【研究領域課題番号】18H03593 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

考古学 / 人類学 / 学際的研究 / 出土人骨 / 縄文時代 / 人骨 / 墓制 / DNA / 盤状集骨葬 / 年代学 / 年代測定 / 同位体分析 / ゲノム / 同位体

【研究成果の概要】

2020年度は、コロナ禍のために、資料へのアクセスが不可能となったものも多く、研究そのものの進捗状況は決して芳しいものではなかった。そのような中でも、昨年度サンプリングを実施した愛知県伊川津貝塚出土人骨5体から、遺存状態のよいDNAを採取することができた。これらの事例は、年代測定の結果時期的に晩期後半にまとまり、同じ埋葬姿勢をとり、一つの埋葬小群を構成するものであり、今後の解析が順調に進めば、縄文時代の事例としては初となるDNAレベルでの血縁関係の推定例として、成果を出すことが可能となる。ひいては、墓域中における埋葬小群の内容について、考古学的な仮説（埋葬小群を３世代程度の小家族集団の歴史の一部と捉える）を検証することも可能となり、現在さらなる考古学的な分析を進めるとともに、DNA分析結果を比較検討しつつあるところである。
また、愛知県保美貝塚から我々のチームが検出した盤状集骨葬例の整理と分析も進んでいる。現在、詳細な図面の整理もほぼ終了し、これをもとに年代測定を行い、盤状集骨葬の形成過程（タフォノミー）の検討を行っている。その結果、保美貝塚の盤状集骨葬例は、少なくとも7基の盤状集骨が組み合わさってできたものだということも判明した。それぞれの盤状集骨の人類学的属性などについてもSr同位体分析が進められ、縄文時代晩期における特殊な墓制の形成理由が解明されつつある。
この他、伊川津貝塚出土人骨から核DNAの抽出に成功し、その内容をCommunications Biology 3に発表することができ、また千葉県中峠貝塚出土人骨の出土状況や全国各地の洞穴遺跡における人骨の出土状況について検討することができた。最終的には論文を5本発表し、学会発表を3件、小冊子・リーフレットへの寄稿を2件行うことができた。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2018-04-01 - 2022-03-31

【配分額】43,810千円 (直接経費: 33,700千円、間接経費: 10,110千円)

【研究分野】地球宇宙化学

【研究領域課題番号】15H02149 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

化学種解明 / 同位体分別 / モリブデン / 吸着構造 / XAFS / 同位体分析 / 化学種解析 / ＸＡＦＳ / 同位体 / 化学種 / EXAFS / 同位体比 / XAFS分析 / 微量元素 / 亜鉛 / ゲルマニウム

【研究成果の概要】

天然試料やその模擬系での元素の分配と化学種を調べ、その化学種の特徴から同位体分別の向きや程度を予測し、いくつかの系で予想に近い同位体分別を観測した。これらの同位体系は、日本初の新しい地球化学ツールとして利用されることが期待される。例えば、溶液中の溶存タングステン酸と水酸化鉄・マンガン酸化物への吸着態との間で同位体分別が起こることを化学種解析から予想し、実際に0.8‰程度の同位体分別を観測した。同様にゲルマニウム、ルビジウムなどで新しい同位体分別系が地球の進化史の解明などで有用であることが示された。また鉄の気化に伴う同位体分別を解明し、エアロゾル中の鉄の起源解析に有効であることを明らかにした。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】42,900千円 (直接経費: 33,000千円、間接経費: 9,900千円)

【研究分野】原子力学

【研究領域課題番号】15H04240 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

同位体分析 / レーザー / イオン / 原子・イオン / 同位体

【研究成果の概要】

本研究は，極微量同位体として41Ca+を対象とした超微細構造分光を目指し，それに必要となる同位体選別的操作技術の確立，およびそれらの技術を基盤として，極微量同位体分析法へと展開させることを目的に研究を行った．41Ca+と同じ核スピンをもつ43Ca+を用いて，超微細構造を考慮したレーザー冷却サイクルを確立し，効率的な冷却により43Ca+の個別イオンの観測に成功した．さらに，同位体選別的操作技術の向上を目指して，中性カルシウム原子の多段共鳴イオン化に必要となる新たな光源の開発を行い，3段共鳴励起を実現，同位体シフトを観測した．

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)

【研究分野】原子・分子・量子エレクトロニクス

【研究領域課題番号】23244084 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

光周波数コム / 差周波光源 / サブドップラー分解能 / 光共振器 / デュアルコム分光 / 狭線幅光源 / 同位体比計測 / 赤外分光 / 分子分光 / 飽和吸収分光 / デュアルコム / 同位体分析 / 環境分析 / 超精密測定 / 量子エレクトロニクス / 原子・分子物理 / デュアル・コム / 同位体

