2022/06/29 更新

写真a

クニヨシ ニルソン
国吉 ニルソン
所属
理工学術院 創造理工学部
職名
教授

兼担

  • 理工学術院   大学院創造理工学研究科

  • 理工学術院   大学院基幹理工学研究科

学内研究所等

  • 2020年
    -
    2022年

    理工学術院総合研究所   兼任研究員

学歴

  •  
    -
    1992年

    京都大学   工学研究科   工業化学  

  •  
    -
    1992年

    京都大学   工学研究科   工業化学  

  •  
    -
    1985年

    サンパウロ大学   工学部   化学工学  

学位

  • 京都大学   博士(工学)

所属学協会

  •  
     
     

    日本機械学会

  •  
     
     

    日本燃焼学会

  •  
     
     

    日本化学会

  •  
     
     

    日本工学教育協会

 

研究分野

  • 科学教育

  • 基礎物理化学

研究キーワード

  • 科学教育と言語、材料化学

論文

  • Pressure dependence of rate coefficients of unimolecular and chemical activation reactions connected to the potential energy wells of chlorinated monosilanes by RRKM calculations

    Kaito Noda, Yoshihiro Jagawa, Akio Fuwa, Nilson Kunioshi

    INTERNATIONAL JOURNAL OF CHEMICAL KINETICS    2021年05月

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    Rate coefficients for elementary reactions connected to the potential energy wells of SiHCl3, SiH2Cl2, SiHCl2, and SiH3Cl, which are important Si-1 species in chemical vapor deposition (CVD) processes that use chlorosilanes as silicon source gases, were determined through Rice-Ramsperger-Kassel-Marcus (RRKM) theory for various conditions of temperature and pressure. Many of the unimolecular decomposition channels and chemical activation reactions investigated in this work were found to be in the fall-off regime under subatmospheric to moderately high-pressure conditions, so that it is expected that accurate modeling of the gas phase in chlorosilane CVD reactors requires careful determination of the rate coefficients as functions of temperature and pressure for the conditions of interest, instead of using high-pressure limit rate coefficients. The rate coefficients determined here were tabulated using Chebyshev coefficients and can be used in simulations of systems under a wide range of temperature and pressure conditions.

    DOI

  • Dynamics of reactions inhibiting epitaxial growth of Si(100) surfaces via interaction with hydrogen chloride

    Nilson Kunioshi, Yoshiki Fujimura, Akio Fuwa, Katsunori Yamaguchi

    Computational Materials Science   155 ( 12 ) 28 - 35  2018年12月  [査読有り]

    DOI

  • Novel pathways for elimination of chlorine atoms from growing Si(100) surfaces in CVD reactors

    Nílson Kunioshi, Sho Hagino, Akio Fuwa, Katsunori Yamaguchi

    Applied Surface Science   441   773 - 779  2018年05月  [査読有り]

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    Reactions leading to elimination of chlorine atoms from growing Si(100) surfaces were simulated using clusters of silicon atoms of different sizes and shapes, and at the UB3LYP/6–31 g(d,p) level of theory. The reactions of type SiCl2(s) + 2 H2(g), where (s) indicates an adsorbed species at the surface and (g) a gas-phase species, were found to proceed in two steps: SiCl2(s) + H2(g) → SiHCl(s) + HCl(g) and SiHCl(s) + H2(g) → SiH2(s) + HCl(g), each having activation energies around 55 kcal/mol, a value which is comparable to experimental values published in the literature. In addition, the results suggested that H-passivation of Si(100) surfaces support reactions leading to canonical epitaxial growth, providing a plausible explanation for the convenience of passivating the surfaces prior to silicon deposition. The reactions analyzed here can therefore be seen as important steps in the mechanism of epitaxial growth of Si(100) surfaces.

    DOI

  • Evidence of cultural differences between American and Japanese mainstream science and engineering contexts from analysis of classroom discourse

    Nilson Kunioshi, Judy Noguchi, Kazuko Tojo

    European Journal of Engineering Education    2018年01月  [査読有り]

    DOI

  • Features, Challenges and Prospects of a Science and Engineering English-taught Program

    Nilson Kunioshi, Harushige Nakakoji

    English-Medium Instruction in Japanese Higher Education     250 - 262  2017年11月  [査読有り]

    DOI

  • Pressure Dependence of Rate Coefficients for Formation and Dissociation of Pentachlorodisilane and Related Chemical Activation Reactions

    Kaito Noda, Nilson Kunioshi, Akio Fuwa

    INTERNATIONAL JOURNAL OF CHEMICAL KINETICS   49 ( 8 ) 584 - 595  2017年08月  [査読有り]

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    Four entrance channels to the pentachlorodisilane (Si2HCl5) potential energy well, namely, SiCl2 + SiHCl3, SiCl4 + SiHCl, Cl3SiSiCl + HCl, and SiCl3 + SiHCl2, were analyzed in detail through transition state theory, Rice-Ramsperger-Kassel-Marcus (RRKM) theory, and solution of the multichannel master equation. The stationary points in the potential energy surface were optimized, and their vibrational frequencies and rotational constants calculated at the (U)B3LYP/6-31+G(d,p) level of theory; the (U)CCSD(T)/aug-cc-pVTZ level was then used for accurate estimation of activation energies. The pressure and temperature dependence of the rate coefficients of the channels related to Si2HCl5 stabilization/dissociation was determined along a wide range of conditions, for the first time. All channels showed strong pressure dependence in the four cases, at least at low-to-moderate pressure conditions. Each entrance channel leads to the formation of different products under different conditions, and the mechanism was analyzed in detail. The results indicated that at atmospheric pressure the reactions are in the falloff region, and therefore do not support the adoption of high-pressure limit rate coefficients in reaction models designed for simulation of systems at atmospheric or subatmospheric pressure conditions.

    DOI

  • Analysis of the dynamics of reactions of SiCl2 at Si (100) surfaces

    Keisuke Anzai, Nilson Kunioshi, Akio Fuwa

    APPLIED SURFACE SCIENCE   392   410 - 417  2017年01月  [査読有り]

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    The dynamics of reactions of SiCl2 at Si(100) surfaces was investigated through the molecular orbital method at the B3LYP/6-31G(d,p) level of theory, with the surface being modeled using clusters of silicon atoms. The intradimer adsorption of a SiCl2 molecule proceeded with no energy barrier, and in the structure of the product of the adsorption reaction the Si atom of the SiCl2 adsorbate formed a triangular structure with the two Si atoms of the surface dimer, in agreement with theoretical predictions published recently in the literature for a small cluster. However, the dynamics reported in this work indicates that SiCl2 undergoes molecular adsorption at the silicon surface, in contrast with the dissociative adsorption suggested by some available kineticmodels. Intradimer adsorption of a second SiCl2 molecule, and interdimer adsorptions of a first, a second, and a third SiCl2 molecule were also seen to proceed without significant energy barriers, suggesting that the formation of the first additional layer of silicon atoms on the surface would be fast if the adsorption of SiCl2 were the only type of reaction proceeding in the system. The diffusion of the SiCl2 adsorbate over the surface and its desorption from the surface were found to have comparable activation energies, so that these reactions are expected to compete at high temperatures. (C) 2016 Elsevier B.V. All rights reserved.

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  • Supporting English-medium pedagogy through an online corpus of science and engineering lectures

    Nílson Kunioshi, Judy Noguchi, Kazuko Tojo, Hiroko Hayashi

    European Journal of Engineering Education   41 ( 3 ) 293 - 303  2016年05月  [査読有り]

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    As English-medium instruction (EMI) spreads around the world, university teachers and students who are non-native speakers of English (NNS) need to put much effort into the delivery or reception of content. Construction of scientific meaning in the process of learning is already complex when instruction is delivered in the first language of the teachers and students, and may become even more challenging in a second language, because science education depends greatly on language. In order to identify important pedagogical functions that teachers use to deliver content and to present different ways to realise each function, a corpus of lectures related to science and engineering courses was created and analysed. NNS teachers and students in science and engineering involved in EMI higher education can obtain insights for delivering and listening to lectures from the Online Corpus of Academic Lectures (OnCAL).

