迅速かつ大規模なキラル蛍光硫黄量子ドットの合成と細胞内温度モニタリングへの応用 学術的背景 蛍光ナノ材料は、エネルギー収集、照明表示、通信・情報技術、生物学、医学などの分野で幅広い応用が期待されています。その中でも、硫黄量子ドット（Sulfur Quantum Dots, SQDs）は、環境に優しく、優れた生体適合性、および調整可能な表面化学的特性を持つ新しい金属フリーの量子ドットとして、近年注目を集めています。しかし、硫黄量子ドットの大規模な製造と消費者市場への応用は依然として課題があり、特にその製造プロセスは時間がかかり、短時間で高品質の生成物を得ることが難しい状況です。そのため、迅速かつ大規模に硫黄量子ドットを合成する方法を開発し、生物医学分野での応用を探求することが現在の研究の焦点と...

LBLコーティングの歯科インプラント関連感染治療への応用 背景紹介 歯科インプラント関連感染、特にインプラント周囲炎（peri-implantitis）は、細菌バイオフィルムによって引き起こされる炎症性疾患であり、周囲組織の進行性破壊を引き起こします。インプラント周囲炎はインプラントの脱落を引き起こすだけでなく、より深刻な健康問題を引き起こす可能性もあります。そのため、短期間で病状を安定させ、感染の拡大を防ぐことが現在の研究の焦点となっています。層-層自己組織化技術（Layer-by-Layer, LBL）は、多様な物質を柔軟に組み合わせ、感染部位に直接多層構造を形成できるため、インプラント周囲炎治療の有望な方法と見なされています。 本論文は、Marta Maria Alves Pereir...

レーザー処理されたスクリーン印刷カーボン電極を用いた電気化学発光イメージング研究 学術的背景 電気化学発光（Electrochemiluminescence, ECL）は、電気化学と発光技術を組み合わせた分析方法であり、高感度、高選択性、低バックグラウンドノイズなどの利点を持ち、バイオセンシングやイメージング分野で広く利用されています。近年、生物医学的検出ニーズの増加に伴い、ECL技術のバイオマーカー検出への応用が注目を集めています。しかし、従来のECL電極材料（金やプラチナなど）は高コストで製造が複雑であり、大規模な応用が制限されていました。カーボン系電極材料は、低コスト、良好な導電性、および製造の容易さなどの利点から、ECL応用の理想的な選択肢となっています。しかし、カーボン系電極の表面...

自己組織化DNA-コラーゲン生体活性スキャフォールドが細胞取り込みと神経細胞分化を促進 学術的背景 分子生物学研究において、DNAとタンパク質の相互作用は細胞プロセスを理解する上で重要なテーマです。DNA-タンパク質相互作用の理解が深まるにつれ、これらの知識は組織工学、薬物開発、遺伝子編集などの分野で広く応用されています。特に、DNA/コラーゲン複合体は遺伝子送達研究における応用から注目を集めています。しかし、これらの複合体を生体活性スキャフォールドとして利用する可能性に関する研究は少なく、特に自己組織化DNAマクロ構造とコラーゲンの相互作用によって形成される複合体の特性は十分に研究されていません。本研究は、自己組織化DNAマクロ構造とI型コラーゲンの相互作用によって形成される生体活性スキャ...

電極呼吸するGeobacter sulfurreducensバイオフィルムによるパラジウムナノ粒子の合成 研究背景 現代の産業および環境科学において、パラジウム（Pd）は重要な触媒として、製薬、農業、化学工業などで広く利用されています。しかし、従来のパラジウムナノ粒子（Pd NPs）の合成方法は、高エネルギーを消費する化学的および固相合成技術に依存しており、これらの方法はコストが高く、有害な化学廃棄物を生成するという問題があります。そのため、より持続可能で環境に優しいパラジウムナノ粒子の合成方法の開発が重要な研究課題となっています。 近年、電活性微生物（例えばGeobacter sulfurreducens）は、有機電子供体を酸化し、外部の固体鉱物や電極表面に電子を伝達する能力があるため、注...

