hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
ガンマ線光量子による電磁波誘起透明化現象の実験的検証

本研究の目的は,理論的な予測に基づき,「電磁波誘起透明化」(Electromagnetically Induced Transparency,EITと略)と呼ばれる物理現象を,単一光子(ガンマ線光量子)レベルで実験的に検証することである。^<57>Feメスバウア分光における試料である吸収体が低温で反強磁性転移し,原子核準位の交差(Level-crossing)及び準位の混合(Level-mixing)が起こること,およびガンマ線共鳴吸収における量子干渉を利用して,ガンマ線光量子によるEITの実験的検証をめざした。メスバウア測定における吸収体として要求される条件(c軸対称の四重極相互作用,低温において磁気的相互作用を起こす鉄(II)の化合物)にあった物質の探索の結果,有力な候補としてFePSe_3の単結晶を作成することが出来た。薄い板状,試料面積約9mm^2の光沢のある結晶は,粉末X線構造回折の結果から,R3構造に由来する回折パターンを示すFePSe_3の純物質であると判断された。この単結晶を吸収体にして,室温から16Kまでの温度範囲でメスバウア効果の測定を行い,吸収強度の変化を詳細に調べた。結晶のc軸に平行にγ線を入射させる(板状結晶に垂直)と,試料温度98.5Kで反強磁性に磁気相転移し,磁気分裂ピークは,Δm=±1の遷移のみが許容されるため,4本のピークからなるスペクトルが得られた。そのうちのEITで問題となる基底準位m=-1/2から|I=3/2,m=+1/2>と|I=3/2,m=-3/2>準位への2つの遷移に由来する吸収線(メスバウア吸収ピーク),すなわち(-3/2,-1/2)と(1/2,-1/2)が重なる温度を探した。結果的には,温度を次第に下げてゆくと,2つのピークはかなり接近するが,最も低温の16K(内部磁場約11T)においてさえも完全に重なるまでには至らないと結論された。しかし,観測されるスペクトルが強度及び線幅が等しいダブレット2組から成り立っていると仮定したスペクトル解析からは,ピーク同士が十分に重なっている領域における吸収が減少(透過の増大・透明化)していることが明らかになり,準位の混合に誘起された電磁波の透明化(Level Mixing Induced Transparency,LMIT)として解釈された。「電磁波誘起透明化」(Electromagnetically Induced Transparency, EITと略)と呼ばれる物理現象を、現在提案されている理論的な予測に基づき、単一光子(ガンマ線光量子)レベルで実験的に検証するのが本研究の目的である。具体的には、メスバウア分光法におけるガンマ線の共鳴吸収、原子核準位のLevel-mixingを利用して、EITの起こりうる条件を^<57>Feのメスバウア遷移において実現し、理論の検証実験を行う。今年度は、試料となるメスバウア測定に使う吸収体として、本実験試料として要求される条件(c軸対称の四重極相互作用、磁気的相互作用を有する鉄(II)の化合物の単結晶)にあった鉄化合物の探求を行った。さし当たっての候補と期待されるFePSe_3、FePTe_3の単結晶作成を試み、それらのメスバウア効果の測定を行った。FePSe_3、FePTe_3の合成は、Fe、P、SeあるいはTeの化学量論量をよく混合した後、Vycolガラス管に真空封入し、それを温度制御された電気炉中で加熱することによって行った。反応温度800°C、860°Cで、約1ヶ月間反応させ、2週間程度かけてゆっくり冷却した。生成物はメスバウア測定の吸収体に用いることができるほどの大きさの単結晶として得ることができなかったので、メノウ乳鉢にて粉末にし、X線回折、メスバウア測定用試料とした。FePSe_3試料は、メスバウア測定から、わずかに不純物相の存在を示すスペクトルが観測されたが、主要な相は目的のFePSe_3で構成されていると思われ、測定温度を下げてゆくにつれて、反強磁性に転移した結果、6本の磁気分裂ピークを示した。温度を次第に下げてゆき、|I=3/2,m=+1/2>と|I=3/2,m=-3/2>の準位が交差する温度を探したが、不純物相の影響でスペクトル解析が複雑になる影響で、問題の温度を特定することができず、したがってEITの検証実験に適した物質であるかどうかの判定についての結論も下せなかった。FePTe_3試料では、メスバウア測定からだけで判断すれば、合成された物質中のFe原子は単一相にあると思われたが、FePTe_3という物質に関する報告(論文)がないこと、また、X線回折、元素分析の結果も確定しておらず、目的の物質である確証が得られていない。しかし、室温から20K付近までのメスバウアスペクトルの測定からは、反強磁性への相転移と思われる磁気分裂ピークやスペクトルの温度変化が観測されており、興味深い物質である。FePSe_3、FePTe_3の両物質ともに、純粋な物質で、しかもある程度の大きさの単結晶が生成する条件を探索し、EITの検証実験に使える物質であるかどうかを見極めることが当面の課題である。

理論的な予測に基づき,「電磁波誘起透明化」(Electromagnetically Induced Transparency, EITと略)と呼ばれる物理現象を,単一光子(ガンマ線光量子)レベルで実験的に検証するのが本研究の目的である。メスバウア分光法におけるガンマ線の共鳴吸収,原子核準位のLevel-mixingを利用して,EITの起こりうる条件を^<57>Feのメスバウア遷移において探索し,理論の検証実験をめざした。メスバウア測定に使う吸収体として,本実験試料として要求される条件(c軸対称の四重極相互作用,磁気的相互作用を有する鉄(II)の化合物の単結晶)にあった鉄化合物の探求を行い,FePSe_3の単結晶を作成することが出来た。薄い板状4mm角の光沢のある結晶は,粉末X線構造回折の結果から,R3構造に由来する回折パターンを示し,過去に報告された研究と同じ結果となったことから,FePSe_3の純物質であると判断された。その単結晶を吸収体にして,室温から20Kまでの温度範囲でメスバウア効果の測定を行った。結晶のc軸に平行にγ線を入射させることによって,測定温度を下げてゆくことで反強磁性に転移した後の磁気分裂ピークは,6本の吸収線のうちΔm=±1の遷移のみが観測されることとなり,4本のピークからなるスペクトルが得られる。そのうちのEITで問題となる|I=3/2,m=+1/2>と|I=3/2,m=-3/2>の準位交差による,基底準位のm=-1/2から第一励起準位のm=+1/2およびm=-3/2への2つの遷移,すなわち(-3/2,-1/2)と(1/2,-1/2)が重なる温度を探した。結果的には,温度を次第に下げてゆくと,2つのピークはかなりよく重なるところまでゆくが,最も低温の20Kにおいてさえも完全に重なるまでには至っていないと結論された。しかし,互いの強度及び線幅が等しいとするダブレット2組で観測されるスペクトルが成り立っていると仮定したスペクトル解析からは,ピーク同士が重なっている領域における吸収が30%減少していると見積もられた。以上の結果から,FePSe_3はEITをγ線レベルで実験的に検証できる系として,なお研究対象となる可能性がある。本研究の目的は,理論的な予測に基づき,「電磁波誘起透明化」(Electromagnetically Induced Transparency,EITと略)と呼ばれる物理現象を,単一光子(ガンマ線光量子)レベルで実験的に検証することである。^<57>Feメスバウア分光における試料である吸収体が低温で反強磁性転移し,原子核準位の交差(Level-crossing)及び準位の混合(Level-mixing)が起こること,およびガンマ線共鳴吸収における量子干渉を利用して,ガンマ線光量子によるEITの実験的検証をめざした。メスバウア測定における吸収体として要求される条件(c軸対称の四重極相互作用,低温において磁気的相互作用を起こす鉄(II)の化合物)にあった物質の探索の結果,有力な候補としてFePSe_3の単結晶を作成することが出来た。薄い板状,試料面積約9mm^2の光沢のある結晶は,粉末X線構造回折の結果から,R3構造に由来する回折パターンを示すFePSe_3の純物質であると判断された。この単結晶を吸収体にして,室温から16Kまでの温度範囲でメスバウア効果の測定を行い,吸収強度の変化を詳細に調べた。結晶のc軸に平行にγ線を入射させる(板状結晶に垂直)と,試料温度98.5Kで反強磁性に磁気相転移し,磁気分裂ピークは,Δm=±1の遷移のみが許容されるため,4本のピークからなるスペクトルが得られた。そのうちのEITで問題となる基底準位m=-1/2から|I=3/2,m=+1/2>と|I=3/2,m=-3/2>
太鼓音楽史序説：誕生から海外進出まで

