製作し、またそのモデル機を用いて実験を行った。まず、モデル機を液体ヘリウムで冷却して超電導状態にした後に、インダクタンス等の電気的定数の実測を行った。次に、研究室既存の可変調波数電源(400V、25kVA、80800Hz)に接続して超電導コイルを励磁し、磁界等の実測を行った。
コンピュータ通信を利用した理科教育学生訓練法の開発

本研究の主たる目的は,コンピュータ通信を利用した学生訓練法の研究であるが,そこに当てられる内容が環境問題を中心にしていることに鑑み,環境問題についても平行して研究している.本研究で試験し,検討分析してきたものは・本研究のホームページを大分大学と琉球大学のUNIXマシンに構築した.・CuSeeMeによる電子会議システムが稼働した.refrectorは大分大学のUNIXマシンにおき,研究分担の全大学が電子会議可能なシステムを構築した.・九州沖縄地区国立大学教育学部の理科教育研究室を2グループにランダムに分割し,ホームページを機軸にクローン問題をテーマにディベートをおこない,コンピュータ通信を利用した学生訓練の可能性とその使用感を検討した.・日本科学教育学会九州支部会で本研究テーマでシンポジウムを開催した.97年度はカリキュラム部会との共同主催で熊本大学で開催た.また,96年度には教育実践研究部会と合同主催で宮崎大学で開催した.このとき,琉球大学からのパネラはCuSeeMeの本電子会議システムを使い,インターネットを通してシンポジウムに参加した.その参加感は多少の難はあるものの,充分に快適であり,このような使用の可能性が示唆された.・本研究成果を報告書にまとめた.本研究の主たる目的は,コンピュータ通信を利用した学生訓練法の研究であるが,そこに当てられる内容が環境問題を中心にしていることに鑑み,環境問題についても平行して研究している.本研究で試験し,検討分析してきたものは・本研究のホームページを大分大学と琉球大学のUNIXマシンに構築した.・CuSeeMeによる電子会議システムが稼働した.refrectorは大分大学のUNIXマシンにおき,研究分担の全大学が電子会議可能なシステムを構築した.・九州沖縄地区国立大学教育学部の理科教育研究室を2グループにランダムに分割し,ホームページを機軸にクローン問題をテーマにディベートをおこない,コンピュータ通信を利用した学生訓練の可能性とその使用感を検討した.・日本科学教育学会九州支部会で本研究テーマでシンポジウムを開催した.97年度はカリキュラム部会との共同主催で熊本大学で開催た.また,96年度には教育実践研究部会と合同主催で宮崎大学で開催した.このとき,琉球大学からのパネラはCuSeeMeの本電子会議システムを使い,インターネットを通してシンポジウムに参加した.その参加感は多少の難はあるものの,充分に快適であり,このような使用の可能性が示唆された.・本研究成果を報告書にまとめた.本研究は平成7年度より平成9年度の3年計画である.本研究の主たる目的はコンピュータ通信を利用した学生訓練法の研究であるが,そこに当てられる内容が環境問題を中心にしていることに鑑み,環境問題の研究も平行して研究している.研究の進め方は研究会を大分で開催して,本研究についてのディベート法の検討,討議法の検討及び環境問題について総合的に検討し,今後の具体的な研究の方向性,今までに得られた成果等について情報交換をおこなった.これらのOFFラインミーティング以外,郵便,電話,E-MAIL,インターネット,パソコン通信等による情報交換で研究を進めている.今までに検討分析してきたものは・コンピュータ通信による理科教育学生訓練法についての意義とそのあり方について検討・インターネットによるディベート法の可能性の検討ソフト的にはCUSEEMEを試み,大分大学,琉球大学,鹿児島大学,宮崎大学でディベートを試みている.・ホームページの本研究への適応可能性について検討また,E-Mailの可能性を環境教育をテーマにして検討,実施した.・具体的にはこれらのシステムを使い,まずプロトタイプとして"コンピュータで人間教育は可能か"というテーマで各大学で賛成派,反対派に別れて論じている.