全ポリマー型エレクトロクロミックディスプレイの研究進展：Nドープ透明導電性ポリマーの革新的実用化 背景と研究の重要性 ディスプレイ技術は現代社会において至る所で利用されており、消費者エレクトロニクスから医療機器、ウェアラブル技術に至るまで、その応用範囲は広がり続けています。しかしながら、従来の発光型ディスプレイ（OLEDやLCD）は、鮮やかな色彩や高解像度を有していながらも、高エネルギー消費や長時間使用による視疲労といった課題を抱えています。環境への配慮やウェアラブルデバイスの普及が進む中で、非発光型透過型ディスプレイ技術（エレクトロクロミックディスプレイ、以下ECD）が注目されています。これらのディスプレイは光を生成する代わりに自然光を調整するため、省エネルギーで目への負担が少なく、屋外で...

粒子飲み込み印刷に基づくソフトエレクトロニクス研究 学術的背景 ウェアラブルデバイス、ヘルスモニタリング、医療機器、人間と機械のインタラクションなどの分野が急速に発展する中、ソフトエレクトロニクス（soft electronics）は生体システムとシームレスに統合できることから注目されています。従来の剛性電子機器は生体組織との機械的性能が一致しない問題があり、これが生物医学分野での応用を制限しています。この問題を解決するために、研究者たちは多様な戦略を提案しています。たとえば、マイクロ構造設計（蛇行パターンや切り紙構造）を用いて剛性デバイスにマクロスケールの伸縮性を付与する方法です。しかし、これらの方法は、伸縮性を得るために電子性能を犠牲にする場合が多いです。 近年、ポリマー電子材料を基盤と...

二機能性Cu₂O/g-C₃N₄ヘテロ接合：高性能SERSセンサーと光触媒自己洗浄システムによる水質汚染の検出と修復 学術的背景 工業化と農業活動の急速な拡大に伴い、水質汚染は世界的な環境問題として深刻化しています。染料、抗生物質、農薬などの有害物質が水生生態系に直接または間接的に排出され、水生生物の生息地を破壊し、食物連鎖を通じて人間の健康に重大なリスクをもたらしています。従来の水処理技術では、これらの持続性、隠蔽性、複雑性を持つ汚染物質を完全に除去または分解することが困難です。そのため、効率的な検出と修復が可能な多機能デバイスの開発が重要となっています。 表面増強ラマン散乱（Surface-Enhanced Raman Scattering, SERS）技術は、その高感度と広範囲の検出能力...

移動ヨウ素捕獲技術が高安定性のペロブスカイト太陽電池を推進 背景紹介 ペロブスカイト太陽電池 (Perovskite Solar Cells, PSCs) は、その高効率と低コストにより、将来の光伏発電の有力候補材料と見なされています。しかし、ペロブスカイト材料自身の安定性の問題、特に光分解（Photolysis）とイオン移動（Ion Migration）は、実際の応用において重大な影響を与えます。具体的には、ヨウ素イオン（Iodide）やヨウ素空孔（Iodine Vacancies）などの欠陥が光照射やバイアス条件下で自己加速的な化学反応を引き起こし、ペロブスカイト材料の迅速な劣化を引き起こします。したがって、ヨウ素関連の欠陥を捕捉し安定化する方法の探索は、PSCsの安定性を向上させるため...

近年、燃料電池は、クリーン且つ再生可能なエネルギー技術として広く注目されています。しかし、燃料電池の広範な応用は、酸素還元反応（ORR）電触媒の安定性問題に直面しています。化学的に秩序構造を持つL10-PTM金属間ナノ結晶（INCs）は、低い形成エネルギー（例：秩序化L10-PTFEの原子形成エネルギーは約-0.232 eV）と高い結合エネルギーにより、無秩序のA1-PTMよりも高い安定性を示し、燃料電池分野で非常に有望な電触媒の一つです。しかし、このような秩序構造を実現するために必要な高温アニール処理（通常>600°C）が深刻な粒子の焼結、形態変化、およびその秩序度の低下を引き起こし、この電触媒の量産を困難にし、燃料電池の実際の応用を制限しています。 研究背景と動機 上述の問題を解決するた...