本研究では、太鼓音楽の黎明期(1950年代から1960年代)を対象に調査をおこなった。主な成果は、次のとおりである。(1)個人が所有する黎明期の太鼓グループの映像資料(ビデオテープ)の70本のデジタル化をおこなった。(2)太鼓音楽が日本で誕生してから北米に普及して世界音楽となるまでの大まかな流れを把握し、著書『ハワイに響くニッポンの歌』の第6章に記した。(3)黎明期の人気曲は、現在世界的なスタンダード曲として演奏されていることが明らかになった。(4)黎明期の太鼓グループが構築したヨコの繋がりは、世代交代した現在まで続き、奏法上の影響関係が多くみられることがわかった。太鼓音楽の誕生について、発案したとされる小口大八に関する文字資料、録音・録画資料を集め、小口が影響を与えた黎明期のいくつかのグループに関する資料を閲覧、試聴することができた。また太鼓音楽の誕生から現在に至るまで、日本、北米へと広がり世界音楽になった状況を論考に著し、広い視野にたって本研究の意義を明確にした。誕生から黎明期に至までの調査をすすめるには、太鼓の打ち手たちの協力が必須であり、研究としてのみならず太鼓の打ち手たちにとっても有意義な調査となるように、何度も話し合いの機会をもった。2年め以降はさらに詳しく資料をあたっていくことになるが、引き続き打ち手たちとの話し合い、協力のもとにすすめていくことを約束した。1.和太鼓黎明期の状況について、初期の創作者・プレイヤー・グループの活動に焦点をあてて調査をおこなった。2.劣化のすすむ映像音響資料のデジタル化は緊急に必要だと考え、一部をデジタル化して記録として確実なものにしていった。3.これらの調査・研究過程ではプレイヤーやグループとの相互理解が深まり、少しずつではあるが全体像を描くための道をすすんでいる。1.昨年度に引き続き、黎明期に活躍した太鼓グループの録画資料の収集と閲覧をおこなった。個人が所有しているものについては、劣化が激しいためデジタル化をおこないながら閲覧し、資料として確実に保存できるようにした。2.和太鼓黎明期に活躍した太鼓グループの現在の活動について参与観察を行い、黎明期とのつながりを考察した。3.本研究が3年目となったこともあり、調査・研究の過程では、太鼓グループや打ち手たちのコミュニケーションが頻繁となった。打ち手たちにとっての研究の意義、記録の意義について話あうことができた。研究実績の概要で述べたとおり、1.和太鼓黎明期の状況について、初期の創作者・プレイヤー・グループの活動に焦点をあてて調査をおこなった。以上の2点をすすめることによって、調査研究の全体にむかって、確実にデータを蓄積していく見通しをつけることができた。文化人類学、音楽人類学、調査・研究対象が膨大なものではあるが、これまでプレイヤーやグループとの相互理解を深めながら調査をすすめてきたことにより、今後の映像音響資料のデジタル化と保存、現地調査がやりやすくなっている。今後もデジタル化、現地調査をすすめ、黎明期の太鼓音楽の全体像を明確にすることをめざしていきたい。本研究は3年間にわたるものであるが、資料収集の上で数多くの太鼓の打ち手たちの協力が必要であるため、初年度に3年間の計画を、打ち手たちとの話あいを何度ももって考えていった。また日本の太鼓音楽が北米やハワイへ広がっていったというおおまかな歴史について論考を著し(単著『ハワイに響くニッポンの歌』の第6章)、世界音楽となった太鼓音楽の誕生から黎明期までを調査する本研究の意義を広い視野にたって明確にすることができた。東京出張の旅費1回分を次年度使用分として残すこととなった。理由としては、年度末(3月)に東京にて太鼓プレーヤーへのインタビューを約束していたが、先方が多忙のため4月以降にスケジュールをかえてほしいとの申し出があり、受け入れたため。御諏訪太鼓と関連グループの歩みについて、太鼓奏者たちの協力のもとに、より詳しい資料を収集し、互いに資料を共有しながら記録をすすめていく。具体的には長野県、東京、および北米の奏者たちと連絡をとりあい、私的な音響資料や録画資料をも含めて調査していきたい。次年度以降に、東京出張旅費として使用したい。太鼓プレーヤーへのインタビューのために、必要である。単著『ハワイに響くニッポンの歌:ホレホレ節から懐メロブームまで』第6章ハワイの太鼓音楽で、日本で誕生した太鼓音楽が、北米、ハワイへと普及していく様子を報告・考察した。1太鼓音楽の誕生(御諏訪太鼓/助六太鼓/鬼太鼓座と鼓童)2北米の太鼓音楽(サンフランシスコ太鼓道場/きんなら太鼓/サンノゼ太鼓)3ハワイの太鼓音楽ーハワイ祭り太鼓を中心にー
アジアにおける都市の形態と構造に関する歴史地理学的研究