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  • Kinetics of the Conversion of Silicon Tetrachloride into Trichlorosilane Obtained through the Temperature Control along a Plug-Flow Reactor

    Nilson Kunioshi, Yu Moriyama, Akio Fuwa

    INTERNATIONAL JOURNAL OF CHEMICAL KINETICS   48 ( 1 ) 45 - 57  2016年01月  [査読有り]

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    A process for obtaining trichlorosilane (TCS or SiHCl3) from hydrogenation of silicon tetrachloride (STC or SiCl4) through control of the temperature along a one-dimensional plug-flow reactor at atmospheric pressure was simulated using a reaction model that was built based on a literature review: Rate coefficients for reactions that occur in silicon CVD processes were adopted from published data. A compact model made available recently in the literature for simulating reactions occurring in silicon chemical vapor deposition (CVD) reactors was used as a basis, and more reactions from other sources were added for better description of the thermal decomposition of STC. The kinetic model built in this work comprised 63 elementary reactions occurring among 26 species. This model was applied to the calculation of the species concentration profiles along the reactor, which was divided into two parts: a STC hydrogenation step, proceeding at a high and constant temperature in the first, and a cooling step, where the gases are brought to room temperature, in the second part. When the hydrogenation temperature was set to 1273 K or higher, the first step was just a stage where the gases reached chemical equilibrium. More interesting reactions occur in the second step, where cooling prevents reactions from reaching equilibrium. This leads to the production of TCS from SiCl2 and HCl, with efficiencies that depend on the conditions. Among the conditions investigated in this work, hydrogenation of a mixture of molar composition STC:H-2 = 1:4 at 1473 K followed by cooling at a rate of -50.92 K cm(-1) gave the highest conversion efficiency from STC into TCS. (C) 2015 Wiley Periodicals, Inc.

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  • Effects of cluster size on calculation of activation energies of silicon surface reactions with H-2 and HCl

    Nilson Kunioshi, Keisuke Anzai, Harunobu Ushijima, Akio Fuwa

    JOURNAL OF CRYSTAL GROWTH   418   115 - 119  2015年05月  [査読有り]

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    In order to determine the effect of cluster size on the calculation of activation energies of reactions at silicon surfaces, intradimer adsorption/desorption reactions of H-2 and HCl with silicon clusters of various sizes and shapes were analyzed under the B3LYP/6-31G(d,p) level. Activation energies of reactions of H-2 and HCl with clusters composed of different number and orientation of dimers on the surface were estimated. For clusters having dimers parallel to each other, the activation energies converged satisfactorily at three (timers, but for clusters having dimers aligned in a row, activation energies did not converge sufficiently even at four dimers. The activation energies for clusters having three dimers parallel to each other on the surface were seen to be in good agreement with values published in the literature, but considering potential application of the cluster to model intrarow and interrow reaction mechanisms, reactions of H-2 and HCl with a cluster having three dimers parallel to each other and three (timers aligned in a row on the surface were also investigated, and the resultant activation energies were in even better agreement with published values. (C) 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.

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  • ANALYZING PEDAGOGICAL LINK-MAKING DEVICES IN SCIENCE CLASSROOM LANGUAGE USING AN ONLINE CORPUS OF SCIENCE AND ENGINEERING LECTURES

    Nilson Kunioshi, Judy Noguchi, Kazuko Tojo, Hiroko Hayashi

    INTED2015: 9TH INTERNATIONAL TECHNOLOGY, EDUCATION AND DEVELOPMENT CONFERENCE     3065 - 3071  2015年  [査読有り]

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    The OnCAL (Online Corpus of Academic Lectures) project was initiated in 2010 to support instructors who are non-native speakers of English (NNS) in preparing for delivering lectures in English. An interactive search interface was developed for lecture transcripts from MIT Open CourseWare (MIT OCW) and Stanford Engineering Everywhere (SEE). As of January 2015, 430 transcripts can be searched at the OnCAL site; the corpus comprises 3.5 million words, which corresponds to about 395 hours of recorded lecture time. The lectures cover many fields related to science and engineering: biology, chemistry, physics, mathematics, and computer science as undergraduate courses, and advanced mathematics, robotics, and artificial intelligence as graduate courses. Pedagogical functions have been identified, and in the present work, we show how teachers use language to connect the presentation of new content to contents presented previously. Here we present examples of pedagogical link-making devices, which are important for promoting continuity of ideas and helping students connect chunks of information presented over a series of lessons. Concrete examples can be observed via OnCAL to help NNS teachers deliver effective lectures and students listen to them.

  • EXPLANATIONS OF MATHEMATICAL EQUATIONS IN SCIENCE AND ENGINEERING LECTURES

    N. Kunioshi, J. Noguchi, K. Tojo

    ICERI2015: 8TH INTERNATIONAL CONFERENCE OF EDUCATION, RESEARCH AND INNOVATION     2835 - 2840  2015年  [査読有り]

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    In order to support instructors who are non-native speakers of English (NNS) in preparing for delivering lectures in an English-medium science and engineering program, we started the OnCAL (Online Corpus of Academic Lectures) project in 2010. Transcriptions of lectures delivered mostly by native speakers of English (NS) were obtained from MIT Open Courseware (MIT OCW) and Stanford Engineering Everywhere (SEE), and an online corpus was built. As of September 2015, the corpus comprises 430 lecture transcriptions, which contain 3.5 million words. This corresponds to about 395 hours of recorded lecture time. The lectures are from courses that cover a wide range of fields in science and engineering: biology, chemistry, physics, mathematics, and computer science as undergraduate courses, and advanced mathematics, robotics, and artificial intelligence as graduate courses. Pedagogical functions have been identified in the teacher utterances to allow OnCAL users to find examples of how teachers use language to realize specific pedagogical purposes. The examples of utterances found through OnCAL can thus be seen by NNS teachers as a reference for their own lectures. In the present work, we analyze how mathematical equations are explained in lectures. In this type of explanations teachers make use of and are aided by visual modes, but we believe that the spoken language that accompanies the other modes still have to be very accurate.

  • An online support site for preparation of oral presentations in science and engineering

    Nílson Kunioshi, Judy Noguchi, Hiroko Hayashi, Kazuko Tojo

    European Journal of Engineering Education   37 ( 6 ) 600 - 608  2012年12月  [査読有り]

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    Oral communication skills are essential for engineers today and, as they are included in accreditation criteria of educational programmes, their teaching and evaluation deserve attention. However, concrete aspects as to what should be taught and evaluated in relation to oral communication skills have not been sufficiently established. In this paper, a method to aid the efficient teaching of oral presentation skills is proposed, from the presentation structure level to word and sentence level choices, through the use of JECPRESE, The Japanese-English Corpus of Presentations in Science and Engineering. As of June 2012, the corpus is composed of transcriptions of 74 presentations delivered in Japanese by students graduating from the Master's programme of various engineering departments and 31 presentations delivered in English, 16 by experienced researchers at an international conference on chemistry, and 15 by undergraduate engineering students of a mid-sized American university. The utterances were classified according to the specific moves (sections of the speech that express specific speaker intent) appearing in the presentations and frequently used words/expressions to express these moves were identified. © 2012 Copyright Taylor and Francis Group, LLC.