・本研究の詳細は日本科学教育学会年会で発表した.本研究は平成7年度より平成9年度の3年計画の2年目である.本研究は主たる目的は,コンピュータ通信を利用した学生訓練法の研究であるが,そこに当てられる内容が環境問題を中心にしていることに鑑み,環境問題についても平行して研究している.昨年度に続いて,本年度に検討分析してきたものは・本研究のホームページを大分大学と琉球大学のUNIXマシンに構築した.・CuSeeMeによる電子会議システムが稼働した.refrectorは大分大学のUNIXマシンにおき,研究分担の前大学が電子会議可能なシステムを構築した.・南九州グループで2グループに別れ,ホームページを機軸にディベートをおこない,コンピュータ通信を利用して学生訓練をし,その使用感を検討した.・日本科学教育学会九州支部会と教育実践研究会の合同主催による研究会を宮崎大学で開催し,本プロジェクトのテーマでシンポジウムをおこなった.このとき,琉球大学からのパネラはCuSeeMeの本電子会議システムを使い,インターネットを通じてシンポジウムに参加した.その参加感は多少の難はあるものの,充分に快適であり,このような使用の可能性が示唆された.・また,ディベートの他,インターネット使用による子供家庭教育システムの研究の可能性も示唆され,日本教育工学会で発表した.・java言語の使用によるインターネットの使用感については日本科学教育学会で発表した.本研究の主たる目的は,コンピュータ通信を利用した学生訓練法の研究であるが,そこに当てられる内容が環境問題を中心にしていることに鑑み,環境問題についても平行して研究している.本研究で試験し,検討分析してきたものは・本研究のホームページを大分大学と琉球大学のUNIXマシンに構築した.・CuSeeMeによる電子会議システムが稼働した.

refrectorは大分大学のUNIXマシンにおき,研究分担の全大学が電子会議可能なシステムを構築した.・九州沖縄地区国立大学教育学部の理科教育研究室を2グループにランダムに分割し,ホームページを機軸にクローン問題をテーマにディベートをおこない,コンピュータ通信を利用した学生訓練の可能性とその使用感を検討した.・日本科学教育学会九州支部会で本研究テーマでシンポジウムを開催した.97年度はカリキュラム部会との共同主催で熊本大学で開催た.また,96年度には教育実践研究部会と合同主催で宮崎大学で開催した.このとき,琉球大学からのパネラはCuSeeMeの本電子会議システムを使い,インターネットを通してシンポシウムに参加した.その参加感は多少の難はあるものの,充分に快適であり,このような使用の可能性が示唆された.・本研究成果を報告書にまとめた.
肝細胞核内因子(HNF-4α)の生物学的解析と病理応用

核内受容体HNF-4αのP1およびP2プロモーター由来アイソフォーム(P1, P2-HNF4α)は臓器によって発現が異なる。胃癌や粘液産生性卵巣癌に特徴的HNF-4αアイソフォームの発現が観察され、粘液形質との関連が明らかにされた。膵ランゲルハンス島ではP2-HNF4αがα細胞に発現することを確認し、HNF4αの糖代謝への関与について新たな知見を得た。ヒトの個体発生ではHNF-4αは胎生早期の卵黄嚢、肝臓、膵臓、消化管、腎に発現し、しかも、P1 promoter由来のアイソフォームHNF-4α(P1)とP2 promoter由来のアイソフォームHNF-4α(P2)の発現は臓器によって異なり、また胎生時期によって変化する臓器もあることが明らかにされた。これは免疫染色とRT-PCRおよびwestern blotでも確認された。胃、および腸管粘膜上皮と胃癌、大腸癌についてHNF-4αのそれぞれのアイソフォームの発現および粘液形質遺伝子MUC2、CD10、MUC5ACの発現とを比較した。正常の胃はHNF-4α(P2)が発現し、腸にはHNF-4α(P1/P2)が発現した。腸上皮化生胃粘膜上皮にはHNF-4α(P1/P2)が発現した。HNF-4αと粘液形質の比較から、胃癌には胃型と腸型があることが判明した。