本研究においては、研究代表者および研究分担者によって、次の9論文を得た。1)「都市革命」あるいは都市社会の成立--古代メソポタミアにおける--(前川和也)2)古代インドにおけるヒンドゥ的都市思想とジャイプ-ルの都市計画(応地利明)3)「港市アユタヤ研究」覚え書き(石井孝雄)4)神都洛陽の四面関(礪波護)5)大宰府条坊プランについて(金田章裕)6)聚楽第城下町囲郭=御土居の平面プラン考(足利健亮)7)明治・大正期の札幌--その形態と構造に関する--逝面(山田誠)8)近代都市把握上の視点(青木伸好)9)京都市中心部における消費空間--中間調査報告--(松田隆典)本研究計画の目的は、(a)形態の構造の研究を通してのアジア都市論の深化、(b)相互討論による概念の明確化と方法論の再検討、の2点に集約される。(a)については、上論の1)9)の論文により、古代メソポタミア、古代インド、近世、近代のタイ、古代中国、古代、中世、近世、近代、現代の日本について、新たな研究の展開という形で十分に所期の成果をあげることができた。(b)についても、歴史地理学、中国史、東南アジア史、西アジア史の専門家との討議を通じて新たな知見を得ることができ、その一部は1)9)の各論文に盛り込むことができた。ただし、概念を明確にし、新たな方法論を一般的な形で報告にまとめるまでには至らなかった。この点については、視野を拡大しつつ検討を続けることが必要であり、本研究がその基礎となるものである。本年度はまず、研究代表者および各研究分担者が、それぞれの分担課題にかかわる研究成果の収集とその整理を中心として作業を進めた。その結果、アジア各地の都市の分析を進めるために必要な文献をかなりの程度まで収集することができ、次年度に向けての研究の準備が整いつつある。一方、本年度の共同調査地として選定した太宰府については、従来の通説とは異なる次のような実態が明らかになった。(1)太宰府の条坊プランは、地表の地割遺構から約100メートルを基本単位とする方格プランであると推定され、これが文献史料および発掘された道路・溝等の遺構からも支持されること。(2)一辺約100メートルの「坊」を単位とし、左郭・右郭それぞれ122条、112坊からなる太宰府の条坊プランの完成は、10世紀中頃以後と考えられ、藤原純友の乱以後に再建され、最も完成度の高い第III期政庁の時期と対応する。太宰府の機構からみても、この時期には各種の「所」ないし「司」が充実していたとみられ、それらの所司田の表示・確認の手段として数詞の条・坊の必要性が推定しうる。(3)10世紀中頃までは、主要施設等を目標とした四至による表示または固有名詞による表示が行なわれた可能性が高く、藤原京と類似した表示パターンを維持していた可能性がある。(4)810世紀中頃の太宰府は、政庁を軸としたいくつかの施設群(これを郭と呼んでいた可能性がある)・観世音寺・博多津・鴻臚館等の散在した機構が機能的に結びついて構成されていたものであると推定され、府域は10世紀後半以後のものと異なった様相を示していた可能性が高い。府域を形成する必要性の一つは、多くの職分田の設定にあったとみられる。本研究においては、研究代表者および研究分担者によって、次の9報告を得た。(1)「都市革命」あるいは都市社会の成立ー古代メソポタミアにおけるー(前川利明)

(2)古代インド都城思想とジャイプ-ルの都市計画(応地利明)(3)「港市アユタヤ研究」覚え書き(石井米雄)(4)神都洛陽の四面関(礪波護)(5)大宰府条坊プランについて(金田章裕)(6)聚楽第城下町囲郭=御土居の平面プラン考(足利健亮)(7)明裕、大正期の札幌ーその形態と構造に関するー断面(山田誠)(8)近代都市把握上の視点(青木伸好)(9)京都市中心部における消費空間ー中間調査報告(松田隆典)本年度の研究計画の目的は、(a)形態と構造の研究を通してのアジア都市論の深化(b)相互討論による概念の明確化と方法論の再検討(c)研究成果報告書の刊行の3点に要約される。(a)については、上記の(1)(9)により、古代メソポタミア、古代インド、近世近代のアユタヤ、古代中国、古代、中世、近世、近代、現代の日本についての新たな研究の展開という形で十分に所期の成果をあげることができた。(b)についても、歴史地理学、中国史、東南アジア史、西アジア史の専門化との討議を通じて、新たな知見を得ることができた。その一部は(1)(9)の各報告に盛り込むことができた。ただし、概念を明確にし、新たな方法論を一般的な形で報告にまとめるまでには至らなかった。この点については、視野を拡大しつつ検討を続けることが必要であり、本研究がその基礎となるこは間違いない。(c)の報告書については、間もなく刊行の予定である。
脱細胞化生体組織を規範とするTissueoid(人工生体組織）の創製