    DOI

  • Identifying English words and expressions used frequently in a corpus of science and engineering lectures

    Nilson Kunioshi, Judy Noguchi, Kazuko Tojo, Hiroko Hayashi

    e-Learning教育研究   7   49 - 54  2012年12月  [査読有り]

  • グローバルな社会に向けての理系日本語を用いたコミュニケーション

    林洋子, 国吉ニルソン, 野口ジュディー, 東條加寿子

    工学教育   60 ( 6 ) 162 - 169  2012年11月  [査読有り]

  • 化学系と機械系の口頭発表における基本語彙

    林洋子, 国吉ニルソン, 野口ジュディー, 東條加寿子

    工学教育   58 ( 6 ) 130 - 136  2010年11月  [査読有り]

  • 工学系修士論文口頭発表のムーブ解析

    林洋子, 国吉ニルソン, 野口ジュディー

    工学教育   57 ( 6 ) 137 - 143  2009年11月  [査読有り]

  • Proposal for a Technical Writing Course Syllabus for Undergraduate Students of Science and Engineering

    Nilson Kunioshi

    JAESP (The Japan Association of English for Specific Purposes) Proceedings   1   3 - 9  2008年03月  [査読有り]

  • 工学系英語教育のためのオンライン教材の開発と活用

    東條加寿子, 野口ジュディー, 国吉ニルソン

    e-Learning 教育研究   2   13 - 22  2007年12月  [査読有り]

  • Numerical analysis of the effect of acetylene and benzene addition to low-pressure benzene-rich flat flames on polycyclic aromatic hydrocarbon formation

    Nilson Kunioshi, Seisaku Komori, Seishiro Fukutani

    COMBUSTION AND FLAME   147 ( 1-2 ) 1 - 10  2006年10月  [査読有り]

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    A modification of the CHEMKIN II package has been proposed for modeling addition of an arbitrary species at an arbitrary temperature to an arbitrary distance from the burner along a flat flame. The modified program was applied to the problem of addition of acetylene or benzene to different positions of a 40-Torr, phi = 2.4 benzene/O-2/40%-N-2 premixed flame to reach final equivalence ratios of phi = 2.5 and 2.681. The results obtained showed that acetylene addition to early positions of the flame led to significant increase in pyrene production rates, but pyrene concentrations were lower in the flames with acetylene addition in both the phi = 2.5 and 2.681 cases. Addition of benzene to the flame did not alter pyrene production rates in either the phi = 2.5 or 2.681 cases; however, for phi = 2.5, pyrene concentrations increased with benzene addition, while for phi = 2.681, pyrene contents decreased in comparison to the correspondent flames with no addition. Acetylene addition led to a significant increase in pyrene production rates, but the pyrene levels dropped due to increase in the flow velocity. Pyrene production rates were not sensitive to benzene addition, but pyrene contents increased with benzene addition when the flow velocity decreased. These results show that PAH concentration changes accompanying species addition to flames should be interpreted carefully, because an increase or decrease in the content of a PAH species does not necessarily reflect an effect on its formation rate or mechanism. (c) 2006 The Combustion Institute. published by Elsevier Inc. All rights reserved.

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  • Kinetics of the Formation of Aromatic Hydrocarbons in Combustion Gases

    Nilson Kunioshi

    日本燃焼学会誌   48 ( 144 ) 159 - 165  2006年05月  [査読有り]  [招待有り]

  • PAH and Fullerene Formation from Low Pressure Combustion of Aromatic Hydrocarbon Fuel

    TAKEHARA Hiroaki, YOSHIKAWA Shunichi, SHIBAHARA Masahiko, KUNIOSHI Nilson, KATSUKI Masashi

    Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers Series B   71 ( 702 ) 682 - 689  2005年  [査読有り]

    DOI

  • Computational study on the formation of five-membered rings in PAH through reaction with O-2

    N Kunioshi, M Touda, S Fukutani

    COMBUSTION AND FLAME   128 ( 3 ) 292 - 300  2002年02月  [査読有り]

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    The oxidation reactions of phenyl and 1-naphthyl radicals through reaction with O-2 were investigated through 7 a quantum chemical molecular orbital method as potential sources of PAH species containing 5-membered rings in hydrocarbon flames. The reaction between phenyl radical and 0, was seen to produce phenoxy radical in a single elementary step. The same mechanism was followed in the reaction between 1-naphthyl radical and O-2. with formation of naphthoxy radical in a single step. In both phenyl and 1-naphthyl oxidation reactions, the variation of energy and atomic arrangement with the reaction coordinate was found to be similar and their rate coefficients, evaluated through transition state theory, to agree with each other. Thus, because the oxidation reaction of a species composed of one aromatic ring (phenyl radical) and that of a species composed of two aromatic rings ( 1-naphthyl radical) proceed through the same mechanism and have similar rate coefficients, the oxidation of species composed of an arbitrary number of aromatic rings can lie supposed to proceed through that mechanism and have the same rate coefficient. The mechanism of the subsequent decomposition of phenoxy radical into cyclopentadienyl radical and CO agreed with the mechanism reported in the literature, and the decomposition of naphthoxy radical was found to be similar to that of phenoxy radical. In summary, the routes
    C6H4 + O-2 --> C6H5O + CO + O
    C10H7 + O-2 --> C10H7O + O --> C9H7 + CO + O,
    where C5H5 and C9H7 are, respectively, cyclopentadienyl radical and indenyl radical, proceed through the same mechanism. From these results it is suggested that the formation of species containing a peripheral 5-membered ring (aryl-5) through partial oxidation of a peripheral 6-membered ring of arbitrary aryl radicals (aryl-6), described generally as
    aryl-6 + O-2 --> aryl-6-O + O --> aryl-5 + CO + O,
    can be thought to proceed through the same mechanism. The rate coefficients of the first step are the same for any aryl-6 species, but they were found to he much smaller than values reported in the literature for phenyl as aryl-6 species. (C) 2002 by The Combustion Institute.

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  • Hydrogen abstraction reactions from C-2 hydrocarbons

    N Kunioshi, S Mouri, N Yamashita, S Fukutani

    BULLETIN OF THE CHEMICAL SOCIETY OF JAPAN   73 ( 10 ) 2185 - 2192  2000年10月  [査読有り]

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    The sequence of hydrogen abstraction reactions from ethane to acetylene, which proceeds in fuel-rich methane flames, has been investigated by an ab initio molecular orbital method. First, the hydrogen abstraction mechanism was elucidated through an analysis of the variation in the electron spin density distributions through the reacting species. The H atoms holding the largest spin densities within a radical where seen to be those being abstracted from the species. The reaction rate coefficients for the four elementary abstraction steps from ethane to acetylene were determined through the transition state theory, and the results were compared with data published in the literature. The obtained rate coefficients were found to be lower than the published data for all four reactions examined. Especially, for two of the reactions, some published data seem to be too large, considering that the rate coefficients obtained through transition state theory tend to be larger than the true values.

  • Ab initio study on the dynamics of the oxidation reaction of acetylene

    Nílson Kunioshi, Yumi Yatabe, Shigeru Mouri, Seishiro Fukutani

    JSME International Journal, Series B: Fluids and Thermal Engineering   43 ( 2 ) 258 - 263  2000年  [査読有り]

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    The dynamics of the oxidation reaction of an acetylene molecule with an oxygen atom was investigated through an ab initio molecular orbital method. The three reactions (1) C2H2+O→HCCO+H, (2) HCCO+H→CH2+CO and (3) C2H2+O→CH2+CO, reported in reaction schemes, were confirmed as being the main elementary steps related to the acetylene oxidation but were found to be not single elementary steps, with each one forming intermediary species before the proposed products. These intermediaries are expected to decompose always and much faster than they form, so that those three reactions can be treated as elementary steps without problem. Under ideal conditions, only reaction (3) can be expected to proceed, but vibrations of the atoms in a structure formed during the process can cause its decomposition into HCCO+H, and later the so formed HCCO can meet another H atom and react to CH2+CO. Reactions (1) and (2) are then found to be, respectively, an early and a late step of reaction (3), but each of the three events can occur, depending on how is the collision between the O atom and the vibrating C2H2 molecule. The present results are compared with experimental data reported in the literature, and a qualitative agreement with the data of Miller and Bowman can be seen for reactions (1) and (3), and with the data of Warnatz for reaction (2).