大腸癌の検討では、HNF-4α(P1)の発現が消失すると肝転移を起こしやすくなることを見出した(Oshima, et al. Pathol Int 57: 82-90, 2007)。なお、卵巣と肺は正常ではHNF-4αを発現しないが、粘液産生性卵巣癌と肺癌にはHNF-4αが発現することを観察した。これら腫瘍については次年度詳細な検討を加える。核内受容体の一つであるHNF-4α(hepatocyte nucler factor-4α)にはP1およびP2プロモーター由来のアイソフォーム(P1, P2-HNF-4α)がある。これらアイソフォームを認識する抗体を用いて、卵巣癌と胃癌におけるHNF-4αの発現と粘液形質との関連を検討した。正常胃粘膜にはP2-HNF-4αが発現し、腸粘膜にはP1およびP2-HNF-4αが発現した。腸上皮化生胃粘膜上皮には両アイソフォームが発現した。粘液形質からみると胃癌には胃型と腸型があり、腸型は両アイソフォームを発現するが、胃型にはP1-HNF-4αの発現がみられないことが判明した(Takano et al,投稿中)。正常の卵巣ではHNF-4αを発現せず、通常の型の卵巣癌も発現しないが、粘液産生性卵巣癌にはHNF-4αが発現した。その粘液形質は胃癌と共通性があることも明らかになった。これは細胞診にも応用可能な点で有意義である(Sugai et al, Pathol Int 2008)。さらに、すべての核内受容体抗体を用いてヒト肝・膵組織を検討した。肝細胞では14種類、胆管細胞では13種類、Kupffer細胞、星細胞および内皮細胞では6種類の核内受容体が発現した。またヒト膵組織において、膵腺房細胞では17種類、内皮細胞では13種類、α細胞では20種類、β細胞では18種類の核内受容体蛋白が発現した。HNF4αの遺伝子変異は若年型糖尿病(MODY1)の原因であることから、膵ランゲルハンス島ではHNF4αがβ細胞に発現しているのではないかと推測されていたが、α細胞のみにP2-HNF-4αの発現を認めた。以上のことから、HNF4αの糖代謝への関与について新たな知見が示された(Takegoshi et al, Pathol Int 2009)。
スーパーアパタイト超微細粒子を用いたICGによる固形腫瘍のイメージング診断の開発

炭酸アパタイト粒子内にインドシアニングリーン(ICG)を直接内包させることに成功した。In vitro実験ではICG単独投与と比較してICG内包炭酸アパタイト粒子投与1, 3, 6時間で1.5-2倍程度のICGの取り込み上昇がみられた。動物実験では、2時間-6時間でICG内包炭酸アパタイト粒子の方が腫瘍内へのICGの取り込みが1.5-2倍程度増強していることが分かった。静脈内投与した炭酸アパタイト粒子は、腹腔内投与した腫瘍集積を増強させたが、そのメカニズムとして細胞接着因子であるインテグリンβ1の発現低下による腫瘍間質液圧の減少によるEPR効果の増強が考えられた。核酸のデリバリースステムとして開発されてきたスーパーアパタイト超微細ナノ粒子を、試薬を内包されていない空のsCAを先に担癌マウスに静脈投与した、インドシアニングリーンを腹腔内投与という、両試薬別ルートの投与であっても、マウス皮下固形腫瘍においてICGの集積が確認できたため、試薬を内包することなく、新たな空sCAを用いた画期的なICGによる腫瘍イメージング法考案した。この現象のメカニズムの解明のために、平成26年度では一連の細胞および動物実験を実施し、以下の成果が得られた。1腫瘍の間質液圧が他の正常組織よりも高く、抗がん剤が腫瘍に達しても深部に浸透できない原因となっている。我々もこのIFPに注目し、空sCAを静脈投与して高い腫瘍IFPを下げてICGの浸透を高めるという仮説の元で、マウス固形腫瘍モデルにsCAを静脈投与したのち、経時的固形腫瘍のIFPをカテーテルを用いて測定した。IFPは投与前に比べて、投与24時間後では有意に減少し、投与10時間以降では有意差がなくなった。2腫瘍が高いIFPを有しているのは、癌細胞が膜表面でintegrin β1を発現して、細胞外マトリックスタンパクと緊密に接合していると言われている。