hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
超エクサシステムのコデザインのための疑似プロファイルに基づく性能予測手法の研究

システムとアプリケーションのコデザインにおいては,将来システムのパラメータをさまざまに変化させ,アプリケーションの性能推定が行われる.本研究では,実システムから得られた通信トレースに基づいて将来システムの通信シミュレーションを行う性能推定手法を,将来システムが現行システムよりも大規模な場合でも適用可能にする方法論SCAlable Mpi Profiler (SCAMP)を提案している.サイズMの現在システムから得れらたM個のトレースを用いて,サイズN (N>>M)の将来システムの通信シミュレーションを行うために,本研究では,実トレースを将来システムのサイズを勘案して編集し,N個の疑似トレースファイルを生成する.本年は,比較的簡易なアプリケーションを対象として,自動的に疑似トレースファイルを生成するために,ソースコードの中間表現を解析して,実トレースの自動編集を行うツールを開発した.本ツールでは,ソースコードを,オープンソースのコンパイラLLVMを用いて,その中間表現に置き換え,(1)通信性能推定に必要な命令のみを抽出し,(2)これを実行可能形なプログラムにコンパイルし(3)将来システムのサイズや編集対象の実トレースをなどを与えて実行する.このプログラムは,実行時に通信命令があった場合,実際の通信の代わりに,実トレースの編集作業を行うことで,疑似トレースを生成する.実験を行い,1つあたりの疑似トレースの生成が,実際のアプリケーション実行と比較して十分に高速であること確認した.また,これらの疑似トレースを用いた性能推定が,将来システムにおける通信性能を近似することを確認した.また,理論的な演算数の変化を勘案した疑似トレースファイル生成に付いても検討した.昨年度にプロトタイプして実装した疑似トレースファイルを自動生成する手法を実装し,大規模な実験で検証したとともに,国際会議で成果を発表した.昨年度に課題として提示した演算性能推定を提案手法に導入する手法について,先ずは理論演算値を用いる手法を検討した.演算性能推定を提案手法に導入する手法について引き続き検討する.推定時間と推定精度のトレードオフを考慮し,精密なCPUシミュレータと,おおまかな見積もりを高速に与えるツールを併用する計画である.CPUシミュレータとしてはポスト京向けに開発された「理研シミュレータ」を用いる予定である.高速ツールとしては,ASPENなどを候補として検討している.本研究の目的は,大規模システムの通信性能推定のための平易かつスケーラブルな方法論を設計することである.広く用いられる通信性能推定手法として,既存のシステムで実際にアプリケーションを実行して通信トレースファイルやプロファイルを取得し,これを性能シミュレータの入力として,シミュレーションを行う手法がある.しかし,既存システムよりも大規模いステムのほうが大規模な場合,得られた実トレースファイルをそのまま用いることは困難である.本研究では,アプリケーションの解析に基き,得られた実トレースを水増しして将来システム規模に合わて疑似トレースファイルを生成し,疑似トレースファイルを用いて通信性能推定を行う手法を提案した.疑似トレースファイルの生成手法として,(1)アプリケーションの性質を平易に書き下ろせるDomain Specific Language (DSL)を設計しユーザに記述してもらう方法,および,(2)アプリケーションのソースコードを直接解析して自動生成する方法の2通りを検討した.2017年度においては,後者の手法に着目し,オープンソースのコンパイラであるLLVMおよびそのフロントエンドであるClangを用いて(1) LLVMの中間表現コードを生成,(2)中間コードに対する自動解析から,MPI通信に関連する部分のみを抜き出したMPIスケルトンコードを生成,(3) MPIスケルトンコードと通信トレース生成ライブラリを用いて疑似トレースファイル生成プログラムを作成(4)生成プログラムを用いて疑似トレースファイルを生成,という手順で疑似トレースファイルを自動生成する方法を提案し,解析プログラムやライブラリのプロトタイプ実装を行った.これを用いて複数のアプリケーションで疑似トレースファイルを生成し,提案方法論の妥当性を検証した.研究計画では,前述の(1)アプリケーションの性質を平易に書き下ろせるDomain Specific Language (DSL)を設計しユーザに記述してもらう方法,および,(2)アプリケーションのソースコードを直接解析して自動生成する方法のうち,(1)を2017年度に検討し,(2)を2018年以降に検討する予定であったが,順序を入れ替えて(2)を優先して検討および実装した.これは比較的早期に行っておくべき作業である,さまざまなアプリケーションを用いた提案方法論の検証が,疑似トレースファイルの自動生成プログラムを用いることでより効率的に行えると判断したためである.この入れ替えにより申請書に記載した計画とは研究の順序が変化したが,3年計画全体としては,一定の割合を達成しているため,概ね順調に進展していると考える.システムとアプリケーションのコデザインにおいては,将来システムのパラメータをさまざまに変化させ,アプリケーションの性能推定が行われる.本研究では,実システムから得られた通信トレースに基づいて将来システムの通信シミュレーションを行う性能推定手法を,将来システムが現行システムよりも大規模な場合でも適用可能にする方法論SCAlable Mpi Profiler (SCAMP)を提案している.サイズMの現在システムから得れらたM個のトレースを用いて,サイズN (N>>M)の将来システムの通信シミュレーションを行うために,本研究では,実トレースを将来システムのサイズを勘案して編集し,N個の疑似トレースファイルを生成する.本年は,比較的簡易なアプリケーションを対象として,自動的に疑似トレースファイルを生成するために,ソースコードの中間表現を解析して,実トレースの自動編集を行うツールを開発した.本ツールでは,ソースコードを,オープンソースのコンパイラLLVMを用いて,その中間表現に置き換え,(1)通信性能推定に必要な命令のみを抽出し,(2)これを実行可能形なプログラムにコンパイルし(

3)将来システムのサイズや編集対象の実トレースをなどを与えて実行する.このプログラムは,実行時に通信命令があった場合,実際の通信の代わりに,実トレースの編集作業を行うことで,疑似トレースを生成する.実験を行い,1つあたりの疑似トレースの生成が,実際のアプリケーション実行と比較して十分に高速であること確認した.また,これらの疑似トレースを用いた性能推定が,将来システムにおける通信性能を近似することを確認した.また,理論的な演算数の変化を勘案した疑似トレースファイル生成に付いても検討した.昨年度にプロトタイプして実装した疑似トレースファイルを自動生成する手法を実装し,大規模な実験で検証したとともに,国際会議で成果を発表した.昨年度に課題として提示した演算性能推定を提案手法に導入する手法について,先ずは理論演算値を用いる手法を検討した.2018年度以降は,2017年度に実装した疑似トレースファイル自動生成手法のプロトタイプをブラッシュアップするとともに,完全な自動生成が困難な複雑なアプリケーションに対応するために(2)について検討する.また,将来システムではノード数などの規模とともに演算性能なども変化するであろうことを踏まえて,演算性能推定を提案手法に導入する手法について検討する.演算性能推定を提案手法に導入する手法について引き続き検討する.推定時間と推定精度のトレードオフを考慮し,精密なCPUシミュレータと,おおまかな見積もりを高速に与えるツールを併用する計画である.CPUシミュレータとしてはポスト京向けに開発された「理研シミュレータ」を用いる予定である.高速ツールとしては,ASPENなどを候補として検討している.「現在までの進捗状況」で述べたように,研究項目の順序を一部入れ替えたため.2017年度に実施予定であった評価項目およびこれを実施するための計算機を次年度購入予定国際会議として欧米を想定した金額を申請したが,たまたま航空券などが安いアジア地域で適切な会議があったためにそちらに投稿し参加したため.同会議は,参加費も想定よりも安価であったため.2019年度に,性能予測手法を研究する米研究者との議論および情報収集のための旅費などとして利用予定.
環インド洋農耕文化圏の系譜