脱細胞化生体組織の生体機能および再細胞化について検討を進めた。1.ブタ大動脈を用い、種々の方法で脱細胞化した。脱細胞化組織の処理方法と微細構造および細胞との相互作用について検討を行った。その結果、界面活性剤を用いて脱細胞化した血管では、表面の基底膜が除去されており、また基底膜を支える内弾性板の構造も消失していた。一方、高静水圧によって脱細胞化すると、基底膜が部分的に残存し、内弾性板による波形構造も観察された。2.上記の脱細胞化ブタ大動脈を用いて、ヒト血管内皮細胞(HUVEC)播種実験を行った。の接着性について検討を行った。高静水圧脱細胞化血管内皮上のHUVECは血液の流れ方向に配列して接着した。また、内皮細胞特有の機能の指標であるトロンボモジュリン遺伝子が高発現しており、逆に組織修復機能の指標であるマトリックスメタロプロテアーゼ類の遺伝子発現は低下していた。このことから、再細胞化による組織構築のためには、オリジナルの組織構造の保存を考慮したプロセスの考案、もしくは、再細胞化の際に細胞の生着および機能発現環境を提供できる基盤の構築の必要性が考えられた。3.また、上記の知見を動物実験にて検証した。基底膜構造を保持できるプロセスによって脱細胞化したウシ血管(橈骨動脈)をミニブタの頸動脈に移植し(異種移植)、1ヶ月後に取り出して観察したところ、血流は全例に認められ、3例には全く血栓に形成を認めなかった。この結果から、微細構造の重要性を確認できた。4.脱細胞化組織・臓器への3次元細胞化のための要素材料として、脱細胞化組織ゲル(ECMゲル)を作製し、毛細血管網の構築を試みた。ECMゲル状では内皮細胞のネットワーク形成が観察されたが、ゲル内に細胞を包埋すると形成されなかった。原因について検討中である。脱細胞化組織に細胞を配置する方法について、組織構造の解析や微細構造の生物学的特性評価を行い、いくつかの知見を得ることができた。一方で、脱細胞化組織の微細構造については、コラーゲンのタイプの多様性、凝集状態およびエラスチンの存在によって細胞の配置が強く影響されることが明らかとなった。マトリクスへの細胞の浸潤性を制御するために、コラーゲン大構造の破壊(界面活性剤の利用)、エラスチンの分解(酵素処理)およびECMゲルによる細胞誘因等の新たな対応策について検討しているため。コラーゲン大構造の破壊については、歯科ファイル等を用いた微細な貫通構造を作成するような機械的な破壊と、毒性の低い界面活性剤を用いたECM成分除去を考えている。また、エラスチンの分解については、エラスターゼを用いた研究を継続する。新たな方法として、ECMゲルを作製し、細胞誘因のルート形成、あるいは細胞を混合して脱細胞化組織内に注入するなどの方法を検討している。これらの技術は脱細胞化生体組織およびコラーゲンマトリクスのいずれにも応用可能であり、汎用技術として広く応用できるように工夫する。脱細胞化生体組織の生物機能を中心に検討を進めた。1脱細胞化生体組織の物理的特性評価:ブタ真皮を用い、種々の方法で脱細胞化を行った。力学評価、AFMによる構造観察、内部空隙の体積計測などの物理的解析を行った。2脱細胞化生体組織の生物学的機能評価:細胞との相互作用について、間葉系細胞、上皮系細胞、がん細胞等の細胞種について、接着・増殖、形態変化および内部への浸潤について検討を行った。種々の方法で脱細胞化した組織中に存在しているタンパク質、多糖類の分析を行う。界面活性剤で長時間洗浄した後も多くのタンパク質が残存し、これらのうちのいくつかが生物活性を発現しているとの報告があるため、細胞を培養し、脱細胞化と同様の処理を行った後に、残存する細胞残渣についての検討を行った。3脱細胞化生体組織の生体内機能評価:脱細胞化組織の生体内評価をウサギを用いて行った。当初、ラット・マウスを用いる予定であったが、組織治癒能力が高すぎるため、詳細な比較検討が困難であったため、ウサギを用いた実験に変更した。創傷部位を作製して脱細胞化組織を移植し、1ヶ月から6ヶ月の期間埋植した。内部空隙の体積、力学特性、残存タンパク質などの要素が、炎症反応、細胞浸潤、分解反応にどのように影響するかについて、組織切片観察および免疫染色を用いて評価した。4.材料を用いたマトリクスの検討:医療用セグメント化ポリウレタン(SPU)を用いて、種々の口径の多孔体を作製した。脱細胞化生体組織の内部構造と比較するために、透水性や細胞浸潤性について検討を行った。脱細胞化組織の調製と構造解析および人工材料を用いたマトリクスの検討についてはおおむね順調に進展しているが、コラーゲンマトリクスの調製についてやや遅れている。理由は、生体組織に類似した機能発現を目指したコラーゲンマトリクスの調製を目的としているが、脱細胞化組織の解析と人工材料マトリクスの検討から、内部構造の検討範囲が当初の見込みより大幅に広範囲にわたる可能性が示されたため、同時進行でコラーゲンマトリクスを調製すると、目的の内部構造に合致した試料を得られない可能性が生じたため、内部構造の解析を先行させた後に、コラーゲンマトリクスの調製に取りかかることとしたため。

1.ブタ真皮および大動脈を用い、種々の方法で脱細胞化した。脱細胞化組織の処理方法と微細構造および力学特性と含水性について検討を行った。人工材料としてゼラチンおよび合成高分子(ポリアクリルアミド)のハイドロゲルを用いて、吸水性について検討を行った。その結果、生体組織は一般的にバイオマテリアルとして研究されているハイドロゲルと比較して吸水挙動が大きく異なることが明らかとなった。経時的な吸水挙動の検討から、生体組織は一部がハイドロゲル様の溶解した分子を有しているが、大部分はコラーゲンが凝集して大きな空洞構造を有してると推測された。この知見は生体組織構造を破壊することなく脱細胞化できる技術を用いて初めて得られたものである。2.脱細胞化ブタ大動脈を用いて、内皮を構成している基底膜の構造に着目し、脱細胞化法による構造変化とヒト血管内皮細胞の接着性について検討を行った。基底膜はコラーゲンタイプIVからなるメッシュ構造を有していると考えられているが、脱細胞化すると通常のコラーゲンマトリクスと同様な細胞接着性を示す。しかし微細構造を保存できると考えられる高静水圧法を用いると、微細構造を反映した細胞種の違いによる接着性の違いが観察された(線維芽細胞を対照として使用)。このことから、再細胞化による組織構築のためには、オリジナルの組織構造の影響を考慮したプロセスを考案する必要が示された。3.上記の知見を動物実験にて検証した。組織構造の異なる2種類のブタ血管(大動脈および橈骨動脈)を高静水圧処理にて脱細胞化しラット皮下に移植し、線維芽細胞による再細胞化挙動を観察した。その結果、血管の微細構造を反映した細胞の浸潤が観察され、微細構造の重要性を確認できた。脱細胞化組織に細胞を配置する方法について、組織構造の解析や微細構造の生物学的特性評価を行い、いくつかの知見を得ることができた。一方で、脱細胞化組織の微細構造については、コラーゲンのタイプの多様性、凝集状態およびエラスチンの存在によって細胞の配置が強く影響されることが明らかとなった。マトリクスの透過性の制御のために、コラーゲン大構造の破壊、エラスチンの分解等の新たな検討課題が出てきたため。脱細胞化生体組織の生体機能および再細胞化について検討を進めた。1.ブタ大動脈を用い、種々の方法で脱細胞化した。脱細胞化組織の処理方法と微細構造および細胞との相互作用について検討を行った。その結果、界面活性剤を用いて脱細胞化した血管では、表面の基底膜が除去されており、また基底膜を支える内弾性板の構造も消失していた。一方、高静水圧によって脱細胞化すると、基底膜が部分的に残存し、内弾性板による波形構造も観察された。2.上記の脱細胞化ブタ大動脈を用いて、ヒト血管内皮細胞(HUVEC)播種実験を行った。の接着性について検討を行った。高静水圧脱細胞化血管内皮上のHUVECは血液の流れ方向に配列して接着した。また、内皮細胞特有の機能の指標であるトロンボモジュリン遺伝子が高発現しており、逆に組織修復機能の指標であるマトリックスメタロプロテアーゼ類の遺伝子発現は低下していた。このことから、再細胞化による組織構築のためには、オリジナルの組織構造の保存を考慮したプロセスの考案、もしくは、再細胞化の際に細胞の生着および機能発現環境を提供できる基盤の構築の必要性が考えられた。3.また、上記の知見を動物実験にて検証した。
コンピュータ援用による古ドイツ語完了分詞構文の実証的研究