また細胞実験では、培地のCa濃度を増やすことで、integrin β1の発現を抑え癌細胞の接合を緩ませることができたという報告もある。我々は1ように空sCAを担癌マウスに静脈投与して、投与4および8h後の固形腫瘍中のIntegrinβ1を免疫染色したところ、controlより4および8h後では、Integrinβ1蛍光強度が有意に減少した。3in vivoにおいて確認したこの現象を、in vitroにおいて再現できるか、大腸がん細胞株を用いて確認した。両細胞株に、空sCAを添加して24h培養後、ドキソルビシン添加24h後に、フロサイトメトリーにして細胞内のDOXの取り込みを測定した結果、HCT116では約1.8倍、FaDuでは約3.4倍のDOXの取り込みの向上が見られた。核酸のデリバリーシステムとして開発されたスーパーアパタイト超微細ナノ粒子(sCA)が試薬を腫瘍に集積させるメカニズムとして、初年度に腫瘍の間質液圧を低下させることを示し、そこにはintegrinβ1が関与していることをvivoでもvitroでも確認した。同時に、インドシアニングリーン(ICG)を使用した腫瘍イメージングとして最も良い投与形態を探索しており、平成27年度にはsCAにICGを内包せしめることに成功した(ICG in sCA)。ICG in sCAの知見は以下の通りである。120nm程度の球形のナノ粒子であった。2極大吸収波長はICG単独と同じ780nmであり、蛍光強度はICGの1.2倍程度であることが分かった。アルブミン添加により吸収極大波長はICGと同じ約25nm red shiftが確認される一方で、吸光度はICGの1.5倍程度となった。3大腸癌細胞株へのICGの取り込み評価をフローサイトメトリーで行ったところ、ICG単独投与と比較して投与1時間後から1.52倍程度の取り込み向上が見られた。4マウス固形腫瘍モデルにおいて、ICGの取り込みをIVISにて評価したところ、投与2時間6時間ではICG投与に比し、ICG in sCA投与群で腫瘍内へのICGの取り込みが1.52倍程度増強していることが分かった。腫瘍を蛍光顕微鏡で見たところ、ICG in sCA投与群の腫瘍では腫瘍中心部の細胞質までICGが充満していることが確認された。一方で、正常臓器へのICG取り込みは、4時間後まではICG投与群と比べICG in sCAを投与した群で1.5倍弱のICG取り込み増強を認めたが、612時間後には同程度の取り込みとなっていた。当初の計画以上に進展した。腫瘍の高い間質液圧(IFP: Interstitial Fluid Pressure)が原因で、抗がん剤やナノ粒子を含むあらゆる薬剤が固形腫瘍の深部まで浸透できず、期待された治療効果を発揮できていない。世界はIFPを下げるために、様々な分子試薬を開発してきた。

メカニズムは不明だが、腫瘍壊死因子(TNF-α)と併用することで薬剤の腫瘍浸透性が向上しり、細胞外マトリックス分子を抑えるトランスフォーミング増殖因子(TGF-β)を併用することで、浸透しにくいナノ粒子(100nm)も腫瘍の深部まで到達できたとの報告がある。我々も同様のアプローチをして、空sCA静脈投与後の腫瘍におけるサイトカインの変動を調べたが、報告されているサイトカインに関しては著しい変化がなかった。しかし、sCA静脈投与後、数時間内において、固形腫瘍中のintegrinβ1の発現が減少し、実際ほぼ同じタイミングにおいて、高い腫瘍IFPも有意差を持って減少したことを突き止めた。これは、in vivoにおいてまだ報告されていないメカニズムであり、sCA(i.v.)+ICG(i.p.)という両試薬別ルートの投与であっても、マウス皮下固形腫瘍においてICGが集積するという画期的な現象を解説するために、非常に意義のある成果である。世界はドラッグデリバリーシステム(DDS)の開発に力を入れているが、固形腫瘍の環境を改善しない限り、どれだけ精密に設計されたDDSであっても、期待される抗腫瘍効果が得られない。今回発見した、空sCAによるintegrinを介した固形腫瘍IFPの減少というメカニズムは、今後DDSの開発をする上で重要な参考指標になり得る。