自由能是描述蛋白质折叠和催化的基本物理量，表示分子的反应性。具有稳定形状的蛋白质将具有较低的自由能。在反应和折叠过程中，分子的形状发生变化，自由能也相应波动。自由能景观是分子每种可能形状的自由能的轮廓表示，并且是连接反应的热力学和动力学性质的重要物理量。

然而，众所周知，自由能景观的传统定义是不明确的，因为它不具有物理量必须满足的不变性。比如同一个角度有几种不同的表达方式，比如单位圆的弧长θ[弧度] 或其余弦χ=cosθ，但是通过这些方式中的任何一种获得的物理属性必须是不变的。当然，无论分子形状的表示方式如何，自由能景观应该是不变的。然而，自由能的传统定义根据使用的显示方法给出了不同的结果，例如是否θ或χ已选择。

在数学上，具有其值独立于表示方法确定的属性的量称为标量。换句话说，自由能景观的传统定义是一个非标量。这一事实意味着从一种稳定形状转变为另一种稳定形状的自由能变化不能作为客观物理量来计算。使用常规定义并不能确保物理化学讨论的客观性，并且可能导致对从各个领域（例如蛋白质折叠反应、催化和药物发现）的模拟和实验获得的数据的解释错误。

AIST 的研究人员建立了一种评估自由能景观的方法，使其独立于形状的表示。

自由能景观应用广泛，例如模拟设计催化剂的预期反应进展或预测药物开发中的药物功效和副作用。然而，传统方法根据化学反应中分子构象变化的表现方式得出不同的自由能图景，定量预测和解释的理论基础薄弱。

在这项研究中，分子的形变运动用朗之万方程来表达，该方程用于描述布朗运动。通过使用方程中出现的扩散系数，我们成功地导出了与形状表示无关的自由能景观。该研究结果为催化反应和蛋白质折叠反应的定量讨论奠定了理论基础。预计这项研究的公式将用于提供高质量的数据，作为催化剂和药物设计的基础。