当研究部門ヒューマノイド研究グループは、川崎重工業株式会社、東急建設株式会社と共同で、経済産業省の「人間協調・共存型ロボットシステムの研究開発」プロジェクト（HRP）の一環として、人間型ロボットを遠隔操作し、晴天雨天によらず屋外で産業車両（バックホウ）を代行運転（走行・掘削）させることに世界で初めて成功した。
　現在、様々な現場で人が運転する産業機械が使用されているが、その中には3Ｋ環境下での作業も少ないとはいえず、遠隔操作化することが望まれている。従来行われてきた個別の産業機械を改造する、あるいは遠隔操作専用の産業機械を新たに開発する方法に比べ、遠隔操作型の人間型ロボットを用いることで、人が現在使用している多様な産業機械を大規模な改造なく遠隔操作することが可能となり、産業全体のトータルな社会コストを抑えることができる。我々は、今回と同じシステムを用いて、フォークリフトの遠隔運転を既に実現し、ROBODEX2002で公開している。また、遠隔運転するだけでなく、降りて様々な付帯作業を行うことができるのも、人間型ロボットを用いる大きな利点である。
　今回のバックホウの代行運転実験に使用した人間型ロボットは、HRP前期で本田技研工業株式会社が製作したハードウェアに、当研究グループで開発した動作制御ソフトウェアを搭載しており、ロボットの各部位は遠隔操作システムからの信号に従い自在に動かすことが出来る。また、ロボット自身が自律的に安定性を確保する安定制御系も搭載している。現場への持ち運びが簡単な可搬型の遠隔操作装置や、それを活用した遠隔操作手法は川崎重工業株式会社が、ロボットを着座の衝撃や運転時の振動から保護するシートや、雨・埃等の自然環境から保護するウェアは東急建設株式会社がそれぞれ開発した。（写真 : 屋外で掘削作業を行っている実験の様子）
　今後は、実際の工事に準じた試験を行い、人間型ロボットを介して産業機械を運転した場合の作業性や生産性の評価を実施していく予定である。

　紫外レーザー光によって透明材料の内部の屈折率を変調する技術は、光情報通信分野の様々なデバイスに用いられている。例えば半導体レーザー光源や光増幅器に接続された光ファイバーの途中には、それぞれその発振波長や増幅効率を厳密に制御するために、レーザーで書き込まれた回折格子（屈折率を周期的に変調）が組み込まれている。また、光ファイバーの材料分散を補償するためにも類似の回折格子が使われており、長距離の極めて高密度な通信が可能になっている。このような回折格子型素子は、光通信分野だけでなく温度や圧力、歪みなどのセンサー分野でも用いられており、様々な応用が報告されている。しかしながら回折格子は、紫外レーザー光照射による極わずかな構造変化を利用して形成されているため、100℃程度に加熱するとその変化が徐々に元の状態に戻り、やがて消失してしまう。したがって、光ファイバー自体は数百℃以上の耐熱性を有しているものの、素子としてはそれよりもはるかに低い温度域でしか利用できない。そこで我々は、大阪大学大学院生産科学専攻、宮本勇教授と共同で、加熱しても元に戻らない熱的に安定な回折格子を備えた光導波路型素子の開発を行なった。
　回折格子を書き込むための材料はプラズマCVD法で作製した。図1は、従来から使用されているGe-SiO₂ガラス薄膜と今回我々が開発したGe-B-SiO₂ガラス薄膜の中に紫外レーザー光照射で回折格子を作製した後に、各温度で熱処理を行なった場合の回折効率の変化を示している。従来のGe-SiO₂ガラスでは500℃以上に加熱すると回折格子が完全に消えてしまうが、我々のガラス薄膜の場合には600℃に加熱した時点で回折効率が急上昇し、従来の10倍以上高い回折格子が作製できた。このようにして光と熱で形成された回折格子は、600℃までの熱処理を繰り返し行なっても回折効率は減衰せず（図１）、ガラスが軟化する800℃以上の温度まで再加熱しない限り消えないことも確認した。図２は、この高耐熱性の回折格子を光導波路内に組み込んだ波長フィルターの透過スペクトルの一例である。400℃以上に加熱した後であってもスペクトルの形状は変化しておらず、非常に耐熱性の高い波長フィルターが得られた。
　今後は、極めて高い長期信頼性が要求される光通信用波長可変フィルターや、耐熱性が要求される環境でも使用可能な温度や圧力などのセンサーへの応用を図る予定である。

　当研究センター高密度界面ナノ構造チームでは学官連携の一環として、東京大学新領域創成科学研究科木村薫研究室と共同で、ナノサイズのクラスターが物性を支配するユニークな固体であるナノクラスター固体の研究を進めている。ボロンはその典型的な例で、これを用いた新規材料の創成が期待されている。例えば超伝導に関して図に示すように類似の炭素系物質よりも層状物質で高い臨界温度（超伝導になる温度：T_c）を示していることから、ボロン系クラスター化合物で超伝導が発現すれば、この中で最も高いT_cを持つと推測される。我々のチームでは、高エネルギーのプラズマ中で結晶成長が可能な、パルスレーザーデポジション（PLD）法を用いて既にいくつかのボロン結晶薄膜の検討を行ってきたが、最近ユニークな形態を示す結晶性ボロンの合成に成功したのでここに報告する。
　新材料への期待からナノワイヤー物質が近年注目を集めている。ボロン系においてもワイヤー状試料作製の報告例は有るが、そのほとんどがアモルファスであるか不純物を含んだ結晶とされている。しかし、新機能探索への発展を考えれば結晶性純ボロンナノワイヤーが不可欠であろう。また、有毒・危険な原料を用いず、出来るだけ低温合成出来ることが望ましい。以上の観点から、純ボロン原料を用いた低真空PLD法を試みた。
　この種のナノワイヤー状物質では、添加触媒を起点として液相を経て成長する（VLS成長）報告が多い。しかし、我々の手法では、このような触媒添加を全く必要とせずに比較的低温で高純度な結晶性ボロンナノワイヤーが作製出来た。また、写真（a）で見られるように、試料断面が長方形でベルト状になっている。上述のVLS成長メカニズムでは、球状の液滴部を成長起点とすることから試料断面は円形状になるはずであり、長方形断面は説明出来ない。他の実験結果から判断して、ボロンナノベルトは気相中で成長していると考えられるがその詳細は謎を含んでいる。
　写真（b）のナノベルトの電子線回折結果からは、通常の純ボロンでは安定に存在出来ないとされる正方晶構造の単結晶であることが分かった。このような正方晶ボロンについては、その物質特性はほとんど研究されておらず、現在進行中の物性測定やドーピング実験などによってボロンナノベルトの新機能発現が期待される。