    DOI

  • メタン−空気ブンゼン火炎の数値解析Ⅱ.火炎基部および内炎先端, 外炎先端の構造

    国吉ニルソン, 福谷 征史郎

    日本機械学会論文集 B 編   62 ( 593 ) 374 - 379  1996年01月  [査読有り]

  • メタン−空気ブンゼン火炎の数値解析Ⅰ.内炎および外炎の構造

    国吉ニルソン, 福谷 征史郎

    日本機械学会論文集 B 編   61 ( 592 ) 4492 - 4497  1995年12月  [査読有り]

  • FUEL MIXING EFFECTS ON PROPAGATION OF PREMIXED FLAMES .1. HYDROGEN PLUS CARBON-MONOXIDE FLAMES

    S FUKUTANI, N KUNIOSHI

    BULLETIN OF THE CHEMICAL SOCIETY OF JAPAN   65 ( 10 ) 2569 - 2572  1992年10月  [査読有り]

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    The combustion mechanisms in premixed flames having a mixture of hydrogen and carbon monoxide as the fuel and the stoichiometric amount of air as the oxidizer were investigated by numerical simulation to elucidate the fuel-mixing effects on the burning velocity. Hydrogen and carbon monoxide have similar physical properties and their stoichiometric flames with air are known to propagate through the same type of mechanism, governed by active species diffusion. The flames of the mixed fuel hydrogen+carbon monoxide were found here to have their heat-release rate distributions changing with conformity in shape when the fuel composition is changed. The burning velocity was found to vary almost linearly with the hydrogen content in the fuel. Furthermore, the flux of chemical energy which is carried into low-temperature regions by hydrogen atoms diffusing from the flame front was also found to be roughly proportional to the burning velocity.

  • FUEL MIXING EFFECTS ON PROPAGATION OF PREMIXED FLAMES .2. HYDROGEN PLUS METHANE FLAMES

    N KUNIOSHI, S FUKUTANI

    BULLETIN OF THE CHEMICAL SOCIETY OF JAPAN   65 ( 10 ) 2573 - 2577  1992年10月  [査読有り]

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    Fuel mixing effects on flame propagation were investigated with hydrogen and methane, whose flames, respectively, propagate through two different kinds of mechanisms. The calculated burning velocities did not show linearity with the hydrogen content in the fuel. The addition of only 5% of methane to hydrogen reduces the burning velocity by 20%, notoriously inhibiting the combustion of the mixture. This is caused by obstruction of the harmonious progression of two key chain-branching reactions, resulting in a decrease in hydrogen atom production at the flame front. However, the upstream flux, at the ignition point, of chemical energy due to diffusion of hydrogen atoms from the flame front and the integrated amount of heat released in the low-temperature region did show linearity with the burning velocity. Therefore, it was found that even for flames of mixed fuels whose components burn individually through different propagation mechanisms, the burning velocity can be expressed as a simple linear function of the upstream chemical energy flux or of the amount of heat released in the low-temperature region.

  • EXOTHERMIC REACTIONS IN C-2 HYDROCARBON FLAMES

    S FUKUTANI, N KUNIOSHI, K SAKAGUCHI, H JINNO

    BULLETIN OF THE CHEMICAL SOCIETY OF JAPAN   64 ( 10 ) 3098 - 3104  1991年10月  [査読有り]

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    Premixed stoichiometric flames of acetylene, ethylene, and ethane with air were investigated using a chemical scheme composed of eighty-two pairs of elementary reactions to illustrate the dependence of the propagation mechanisms of C2 hydrocarbon flames on the heat release distribution. The general role of heat release distribution through flames was depicted by means of an analytical treatment of the governing equations with the thermal properties of the gases being constant and the temperature profile given by an appropriate function of the position in the flame. It was found that the amount of heat released by chemical reactions at low-temperature regions of a flame is of fundamental importance for its propagation and that the main trigger of exothermic reactions at those zones is hydrogen atoms, which diffuses from the flame front; in the acetylene flame reactions consuming hydrogen atoms at the low-temperature region were found to yield all the heat released at that zone. Heat release distribution extended down to low-temperature regions was found to be able to lead to large burning velocities even though the amount of heat released at each position was small.

  • COMBUSTION REACTIONS IN SILANE-AIR FLAMES .1. FLAT PREMIXED FLAMES

    S FUKUTANI, Y UODOME, N KUNIOSHI, H JINNO

    BULLETIN OF THE CHEMICAL SOCIETY OF JAPAN   64 ( 8 ) 2328 - 2334  1991年08月  [査読有り]

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    In this work the combustion mechanism of silane-air flames is elucidated through a simulation employing a detailed chemical scheme. Two different pathways for the consumption of silane were found: SiH4 --> SiH3 --> SiH2O --> HSiO, which proceeds in low-temperature regions, and SiH4 --> SiH2 --> HSiO, occurring at high temperatures; this supports results previously reported in the literature. It was also found that some reactions occur over wide ranges of temperature and that the governing step for the whole silane combustion is the reaction of silane with hydroxyl radicals. A least square fitting to the burning velocities and adiabatic flame temperatures obtained for the four investigated mixtures, with equivalence ratios of 2.0, 1.43, 1.0, and 0.5, indicated that a mixture with equivalence ratio of about 1.2 would have the largest burning velocity and the highest flame temperature.

  • COMBUSTION REACTIONS IN SILANE-AIR FLAMES .2. COUNTERFLOW DIFFUSION FLAME

    S FUKUTANI, N KUNIOSHI, Y UODOME, H JINNO

    BULLETIN OF THE CHEMICAL SOCIETY OF JAPAN   64 ( 8 ) 2335 - 2340  1991年08月  [査読有り]

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    A detailed chemical reaction scheme and a full set of governing equations for fluid dynamics were used to elucidate the chemical and physical phenomena involved in a silane-air counterflow diffusion flame, where the fuel and air issue from the lower and upper nozzles, respectively. It was found that a stagnation surface, where the axial velocities fall down to zero, is kept in a position slightly shifted to the upper side, dividing the system into two zones: the upper air side and the lower fuel side; after leaving the nozzle silane begins to dissociate itself into SiH2 and H-2 when it reaches the region of rising temperature; oxygen penetrates into the fuel side by diffusion and reacts with H-2 forming OH radicals and H atoms. The produced SiH2 is further dehydrogenated to SiO via HSiO; comparing with premixed flames, the diffusion flames have large local equivalence ratios, so that the combustion reactions in the latter flames occur through a different mechanism.

  • Combustion Reactions in Methane−Air Premixed Flames

    Seishiro Fukutani, Keizo Sakaguchi, lson Kunioshi, Hiroshi Jinno

    Bulletin of the Chemical Society of Japan   64 ( 5 ) 1623 - 1631  1991年05月  [査読有り]

  • Flame structure of an axisymmetric hydrogen-air diffusion flame

    Seishiro Fukutani, Nílson Kunioshi, Hiroshi Jinno

    Symposium (International) on Combustion   23 ( 1 ) 567 - 573  1991年  [査読有り]

     概要を見る

    A detailed model including a full scheme of combustion reactions and the governing equations of fluid mechanics was designed for two-dimensional hydrogen burning systems, and applied to a Burke-Schumann type hydrogen-air diffusion flame to elucidate its flame structure and combustion reaction mechanism. The same flame was also experimentally investigated and radial profiles of OH radical concentration and rotational temperature through the flame were determined by a conveniently improved line-of-sight absorption method. Simulation suggested that a well-developed diffusion flame occurs from heights about 5 mm from the burner mouth, in very good agreement with the experimental results. At each horizontal section of the well-developed diffusion region, the calculated rates of the chemical reactions showed considerable values within an annular zone about 5 mm thick, in which there is a point where H2 and O2 are simultaneously exhausted, and in whose vicinity the temperature becomes maximum. This result confirmed one of the Burke-Schumann's predictions, but radial displacements of about 1 mm between the peeks of the rates of different reactions and also between the maximum OH radical concentration and the maximum temperature were found in both experiments and calculation, showing that the reactions do not occur in an infinitely thin region, contradicting one of the Burke-Schumann's assumptions. At the lowest part of the flame, below the burner tip, the issuing air and the H2 diffusing downward meet and react like premixed gas mixtures
    the whole flame was found to be held at the burner rim by large heat release rates at that region. The experimental results, in very good agreement with the simulation, showed that the maximum OH concentration through the flame occurs at a height around 2 mm, confirming the premixed-like intense combustion reactions taking place at the lower part of the flame. © 1991 Combustion Institute.