前年度においては様々なラテン語で書かれた文献の古ドイツ語による翻訳文献をテキストデータベース化し,そうしたテキストにおける動詞形式の翻訳対応関係についてのデータベースを構築して,完了分詞と動詞接頭辞ge-の意味的性質を様々な角度から明らかにしたが,本年度は,こうした前年度の手法を踏襲し,これまでに得られたノウハウを活かしつつ古ドイツ語オリジナルの文学作品における完了分詞や完了分詞を含む形式の用例データベースの作成をまず行った。古ドイツ語オリジナルの文学作品としてはOtfrid von WeiBenburgの「福音書」と作者不詳のHeliandという二つの作品を研究対象として選定してあった。このうち「福音書」についてはすでに昨年度テキストデータベース化自体は終了していたので,最初に種々の資料(辞書やインデックス類)を用いつつそこから完了分詞の,あるいは完了分詞を伴う構文の用例を採集すると同時にHeliandのテキスト・データベース化の外部委託を行った。Heliandのテキストデータベース完成後は「福音書」の場合と同様に完了分詞・完了分詞を伴う構文の用例採集を行った。こうして収集した用例をさらに動詞ごとに整理し,別の形態の場合の用例と比較することによってこれまでの研究では必ずしも明らかでなかった完了分詞及び完了分詞を伴う諸構文の機能を多角的に観察・分析することができた。最後に,古ドイツ語期以降のドイツ語動詞形式体系の変化の経緯や他のゲルマン語における対応する現象も考慮に入れながら古ドイツ語の完了分詞を伴う諸構文の機能及び相互関係を明らかにし,その体系化を行うことができた。本年度はまず古ドイツ語によるラテン語文献の翻訳書であるTatianとIsidorのテキスト・データベースをインターネットを介して入手し、次に研究補助の協力を得てNotkerによるラテン語文献の古ドイツ語への翻訳のテキスト・データベースを作成した。これらのテキスト・データベースを基に、テキストの精読と並行してコンコーダンス作成ソフトウェアやデータベースソフトウェアを活用しながらラテン語の原典と古ドイツ語の翻訳を分析し、用例データベースを構築した。このデータベースを利用することにより、上記の翻訳文献におけるラテン語原典と古ドイツ語訳における動詞及びその形式の対応関係を明らかにすることが可能になった。それにより古ドイツ語における完了分詞一般の性質、完了分詞の機能において接頭辞ge-が果たす役割、完了分詞を伴う種々の構文の振る舞いなどを実証的に検証することが可能になり、内外での研究成果も踏まえながら考察した結果、古ドイツ語における完了分詞及び接頭辞ge-の意味的性質を様々な角度から明らかにすることができた。また、上記の作業と並行して関連する領域に関する豊富な先行研究を収集し、検討を加えた。さらに古ドイツ語の文学作品であるOtfridの「福音書」のテキスト・データベースの作成を委託により完成させたので次年度は古ドイツ語オリジナルの文献に基づく用例データベースを構築し、古ドイツ語における完了分詞を伴う諸構文の性格を明らかにする予定である。
授業時のインタラクションを促進させる電子化教室i-roomのコンセプト構築と設計

本研究は、学校の授業で使われる黒板および教室の機能を拡張し、教室の前面にあたる「教壇」全体を大型のコンピュータ・ディスプレイによって置き換えるための基礎研究である。ポイント操作で教材が提示できる、黒板を電子化した既存のタッチパネル・ディスプレイの機能に加え、生徒とのインタラクションの要素を盛り込んだ「教室オペレーティングシステム」の設計・デザインを研究目的とする。平成14年度に実施した研究内容を以下に記す。1.i-roomおよび「教室オペレーティングシステム」に必要な機能分析平成13年度に引き続き、小・中・高等学校、大学の様々な授業における教室前面の使われ方を分析した。電子化教室に関する先行研究調査と併せて、i-roomに実装すべき要素・機能と「教室オペレーティングシステム」に実装すべき教室メタファーをいくつか抽出した。2.「教室オペレーティングシステム」およびi-roomプロトタイプシステムの設計電子会議システムツールmimioを用い、タッチパネル・ディスプレイのモデルを実装した。このモデルと、抽出した教室のいくつかの要素・機能を盛り込んだ「教室オペレーティングシステム」およびi-roomのプロトタイプシステムのコンセプトを設計した。i-roomに実装すべき機能のうち、今回は授業時における生徒の質問、疑問点や興味・関心の度合いといったフィードバック情報を収集し、リアルタイムに教室前面の黒板上に表示するソフトウェアを実装した。それを大学の教育現場で活用することにより、i-roomにおけるインタラクション促進の有効性およびその授業を活性化させる要因について検証した。また、これら実践における教師のコメントや生徒の感想をふまえ、本ソフトウェアの改良を行っていった。平成13年度に実施した研究内容を以下に記す。1.i-roomおよび「教室オペレーティングシステム」に必要な機能分析小・中・高等学校、大学の様々な授業における教室前面の使われ方を観察に行き、DVに記録して分析した。電子化教室に関する先行研究調査と併せて、i-roomに実装すべき要因・機能と「教室オペレーティングシステム」に実装すべき教室メタファーをいくつか抽出した。2.「教室オペレーティングシステム」およびi-roomのプロトタイプシステムの設計電子会議システムツールmimioを用い、タッチパネル・ディスプレイのモデルを実装した。このタッチパネル・ディスプレイ、サーバー、開発用ソフトウェアを用いた「教室オペレーティングシステム」およびi-roomのプロトタイプシステムのコンセプトを設計した。i-roomに実装すべき機能のうち、今回は授業時における生徒の質問、授業に対する疑問点や興味・関心の度合いといったフィードバック情報を収集するものに注目した。そこで、携帯電話などを用いることにより、これらのフィードバック情報を収集し、リアルタイムに教師手元の端末に視覚化するシステムを開発した。さらに、これらのフィードバック情報の収集状況を教室前面の電子化黒板上にリアルタイムに表示することを想定し、そのための電子化黒板ソフトウェアをWeb上に実装した。
マウス顎下腺の形態形成のメカニズムの解明