　近年の材料研究では、従来の物質設計概念を越える新規物質の出現が望まれる。例えば、物性発現の担い手となる電子やスピンに奇妙な振る舞いをさせるために、それらが活躍する新しい“舞台”となる構造を持った物質系の開発が期待される。これに応える斬新な例として、通常の結晶のように広域的には長距離秩序を保つが、局所的には原子が変調をしながら周期性にとらわれずに配列している非周期結晶がある。この非周期結晶は超結晶とも言うべき結晶概念の拡張である。
　この新しい秩序形態を持つ非周期結晶の対称性は高次元超空間群によって表わされ、3次元空間の非周期結晶は4次元以上の高次元超空間の高次元結晶と同等であり、高次元結晶の原子は周期的に波打った“ひも”として表わされる。従って、高次元超空間群を利用して“ひも”の構造を解析すれば、実際の変調構造の非周期原子配列をエレガントに求めることができる。
　我々が構造解析をおこなっている複合結晶は、複数の異種構造間の非周期的な格子間相互作用によって独特な挙動を呈する非周期結晶であり、酸化物系の超伝導あるいは熱電変換材料の方面でユニークな物質が報告されている。最近、我々は新しい超伝導発現機構を示すことが期待される量子スピン梯子格子系複合結晶の母構造物質（Sr₂Cu₂O₃）_0.70CuO₂, "Sr₁₄Cu₂₄O₄₁"の極めて複雑な変調構造の解析に成功した（図1）。この物質内のCuの原子価は不均一分布をしているが、一次元CuO₂鎖の酸素原子が特に大きく変調しており、この酸素を通してホール溜まりのCuO₂からCu₂O₃梯子面のCu原子へ向けてホールの移動が生じていることが明らかになった（図2）。さらに、Bond-valence sum（BVS）法をもちいて、原子間距離からホール移動量を求めることにも成功した（図3）。
　変調構造をさらに詳細に調べてみると、この物質系が超伝導を発現するためにはホール移動機構の高い対称性が必要であることが判明した。Srよりも小さなCaをSrサイトに固溶させて格子が収縮していくと高圧下で超伝導を発現することが報告されており、この物質系の超伝導発現の構造論的な機構解明は今後の課題である。
　このように非周期結晶では、通常の結晶では見られない全く新しい物性発現機構を得る可能性があるため、非周期性相互作用を取り入れた構造モデルは、今後の物質設計および計算機材料科学等の分野にも重要な視点を提供する。

　有機スズ化合物は、多様な生物種に対して毒性を示すために生物付着を防止する防汚の目的で船底塗料、漁網の防汚剤として使用されてきた。また生分解性プラスチックなどの製造の際に触媒として使われている。非意図的に発生する塩素化合物（ダイオキシン）などに比較して対策が取り易いと考えられてきたが、沿岸域の汚染の回復は順調とはいえない。
　我々は、海水や底泥中に存在している有機スズ化合物を自然界に生息している微生物で低分子化することにより毒性を低減化する技術を検討してきた。種々の環境試料から有機スズ化合物に反応する微生物を探索している過程で陸上の土壌から シュードモナスクロロラフィスという細菌がトリフェニルスズ（TPT）を低分子化することを見出した。この細菌を大量に培養して調べたところ菌体外に分泌する黄色の物質がこの作用をしていることを突き止めた。この黄色物質を高速液体クロマトグラフィーで単離・精製し、アミノ酸分析、質量分析、UVスペクトルなどを用いて解析した結果、質量はm/e=1161でキノリン骨格にペプチド結合したヒドロキシオルニシン、グルシン、セリンとリジンからなる既知物質のピヨベルディンであることを明らかにした。この物質はシュードモナス フルオレセンスという細菌がつくる鉄キレータ物質（シデロホア）として知られている。このピヨベルディンを用いて海水中に存在する有機スズ化合物の分解について調べたところ、TPT、ジブチルスズ（DBT）、ジフェニルスズ（DPT）の3種類の化合物が短時間に選択的に低分子化された（表）。反応はpHが中性付近、温度は4℃より30℃のほうが速い。また表から分かるように海水より蒸留水を用いると低分子化が速いので、蒸留水にいろいろな元素を添加して調べたところ、鉄の2価とアルミニウムで強く阻害された。このことは上記3種類の有機スズ化合物の反応部位は鉄やアルミニウムがキレートを形成する部位と同じ位置であることを示している。また、この細菌をアルギン酸で固定化した細胞においても分解することが確認できた。これらの結果は、疑似海洋環境において本格的な試験が行われ、実用化される可能性を示唆するものである。