消化器外科平成26年度の計画では、「メカニズムの解明」をメインとしていたが、ほぼクリアできた。しかし、in vivoおよびvitroにおいて、以下の実験を追加して、さらなる解明を進める。1sCA中のカルシウムか、リン酸か、それとも炭酸か、つまりどの無機成分が固形腫瘍中のintegrin β1発現を抑え、IFPの低減に繋がったのか、追加実験を行う必要がある。空sCAを担癌マウスに静脈投与したのち、経時的に固形腫瘍中の無機成分を各種キットを用いて、定性定量的に解析を行っていく。2vivoと同じように、vitroにおいてもsCA添加後、細胞と細胞外マトリックス間のintegrinβ1および細胞間同士の接合因子の変動を、integrinβ1およびE-cadherinの抗体を用いて、蛍光免疫染色法にて解析する。以上のメカニズムの追加解析ののち、以下の応用実験を行う。3in vivoにおける空sCA(i.v.)+ICG(i.p.)イメージング法の、薬物動態、薬物力学の解明として、正常マウスを用いて、理論上同量のICG(i.p.)と空sCA(i.v.)+ICG(i.p.)をいろいろの濃度で投与し、経時的に採血して、薬物動態と薬物力学の評価を行う(PKパラメーターは、ノンコンパートメンタル解析(WinNonlin standard software)を用いて計算し、AUC、最大Pt濃度(Cmax)、Cmax到達時間(Tmax)、全身クリアランス(CLtot)、消失半減期(t1/2z)、定常分布容積(Vss)、などのパラメーターを得る。4癌微小転移マウスモデルにおける、空sCA(i.v.)+ICG(i.p.)イメージング法の検討として、肝転移ヒト大腸癌細胞株(KM12sm)を用いた肝転移マウスモデル、あるいはヒト大腸癌細胞株(HT29)を用いた腹腔膜播種モデルにおいて、空sCA(i.v.)+ICG(i.p.)と投与後、in vivoおよびex vivoのIVIS
1950年代の中国東北における経済建設

1.遼寧省、吉林省、黒竜江省からなる中国東北の工業は中国経済の中で大きな位置を占めてきた。しかし、その位置が具体的にどれほどのものであったのか、またそれがどのように推移してきたのかについては、意外なほどに実態が明らかにされていない。資料面での制約が研究を妨げてきたからである。2.本研究では、まず中国東北における国共内戦の複雑な経緯を整理した。つづいて鉄鋼業を題材に復興過程の実態を明らかにし、中国東北における工業建設を規定した国際環境が1930年代と1950年代の間でどのように違っていたのかを整理した。そのうえで収集した東北三省の工業生産額に関する統計データを吟味し、各種統計資料に用いられている表示価格や記載内容を整合させて、工業発展の特徴を概観した。3.工業発展の特徴は5点である。(1)東北工業、とりわけ重工業は中国経済の中で、終始、大きな位置を占めていた。(2)生産額は長期的には伸びているものの、毎年の増減率は大きく変動し、1950-60年代には特に激しく上下していた。(3)重工業における生産額の急増は1950年代後半、そして1960年代前半には対全国構成比の増大と連動していた。(4)1960年代後半になると重工業の対全国構成比は大きく後退し、70年代後半からは工業全体としても低下していた。(5)東北3省の工業発展の間には1958-59年(大躍進時期)と1960年代後半(文化大革命期)に違いがあった。東北3省の工業生産額は1958-59年に急増し、1961-62年には急落していたが、黒竜江省ではこうした変化が特に激しく、この過程で黒竜江省と遼寧省では軽工業が躍進し、吉林省では軽工業、重工業がどちらも大きく伸びていた。また第三次五力年計画(196469年)の前半にあたる1964-66年において、黒竜江省の重工業生産額は遼寧省や吉林省よりも大きく伸び、1967-68年の落ち込みも両省に比べて小さかった。これらの特徴を統計数値によって確認したことは新たな知見である。4.平成19年度には在外研修により米国政府が収集した資料を補強し、毛沢東体制下の中国東北工業の発展を研究する。