学術的背景 プロトン伝達（proton transfer）は、生物エネルギー変換（ATP合成など）やシグナル伝達において中心的な役割を果たす。従来の理論では、プロトンは水分子鎖やアミノ酸側鎖を介した「ホッピング機構」（hopping mechanism）によって輸送されると考えられてきたが、近年提唱された「プロトン共役電子移動」（PCET, proton-coupled electron transfer）仮説では、電子移動がこの過程に同期して関与する可能性が示唆されている。生命システムは高度なキラリティー（chirality）特性を持つため、「キラリティ誘起スピン選択性」（CISS, chiral-induced spin selectivity）効果——つまりキラル環境で電子が移動する際...

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 磁気共鳴画像法（Magnetic Resonance Imaging, MRI）は現代医療診断における重要なツールであり、その効果は造影剤（Contrast Agents, CAs）の使用に大きく依存しています。従来のMRI造影剤は主にガドリニウム（Gd）を基盤とした錯体に基づいており、これらの造影剤は臨床で広く応用されているものの、長期的な安全性には議論があり、特に腎機能不全の患者では腎性全身性線維症（Nephrogenic Systemic Fibrosis, NSF）を引き起こす可能性があります。そのため、遷移金属を基盤とした新しいMRI造影剤の開発が研究の热点となっています。遷移金属（例えば鉄やマンガン）は、地球上に豊富に存在し、多様な酸化状態を持つため、生体環境中の酸化...

学術的背景 光触媒の分野において、高効率かつ持続可能な還元触媒の開発は常に重要な研究課題である。有機アニオンは、その持続可能性と強い還元力から、近年広く注目を集めている。しかし、従来のフェノレート（phenolates）は、酸素原子の高い電気陰性度や生成されるフェノキシラジカルの高い反応性のため、還元型光触媒としての応用が制限されてきた。そのため、研究者たちはより強い還元力と容易な入手性を兼ね備えた有機アニオン触媒を探し続けている。 1,10-ビ-2-ナフトール誘導体（binolates）は、長年にわたり不斉触媒や分子認識の分野で広く応用されてきたが、光触媒としての潜在能力はこれまで十分に開拓されてこなかった。本研究は、binolatesが高効率な還元型光触媒として働き、惰性結合の活性化や不...

学術的背景 地球規模の気候変動問題が深刻化する中、二酸化炭素（CO2）排出の削減と持続可能なエネルギーソリューションの探索は、科学研究の重要課題となっています。電気化学的CO2還元反応（CO2RR）は、CO2を価値ある化学品や燃料へと変換するグリーン技術として大きな応用可能性を有します。しかし、この分野で顕著な進展があったとはいえ、CO2RR の実用化には依然として多くの課題が残されており、特に高電流密度でターゲット生成物を高効率かつ選択的に生産する方法が課題となっています。その主な問題の一つがCO2の電解液中での低い溶解度であり、これが陰極表面へのCO2供給不足を引き起こし、反応効率を制限しています。 この課題を克服するために、研究者たちは新しい電極触媒の開発とCO2需要・供給間のダイナミ...