【研究成果の概要】

86.8 - 93.1 THzにわたりメタンのサブドップラー分解能分光を行い、204本の遷移周波数を数ｋＨｚの不確かさで決定した。結果はHITRAN2012に掲載された。差周波発生用のパンプ光源とシグナル光源の周波数を光コムに安定化し、光コムの繰り返し周波数を変えてアイドラー光を掃引してメタン、CH3I、HClの微弱なスペクトル線を記録した。太い光ビームと結合する光共振器セルを使い、飽和吸収のスペクトル線幅を80kHzに狭めた。
デュアルコムの２台の光コムの相対線幅を1Hz以下に狭め、波長1.0 ～1.8 μmにおよぶスペクトルを分解能48MHz、測定時間140msで記録した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2011-04-01 - 2014-03-31

【配分額】48,750千円 (直接経費: 37,500千円、間接経費: 11,250千円)

【研究分野】原子力学

【研究領域課題番号】17360455 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

同位体 / イオントラップ / レーザ / 同位体分析

【研究成果の概要】

レーザアブレーションにより発生するCaイオンを線形四重極型のイオントラップにより捕獲し,基底状態4^2S_<1/2>から励起状態4^2P_<1/2>への遷移に共鴫する波長397mmとリポンプのための866nmのレーザ光を照射することによりレーザ冷却を行った.さらに3波長(397,866,850nm)のレーザ光を用いて量子跳躍実験を行うことで,蛍光を通して単一カルシウムイオンの観測に成功した。これを利用して捕獲イオン数を明らかにするとともに,真空度とバックグランドガスとの衝突によるイオン捕獲寿命との関係を明らかにした.さらにトラップ電極に印加するrf電圧振幅およびDC電圧を調整することにより任意の同位体のみをトラップし,それを光学的な手法により確認することに成功した.
この結果から,トラップポテンシャルを用いて質量分解を行い,さらにレーザにより元素/同位体分解が可能であることが示された.これにより質量分析では避けることができない同重体干渉を,レーザ冷却法と組み合わせることで,単一イオンレベルで解決できることが実験的に明らかにするごとができた.同位体レベルでの単一イオン計測を達成することができ,基礎技術の確立ができたと言える.また必要となる要素技術も明らかとなった.さらに同位体比の測定に必要となる知見も得られつつあることから,我々の提案しているイオントラップ・レーザ冷却法を用いた極微量同位体分析の実現可能性を大きく押し広げるものである.

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2005 - 2007

【配分額】10,440千円 (直接経費: 9,900千円、間接経費: 540千円)

【研究分野】岩石・鉱物・鉱床学

【研究領域課題番号】10354008 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

同位体顕微鏡 / 同位体組織学 / イオン検出器 / 二次イオン質量分析法 / 同位体 / 隕石 / 撮像素子 / 太陽系 / 局所分析 / 同位体分析 / 荷電粒子検出器 / 半導体センサー / 質量分析法 / 表面分析 / 質量分析 / 惑星科学

【研究成果の概要】

最近の急速な分析法の進歩により,微小な鉱物間および鉱物内の地球科学的・年代学的情報を引き出すことが可能になりつつある。それにより太陽系形成や惑星形成初期の物質科学的な進化過程が明らかになりつつある。特に,固体地球試料のミクロンサイズの局所表面分析から精密同位体情報を引き出す分析法の実用化により,鉱物の形成・進化過程についての詳細な環境情報並びに時間情報が同時に得られるようになり,従来の地球科学観はまさに一変されつつあるといっても過言ではない(圦本尚義 科学67,1997)。これらの局所・表面同位体分析に対して,二次イオン質量分析法(SIMS)は主導的役割を担っている。しかしながら,太陽系形成時を遡り,太陽系を構成する原子が星間雲であった時代を読み取るためには,隕石等の地球外物質中のサブミクロンサイズの結晶から同位体情報を得る必要がある。また,地球深部を探る超高圧実験も下部マントル以深の条件では合成された結晶の大きさはミクロンサイズを下回る。この様に地球惑星科学のフロンティア領域では素部ミクロンからナノ領域における新しい分析法の確立が要請されている。
本研究は,以上の学術的要請に応えるために,我々が独自に開発してきたミクロン領域のSIMS法を発展させ,ナノ領域まで分析可能な質量分析装置(同位体ナノスコープ)の開発と実用化を目的とした。この実現のために,我々の開発した二次元半導体荷電粒子検出素子の能力を大幅に向上させ,Stacked-CMOS active sensor (SCAPS)を完成させた。今回完成した同位体ナノスコープは高分解能SIMSとSCAPSが組み合わしたシステムである。本同位体ナノスコープにより隕石中の酸素同位体分布を測定しその性能を検証した。本研究で達成した性能は100ミクロンの試料領域上で空間分解能1ミクロン,同位体精度0.1%の分解能を持つ同位体比の定量イメージを世界で初めて得ることができた

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】1998 - 2000

【配分額】32,600千円 (直接経費: 32,600千円)