本研究計画は、これまで実施した科学研究費による海外学術調査、「熱帯島嶼域における人の移動に関わる環境形成過程の研究」(昭和55ー59年度)および「マレ-型農耕文化の系譜ー内発的展開と外文明からの変容」(昭和61ー63年度)、の研究成果を統合・総括するために計画されたものである。上記の調査によって、東南アジア島嶼部、スリランカ、南インド、マダガスカルなどのインド洋をとりまく諸地域が古くからの東西交流・民族移動によって共通の農耕文化要素をもつことが明らかになってきた。本計画は、上記二つの調査をとりまとめ、東南アジア、インド、マダガスカルにわたる、いわば「環インド洋農耕文化」ともよべる、この地域に共通の農耕文化の性格を明らかにし、海域世界の人の移動と農耕文化展開との関係を総合的に解明しようとして計画された。研究計画は、若干の補足調査を必要とするスリランカ、南インドへの分担者1名の派遣と、これまでの国外の共同研究者を招へいしての研究集会の開催、および調査成果の刊行の準備作業からなる。まず、補足調査については、分担者田中が10月21日から11月12日の派遣期間のうち前半はスリランカ、後半は南インドに滞在して調査を行い、スリランカでは分担者のジャヤワルデナが調査に参加した。スリランカでは、南西部ウェットゾ-ンの水田稲作における水稲耕作法について精査し、とくにマレ-稲作と共通する水牛踏耕や湿田散播法の分布と作業の由来などについて聴取調査を行った。また、稲品種の類縁関係からマレ-稲作との関連をさぐるための資料として、在来稲の採集・収集を行った。南インドの調査は、タミ-ルナドゥ、ケララの2州を中心にスリランカと同様の調査を実施するとともに、インジ洋交易の中継点となったカリカット、ゴアなどの港市都市を観察した。国外の分担者マツラダおよびジャヤワルデナをそれぞれ約1週間招へいし、分担者との共同研究とりまとめの打ち合せを行うとともに、平成2年1月19日と20日の2日間にわたり研究集会を開催した。研究集会では、各分担者が以下の研究報告を行い、各報告の検討と共同研究成果のとりまとめについて協議された。高谷:環インド洋をめぐる自然環境と人の移動史前田:マダガスカルとマレ-の農耕儀礼古川:環インド洋におけるアフリカ農耕とマレ-農耕田中:環インド洋に共通する稲作技術とその分布深沢:マダガスカル、ツィミヘティ族の村落、農業と牧畜マツダラ:東南アジア島嶼部の漂海民バジョウとその生業ジャヤワルデナ:スリランカ・マレ-の移住、その歴史と現在調査成果の刊行については、上記の研究報告を各分担者の責任において関連の学術雑誌に報告することが研究集会で確認された。また、研究成果を単行本として出版することが計画され、その第一段階として分担者古川が東南アジア島嶼部の低湿地に関するモノグラフをとりまとめた。これは平成2年秋に出版の予定である。高谷:環インド洋をめぐる自然環境と人の移動史前田:マダガスカルとマレ-の農耕儀礼古川:環インド洋におけるアフリカ農耕とマレ-農耕田中:環インド洋に共通する稲作技術とその分布深沢:マダガスカル、ツィミヘティ族の村落、農業と牧畜マツダラ:東南アジア

島嶼部の漂海民バジョウとその生業ジャヤワルデナ:スリランカ・マレ-の移住、その歴史と現在調査成果の刊行については、上記の研究報告を各分担者の責任において関連の学術雑誌に報告することが研究集会で確認された。また、研究成果を単行本として出版することが計画され、その第一段階として分担者古川が東南アジア島嶼部の低湿地に関するモノグラフをとりまとめた。これは平成2年秋に出版の予定である。
ポリ(A)鎖の翻訳によるノンストップmRNAの翻訳抑制と異常タンパク質の分解機構

我々は、代表的な異常mRNAであるノンストップ(終止コドンを持たない)mRNAにおける翻訳抑制と異常タンパク質分解機構について解析を行い、ポリ(A)鎖の翻訳自体が、多段階での発現抑制機構を作動させ、品質管理機構において必須な役割を果たすことを初めて明確に示した。翻訳アレストを引き起こすアミノ酸配列の特異性について解析を行った結果、塩基性新生ポリペプチド鎖の持つ正の電荷とリボソームトンネルを形成するリボソーマルRNAの負の電荷の間の静電的相互作用による翻訳抑制機構が示唆された。さらに、連続した塩基性アミノ酸配列に依存する翻訳アレストは、1)合成途中のポリペプチド鎖のプロテアソームによる迅速な分解と、2)mRNAの分子内切断を引き起こすことも明らかにしている。生命現象の基盤となる遺伝子発現の正確性は、細胞の保持する様々な品質管理機構によって保証されている。mRNAの品質はリボソームにより感知され、異常な翻訳終結が引き金となって分解が促進される。現在まで異常mRNAの分解が異常タンパク質の発現抑制を担う品質管理機構の中心的な役割を果たすと考えられ、分子機構の解明が進んできた。例えば、ナンセンス変異を持ったmRNAは、NMD(nonsense-mediated decay;ナンセンス変異依存分解系)によって、また終止コドンを持たない異常mRNA(ノンストップmRNA)はNSDによって速やかに分解される。申請者基盤研究(B)において、ノンストップmRNAの翻訳と分解について解析を行っている。その結果、通常翻訳されないポリ(A)鎖が翻訳される結果、1)合成中のポリリジンとリボソームとの相互作用により翻訳が抑制され、2)合成途中の異常タンパク質がプロテアソームによって速やかに分解されることを見いだした(Inada, et. al.,EMBO J,2005;Ito-Harashima, et. al.,Genes Dev, 2007)。この結果は、ポリ(A)鎖の翻訳自体が、多段階での発現抑制機構を作動させ、品質管理機構において必須な役割を果たすことを初めて明確に示したものである。真核生物のmRNAの普遍的な修飾であるポリ(A)鎖が、翻訳開始とmRNA安定性制御に加えて、品質管理機構にも重要な役割を果たすことが初めて明らかとなった。例えば、ナンセンス変異を持ったmRNAは、NMD(nonsense-mediated mRNA decay;ナンセンス変異依存分解系)によって、また終止コドンを持たない異常mRNA(ノンストップmRNA)はNSDによって速やかに分解される。本研究課題では、ノンストップmRNAの翻訳と分解について解析を行っている。その結果、通常翻訳されないポリ(A)鎖が翻訳される結果、(1)合成中のポリリジンとリボソームとの相互作用により翻訳が抑制され、(2)合成途中の異常タンパク質がプロテアソームによって速やかに分解されることを見いだした(Inada et. al., EMBO J, 2005; Ito-Harashima et al., Genes Dev, 2007)。さらに平成20年度は、翻訳アレストを引き起こすアミノ酸配列の特異性と、2)翻訳アレスト産物のプロテアソームによる分解に関与するユビキヒンリガーゼを同定した。(J. Biol. Chem. 2009)生命現象の基盤となる遺伝子発現の正確性は、細胞の保持する様々な品質管理機構によって保証されている。本研究課題では、ノンストップmRNAの翻訳と分解について解析を行い、ポリ(A)鎖の翻訳自体が、多段階での発現抑制機構を作動させ、品質管理機構において必須な役割を果たすことを初めて明確に示した(Inada et. al., EMBO J, 2005 ; Ito-