    DOI

  • MECHANISM OF COMBUSTION REACTIONS IN HYDROGEN-AIR PREMIXED FLAMES

    S FUKUTANI, N KUNIOSHI, H JINNO

    BULLETIN OF THE CHEMICAL SOCIETY OF JAPAN   63 ( 8 ) 2191 - 2198  1990年08月  [査読有り]

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • Designing of novel bone-inducing molecules by an experimental-computational approach

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(C)

    研究期間:

    2021年04月
    -
    2024年03月
     

    国吉 ニルソン

  • グローバル化する理工系高等教育における英語を介した講義と教授文化の関連性の解明

    研究期間:

    2019年04月
    -
    2022年03月
     

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    英語で授業を実施する体制の構築は、グローバル30(国際化拠点整備事業)が目指す最重要課題の一つである。しかし、多文化・多言語を背景にする多様な学生が混在するクラスで英語を介して講義をすることは、日本語の講義を共通語としての英語に置き換えることに留まらない様々な要因を内包している。学習スタイルや教授スタイルは文化固有であり、教員・学生双方の講義の在り方に対する認識はそれぞれの母語文化に依存しているからである。本研究では、理工系講義について英語・日本語の講義コーパスを構築し、教授言語使用にみる教授スタイルの比較分析を行い、多様な教育文化が混在するクラスでの英語を介した理工系講義の問題点を解明する

  • 英語と日本語を介した科学教育における言語の役割の解明

    研究期間:

    2016年04月
    -
    2019年03月
     

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    本研究では,日本語による講義のコーパスを構築して解析し,開発済みの英語による講義のコーパスと比較することによって文化的背景が大学の理工系講義に日本およびアメリカの文化的背景がどのように反映されているかを分析した.その結果,日本語による講義は教員中心的で,伝達される内容には科学的事実だけでなく,研究者個人についても記述する傾向があった.これに対して英語による講義は対話型で,伝達されるのは科学的事実は中心であることがわかった.これらは,文献で予測されている文化背景と教育システムとの関係を肯定する結果である.英語を介した高等教育が世界中で広がる中,課題は報告されている.日本においても,大学の国際化が進められ,英語によって教育を提供する大学が増えている.しかし,近年,共通の言語を用いても,学習者および教授者の文化的背景を考慮しなければ,効果的な学習が実現しないとの報告が多くなってきた.そこで,本研究では日本およびアメリカそれぞれの文化的背景を効果的な教授法の開発に活かす方法があるかを探るためにまず文化的背景がどのように講義に反映されているかを特定する

  • 英語を介した理工系高等教育の向上を支援するシステムの開発

    研究期間:

    2012年04月
    -
    2015年03月
     

     概要を見る

    英語による講義を行うまたは受講する英語非母語話者教員と学生を支援するためにMITおよびStanford大学が公開している理工系講義から430の講義書き起こしを収集し,Online Corpus of Academic Lectures (OnCAL, http://www.oncal.sci.waseda.ac.jp/) を構築した.OnCALユーザは,英語母語話者教員がどのように英語をとおして理工系講義を行うかを参考にし,講義ディスコース中にある説明の種類(pedagogical function)毎を分析できるようにした.これにより英語による教授法における特定ニーズ毎の支援を実現した

  • 低圧場浸炭プロセスにおける芳香族炭化水素の生成反応の解析

    研究期間:

    2005年
    -
     
     

  • 希釈された予熱予混合気の燃焼特性の理論的解析

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    燃焼ガスで希釈し,予熱した燃焼用空気とメタンとからなる予混合火炎と拡散火炎を,平面火炎モデルと対向流拡散火炎モデルを用いてシミュレートし,この火炎がもつ基本的な燃焼特性を議論した.まず,メタン-空気予混合火炎,すなわち,きわめて急速にメタンと空気を混合することによって作った火炎については以下のような結果が得られた.1. 2200K以上の火炎温度をもつ火炎については,空気比に無関係に,希釈と予熱を行うことによって燃料流束を上げることができる.NO排出量については,一般的に酸素比を上げる方が有利であるが,厳密にはそれぞれ最適の酸素比・予熱温度が存在する.2. 断熱火炎温度が2000K以下の比較的低い温度の火炎の場合には,燃料流束とNO生成量は可燃混合気の希釈と予熱の影響をほとんど受けない.すなわち,希釈と予熱の程度にかかわらず,ほぼ同じ燃料流束とNO濃度をもつ火炎となる.火炎温度が低い火炎については,予熱および希釈は,火炎の過エンタルピー状態を維持するための手段であると考える方が妥当である.メタン-空気対向流拡散火炎,すなわち,きわめてゆっくりとメタンと空気を混合することによって作った火炎については以下のような結果が得られた.1. 対向流拡散火炎においては,NO排出量はほぼ最高火炎温度の関数として表される.すなわち,拡散火炎の燃焼用空気の希釈と予熱の特別な効果をもっていないといえる.2. したがって,希釈予熱火炎を,層流拡散火炎のような緩慢な燃料と空気との混合によって形成するのは不利である

  • 火災中におけるすす生成とフラーレン生成との岐路の解析

     概要を見る

    平成9年度では,一連のH原子引き抜き反応とC_2H_2付加反応によってフェニルラジカルおよびナフタレンが生成することがわかったが,五員環の生成がみられなかった.平成10年度では,炭化水素火炎中の五員環生成を決定する主な因子を分子軌道プログラムを用いて求めた結果,以下のようにまとめられる.1. 火炎中で進行する六員環からの五員環生成反応として,フェニル(C_6H_5)ラジカル+O_2→シクロペンタジエニル(C_5H_5)ラジカル+CO+Oについての報告がある.その実験結果を,分子軌道計算によって再現できることをまず確認した結果,(1)O_2分子がフェニルラジカルに近づき,フェノキシ(C_6H_5O)ラジカル+Oとなる,(2)CC_6H_5Oラジカルが熱振動を起こす結果,五員環にCOが付加した化学種となる,(3)COが解離する,といった一連の素反応によって五員環化学種であるC_5H_5ラジカルが生成することがわかった.つまり,実験的に確認された反応を再現しただけではなく,その詳細な進行機構も明らかになった.2. 次に,六員環二つからなる1-ナフチルラジカルとO_2との反応を調べた結果,(1)フェニルラジカルの場合と同様の機構によって酸化反応が進行し,最後にCOが解離する結果,六員環と五員環一つずつからなるインデニルラジカルが生成する,(2)フェニルラジカルからのC_5H_5ラジカルの生成,1-ナフチルラジカルからのインデニルラジカルの生成,両反応過程におけるポテンシャルエネルギーも同様に変化することがわかった.3. 以上の結果から,六員環一つからなる化学種と二つからなる化学種が同様の機構によって酸化されて五員環に至ることから,任意の数の六員環からなる化学種の部分酸化によって五員環を含む化学種が生成すると予想される.これは,炭化水素火炎ではススが非常に多く生成する条件よりも,ススの生成が少ない条件の方がフラーレンの生成を促すという実験結果を裏付けるものであり,火炎中にある程度酸素が存在しなければ,ススとフラーレンの岐路を決定する五員環が生成しにくいことを示唆している