1資料の収集と整理(1)満洲製鉄鞍山製鉄所ならびに満洲製鉄病院関係者からの聞き取り調査および手紙を通しての事実確認を行った。(2)1950年代に関する『人民日報』の記事を整理し、中国東北情勢を整理した。2学会発表第13回国際経済史学会(ブエノスアイレス大会)で、1950年代の中国東北に関する政治経済情勢を1930-40年代との対比で特徴づける報告を行った。3論文発表研究の成果の一部を以下の雑誌に発表した。(1)「『満洲国』の経済遺産をどうとらえるか--鞍山鉄鋼業から見た中国東北経済の連続性と断絶性--」(『環』第10号、2002年7月、288-294ページ1資料の収集と整理

(1)満洲製鉄鞍山製鉄所ならびに南満洲鉄道株式会社の関係者から聞き取り面談調査ならびに手紙による取材を行ない、1940年代後半から1950年代前半にかけての中国生活の体験を説明してもらった。特に留用された日本人製鉄技術者から中華人民共和国に対して技術が移転されるに際して、技術者達の子弟がどのように遇され、また日本へ帰国した後に彼らがどのような印象を当該時期の中国東北に対して抱いているかについて検証した。(2)1950年代の中国東北に関する『人民日報』ならびに経済関係雑誌の記事を収集し、重要事項を整理した。1950年代の中国東北の製鉄業が、国共内戦集結直後の混乱や朝鮮戦争直前の緊迫した情勢の下で国策により重点企業として位置づけられ、急速に開発が進められていった経緯について検証した。(3)1930年代と1950年代の北東アジアをめぐる国際情勢の枠組みについて比較検討した。これらの研究活動を通して得られた知見の一部は、論文集に収録される予定であるが、出版時期が未定であるため下記の研究発表欄には記載していない。(1)新たに探し出した満洲製鉄鞍山製鉄所の関係者から面談調査ならびに手紙による質問を行い、1940年代後半から1950年代前半にかけての中国東北における社会経済状況について情報を収集した。また日興産業所蔵の鞍山関係資料等、中国東北に関する新資料を発見し、閲読した。(2)1950年代の中国東北に関する『人民日報』の記事を収集し、重要事項を整理した。(4)成果の一部を学会で報告し、論文として発表した。報告「鞍山鉄鋼業を通して見た中国東北における脱植民地化問題」、比較脱植民地化研究会国際ワークショップ、東京大学教養学部、2004年11月27日(1)新たに探し出した満洲製鉄鞍山製鉄所の関係者ならびに中国東北からの引き揚げ者から面談と手紙による調査を行った。この調査を通して、1940年代後半から1950年代前半にかけての中国東北における社会経済状況について体験情報を集め、あわせて関連する個人資料を収集した。特に「満洲国」時代の製鉄技術がもっていた特長、製鉄作業の実際、抱えていた諸問題について調査し、中華人民共和国になってからの製鉄技術が背負うことになった諸条件を検証した。(2)1940-50年代の中国東北経済に関する『人民日報』をはじめとする時事資料、関連文献を収集し、歴史的な重要事項を整理した。また1950年代の経済建設に関わって中国共産党が行った経済政策の推移について整理し、分析を行った。(3)先行研究に対する整理を行った。
マイクロプラズマによるナノシリコン結晶の作製と局所光学・電子物性の探索

ナノ結晶シリコン粒子の発光機構および制御を目的として、容量結合型RFプラズマCVD法により、塩素系原料(SiH_2Cl_2,SiCl_4)からナノ結晶シリコンドットのサイズ及び密度制御を行った。RF電力、堆積時間および基板温度によりサイズを2-100nm、密度波は10^9-10^<11>cm^<-2>まで制御可能であることが分かった。これらの発光状態を定常および時間分解フォトルミネッセンス(PL)で評価した。堆積直後大気解法状態からPLの時間変化を評価した結果、ドットの表面酸化の進行にともない発光強度が72時間にわたって高エネルギーシフトをともなって1桁増大した。この表面酸化にともなうPL発光を赤外反射分光およびX線光電子分光(XPS)法で評価した結果、SiO_x(x=1)サブオキサイドが発光の期起源であることを明らかにした。さらに発光強度の短時間での増大を目的に各種酸、塩基溶液処理による変化を考察した。