免疫組織化学的検索に用いる抗体や顎下腺原基の摘出の関係で、本研究の実験動物をマウスからラットに変更した.顎下腺原基を電子顕微鏡を用いて観察すると、導管中心部の細胞の核にクロマチンの凝集が認められ、顎下腺導管の管腔形成時における細胞変性がアポトーシスである可能性が示唆された.ラットの顎下腺原基を免疫組織学的に検索した結果、胎生16日において顎下腺原基の周囲の間葉細胞にNGF-Receptorに対して陽性反応が認められた.しかし、胎生18日の顎下腺原基においては、NGF-Receptorの陽性細胞は導管部周囲の間葉細胞にのみに認められ、腺房部周囲の間葉細胞には認められなかった.このことから顎下腺の形態形成には、NGF等の細胞外因子が重要な働きをしていることが示唆された.さらに、顎下腺周囲の間葉細胞におけるNGF-Receptorの発現の違いから、導管部と腺房部では上皮・間葉組織間の相互作用に差がみられ、特に導管部からの分枝形成に何らかの間葉組織の関与が推測された.また、胎生18日の顎下腺原基上皮の全体にbcl-2に対しての陽性反応が認められた.しかし、成熟ラットの顎下腺においては、bcl-2は線条部導管にのみに認められた.このことから、胎生期におけるbcl-2の発現は上皮・間葉組織間の相互作用に関連して、顎下腺原基上皮の分化・増殖に深く関与していることが推測された。分離した顎下腺原基上皮に対して無血清培養を試みたが、長期間の培養は困難であった.現在、培地にNGF・HGF等の細胞外因子を添加して、細胞外因子が顎下腺原基上皮の増殖・分化にあたえる影響を検索中である.免疫組織化学的検索に用いる抗体や顎下腺原基の摘出の関係で、本研究の実験動物をマウスからラットに変更した.顎下腺原基を電子顕微鏡を用いて観察すると、導管中心部の細胞の核にクロマチンの凝集が認められ、顎下腺導管の管腔形成時における細胞変性がアポトーシスである可能性が示唆された.ラットの顎下腺原基を免疫組織学的に検索した結果、胎生16日において顎下腺原基の周囲の間葉細胞にNGF-Receptorに対して陽性反応が認められた.しかし、胎生18日の顎下腺原基においては、NGF-Receptorの陽性細胞は導管部周囲の間葉細胞にのみに認められ、腺房部周囲の間葉細胞には認められなかった.このことから顎下腺の形態形成には、NGF等の細胞外因子が重要な働きをしていることが示唆された.さらに、顎下腺周囲の間葉細胞におけるNGF-Receptorの発現の違いから、導管部と腺房部では上皮・間葉組織間の相互作用に差がみられ、特に導管部からの分枝形成に何らかの間葉組織の関与が推測された.また、胎生18日の顎下腺原基上皮の全体にbcl-2に対しての陽性反応が認められた.しかし、成熟ラットの顎下腺においては、bcl-2は線条部導管にのみに認められた.このことから、胎生期におけるbcl-2の発現は上皮・間葉組織間の相互作用に関連して、顎下腺原基上皮の分化・増殖に深く関与していることが推測された。分離した顎下腺原基上皮に対して無血清培養を試みたが、長期間の培養は困難であった.現在、培地にNGF・HGF等の細胞外因子を添加して、細胞外因子が顎下腺原基上皮の増殖・分化にあたえる影響を検索中である.免疫組織化学的検索に用いる抗体や顎下腺原基の摘出の関係で、本研究の実験動物をマウスからラットに変更した.顎下腺原基を電子顕微鏡を用いて観察すると、導管中心部の細胞の核にクロマチンの凝集が認められ、顎下腺導管の管腔形成時における細胞変性がアポトーシスである可能性が示唆された.ラットの顎下腺原基を免疫組織学的に検索した結果、胎生16日において顎下腺原基の周囲の間葉細胞にNGF-Receptorに対して陽性反応が認められた.しかし、胎生18日の顎下腺原基においては、NGF-Receptorの陽性細胞は導管部周囲の間葉細胞にのみに認められ、腺房部周囲の間葉細胞には認められなかった.このことから顎下腺の形態形成には、NGF等の細胞外因子が重要な働きをしていることが示唆された.さらに、顎下腺周囲の間葉細胞におけるNGF-Receptorの発現の違いから、導管部と腺房部では上皮・間葉組織間の相互作用に差がみられ、特に導管部からの分岐形成に何らかの間葉組織の関与が推測された.また、胎生18日の顎下腺原基上皮の全体にbcl-2に対しての陽性反応が認められた.しかし、成熟ラットの顎下腺においては、bcl-2は線条部導管にのみに認められた.このことから、胎生期におけるbcl-2の発現は上皮・間葉組織間の相互作用に関連して、顎下腺原基上皮の分化・増殖に深く関与していることが推測された。分離した顎下腺原基上皮に対して無血清培養を試みたが、長期間の培養は困難であった.

現在、培地にNGF・HGF等の細胞外因子を添加して、細胞外因子が顎下腺原基上皮の増殖・分化にあたえる影響を検索中である.免疫組織化学的検索に用いる抗体や顎下腺原基の摘出の難易度の関係で、本研究の実験動物を当初計画していたマウスからラットに変更した.ラットの顎下腺原基を電子顕微鏡を用いて観察すると、導管中心部の細胞の核にクロマチンの凝集が認められ、顎下腺導管の管腔形成時における細胞変性がアポトーシスである可能性が示唆された.ラットの顎下腺原基を免疫組織学的に検索した結果、胎生16日には顎下腺原基全体に発現が認められたTGF-αが、胎生18日では導管系の細胞に局在しているのが観察された.TGF-αは成熟ラットでは顎下腺導管の顆粒細管の顆粒に認められた.一方、EGFは成熟顎下腺では、TGF-αと同様に顆粒細管の細胞に局在しているが、胎生期の顎下腺原基には発現を認めることができなかった.このことは、TGF-αが発生期の顎下腺導管部細胞の分化・増殖に関与している可能性が推測された.また,胎生16日から胎生18日にかけて,顎下腺原基上皮の全体にbcl-2に対しての陽性反応が認められた.しかし,成熟ラットの顎下腺においてのbcl-2の発現は線条部から顆粒細管にかけての導管のみに局在していた.このことから,胎生期におけるbcl-2の発現は上皮・間葉組織間の相互作用に関連して,顎下腺原基上皮の分化・増殖に深く関与していることが推測された.胎仔から摘出した顎下腺原基上皮に対して無血清培養を試みたが,長期間の培養は困難であった.現在,培地にNGF,TGF-α等の細胞外因子を添加,または抗NGF抗体などの細胞外因子に対する抗体を培地に添加して,種々の細胞外因子が顎下腺原基上皮の分化・増殖にあたえる影響を検索中である.
超過程から発生する強相関量子物性の理論計算