Harashima et al., Genes Dev, 2007)。平成20年度には、翻訳アレストを引き起こすアミノ酸配列の特異性と、2)翻訳アレスト産物のプロテアソームによる分解に関与するユビキヒンリガーゼを同定した。(J. Biol. Chem. 2009)。平成21年度には、新生ポリペプチド鎖に依存した翻訳アレストに必須な因子として、真核生物に広く保存され、様々なシグナル伝達に関与するRACK1を同定した。さらに、RACK1が40Sリボソームサブユニットに結合することが翻訳アレストに必須であることを明らかにした。(論文投稿中)
高温開裂型重合反応性アゾ系開始剤を用いた汎用的なグラフト重合法に関する研究

本研究は,高温開裂型重合反応性アゾ開始剤を用いて.モノマーの種類や特別な装置を必要としない簡易なグラフト重合方法を提案することを目的としており,高温開裂型重合反応性アゾ開始剤の重合特性などを詳細に検討するとともに,本手法の汎用性を高めるために,重合反応以外の方法により高温開裂型重合反応性アゾ開始剤を基材に導入する方法を探索する。平成18年度は,高温開裂型重合反応性アゾ開始剤の重合特性などを詳細に検討するとともに.メカノケミカル反応を利用した高温開裂型重合反応性アゾ開始剤の無機微粒子への導入条件の検討などを行った。その結果,高温開裂型重合反応性アゾ開始剤2,2'-アゾビス[N-(2-プロペニル)-2-メチルプロピオンアミド]と,スチレン(St),メタクリル酸メチル(MMA),および酢酸ビニル(VA)等のコモノマーとの共重合反応では,APMPAの共重合反応性は,VA,Stの順にMMAが最も小さい事が分かった。また,ボールミルを用いて,基材粒径および形状,粒子充填量とジルコニア等の媒体充填量,ローター・容器問のクリアランス,ローター回転数,処理時間等が,得られるAPMPA-シリ力複合粒子へのAPMPAの導入量に及ぼす影響を詳細に調べた。平成19年度は,高温開裂型重合反応性アゾ開始剤の重合特性と得られる高分子の物性評価を目的に,まず,St-APMPA-ジビニルベンゼン共重合体を用いて,メタクリル酸,メタクリル酸グリシジル等のグラフト共重合を行った。次いで得られるグラフト両親媒性粒子を合成し,再生医療のための人工骨髄の支持担体としての可能性を検討し,メタクリル酸グリシジルをグラフトさせた粒子を用いて,ヒト骨髄芽球細胞の長期保存を実現した。ついで,メカノケミカル反応による高温開裂型重合反応性アゾ開始剤の無機微粒子への導入を目的に,カーボンブラックを基材としたAPMPA-カーボンブラック複合粒子からの.グラフト重合による有機-無機複合粒子の合成を行った。本研究は,高温開裂型重合反応性アゾ開始剤を用いて,モノマーの種類や特別な装置を必要としない簡易なグラフト重合方法を提案することを目的としており,高温開裂型重合反応性アゾ開始剤の重合特性などを詳細に検討するとともに,本手法の汎用性を高めるために,重合反応以外の方法により高温開裂型重合反応性アゾ開始剤を基材に導入する方法を探索する。平成18年度は,高温開裂型重合反応性アゾ開始剤の重合特性などを詳細に検討するとともに,メカノケミカル反応を利用した高温開裂型重合反応性アゾ開始剤の無機微粒子への導入条件の検討などを行った。(1)高温開裂型重合反応性アゾ開始剤の重合特性と得られる高分子の物性評価2.2'-アゾビス[N-(2-プロペニル)-2-メチルプロピオンアミド](APMPA)のビニル基の共重合とAPMPA共重合体のアゾ基を高分子開始剤として用いたグラフト重合を対象に,まず,APMPAと,スチレン(St),メタクリル酸メチル(MMA),および酢酸ビニル(VA)等のコモノマーとの共重合反応を行い,コモノマーとAPMPAの共重合反応性比を測定した。その結果、反応性比r_1よいずれの温度条件下においてもMMA, Stの順にVAが最も小さくなった。

すなわち,共重合反応性は,VA, Stの順にMMAが最も小さい事が分かった。(2)メカノケミカル反応による高温開裂型重合反応性アゾ開始剤の無機微粒子への導入メカノケミカル反応により,APMPAの粉末を基材表面に固定化する手法の開発を目的に,まずは,摩擦の影響が比較的少ない各種無機材料として、アクリル性の球を用いて,APMPAの粉末を固定化する条件の検討を行った。ボールミルを用いて,基材粒径および形状,粒子充填量とジルコニア等の媒体充填量,ローター・容器間のクリアランス,ローター回転数,処理時間等が,得られるAPMPA-シリ力複合粒子へのAPMPAの導入量に及ぼす影響を詳細に調べた。本研究は、高温開裂型重合反応性アゾ開始剤(APMPA)を用いて、モノマーの種類や特別な装置を必要としない簡易なグラフト重合方法を提案することを目的としており、高温開裂型重合反応性アゾ開始剤の重合特性などを詳細に検討するとともに、本手法の汎用性を高めるために、重合反応以外の方法により高温開裂型重合反応性アゾ開始剤を基材に導入する方法を探索した。平成19年度は、高温開裂型重合反応性アゾ開始剤の重合特性と得られる高分子の物性評価を目的に、APMPAと、スチレン(St)、メタクリル酸メチル(MMA)、および酢酸ビニル(VA)等のコモノマーとの共重合反応を行い、コモノマーとAPMPAの共重合反応性比を測定した。さらに、APMPAを用いた機能性グラフト高分子の合成モデルとして、メタクリル酸、メタクリル酸グリシジル等のグラフト共重合により得られるグラフト両親媒性粒子を合成し、再生医療のための人工骨髄の支持担体としての可能性を検討し、メタクリル酸グリシジルをグラフトさせた粒子を用いて、ヒト骨髄芽球細胞の長期保存を実現した。ついで、メカノケミカル反応による高温開裂型重合反応性アゾ開始剤の無機微粒子への導入を目的に、カーボンブラックを基材としたAPMPA-カーボンブラック複合粒子からの、グラフト重合による有機-無機複合粒子の合成を行った。
原子炉、核融合炉用金属材料中の微量不純物の放射化分析とその比放射能測定