  • 火炎中のフラーレン生成機構の分子軌道法による解析

     概要を見る

    平成12年度においては,PAHに対するC_2付加反応による五員環および六員環の生成機構を調べた結果,以下のような結論を得た.1.C_2付加による五員環生成反応としては1-naphthylラジカルからのacenaphthalene生成および1-phenanthrylラジカルからのacephenanthrene生成,六員環生成反応としてはphenylラジカルからのnaphthalene生成,2-naphthylラジカルからのphenanthrene生成,4-phenanthrylラジカルからのpyrene生成およびbenzo[ghi]fluoranthylラジカルからのcorannulene生成を解析した.それらの反応機構はともにC_2が付加した後に閉環することからなり共通点が多いが,五員環が形成する場合は閉環反応の活性化エネルギーが大きく,六員環の方が形成しやすいことがわかった.2.また,corannuleneが生成する反応では六員環が形成するが,分子が平面構造ではなく立体構造となるため活性化エネルギーは五員環閉環反応のものよりも大きくなった.つまり,五員環が形成する反応と同様に,立体構造の分子を生成する反応の活性化エネルギーが大きく,高温でしか進行しないと考えられる.3.しかし,温度が高いほど付加したC_2が分解する傾向が強くなることも明らかになり,炭化水素火炎中でフラーレンが生成する条件では以前に解析したO_2との反応によるPAHの部分酸化は重要な役割を果たしていることを支持する結果が得られ,第38回燃焼シンポジウム講演論文集(2000,p.477)および28th International Symposium on Combustion,Abstracts of Work-In-Progress Posters(2000,p.314)に報告した

  • 理工系口頭発表コーパスに基づいた専門日本語・英語の教育法の開発

     概要を見る

    日英語において非母語話者の理工系研究者へ言語支援を提供するため日本人学生が行った日本語による研究発表,米国人学生が行った英語による研究発表,および国際学会にて複数の国出身の研究者が英語によって行った研究発表を収録して書き起こした.口頭発表の内容を解析し,複数のmove(表現意図)を特定した.各moveはsectionとstepの組み合わせとし,発表内容の各文章に各move特有のタグを付けた.タグ付けされた発表の書き起こしをJECPRESE(The Japanese-English Corpus of Presentations in Science andEngineering, http ://www. jecprese. sci. waseda. ac. jp/)にアップロードして公開した.これによって全世界の研究者が口頭発表を準備する際にJECPRESEサイト上で単語・表現,およびmoveを指定して検索し,本研究で収録して解析した口頭発表内容を参考にすることができる

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講演・口頭発表等

  • 量子化学計算によるリン脂質の石灰化機構の解析

    塩谷 恭史, ハラ エミリオ, 山口 勉功, 国吉 ニルソン

    発表年月: 2022年03月

    開催年月:
    2022年03月
     
     
  • Computational analysis of chemical reactions in the mineralization of phospholipids

    Nilson Kunioshi, Emilio Satoshi Hara, Reina Kurihara, Takafumi Shiotani, Katsunori Yamaguchi

    15th International Conference on Materials Chemistry (MC15)  

    発表年月: 2021年07月

    開催年月:
    2021年07月
     
     
  • 量子化学計算によるリン脂質の加水分解反応経路解析

    栗原 令奈, ハラ エミリオ, 国吉 ニルソン, 山口 勉功

    日本化学会第101回春季大会  

    発表年月: 2021年03月

    開催年月:
    2021年03月
     
     
  • 量子化学計算によるCFRTP積層板の接着剤としてのシランカップリング剤の性能評価

    リ コウ, 空岡 利奈, 細井 厚志, 国吉 ニルソン

    日本化学会第101回春季大会  

    発表年月: 2021年03月

    開催年月:
    2021年03月
     
     
  • DFT計算によるSi結晶表面上のCO2水素化反応機構の解析

    井上 岳紀, 国吉 ニルソン, 山口 勉功

    日本化学会第101回春季大会  

    発表年月: 2021年03月

    開催年月:
    2021年03月
     
     
  • 量子化学計算によるCVD法におけるSi結晶成長のinterdimer反応機構の解析

    武田 直哉, 山口 勉功, 国吉 ニルソン

    発表年月: 2020年03月

    開催年月:
    2020年03月
     
     
  • 量子化学計算によるCFRTP積層板のシランカップリング剤における反応経路の解析及び性能評価

    リ コウ, 岡本 和起, 細井 厚志, 国吉 ニルソン

    日本化学会第100回春季大会  

    発表年月: 2020年03月

    開催年月:
    2020年03月
     
     
  • 量子化学計算を用いたシリコン結晶表面上の二酸化炭素還元によるギ酸生成反応機構の解析

    井上岳紀, 山口 勉功, 国吉 ニルソン

    日本化学会第100回春季大会  

    発表年月: 2020年03月

    開催年月:
    2020年03月
    -
    2020年
  • A Gas-Phase Reaction Model for Si-CVD Simulation under Atmospheric or Moderate Pressure

    Kaito Noda, Nilson Kunioshi, Yoshihiro Jagawa, Akio Fuwa

    11th International Conference on Chemical Kinetics  

    発表年月: 2019年06月

    開催年月:
    2019年06月
     
     
  • 量子化学計算によるダイヤモンド(100)面上の二酸化炭素の吸着・還元反応の解析

    栗原令奈, 国吉ニルソン, 不破章雄, 山口 勉功

    日本化学会第99回春季大会   (神戸)  日本化学会  

    発表年月: 2019年03月

  • 量子化学計算によるSi(100)面の二酸化炭素還元反応に対する触媒作用の評価

    井上岳紀, 国吉ニルソン, 不破章雄, 山口 勉功

    日本化学会第99回春季大会   (神戸)  日本化学会  

    発表年月: 2019年03月

  • 量子化学計算によるSi(100)面におけるエピタクシャル成長の解析

    萩野翔, 国吉ニルソン, 不破章雄, 山口 勉功

    日本化学会第99回春季大会   (神戸)  日本化学会  

    発表年月: 2019年03月

  • 量子化学計算を用いたHClによるSi(100)面のエッチング反応機構の解析

    藤村祥貴, 国吉ニルソン, 不破章雄, 山口 勉功

    日本化学会第99回春季大会   (神戸)  日本化学会  

    発表年月: 2019年03月

  • Pedagogic Discourse Differences in American and Japanese Lectures: Evidence from corpora

    N. Kunioshi, J. Noguchi

    54th RELC International Conference   (Singapore)  Southeast Asian Ministers of Education Organization  

    発表年月: 2019年03月

  • The multiculural classroom: a challenge for engineering educators

    N. Kunioshi, J. Noguchi, K. Tojo

    66th Japanese Society for Engineering Education Annual Conference, International Session   (Nagoya)  Japanese Society for Engineering Education  

    発表年月: 2018年08月

  • Silicon surfaces as substrates for carbon dioxide reactions with hydrogen

    N. Kunioshi

    11th International Conference on Advanced Nanomaterials   (Aveiro)  University of Aveiro  

    発表年月: 2018年07月

  • 日本と米国の理工系高等教育における文化的背景の特徴-講義ディスコースの分析による比較-

    国吉ニルソン, 野口ジュディー, 東條加寿子

    日本比較教育学会第54回大会   (広島)  日本比較教育学会  

    発表年月: 2018年06月

  • Evidence for reactions of carbon dioxide over silicon surfaces

    N. Kunioshi

    5th Global Conference on Polymers and Composite Materials   (Kitakyushu) 

    発表年月: 2018年04月

  • 日本と米国の科学教授法の相違についてー文化的背景による影響を分析ー

    国吉ニルソン, 野口ジュディー, 東條加寿子

    日本工学教育協会第65回年次大会   (東京)  日本工学教育協会  

    発表年月: 2017年08月

  • Estimation of rate coefficients for simulation of silicon epitaxial growth processes

    Nílson Kunioshi, Keisuke Anzai, Akio Fuwa

    10th International Conference on Chemical Kinetics  

    発表年月: 2017年05月

    開催年月:
    2017年05月
     
     
  • Building a corpus of science and engineering lectures delivered in English and Japanese to identify cultural differences

    N. Kunioshi, J. Noguchi, K. Tojo

    11th International Technology, Education and Development Conference   (Valencia)  International Academy of Technology, Education and Development  

