学術的背景と研究動機 複雑なサンプル分析ニーズの高まりとともに、クロマトグラフィー技術、特に全二次元ガスクロマトグラフィー‐質量分析（GC×GC–MS、Comprehensive Two-dimensional Gas Chromatography coupled with Mass Spectrometry）は、ノンターゲット型メタボローム解析などの分野において主要な技術として、その強力な解析力を発揮しています。GC×GC–MSは、単一の実験で数百から数千の化合物成分を同時に分離・検出できますが、生成されるデータは膨大かつ構造が複雑であり、高次元性によってデータの解釈が困難となっており、これがこの技術の普及を妨げる最大のボトルネックとなっています。既存の商用ソフトウェアはいくつか自動化され...

学術的背景と研究動機 近年、タンパク質–リガンドドッキング（protein–ligand docking）はバーチャル創薬スクリーニング（virtual drug screening）および構造に基づく新薬開発（structure-based drug discovery）の中核技術として、急速に発展してきました。大規模なハイスループットスクリーニング技術の応用により創薬効率は向上したものの、新薬開発は依然として高コスト・長期間・低い転化率などの課題に直面しています。従来の小分子ドッキング手法は、主にタンパク質とリガンドの三次元構造とエネルギー関数の評価に基づいていますが、ドッキングの精度をいかに向上させるかは、今なお本分野で解決すべき鍵となる技術的課題です。 一方で、クライオ電子顕微鏡（c...

学術的背景 有機発光ダイオード（OLED）技術は近年、特に熱活性化遅延蛍光（TADF）材料の分野で著しい進展を遂げている。TADF材料は、逆項間交差（RISC）プロセスによって三重項エキシトンを一重項エキシトンへ変換することで高効率の発光を実現している。しかし、従来のTADF材料は、効率ロールオフ（efficiency roll-off）およびスペクトル幅の拡大という問題に直面しており、とりわけ多共鳴（MR）TADF材料において顕著である。MR-TADF材料は、電子豊富な窒素原子と電子不足なホウ素原子の導入により構造緩和を低減し、狭帯域発光を実現してきた。しかし、この種の材料ではRISC速度（kRISC）が低いため、効率ロールオフが生じやすい。 この課題を解決するため、研究者たちは重原子（例...

学術的背景 光合成微生物は太陽エネルギーを化学エネルギーに変換することで、二酸化炭素（CO₂）を高付加価値の長鎖化学品へと直接変換することができ、CO₂の隔離と持続可能な発展のための非常に有望な経路を提供します。しかし、光合成反応で生成される重要な還元力―還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸（NADPH）は、主に微生物が暗所で生存するために用いられ、生合成には十分利用されません。この制約は光合成微生物の実用化ポテンシャルを大きく妨げるものです。この問題を解決するため、研究者たちは「太陽エネルギー分離型」のバイオハイブリッド戦略を提案し、持続型光触媒と光合成微生物を統合することにより、光反応と暗反応の分離を実現し、無照射環境下でもCO₂を継続的に利用し長鎖化学品の合成を可能にしまし...

学術的背景 ホウ化物燃料電池（Direct Borohydride Fuel Cells、DBFCs）は、潜在的なカーボンニュートラルエネルギーとして、ホウ化ナトリウム（NaBH4）をアノード燃料として使用することから注目を集めています。NaBH4は、携帯性、無毒性、水溶性、および環境安定性などの利点を持ち、DBFCsは理論上、最大1.64 Vの電圧および9.3 kWh/kgのエネルギー密度を提供できます。しかし、従来のDBFCsは実際の応用において2つの大きな課題に直面しています。すなわち、カソードの酸素還元反応（ORR）の動力学が遅いこと、そしてアノードのホウ化物酸化反応（BOR）の選択性が低いことです。このため、出力電力密度と効率が産業用途の要件を満たしにくくなっています。 これらの問...