近年、高速増殖炉や核融合炉用最適材料の開発が活発におこなわれている。それらの開発においては、当然のことながら、材料構成元素および不純物による放射化の実状が、新たな観点にたって正確に把握されなければならない。このような研究は、一般的にはあらかじめ機器分析さた材料を用いた放射化法によって実施できるけれども、微量不純物をも含めた放射化の実状は、対象元素のなベての濃度とその比放射能を同時に明らかにする、絶対標準化法としての標準添加内標準法を利用して初めて明らかにすることができる。本研究においては、高速増殖炉や核融合炉で欠くことができない材料として使用を余儀なくされる、各種低および高合金鋼中のチタン、クロム、コバルト、ニッケル、銅、ヒ素、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、アンチモン、錫および鉛のような構成元素および不純物の、比放射能と濃度の同時同定を20および30MeV制動〓射による光量子放射化分析でまず試みた。これは光量子放射化と高速中性子による(n、2n)反応生成核は同一であるを基礎にしている。また、さらに高エネルギ-制動〓射による放射化の実状も明らかにするため、60および100MeV制動〓射照射によって上記試料中に生成する比放射能を上と同様に測定することを試みた。得られた実験結果を基礎にして20、30、60および100MeV制動〓射で1000時間照射した場合の、各試料中に生成する放射能の詳細を計算によって求め、主要な放射能の強さは各試料中の主構成元素によって著しく影響されることを明らかにした。また一方、原子炉作料としてのホウ素、希土類元素あるいはそれらの化合物中の不純物の、陽子放射化による同定を上記絶対標準法を用いて同様に試みた結果、不純物ばかりでなく、生成放射能の実状もあわせて十分に把握できることが実証された。近年、高速増殖炉や核融合炉材料のように、重照射に耐える材料開発に関する基礎および応用研究が活発におこなわれるようになってきた。これらの開発研究においては、使用される材料中の微量ないし超微量不純物等の放射化に関する実態が、あらゆる面から確実に把握されて始めて、材料工学における照射挙動とその機構解明への道が開け、新しい素材開発への基礎が築かれることになる。このような各種材料における放射化の実態は、放射化分析法を通して正確に把握するのが最良であり近道であるが、それは通常の方法ではなく、絶対濃度測定法で実施されなければその目的は達せられない。この絶対濃度測定を可能にする放射化分析法は、現在の処標準添加内標準法でしか実施することができない。本研究においては、上記増殖炉や核融合炉材料として利用を余儀なくされる各種低合金鋼中の微量不純物を、光核反応を利用した標準添加内標準法で分析し、チタン、コバルト、ニッケル、銅、ヒ素、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、アンチモン、錫、鉛等の微量不純物の絶対濃度をまず測定することから始めた。一部元素については妨害反応による寄与を補正することによって、上記元素濃度はすべて高精度で測定でき、各種核反応による誘導放射能計算基準である比放射能を正確に求めることができた。ついで、得られた結果を基礎にして、各種合金鉱中に誘導れさる残留放射能について詳細に検討し、残留放射能の実態についての具体的な指針を示すこはに成功した。

一方、非鉄金属としての原子炉用ホウ素材料、また、新素材として多く利用される希土類元素中の微量不純物の荷電粒子放射化分析を併せ検討し、前者ではチタン、クロム、鉄、ジルコニウム等が、後者ではチタン、クロム、鉄、イットリウム、ストロンチウム等の不純物濃度がこの方法によっても正確に求められることが実証された。近年、高速増殖炉や核融合炉用最適材料の開発が活発におこなわれている。それらの開発においては、当然のことながら、材料構成元素および不純物による放射化の実状が、新たな観点にたって正確に把握されなければならない。このような研究は、一般的にはあらかじめ機器分析された材料を用いた放射化法によって実施できるけれども、微量不純物をも含めた放射化の実状は、対象元素のすべての濃度とその比放射能を同時に明らかにする、絶対標準化法としての標準添加内標準法を利用して初めて明らかにすることができる。本研究においては、高速算殖炉や核融合炉で欠くことができない材料として使用を余儀なくされる、各種低および高合金鋼中のチタン、クロム、コバルト、ニッケル、銅、ヒ素、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、アンチモン、錫および鉛のような構成元素および不純物の、比放射能と濃度の同時同定を20および30MeV制動〓射による光量子放射化分析でまず試みた。これは光量子放射化と高速中性子による(n、2n)反応生成核は同一であるを基礎にしている。また、さらに高エネルギ-制動〓射による放射化の実状も明らかにするため、60および100MeV制動〓射照射によって上記試料中に生成する比放射能を上と同様に測定することを試みた。得られた実験結果を基礎にして20、30、60および100MeV制動〓射で1000時間照射した場合の、各試料中に生成する放射能の詳細を計算によって求め、主要な放射能の強さは各試料中の主構成元素によって著しく影響されることを明らかにした。また一方、原子炉材料としてのホウ素、希土類元素あるいはそれらの化合物中の不純物の、陽子放射化による同定を上記絶対標準法を用いて同様に試みた結果、不純物ばかりでなく、生成放射能の実状もあわせ十分に把握できることが実証された。
超高純度単結晶を用いたZmSeの伝導型成業に関する研究