各種酸、延期の中でPH=2の塩酸溶液でリンスしたドットでは、発光強度が堆積直後に比較して短時間(5分)で20倍まで発光強度が増大した。これらの発光の時間分解PLを評価した結果SiO_x(x=1)密度に起因したPL応答特性を観測した。さらにドット形成と表面酸化を繰り返すドット多層積層構造を作製し、PL評価を行った結果非線形にPL強度が増大することを見いだした。以上のPLスペクトルはドットのサイズ分布を反映してブロードな発光を示すことから、これらのドットサイズ分布を制御するために、プラズマ気相中でのナノ粒子のサイズ制御を目的に、大気圧プラズマによる制御を行った。具体的には、市販の注射針をカソード電極として高周波を印加することで、針先にアルゴン/水素大気圧マイクロプラズマジェットを生成し、周辺から塩素系原料を供給することでナノ結晶シリコン粒子を形成した。室温でのプラズマにも拘わらずナノ結晶シリコン粒子の超高速形成を実現した。本研究は、大気圧マイクロプラズマの生成と診断およびナノ結晶の局所形成技術の開発に基づいたプロセス技術の確立を最終目標とする。平成14年度は、塩素系原料を用いた低温プラズマCVD法によりナノシリコン結晶サイズ、密度および高さ制御を実現し、各種表面酸化法によりシリコン系可視発行素子への応用を検討した。その結果ナノ結晶の作製条件およびその後の酸化法により発光強度の増大および安定化の向上に成功した。さらに市販の注射針の先端に大気圧rfマイクロプラズマジェットを生成し、初期的な実験としてシリコン酸化およびカーボンナノチューブ(CNT)の形成に応用した。その結果従来の低圧CVDで報告されているSi/SiO_2界面物性の発現を電流-電圧、容量-電圧特性評価を通じて明らかにし、簡単な装置構成で局所シリコン酸化技術に適用可能であることを見い出した。また室温で触媒金属なしにCNT局所合成に成功した。さらに塩素系原料によるシリコンナノ結晶の局所合成に成功したことから、平成15年度はこれらナノ結晶シリコンの光学・発光特性の評価を行う。

この表面酸化にともなうPL発光を赤外反射分光およびX線光電子分光(XPS)法で評価した結果、SiO_x(x=1)サブオキサイドが発光の期起源であることを明らかにした。さらに発光強度の短時間での増大を目的に各種酸、塩基溶液処理による変化を考察した。各種酸、延期の中でPH=2の塩酸溶液でリンスしたドットでは、発光強度が堆積直後に比較して短時間(5分)で20倍まで発光強度が増大した。これらの発光の時間分解PLを評価した結果SiO_x(x=1)密度に起因したPL応答特性を観測した。さらにドット形成と表面酸化を繰り返すドット多層積層構造を作製し、PL評価を行った結果非線形にPL強度が増大することを見いだした。以上のPLスペクトルはドットのサイズ分布を反映してブロードな発光を示すことから、これらのドットサイズ分布を制御するために、プラズマ気相中でのナノ粒子のサイズ制御を目的に、大気圧プラズマによる制御を行った。具体的には、市販の注射針をカソード電極として高周波を印加することで、針先にアルゴン/水素大気圧マイクロプラズマジェツトを生成し、周辺から塩素系原料を供給することでナノ結晶シリコン粒子を形成した。室温でのプラズマにも拘わらずナノ結晶シリコン粒子の超高速形成を実現した。
大規模なNFVを実現するコンパクトなパケット分類手法の構築

近年、セキュリティの確保や柔軟なネットワーク運用、コスト削減などを目指したネットワーク機能の仮想化(NFV Network Functions Virtualization)が実用段階に入りつつある。本研究ではNFV環境の下で複雑な条件に従った高速なパケット分類アルゴリズムの確立を目指す。研究の根幹をなすのは、少ないメモリ量で動作する高速な分類アルゴリズムの考案である。今後複雑なクラウドインフラやIoT化が普及していく中で、安価な汎用ハードウェアによって高度なネットワーク機能を実現することが必須となるからである。考案されたアルゴリズムは様々なネットワーク機器に組み込まれ今日の情報社会を支える基幹技術の一つとなる。