    発表年月: 2017年03月

  • Si(100)面とSiHCl3、SiCl2の表面反応機構の解析

    安西慶祐, 国吉ニルソン, 不破章雄

    日本化学会第96春季年会   日本化学会  

    発表年月: 2016年03月

  • シリコン表面とH2、HClの表面反応の活性化エネルギーの計算におけるクラスターサイズの影響

    日本化学会第95春季年会  

    発表年月: 2015年03月

  • Explanations of mathematical equations in science and engineering lectures

    N. Kunioshi, J. Noguchi, K. Tojo

    8th International Conference of Education, Research and Innovation   (Sevilla)  International Academy of Technology, Education and Development  

    発表年月: 2015年

  • Identifying Pedagogical Functions in University Science and Engineering Lectures

    New Perspectives in Science Education, 3rd edition  

    発表年月: 2014年03月

  • Language support for teachers and students in engineering via a lecture corpus interface

    19th European Symposium on Languages for Special Purposes  

    発表年月: 2013年07月

  • 四塩化シリコンのClean Conversionにおける反応シュミレーション

    第55回レアメタル研究会  

    発表年月: 2013年03月

  • OnCAL, the Online Corpus of Academic Lectures: 理工系教員のための英語支援システム

    日本工学教育協会第60回年次大会国際セッション  

    発表年月: 2012年08月

  • Siエピタキシャル成長における速度論的基礎研究

    日本コンピュータ化学会2012年春季年会  

    発表年月: 2012年05月

  • 日英語による口頭発表へのオンライン言語支援システムの開発

    日本化学会第92春季年会  

    発表年月: 2012年03月

  • 日英の理工系口頭発表コーパスの構築と検索サイトJECPRESE

    第1回 コーパス日本語学ワークショップ  

    発表年月: 2012年03月

  • 理工系研究における日英語口頭発表コーパスの構築:目的,課題と手続きについて

    第16回応用言語学世界大会  

    発表年月: 2011年09月

  • Diacetyleneを経由した PAH 生成に関する反応解析

    第47回燃焼シンポジウム  

    発表年月: 2009年12月

  • 口頭発表のためのバイリンガル・コーパスの利用

    英語コーパス学会第32回大会  

    発表年月: 2008年10月

  • 若い研究者の言語獲得

    電子情報通信学会 言語理解とコミュニケーション研究会  

    発表年月: 2008年05月

  • 理工系日本語・英語口頭発表におけるmove・表現が検索可能なオンラインコーパスの開発

    言語処理学会第14回年次大会  

    発表年月: 2008年03月

  • 化学系修論口頭発表のムーヴ解析−日英口頭発表の検索サイト開発に向けて−

    専門日本語教育学会第10回研究討論会  

    発表年月: 2008年03月

  • 日本語と英語による工学系口頭発表コーパスの構築と解析−オンライン検索サイトの開発に向けて−

    電子情報通信学会 言語理解とコミュニケーション研究会  

    発表年月: 2007年10月

  • 工学研究科における専門日本語プレゼンテーションコーパスの構築と解析

    専門日本語教育学会第9回研究討論会  

    発表年月: 2007年03月

  • 大阪大学大学院工学研究科を対象とした工学英語について

    e-Learning 教育学会第3回大会  

    発表年月: 2006年10月

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特定課題研究

  • Computational analysis of chemical reactions in the mineralization process of phospholipids

    2021年   ハラ・エミリオ, 山口勉功

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    リン脂質はPO4に2種類の分子片(一方は親水性のcholineやserineの官能基,もう一方は疎水性の脂肪酸)がつながった分子である.リン脂質分子は石灰化(hydroxy-apatite等を生成)することが知られているがその機構は不明である.石灰化機構を解明するために,phosphatidyl-choline (PC), phosphatidyl-serine(PS)の加水分解反応を解析した.加水分解によってcholineやserineが切れる場合と脂肪酸が切れる場合がある.両種類の加水分解は2段階を経ることがわかった.最初はH2O分子がPO4にくっ付くassociation段階で,次は結合が切れるhydrolysis段階である.解析した結果,association段階の方が活性化エネルギーが高かった.また,水溶液中にCaイオンが含まれていればリン脂質分子がそれに結ばれる.Caイオンと結ばれたリン脂質分子は,水溶液に単分子で存在する場合よりも加水分解されにくいこともわかった.

  • Relationship between cultural background and scientific research practices

    2020年   Kazuko Tojo, Judy Noguchi

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    It is known that people born and grown in different cultures act differently. This is because culture is the result of the practices people used along time and at the same time culture influences the practices of people in the present. As an example of human activity, scientific research is expected to be conducted differently in countries that differ in cultural background. In this research, the related literature was first surveyed. Differences in how science education has been delivered in the classrooms, and how students having different backgrounds react to these different practices have been reported: even in a single country like the United States, children of different ethnicity and cultural background are raised differently. Differences between how Japanese and European American mothers talk to their children have also been reported. In order to verify how the cultural background is reflected in the classroom discourse in higher education, a corpus of lectures delivered in English at two leading American universities and a corpus of lectures delivered in Japanese at a leading Japanese university by various native speakers of their respective languages were built. The purpose is to compare the corpora to identify influences of the cultural background on pedagogical practices.

  • 固体表面上の二酸化炭素の吸着および還元反応のシミュレーション研究

    2019年   井上岳紀, 山口勉功

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    排出 CO2 の再利用技術 (CO2 Capture and Utilization, CCU) 開発へ貢献するために,本研究ではCO2分子が固体材料の表面に吸着し,吸着後に気相から表面に接近した分子と反応する過程を想定して,その化学反応動力学を解析した.先行研究に基づき,まずはシリコンを固体材料として想定し,CO2分子の吸着反応およびその後のH2との反応をシミュレーションした.シリコン結晶をモデル化するためにシリコン原子からなるクラスターを用い,Gaussian16分子軌道ソフトウェアを使用してSi(100)面上の反応動力学を解析した.Si(100)面,Si(110) 面,Si(111)面上でCO2吸着が吸着したが,Si(100) 面上ではH2との還元反応が最も効率よく進行する傾向があることがわかった.

  • 二酸化炭素を炭素源として再利用するための材料探索に関するシミュレーション研究

    2018年   山口勉功, 井上岳紀, 栗原令奈

     概要を見る

    シリコン結晶(100)面上で二酸化炭素分子が起こす反応をシミュレーションした.まず,吸着反応の活性化エネルギーは約 3 kcal/mol と小さく,二酸化炭素は簡単に Si(100) 上で吸着されることがわかった.吸着された CO2 の構造として,C-O結合の一つが Si-Si ダイマーの上に載った形となる.吸着後の CO2 は,気相から近づく H2 分子と反応して,HCOOH (ギ酸)となって脱着する可能性はあることを明らかにした.この反応の活性化エネルギーは約 20 kcal/mol であり,気相中で CO2 + H2 から HCOOH を生成させる場合の活性化エネルギー (74 kcal/mol) よりも小さい.つまり,シリコン結晶には,CO2 の還元反応を促進させる触媒作用があることを示唆した結果を得た.

  • 結晶シリコンのエピタキシャル成長における反応解析

    2017年   藤村祥貴, 萩野翔, 豊嶋龍樹, 山口勉功

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    シリコン結晶の表面成長の機構を解明するために以前から研究を行っており,結晶表面をモデル化するために原子クラスターを用いてきた.2017年度では,クラスターが H 原子に被覆 (H-passivation) されている場合の吸着反応の機構を調べた.並行に並んだ3個の表面ダイマーを含み,H 原子に被覆された P3H6 クラスターに SiCl2 分子が吸着されるが,H 原子に被覆されていないクラスターの場合と比べて活性化エネルギーが大きかった.この活性化エネルギー増加によって SiCl2 が H 原子に被覆されたクラスターから脱着しにくくなり,H-passivation が結晶成長を後押しすることがわかった.