本研究の目的は青色発光素子用材料として注目されているZnSeにおいて,今までに得られていない低抵抗のP型伝導を得ることであるが,その一歩として,まず超高純度ZnSe単結晶を育成し,これまでZnSe中で浅いアクセプター準位を形成すると報告されているアルカリ金属, Li, Na及びKのドープの可能性について検討することである.さらに, 4.2Kにおけるフォト・ルミソッセンス測定からドープされたこれら元素の結晶中での占有位置及びアクセプター準位について考察することである.実験において,アルカリ金属の結晶中へのドープの試みはアルカリ金属とSeの混合溶体中にZnSeを浸せきし,熱処理する方法で行なった.まず,高純度ZnSe単結晶の育成についてであるが,高純度素材と昇華成長によってこれまで最高純度と思われる残留ドナー濃度6.3×10^<14>cm^<-3>のものが得られた.次にこの試料を用いたLi, Na及びKの添加実験では,それぞれ結晶中に取り込まれることが知られたが, Liは原子寸法で小さいため,多くが格子間位置に入り,ドナーとして作用することが知られた.一方, NaとKはZn位置に置換し,アクセプターとして作用し,格子間に入るものは少ない. Kの場合, Naに比べて固溶度は極めて小さく,従ってNaがアクセプターとして最も最適なドープ元素であることが知られた.これらのアクセプター種について選択励起スペクトルとドナー・アクセプター対発光の励起光強度依存性からアクセプター準位が正確に明らかにされた. Naを添加した試料の熱起電力測定からP型の兆候がえられた.しかし依然として電気抵抗は10^5Ωcmであり,低抵抗のP型結晶を得るためにはNa占有位置制御の研究が今後重要であると思われる.本研究の目的は青色発光素子用材料として注目されているZnSeにおいて,今までに得られていない低抵抗のP型伝導を得ることであるが,その一歩として,まず超高純度ZnSe単結晶を育成し,これまでZnSe中で浅いアクセプター準位を形成すると報告されているアルカリ金属, Li, Na及びKのドープの可能性について検討することである.さらに, 4.2Kにおけるフォト・ルミソッセンス測定からドープされたこれら元素の結晶中での占有位置及びアクセプター準位について考察することである.実験において,アルカリ金属の結晶中へのドープの試みはアルカリ金属とSeの混合溶体中にZnSeを浸せきし,熱処理する方法で行なった.まず,高純度ZnSe単結晶の育成についてであるが,高純度素材と昇華成長によってこれまで最高純度と思われる残留ドナー濃度6.3×10^<14>cm^<-3>のものが得られた.次にこの試料を用いたLi, Na及びKの添加実験では,それぞれ結晶中に取り込まれることが知られたが, Liは原子寸法で小さいため,多くが格子間位置に入り,ドナーとして作用することが知られた.一方, NaとKはZn位置に置換し,アクセプターとして作用し,格子間に入るものは少ない. Kの場合, Naに比べて固溶度は極めて小さく,従ってNaがアクセプターとして最も最適なドープ元素であることが知られた.これらのアクセプター種について選択励起スペクトルとドナー・アクセプター対発光の励起光強度依存性からアクセプター準位が正確に明らかにされた. Naを添加した試料の熱起電力測定からP型の兆候がえられた.しかし依然として電気抵抗は10^5Ωcmであり,低抵抗のP型結晶を得るためにはNa占有位置制御の研究が今後重要であると思われる.
硫酸還元菌を利用した重金属及び有害有機物質の同時除去による汚染土壌の安定化

人間による産業活動は多くの新しい汚染物質による深刻な環境汚染を引き起こしている。製錬所や鉱山などから環境中へ移行された重金属によって汚染された土壌は植物生産の場として利用が不可能なだけではなく、その地域の生態系に著しい影響を及ぼす。一方、重金属汚染を引き起こす大部分の重化学工業はディーゼル燃料などの有害有機物質を排出し、重金属汚染と同時に有害有機物質による土壌汚染を引き起こしている。このような多種類の有害物質に汚染された土壌を浄化する技術は未だ確立されておらず、多くの場合立入禁止区域として閉鎖され、米国などではスーパーファンド地域として重点的に浄化計画を推進している。硫酸塩還元菌は自然界に多く生息する絶対嫌気性細菌で、多くの有機物質を分解し、その過程で硫酸イオンを硫化水素に変える働きがある。産出された硫化水素は選択的に重金属と反応し、極めて安定で水に不溶である硫化化合物を作る。重金属の硫化物はかなり広範囲の環境条件(pH等)で安定であり、地下水に溶け出す危険性が極めて低く、地下水汚染を防止することが可能である。この研究の最終ゴールは特別に順養された有害有機物質を分解可能である硫酸塩還元菌を硫酸イオンとともに土壌中に保持し、土壌に含まれる重金属を不溶物として固定する環境浄化技術の開発である。土壌カラム反応槽を作成し、実際の汚染土壌を再現した.土壌カラムに硫酸塩還元菌を摂取した後、銅を含有する汚染された水を通水し、それが土壌中に固定される限界を調べた.土壌カラムを約1年6ヶ月運転し、この期間を通じ99%以上の銅の除去が行われた.また、硫酸イオンは90%以上減少したことから硫酸塩還元菌が銅を土壌中に固定したことが伺え、この提案された浄化プロセスの有効性が実証された.人間による産業活動は多くの新しい汚染物質による深刻な環境汚染を引き起こしている。製錬所や鉱山などから環境中へ移行された重金属によって汚染された土壌は植物生産の場として利用が不可能なだけではなく、その地域の生態系に著しい影響を及ぼだけにとどまらず、地下水が汚染される可能性があり、地下水を水資源として大量に利用しているわが国の現状を考えると、地下水汚染は無視できない問題である。本研究は特別に順養された有害有機物質を分解可能である硫酸還元菌を硫酸イオンとともに土壌中に保持し、土壌に含まれる重金属を不溶物として固定し、同時に有害有機物質の分解を可能とする研究であり、これらの物質に汚染された土壌の安定化に貢献できる研究である。本年度はプラスチック製カラム型の反応槽に細かい砂利を充填し、内部に高濃度の硫酸塩還元菌を培養した。硫酸塩還元菌はカラム内部に適時補給された有機物(ここでは酢酸)を利用して硫化水素を発生する。カラム内の酸化還元電位は常にマイナスの値を示し、カラム内が嫌気的であったこと示唆している。反応槽に1リットル当たり約10ミリグラムの銅を水理学的滞留時間約3日で通じた結果、流出液からは検出限界以下(O.01mg/l)の銅しか検出できなかった。この状態は実験開始後約6ヶ月を経た現在でも変わっておらず、このシステムが高い効率で重金属が除去されることが実証された。土壌カラム反応槽を作成し、実際の汚染土壌を再現した.土壌カラムに硫酸塩還元菌を摂取した後、銅を含有する汚染された水を通水し、それが土壌中に固定される限界を調べた.土壌カラムを約1年6ヶ月運転し、この期間を通じ99%以上の銅の除去が行われた.また、硫酸イオンは90%以上減少したことから硫酸塩還元菌が銅を土壌中に固定したことが伺え、この提案された浄化プロセスの有効性が実証された.
カチオンプール法を用いた多置換環状アルカロイドの立体選択的合成法