量子相転移に付随する超過程の決定計算技術を開発し、幾つかの量子相転移・量子多体効果を見出した。多配置参照密度汎関数法による超過程の理論により、計算有限性をもつ収束電子状態計算理論を与えた。磁気的相互作用評価プログラムを開発し、アルゴリズム特許の取得と普及を進めた。高温超伝導体の物質依存性評価を進め、フェルミ面形状効果、バッファ層制御による転移温度上昇機構を発見した。多層系銅酸化物高温超伝導体の正孔分布を強相関効果として明らかにした。磁気的超過程計算と近藤効果の評価を行って、ナノグラフェンにおける擬ギャップ近藤効果を見出した。ナノグラフェンの対称性からくる強相関一重項の保護機構を明らかにした。超過程を自己無撞着計算理論から導く厳密な理論を構築した。一意接続定理に基づいて逆写像定理を与え、厳密解に接続される有効モデル系列を発生させる。この理論が、極限模型を与えることの厳密証明を公開した。同時に、コヒーレント状態経路積分と連結クラスター展開を元にして、有効多体模型の一般形を凝縮系理論の標準模型として定めた。この表現に現れるダイソン方程式は、定義空間サイズと比較して必要となるレゾルベント定義にその表現空間サイズの減少を示すことから、解法手続きに可算有限性をもつ数値解法は全て原理的に応用可能である。そこで、連続自由度をもつ多体系に対する数値解法が定義可能となった。さらに、量子電磁力学における相互作用電子系の表現を、共変光子グリーン関数を電子間相互作用核に導入して定めることが出来る。これによって、定常多体系の表現理論が標準模型という位置付けで与えられた。水銀系銅酸化物高温超伝導体の元素置換による超伝導転移温度上昇機構の解明を目指し、カドミウム置換系を含む多層系銅酸化物高温超伝導体の理論評価を進めた。物質パラメータを変動させる元素置換、圧力効果を想定して、フェルミ面形状因子と3d軌道間エネルギー準位差を指標として用いる評価に加えて、クーパーペアの2体クーロン相互作用起源層間ペアホッピング超過程を想定して解析した。その結果、水銀系からのカドミウム全置換系でも水銀系やタリウム系に匹敵する高い超伝導転移温度が期待できることが分かってきた。遷移金属酸化物ばかりでなく広く強相関電子磁性体において見出される磁気秩序とドーピング効果を解明するため、超交換相互作用などの超過程を評価する磁気相互作用決定アルゴリズムを開発した。高速計算プログラムを作成して、磁性不純物系に適用した。超過程を自己無撞着計算理論から導く我々の方法に基づき、銅酸化物高温超伝導体のバッファ層依存性を調査した。検証がなされた最高転移温度を生じる3層水銀系に加え、タリウム系、カドミウム系には特に伝導バンドに共通した電子状態特性が見られる一方、結晶形が類似ながら30Kクラスの金系では定性的な違いが見られる。そこで、フェルミ準位近傍での強相関性dバンドと、占有された酸化銅バンドおよびバッファ層が与える非占有酸化物バンドが共存する系に特有の、超過程を評価した。電子状態計算である我々の結果は、有効磁気交換散乱過程として3バンドが存在する系に特有に表れる過程が優位であることを示している。驚くべきことに、この状況はディラック型バンド分散の中央に局在性と強相関性の両者を示すゼロモードや平坦バンドがある系に現れる磁気的超交換相互作用と同じ形式のプロセスである。従って、この強相関電子状態特有の磁気的超過程は、注目されている複数の異なる系に共通した多体相互作用プロセスになっているのである。そこで、鉄セレンに関しても、超過程に加えて電子格子相互作用評価を開始し、良好な結果を得た。また、BiFeO3の電子状態評価を通して強相関絶縁性物質中のエキシトン評価を開始した。バイエキシトン評価プログラムと量子ダイナミクスプログラムを作成し原子層状に与えられたペロブスカイト鉄酸化物のモデル計算を実施して、現実的なシミュレーション実施が可能であることを示した。最近発見された最高転移温度を示す超伝導物質系の超過程評価も開始した。これらの物質系評価計算に加えて、グリーン関数法の整備を進め、既存の制限RPA法やダウンフォールディング法がもつ収束性に関する原理的困難が、我々の方法では存在しないことを示した。我々の理論は、電子系ばかりでなくクォーク・グルーオン系など他のゲージ理論にも適用できると言える。超過程評価法は、一般の多体電子状態において生じる量子多体散乱プロセスを評価する方法を与えるものである。従来法が適用困難な物質系であり本方法が改善法を与える特徴的な物質群は、高温超伝導体から強磁性材料、誘電性マルチフェロイック材料など多岐に渡る。そこで、昨年度以来進めている銅酸化物高温超伝導体の評価に加え、鉄ヒ素系等の複数の物質系の検討を進めた。応用上は、光学材料や永久磁石材料が次の重要ターゲットとなる。今年度は、非線形光学応答を示すBiFeO3のバイエキシトン評価に我々の方法論を適用する計算を新たに開始した。物質構造依存性を評価して、Biが示す特性を明らかにした。量子散乱過程の評価結果は、多体秩序状態の決定法として超伝導体や磁性体に応用されるだけでなく、少数多体系問題の典型であるエキシトン・バイエキシトンの評価でも有効な応用が可能である。これを、新たに少数多体系用計算プログラムの構築から初めて、量子ダイナミクス計算まで研究を展開させた。永久磁石材料としては、希土類系磁石の計算を開始するため電子状態計算を開始した。

また、重要な磁性現象である近藤効果の評価が重要である。我々の方法を、従来問題となっていた擬ギャップ近藤問題に適用することで理論の精度評価を行うことができる。一例としてグラフェン中の原子欠損構造での近藤状態評価を進めた。その結果、ディラック分散中央にある強相関状態に特有の磁気的超過程を見出した。この過程の発見を元に高温超伝導体におけるスピン散乱過程として転移温度上昇に寄与する過程を見出すことができた。この未解明であった相互作用過程は、スピン揺らぎ機構とt-J模型による強相関系計算理論のどちらに基づく場合にも有効で転移温度向上を齎す。このように、当初予定の内容を超えたプログラム提供、物質構造評価を進めたことから、今年度の研究成果は、当初計画以上の進展を見せたと考える。有効磁気交換散乱の評価プログラムを完成し、層状銅酸化物高温超伝導体に適用した。Hg系とTl系の差異がバッファー層起源の交換散乱超過程に起因することを明らかにして、報文に纏めた。(JPSJ投稿中)3バンド系特有のこの交換散乱過程は、遮蔽直接散乱項や酸素起源超交換より物質に依存した増強が見込まれ、有効な超伝導強化機構を与える。Hg系では最適ドープ量を与える酸素濃度で強化機構が最も有効になるが、Tl一層系では強化が効かなく転位温度が半減すると予想され、実験結果と整合する。近年発見された硫化水素高温超伝導体H3Sのトポロジカル起源バンド縮退効果を明らかにして、Suhl-Kondo機構との関連を日本物理学会で報告した。3バンド系で見られる交換散乱超過程を有効に発生する原子欠損をもつグラフェンを考察し、ゼロモードのトポロジカル起源縮退効果を明らかにした。この系の一重項状態の構造安定性と近藤遮蔽のトポロジカル安定性起源を明らかにして、報文に纏めた。グラフェン・アームチェア端でのゼロモード発生に関する実験・理論の共同研究を纏めた。ゼロモードを持つ原子欠損グラフェンでの化学吸着効果の特徴から水素貯蔵材料への展開も指摘した。GW法相当の遮蔽相互作用評価法と頂点補正導入法、ベーテサルペータ方程式(BSE)による二体有効相互作用を、超過程計算から与える方法を整備し、従来のGW, BSEが我々の方法の近似として与えられることを確認した。半導体中のエキシトン系の超過程による遮蔽相互作用評価法と基礎プログラムを完成し、GaN, GaAs, GaPでの評価を行った。多配置参照密度汎関数法(特許第4918683号、第5447674号)の普及のため、アドバンスソフト株式会社と共同研究を行い、その波及として超過程計算プログラムの高速平面波展開法への移植方法を纏めた。各種技術公開イベントでの講演や実習を行った。量子相転移に付随する超過程の決定計算技術を開発し、幾つかの量子相転移・量子多体効果を見出した。多配置参照密度汎関数法による超過程の理論により、計算有限性をもつ収束電子状態計算理論を与えた。磁気的相互作用評価プログラムを開発し、アルゴリズム特許の取得と普及を進めた。高温超伝導体の物質依存性評価を進め、フェルミ面形状効果、バッファ層制御による転移温度上昇機構を発見した。
メタリックp形GaAsのナノ加工技術開発と単一正孔トランジスタへの展開