  • シリコン結晶における表面成長反応のモデル化

    2016年  

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    シリコン結晶の成長反応機構を解明するために,気相中で生じる素反応および結晶表面で生じる反応を解析した.従来の研究に対象とされてこなかった,気相反応の圧力依存性を取り上げ,その速度定数を温度・圧力の関数として求めた.まず,SiCl2 + SiHCl3からの化学活性化反応を詳細に解析した.この反応が進行すると,Si2HCl5が中間体として生成し,圧力・温度の条件によっては複数の生成物に分解することがわかった.また,シリコン原子からなるクラスターを用いて結晶を近似して,以前から解析をしてきたHClやSiCl2の吸着反応の速度定数を求めた.

  • Academic Spoken English と Academic Written Englishにおける言語的特徴の解析

    2015年  

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    本研究では以前から開発し,公開した OnCAL (The Online Corpus of Academic Lectures, http://www.oncal.sci.waseda.ac.jp/) を活用して,MIT やStanford 大学の講義書き起こしを詳細に解析し,英語による講義における academic spoken English の言語特徴を解析した.また,英語による論文のコーパスを構築し,論文における academic written English の言語特徴を特定し,具体的に academic spoken English とどのように異なるかを解析した.OnCAL に約 350 万語,論文のコーパスには約 230 万語が含まれる.解析の結果,academic spoken English と academic written English との間に下記のような興味深い差異を特定した.1.教科書に頻度が高い academic words のリストとして知られる Academic Word List に含まれる単語を,OnCAL および論文のコーパス内の頻度は,大きく異なった.例えば,academic word である obtain は同義語の get との差を調べた結果,obtain は論文では 1,877 回出現するのに対して,OnCAL には 156 回しか出現しない.Get については,論文コーパスに 260 回,OnCAL には 15,919 回出現する.論文コーパスと講義コーパスの大きさは異なっていることを考慮しても,academic spoken English と academic written English との差ははっきり現れていると言える.2.単語(動詞,形容詞,名詞,副詞)レベルだけではなく,テキスト構造についても大きな差があることが明らかになった.論文は複数の section (Introduction, Methods, Results, Discussion, Conclusions) に分かれており,各 section は論理的に展開される.これに対して講義は,一番最初と最後の部分を除いて決まった section には分かれず,教員の教える意図は講義全体にわたる.3.論文作成の作業に研究者が時間をかけて表現を注意深く選ぶことがることができるのに対して講義の場合準備はできるが多くの不確定要素が多く入ってくる.英語非母語話者教員は講義を英語で行う場合,講義における academic spoken English の特徴を事前に把握できるように講義中の pedagogical functions を特定して,各 function 毎に典型的な表現を特定した.

  • 英語による講義におけるpedagogical functionsとその表現の特定

    2014年   Judy Noguchi, 東條 加寿子, 林 洋子

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    本研究では,OnCAL (Online Corpus of Academic Lectures, http://www.oncal.sci.waseda.ac.jp) を開発している.2014 年度中には English Medium Instruction, Integration of Content and Language in Higher Education, English for Specific Purposes, Classroom language, Science Education など,幅広い分野における文献を調査し,その見知から構築したコーパスを分析した結果,11 種類の pedagogical functions を特定し,各 function によく使われる表現を特定した.Function 毎に高い頻度で出現した表現を OnCAL システムに登録し,ユーザが function を指定するだけでその function と関係する例文を簡単に参照することを可能とした.

  • 理工系分野に関する論文・口頭発表・講義における言語特徴の分析

    2013年  

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    目的 理工系の分野において,「論文」および「口頭発表」の形で研究者が情報発信を,英語によって行う必要がある.研究者はこの事実を強く意識しており,経験によってこれらのジャンルの言語特徴を把握し,適切に論文や口頭発表を行っている.近年,早稲田大学理工学術院においても,講義も英語によって行われることになった.ヨーロッパと異なり,日本においてはこの動きはまだ新しく,日本の大学教員は「英語による講義」の言語特徴を十分に把握できていない可能性は高い.そこで,本研究は「英語による講義」,「英語による論文」および「英語による口頭発表」の言語特徴にどのように異なるかを明らかにすることを目的とする.方法 「英語による論文」における言語特徴を特定するために Elsevier 社 やTaylor and Francis社,Institute of Physics, American Chemical Societyなどにある理工系の多分野にわたる多くのjournalに2013年に掲載された論文をダウンロードし,論文のコーパスを構築した.AntConcソフトウェアを用いて論文コーパスを解析した. 「英語による口頭発表」における言語特徴を特定するために以前に研究代表者が開発・公開したJECPRESE (The Japanese―English Corpus of Presentations in Science and Engineering)を用いた. 「英語による講義」の言語特徴を特定するために以前に研究代表者が開発・公開したOnCAL (The Online Corpus of Academic Lectures)を使用した.結果 論文,口頭発表および講義は,それぞれで取り上げられる内容は大きく異なるため,それぞれの言語特徴もそれによって異なるが,できるだけ似た内容を比較する必要がある.そこで,論文と口頭発表のIntroductionの部分は講義に出現する内容と最も近いと判断した.これは,Introductionではすでに知られていることを紹介する部分があるからである.その中ではknowという動詞に注目した.論文では,「It is well known that…」のような受け身形の動詞が含まれる表現は多く見られる.これに対して,knowという動詞を口頭発表で検索すると,「we all know that」に表現は変化し,「we」などの代名詞は主語になる表現は多く見られる.講義も話し言葉を用いるジャンルであるため,口頭発表と似た言語特徴を有する.しかし,講義では「don’t know」,「doesn’t know」および「didn’t know」の否定形はknowの全活用中に17%以上を占めていた.これは大変興味深い結果であり,ジャンル間に言語特徴が異なることを示している.結論研究者が研究成果を発信するためや講義にて教育効果を上げるためにそれぞれのジャンルにて言語を適切に用いることは重要であり,本研究で得られた結果がその事実を示している.

  • 熱分解および燃焼場における多環芳香族炭化水素の生成機構を表す反応モデルの確立

    2008年  

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     金属表面を固める方法として真空浸炭が用いられており、炭素源となるのは acetylene (C2H2) や propane (C3H8)、ethylene (C2H4)、cyclohexane (C6H12) などの炭化水素分子である。真空浸炭は高効率であるため環境に優しい方法であるがすすを生成するという問題も生じる。本研究ではすすの前駆体である多環芳香族炭化水素(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons、以降 PAH と呼ぶ)の挙動を解明するために実験および計算によって methane (CH4)、acetylene、propane および cyclohexane の熱分解過程を解析し、それぞれの条件で生成する PAH の濃度を求め、比較した。実験に小型の炉を用い、計算には文献に提唱されている化学反応モデルを組み合わせて使用した。得られた結果は以下のようである。 1.熱を加えても methane がほとんど分解されないまま高濃度で残る。Acetylene もかなり安定であるが benzene (C6H6) などの炭素原子が多い分子が生成する。 2.Propane および cyclohexane はほぼ完全に分解され、主な生成物は acetylene、hydrogen (H2)、benzene および methane である。 3.熱分解による主な生成物以外に加えて、diacetylene (C4H2), vinylacetylene (C4H4), butadiene (C4H6), toluene (C7H8), phenylacetylene (C8H6), styrene (C8H8), indene (C9H8), naphthalene (C10H8), acenaphthylene (C12H8), acenaphthene (C12H10) および phenalene (C13H10) の生成は実験的に確認され、実験的に求めたこれらの炭化水素濃度は計算の結果と定性的に一致した。 4.実験結果と計算結果との間に定性的な一致がみられたことによって採用した化学反応モデルは基本的には妥当であることがわかったが、diacetylene や styrene の濃度については差が大きかったことも明らかになった。すすの発生を抑える方法を探るためにPAH の挙動を解明する必要があるため、化学反応モデルを改良しなければならないことが判明し、今後の課題が明確になった。

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現在担当している科目

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