本課題では、環状アルカロイドの合成において重要な中間体である環状N-アシルイミニウムイオンを例にとり、カチオンの立体配座とその反応における立体選択性の相関関係を詳細に検討することを第一目標として研究を推進した。その結果、環状N-アシルイミニウムイオンの立体構造をNMRにより決定し、これまで仮説として提唱されていた反応モデルを実験的に確かめることができた。本研究により当該の合成反応の実践的指針を獲得できたと考えている。実践的な有機合成に汎用される炭素カチオン種の立体構造と反応性や立体選択性の関係を分光学的手法を用いて解析、理解しようとした例はこれまでほとんどない。本研究では、環状アルカロイドの合成において重要な中間体である環状N-アシルイミニウムイオンを例にとり、カチオンの立体配座とその反応における立体選択性の相関関係を詳細に検討することにより、立体選択的有機カチオン反応の開発と深化およびこれを用いた環状アルカロイドの立体選択的合成のための実践的な指針の獲得を目的として研究を推進した。本年度は、最初のターゲットとして、申請者らが独自に開発したインダイレクトカチオンプール法を用いてピぺリジン由来環状N-アシルイミニウムイオンの4位にフェニル基やメチル基を有するカチオンに焦点をあて研究を進めた。このカチオンに対して、求核剤としてアリルシランやスタンナン、エノールシリルエーテル、ケテンシリルアセタールなどの非キレーション型求核剤およびグリニャール反応剤などのキレーション型求核剤を作用させた。非常に興味深いことに、前者の反応では主としてtrans生成物が、後者ではcis生成物が主生成物として生成した。また、発生させたN-アシルイミニウムイオンをNMR分光により直接観察し、その立体配座について情報を得た。現在、ピペリジン環の他の位置に置換基をもつN-アシルイミニウムイオンと各種求核剤の反応を行うとともに、NMRを中心とした分光学的な解析を行うことで、中間体カチオンの立体化学が求核剤との反応における立体選択性とどのように関連しているか、その一般的な原理について検討を行っている。実践的な有機合成に汎用される炭素カチオン種の立体構造と反応性や立体選択性の関係を、分光学的手法を用いて解析、理解しようとした例はこれまでほとんどない。本年度は、昨年度までに引き続き、申請者らが独自に開発したインダイレクトカチオンプール法を用いてピぺリジン由来環状N-アシルイミニウムイオンの4位、5位、6位にフェニル基やメチル基を有するカチオンを発生させ、これに対して求核剤としてアリルスタンナン、TMSCNなどの非キレーション型求核剤およびグリニャール反応剤などのキレーション型求核剤を作用させた。多くの場合、高い立体選択的で生成物が得られたが、アリルグリニャール反応剤を用いたときに、いずれの場合もアリルスタンナンを用いた反応とは立体化学が全く逆転するという極めて興味深い現象がおこった。さらに、NMR分光により発生させたN-アシルイミニウムイオンを直接観察し、その立体配座について情報を得た。現在、これらのデータを精査するともに、計算化学を含めた考察を行い、炭素カチオン種の立体構造とこれに対する求核反応の立体選択性の関係を系統的に調査し、この反応における立体選択性発現の機構の解明を行っている。実践的な有機合成に汎用される炭素カチオン種の立体構造と反応性や立体選択性の関係を分光学的手法を用いて解析、理解しようとした例はこれまでほとんどなく、本研究により、立体選択的有機カチオン反応の開発と深化、さらにはこの知見を基盤とした環状アルカロイドの立体選択的合成のための実践的指針が獲得できると考えた。昨年度までに引き続き、申請者らが独自に開発したインダイレクトカチオンプール法を用いてピぺリジン由来環状N-アシルイミニウムイオンの4位、5位、6位にフェニル基やメチル基を有するカチオンのNMR分光による直接観測に成功したが、1炭素求核剤の種類、2カチオンの立体配座、および3生成物の立体化学がどう関連付けができるのか?についての系統的な調査は未実施であった。最終年はとくにその点についての系統的な調査と計算化学による検証を行った。その結果、アリルスタンナンをはじめとするほとんどの求核剤を用いる反応では、カチオンの立体配座が生成物の立体化学を決定する最も支配的な因子であることがわかった。唯一、アリルグリニャール反応剤を用いたときのみ、すべての場合において生成物の立体化学は完全に逆転することもわかった。この現象は一般的であり、今後はこの逆転現象がどうしておこるのか?に焦点を当て研究を続ける予定である。

本研究により当該の合成反応の実践的指針を獲得できたと考えている。これまでに、研究目的である環状N-アシルイミニウムイオンの立体配座とその反応における立体選択性の相関関係について様々な知見が得られた。とくに、4位、5位、6位に置換基をもつピぺリジン由来環状N-アシルイミニウムイオン中間体の立体配座を分光法で確認できたことは画期的である。化学現在までに、4位、5位、6位に置換基をもつピぺリジン由来環状N-アシルイミニウムイオンを用いた反応については、その反応挙動とカチオンの立体化学に対する多くの知見が得られた。本年度は、1置換基の違いがカチオンの立体化学にどう影響するのか?、2求核剤との反応における立体化学とどう関連しているのか?、について系統的に検討を行い、本反応系の立体選択性発現機構と環状アルカロイドの立体選択的合成のための実践的な指針の獲得をめざして研究を推進する。また、求核剤の違いにより発現する立体選択性の逆転現象についても、求核剤の種類を増やしていくことで、発現機構とその一般性について検討を進める。研究目的である環状N-アシルイミニウムイオンの立体配座とその反応における立体選択性の相関関係について様々な知見が得られた。とくに、4位に置換基をもつピぺリジン由来環状N-アシルイミニウムイオン中間体の立体配座を分光法でほぼ確認できたことは極めて意義深く、画期的であると言える。計画は順調に進んでいるが、次年度にNMR測定の頻度が高まることが予想され、重溶媒やNMR測定管等の高額の試薬やガラス器具の使用が見込まれるため。現在までに、4位に置換基をもつピぺリジン由来環状N-アシルイミニウムイオンを用いた反応については、その反応挙動とカチオンの立体化学に対する多くの知見が得られた。この手法を置換基の位置の異なる他のカチオンに適用することにより、本反応系の立体選択性発現機構と環状アルカロイドの立体選択的合成のための実践的な指針の獲得をめざして研究を推進する。通常の反応、合成実験に必要な薬品やガラス器具等の消耗品とNMR測定のための重溶媒やNMR測定管等の購入に使用する。平成25年度は既存の反応容器、薬品を使用した実験を多く行ったので予定額よりも少額で実験遂行が完了したため。平成26年度は、さまざまな化合物、とくにカチオン前駆体の合成に多くの薬品が必要であり、繰り越し金は平成26年度の当初予算と合算してこれらの購入に充てる予定である。
メッセージ、シンボル、及びメタファー:日本の政治言語における文化的な脈絡