本研究では、原子間力顕微鏡(AFM)の極微細加工ツールとしての一面に注目し、AFM陽極酸化を用いたp形GaAsのナノメートルオーダーの加工を行い、デバイス作製への応用を試みた。本研究で用いたp形GaAs試料は、有機金属分子線エピタキシー法を用いて成長した高濃度カーボンドープp形GaAs薄膜、およびZnドープp形GaAs基板である。実験は、AFM装置にバイアス電圧源としてパラメータアナライザを組み合わせて行った。AFM探針は、一辺4μmのピラミッド形をしたSi_3N_4にAuをコーティングしたものを使用した。実験の結果、バイアス電圧、AFM探針の走査速度、および湿度を変化させることにより、試料上に酸化物細線を制御性良く作製できることが明らかとなった。また、走査形電子顕微鏡による電子ビーム励起体積法を用いてアモルファスカーボンを堆積させた、曲率の小さなAFM tipを新たに考案した。このAFM tipをAFM陽極酸化に用いることにより、酸化物細線作製時のバイアス電圧のしきい値が低くなり、線幅がより小さい細線を作製することに成功した。最小線幅は10nmとなった。さらに、酸化物のアスペクト比の改善のために、バイアス電圧源としてファンクションジェネレータを用いたパルス電圧印加加工法を導入した。この結果、周波数1000Hz、デューティー比30%のパルス電圧を酸化物細線の作製へ応用した結果、走査速度60nm/sの条件において高さ方向のアスペクト比0.2、深さ方向のアスペクト比0.15を有する酸化物細線を得た。以上の結果を元に、作製した酸化物細線を半導体-絶縁体-半導体(SIS)構造の絶縁層に用いたところ、初期的な結果ながら非線形な電流-電圧特性を得た。ここから、酸化物細線が電流に対するエネルギーバリアとして動作するという知見を得た。本研究では、原子間力顕微鏡(AFM)の極微細加工ツールとしての一面に注目し、AFM陽極酸化を用いたメタリックp形GaAsのナノメートルオーダーの加工を行った。AFM陽極酸化とは、AFM探針(AFM tip)を大気中で陰極として用い、絶縁性基板上に堆積された金属または半導体の薄膜とAFM tipとの間にバイアス電圧を印加することにより、大気中の水分を介した電気化学反応を起こして薄膜表面上に極微細領域の選択酸化を行う手法である。これはすなわち、エッチングなどのプロセスを必要とせずに直接的なリソグラフィーが可能であることを意味している。本研究で用いたサンプルは、有機金属分子線エピタキシー法を用いて成長したカーボンドープp形GaAs(正孔濃度10^<20>cm^<-3>以上)である。このサンプルは、ある程度の平面平坦性を維持したまま高濃度ドーピングが可能であるという特徴を有しており、AFMを用いた陽極酸化およびデバイス応用に適している。AFM tipは、一辺4μmのピラミッド形をしたSi_3N_4にAuをコーティングしたものを使用した。実験の結果、バイアス電圧とAFM tipの走査速度を変化させることにより、サンプル薄膜上に酸化物細線を制御性良く作製できることが明らかとなった。また、この酸化物が、純水によって容易にエッチングされることを確認した。さらに、走査形電子顕微鏡による電子ビーム励起堆積法を用いてアモルファスカーボンを堆積させた、曲率の小さなAFM tipを新たに考案した。

このAFM tipをAFM陽極酸化に用いることにより、酸化物細線作製時のバイアス電圧のしきい値が低くなり、線幅がより小さい細線を作製することに成功した。最小線幅はp形GaAsで10nmとなった。本研究では、原子間力顕微鏡(AFM)の極微細加工ツールとしての一面に注目し、AFM陽極酸化を用いたp形GaAsのナノメートルオーダーの加工を行った。AFM陽極酸化とは、AFM探針を大気中で陰極として用い、試料(金属または半導体)表面とAFM探針との間にバイアス電圧を印加することにより、大気中の水分を介した電気化学反応を起こして薄膜表面上に極微細領域の選択酸化を行う手法である。これはすなわち、エッチングなどのプロセスを必要とせずに直接的なリソグラフィーが可能であることを意味している。本研究で用いたp形GaAs試料は、有機金属分子線エピタキシ一法を用いて成長した高濃度カーボンドープp形GaAs薄膜(正孔濃度10^<20>cm^<-3>以上)、およびZnドープp形GaAs基板(正孔濃度1×10^<19>cm^<-3>)である。実験は、AFM装置にバイアス電圧源としてパラメータアナライザを組み合わせて行った。AFM探針は、一辺4μmのピラミッド形をしたSi_3N_4にAuをコーティングしたものを使用した。実験の結果、バイアス電圧、AFM探針の走査速度、および湿度を変化させることにより、試料上に酸化物細線を制御性良く作製できることが明らかとなった。また、酸化物細線サイズの電流依存性から、GaAs酸化反応式の妥当性を定量的に評価することに成功した。さらに、パルス電圧印加加工により、酸化物ドットのアスペクト比の改善に成功した。また、走査形電子顕微鏡による電子ビーム励起堆積法を用いてアモルファスカーボンを堆積させた、曲率の小さなAFM探針を新たに考案した。このAFM探針をAFM陽極酸化に用いることにより、酸化物細線作製時のバイアス電圧のしきい値が低くなり、線幅がより小さい細線を作製することに成功した。最小線幅は高濃度カーボンドープp形GaAsで10nmとなった。本研究では、原子間力顕微鏡(AFM)の極微細加工ツールとしての一面に注目し、AFM陽極酸化を用いたp形GaAsのナノメートルオーダーの加工を行い、デバイス作製への応用を試みた。本研究で用いたp形GaAs試料は、有機金属分子線エピタキシー法を用いて成長した高濃度カーボンドープp形GaAs薄膜(正孔濃度10^<20>cm^<-3>以上)、およびZnドープp形GaAs基板(正孔濃度1×10^<19>cm^<-3>)である。さらに、酸化物のアスペクト比の改善のために、バイアス電圧源としてファンクションジェネレータを用いたパルス電圧印加加工法を導入した。