癌は世界における死亡の主な原因の一つであり、放射線治療は癌治療の重要な手段であるが、正常組織、特に唾液腺などの敏感な組織にも損傷を与える。放射線治療による酸化ストレスと炎症反応は、唾液腺機能障害の主な原因である。そのため、放射線治療の副作用を軽減し、正常組織を保護する放射線防護剤の探索が現在の研究の焦点となっている。 キトサン（Chitosan）は甲殻類の外殻から抽出された生体高分子で、抗酸化、抗炎症、および細胞増殖促進の特性を持つ。近年、キトサンナノ粒子（Chitosan Nanoparticles, CS NPs）は、特に放射線防護分野での生物医学応用の可能性から注目を集めている。しかし、キトサンナノ粒子が放射線治療による唾液腺損傷を軽減するメカニズムは完全には解明されていない。そこで、...

学術的背景 材料科学および化学分野において、材料の原子レベルの性質を理解することは極めて重要です。しかし、従来の原子間ポテンシャル計算手法（例えば密度汎関数理論、DFT）は精度が高いものの、計算コストが非常に高く、大規模システムへの適用が困難です。近年、機械学習（ML）ポテンシャルを原子シミュレーションに応用する研究が大きく進展し、特にガウス過程（Gaussian Process, GP）に基づくMLポテンシャルは、能動学習、不確実性予測、低データ要求といった利点から注目を集めています。しかし、カーネルベースのモデルは大規模データセットを扱う際に深刻なスケーラビリティの問題に直面しており、データセットの規模が10^4を超えると計算複雑度が急激に増加し、真の汎用性を実現することが難しくなります...

学術的背景 高温熱絶縁および熱電材料の設計において、熱伝導率を低下させることは重要な目標です。超格子（Superlattice, SL）構造は、異なる材料層を交互に積層することで、フォノン（phonon）の熱伝達を効果的に抑制し、材料の熱伝導率を大幅に低下させることができます。この特性により、超格子は熱障壁コーティング（Thermal Barrier Coatings, TBCs）や熱電材料において重要な応用が期待されています。しかし、超高温セラミックス（Ultra-High-Temperature Ceramics, UHTCs）の極限環境下での熱伝達特性および超格子構造の設計については、まだ多くの未解の謎が残されています。特に、遷移金属炭化物（HfCやTaCなど）はその高融点と構造安定性...

学術的背景 情報時代の到来に伴い、集積回路（Integrated Circuits, ICs）は技術進歩を推進する中核的な力となっています。しかし、従来の集積フォトニクスプラットフォーム（シリコン、窒化シリコンなど）は材料特性に多くの制限があります。例えば、シリコンの間接バンドギャップはレーザーアプリケーションでの使用を制限し、シリコンの近赤外波長域での強い二光子吸収は非線形光学アプリケーションでの性能を制限しています。これらの制限を克服するため、研究者たちは優れた光学特性を持つ二次元材料（2D Materials）をフォトニックチップに統合することを探求し始めました。グラフェン（Graphene）、遷移金属ダイカルコゲナイド（Transition Metal Dichalcogenides...

学術的背景 ゲルマニウム（Germanium, Ge）は第IV族元素の一つとして、基礎科学と技術応用において重要な意義を持っています。そのメタステーブル多形（metastable polymorphs）は、独特のナノ構造と優れた電子・光学特性から注目を集めています。しかし、高圧条件下でのゲルマニウムの相転移メカニズムとメタステーブル多形の形成過程はまだ明確ではなく、特に動力学経路を通じてそのナノ構造を制御する合成方法は十分に研究されていません。本研究では、急速減圧実験を通じて、高圧β-Sn相ゲルマニウムが減圧過程で異なるナノ構造を持つメタステーブル多形を形成するメカニズムを明らかにし、その相転移動力学経路を探求することを目的としています。 論文の出所 本論文は、Mei Li、Xuqiang ...