今回の研究では、日本の政治環境における政治的なメッセージにおいて、シンボルやメタファーがどのように使われているか、具体的には政治家が自分の話の中で特定の言葉や名前、文章をどう使っているかを明らかにし、分析することが目的であった。そして政治家がこれらのシンボルやメタファーを用いるのは、その受け手に対してどのような感情や行動を引き起こそうとしてのことなのか、文化や状況と政治家の言葉遣いとの関係はどのようなものかなどについても調べることも目的の一つであった。具体的には、日本国内で発された政治的なメッセージの中で、どのような言葉がシンボル、メタファーとして用いられたのか、またその具体的な内容や形式について各首相の所信表明演説や国会議員の後援会における演説などからそれらを拾い出し、さらに政治家やマスメディアがどのようなレトリックや言葉遣いで『現実』を構築していくのかも探ろうとした。材料としたのは日刊紙の政治記事、及び申請者自身が国会議員や公職者、新聞記者などに対して行ったインタビューなどである。ただ、コミュニケーションの中には既知のこととして言語化されない部分も少なくないので、政治言語におけるそれらの表面化しない部分も無視せずに、それらの重要性にも留意した。以上の分析から、日本の政治家が大衆の心理や行動に与えうる刺激におけるメッセージの可能性について考察した。また、これについては既存の欧米での研究を参考にしながら日本と欧米との類似点や相違点を明らかにしようともしている。そのために、現在はこの分野における欧米の研究者と協力して、今回の研究結果をもとに共同著作の準備を進めている。
オリエンタリズムと近・現代における日本の「伝統的」物語の創出

「辺見じゅん『十六人谷』伝説と『雪女』」他二編の論文とシンポジウムでの発表等により、オリエンタリズムと西洋ロマン主義の産物である「雪女」が、日本で民話化されていく過程で、周辺民話の「雪女」化、すなわち西洋ロマンスへの書き換えがあったこと等を論証し、それら事実から民話・伝説の近代の語り手が、伝統的物語の守護者・伝承者ではなく、さまざまな意図や感情のもとで、物語を自由に創造・改変する作家であったことを指摘し、オリエンタリズムと日本の「伝統的」物語の創出の関係ついて論証した本研究は、ハーンの『怪談』に典型的にみられる、語りの「オリエンタリズム」が、明治日本に滞在した欧米知識人に、「輸出向け」の日本の物語を構想させただけでなく、それが翻訳や翻案を通じて逆輸入されることで、近代日本における「伝統的」物語の創出に関与していたことを調査・証明しようとするものである。本年度は、前年度に引き続き、近代日本のさまざまな伝説・民話・物語についての資料収集を行うとともに、前年度に行った(2012年12月15日)富山大学におけるシンポジウム「小泉八雲の新しい地平:最近のラフカディオ・ハーン研究をめぐって」の成果などを取り入れて、『辺見じゅん「十六人谷」伝説と「雪女」ー「人に息を吹きかけ殺す」モチーフと民話の語りにおける伝統の創出(その二)』を平成25(2013)年11月、神戸大学近代発行会「近代」、第109号(p1-15)に発表し、前年度発表した(その一)とあわせて、富山土着の伝説とされる「十六人谷」伝説が、「雪女」ときわめてよく似たプロセスたどって、ローカルからナショナルな「民話」に「出世」していったこと、また、その最終形である、富山出身の作家、辺見じゅんの語る「十六谷」が、ハーンの「雪女」を下敷きにした、西洋ロマン主義的な翻案であること、そして、この近代西洋の語りを大幅に取り入れた、辺見版の伝説が、今では富山の民話の決定版として流布していることを明らかにした。「辺見じゅん『十六人谷』伝説と『雪女』」他二編の論文とシンポジウムでの発表等により、オリエンタリズムと西洋ロマン主義の産物である「雪女」が、日本で民話化されていく過程で、周辺民話の「雪女」化、すなわち西洋ロマンスへの書き換えがあったこと等を論証し、それら事実から民話・伝説の近代の語り手が、伝統的物語の守護者・伝承者ではなく、さまざまな意図や感情のもとで、物語を自由に創造・改変する作家であったことを指摘し、オリエンタリズムと日本の「伝統的」物語の創出の関係ついて論証した本研究は、ハーンの『怪談』に典型的にみられる、語りの「オリエンタリズム」が、明治日本の欧米知識人に、「輸出向け」の日本の物語を構想させただけでなく、それが翻訳や翻案を通じて逆輸入されることで、近代日本における「伝統的」物語の創出に関与していたことを調査・証明しようとするものである。本年度は、第一段階として、近代日本のさまざまな伝説・民話・物語についての資料収集を行うとともに、その分析成果の一端を、『辺見じゅん「十六人谷」伝説と「雪女」ー「人に息を吹きかけ殺す」モチーフと民話の語りにおける伝統の創出(その一)』(神戸大学『近代』一〇七号)に発表すると共に、2012年12月15日〈土〉富山大学において開催されたシンポジウム「小泉八雲の新しい地平:最近のラフカディオ・ハーン研究をめぐって」において「富山の『十六人谷』伝説(辺見じゅん)と『雪女』ーハーンと日本の民話」としてハーン研究者ならびに富山の一般聴衆にむけ報告し、幅広い視野から検討した。その結論として、この伝説が「雪女」ときわめてよく似たプロセスたどって、ローカルからナショナルな「民話」に「出世」していったこと、また、その最終形である、富山出身の作家、辺見じゅんの語る「十六人谷」が、ハーンの「雪女」を下敷きにした、西洋ロマン主義的な翻案であること、そして、この辺見版の伝説が、今では富山の土着の民話の決定版として流布していることを明らかにした。本研究は、ハーンの『怪談』に典型的にみられる、語りの「オリエンタリズム」が、明治日本の欧米知識人に、「輸出向け」の日本の物語を構想させ、場合によっては、それが翻訳や翻案を通じて逆輸入され、近代日本における「伝統的」物語の創出に関与していたことを調査・証明しようとするものである。最終年度にあたる本年度は、オリエンタリズムに関わる、近代日本のさまざまな伝説・民話・物語についての文献資料の収集と整理を行うとともに、その成果の一部を利用し、ハーンが出雲民話に取材したといわれる「破られた約束」の成立過程の考証を行った。この物語の原話は、純粋な出雲地方の口承伝説ではなく、江戸時代に書物として広く流布していた『諸国百物語』の一篇「豊後の国何がしの女ばう死骸を漆にて塗りたる事」という物語に由来しており、書承と口承が入り交じり、基本的には書物からの口碑化を経て、ハーンにより英語化され、日本語への再度の翻訳をへて、出雲の民話として広く知られるようになったのである。ここにもまた「雪女」と同様の、日本の民話、伝説の複雑な成立伝承過程を見ることができる。ハーンの「破られた約束」は、従って、日本の民俗的伝統である「後妻打ち」説話を英語化したものといえるのであるが、たんなる英語化を越えた、大きな改変と創造がほどこされている。

それは、作者自身が物語のなかに登場しコメントを差し挟む「ロマンティック・アイロニー」という西洋近代ロマン派文学特有の技法で、ハーンはこの作品の末尾で、自ら登場し、異議を唱えるような形で、怨霊となった前妻の殺人行為に、フェミニズム的理解と共感を示しているのである。物語そのものが伝わった「雪女」のケースとは異なり、技法とスタンスの問題であるので、実証は難しいものの、こうした西洋近代文学の語りの手法の伝統的物語への導入は日本の民話作家たちに大きな驚きと影響を与えたと思われる。比較文学実施計画どおりに、近代日本におけるさまざまな伝説・民話・物語の文献資料を収集するとともに、「一六人谷伝説」という富山の著名な伝説をとりあげ、そこにハーンのオリエンタリズムによる語りの影響がみられ、西洋の語りが日本の民話、伝説の伝統的語りの創出に関与していたことを論証する論文として発表し、また、研究テーマをさらに補完するために、ひとつの事例の発掘し、今年度中に二編の論文として発表する準備が整った。本年度の実施計画どおりに、近代日本におけるさまざまな伝説・民話・物語の文献を収集するとともに、ハーンの『怪談』の原話と再話、あるいはその影響を受けた周辺の民話のなかから、「一六人谷伝説」という富山土着の著名な伝説をとりあげ、そこにハーンのオリエンタリズムによる語りの影響がみられ、西洋の語りが日本の民話、伝説の伝統的語りの創出に関与していたことを論証できた。本年度に引き続いて、近代日本におけるさまざまな伝説・民話・物語のなかから、ハーンの『怪談』などのオリエンタリズム的語りの影響を受けた物語を発掘し、論文として発表する。本年度に引き続いて、近代日本におけるさまざまな伝説・民話・物語のなかから、ハーンの『怪談』などのオリエンタリズム的語りの影響を受けた物語を検証するとともに、対象をさらに拡大して、同様の事例の発見、検証につとめる。引き続きオリエンタリズム的語りに関連する図書の収集(100千円)を行うとともに、現地調査を行い(150千円)、データ整理のためのコンピュータソフトの購入(100千円)、資料整理(人件費、謝金として150千円)を行う。
中学校数学科における探求的な活動を促すカリキュラム開発～平面充填の教材をもとに～

ペンローズ・タイルという特別なタイルを並べる授業を、中学3年生と高校1年生の異年齢集団での授業において実施した。この授業の目的は、生徒がどのような考えに基づいてタイルを並べるのかといった観察と、その生徒の気付きを基にした図形分野における教材化の検討にあった。授業では2種類のペンローズ・タイルについて2時間ずつ扱った。その際の生徒のタイルの並べ方の特徴として、同じパターンが続くような、規則が保たれる並べ方にこだわっていた。4色のタイルを多数用意したが、色も含めてパターンを作っていた。また、23枚程度のタイルを組合せ最小単位とし、それを敷き詰める方法もあった。タイルを並べることは、きれいな模様を作る事、パターンを作る事と認識しているようであった。ペンローズ・タイルは規則的ではないが平面充填可能なタイルだが、そのような規則的ではない並べ方をしている生徒からは、このまま敷き詰められるか分からないであるとか、これは正しい並べ方ではないような気がするという反応が返ってきた。このことは、タイルを並べる事が規則的なものとしか認識していないように理解される。不規則であるため、さらに並べていくと隙間ができるなど、敷き詰めできるとも限らないという不安や、必ず敷き詰められるとは言い切れないという生徒の気持ちが反映している。このタイルに関する授業のあと、生徒が探求したい課題を自ら設定し学習を深めた。その中で、不規則とはどういう事か、ペンローズ・タイルの特徴や、2種類のペンローズ・タイルの関係などについて理解を深めていた。本研究からは、数学の学習では、規則的なものを扱うだけでなく、あえて規則的ではないものを扱う事の意義はある。規則的なものだけが、平面を充填するわけではない事を体験を通じて学習する事は、生徒の固定観念を転換させ、新たな数学観を生徒が構築する上でも有効である。
エネルギー分散型表面XAFS測定法の開発

本課題はこれまで世界的に例のない軟X線領域の分散型表面XAFSの開発を行い、表面反応過程をリアルタイムで追跡することを目的としている。我々は、本課題実施一年目に高エネルギー加速器研究機構・物質構造科学研究所・放射光研究施設内の東京大学スペクトル化学研究センター所有の軟X線ビームラインBL-7Aに分散型XAFS測定システム立ち上げ、稼動を開始した。この測定法により、従来法の10倍程度の速さで測定ができるようになり、表面の動的プロセスをin-situで追跡できるようになった。二年目は縦方向の光の広がりを円筒ミラーで集光して信号強度を上げ、電子エネルギー分析器の電子レンズの結像能力を強化することによって分解能を向上させる改良を行った。さらに、この測定手法を表面化学反応の研究に適用した。我々が選んだ表面反応はPt(111)面上のCO酸化反応である。この反応は基本的な触媒反応であり、古くから数多くの研究が行われているが、反応進行中の表面を原子レベルで調べた例は最近のSTMによる研究しかない。STMの観察結果は明確な反応機構を導き出しているが、表面のすべての化学種を捉えている保証がないことや、局所的に観察している場が反応全体を代表していない可能性があることが欠点である。本手法によってSTMと同程度の時間分解能で表面を分光学的に調べた結果、STMで捉えることができなかった初期反応プロセスがあることを見いだし、反応速度の定量解析により、反応次数の異なる二つの反応プロセスがシーケンシャルに進むことを明らかにした。以上のように、本課題で開発した分散型表面XAFSは、今後、動的な表面プロセスの研究に威力を発揮しうる手法として確立することができた。本年度はその初年度であり、高エネルギー加速器研究機構・物質構造科学研究所・放射光研究施設内の東京大学スペクトル化学研究センター所有の軟X線ビームラインBL-7A末端にミラーシステム及び位置敏感型電子エネルギー分析器を組み込んで、分散型XAFS測定システムの立ち上げを行った。ミラーシステムは光のエネルギー分散方向を電子エネルギー分析器の空間分解軸方向に合わせるために、縦方向に分散した光を90度回転して試料上で横方向に分散した光になるように2枚の平面ミラーを組み合わせて配置したもので、当初の設計どおり、500eV付近の幅20eVの光を試料上で横方向4mmに分散させることができた。このような光を試料に照射することによって放出された光電子を、位置敏感型電子エネルギー分析器の倍率5倍の電子レンズを用いて2次元検出器上に拡大して結像させ、放出した位置ごと(127点に分解)の光電子スペクトルを一度に測定した。この光電子スペクトルを適当なエネルギー範囲で積分し、光電子放出位置すなわちX線エネルギーに対してプロットすることによって、表面のXAFSスペクトルを得た。性能を評価するためにAu(111)面上へのフラン(C_4H_4O)の吸着、及びNi(111)面に吸着したメトキシ(CH_3O)のCOへの熱分解反応をリアルタイムで追跡した。その結果、サブモノレイヤー以下の表面吸着層に十分な感度があり、表面過程を秒オーダーの時間分解能で追跡することが可能であることが分かった。従来の単色光を用いる方法では、等価な表面XAFS測定を行うのに数分を要することから、約100倍の速度で測定ができるようになったことになる。