京大で分子篩の研究発表
格子をずらして重ねた分子構造の結晶によって、二つの格子が作る穴の大きさを１００分の１ナノメートル（ナノは１０億分の１）単位で変えたり、特定の大きさの分子を分子篩の原理により分離できる基礎となる技術の開発に、北川進京都大工学研究科教授、松田亮太郎九州大助手らのグループが成功したと報道されている。英科学誌「ネイチャーマテリアルズ」で２９日、発表したとのこと。
ガス選択透過膜の技術は、日本が世界の最先端の技術。
この技術は、ガスを膜を透過させて分離しようという技術。
微細な細孔のサイズにより、ガスの透過性質が変わる。
細孔のサイズが小さくなるに従って、膜を通してのガスの移動は、クヌッセン拡散と呼ばれる分子量の平方根に逆比例する拡散の性質を示す領域からガスの分子の選択透過が可能な分子篩の領域へと変化する。
ガス選択透過膜を作成する一般的な方法は、多孔体を作成し、その孔をあとからコーティングして徐々に細孔を形成する方法。
基材となる膜は、高分子の場合とセラミック膜がある。
セラミック膜の場合には、CVD法などの方法で細孔制御を行うもの。大きな穴は多くガスが透過しそこで凝集するので大きな穴から塞がれて細孔が均一に揃うというもの。
ガス選択透過膜は、透過させる全ての面で均一でないと広い面積に大きな穴が一つでもあるとガスは、そこを通過して抜けてしまうので意味が無い。
細孔径をきちんと制御した膜を如何に作るかが最大の課題ともいえる。
今回の方法は、金属イオンに有機物やイオンをつないだ格子を立体的に組み立てた結晶を用いる点が特徴で、格子中に形成される細孔により分子を分離することができる。
空気中から二酸化炭素を分離しようとする場合には、とくに酸素分子（直径０・３４６ナノメートル）と二酸化炭素分子（０・３３ナノメートル）など近いサイズの分子の分離はとくに困難であった。
北川教授らは、ニッケルイオンと有機物、有機物イオンから、格子がずれて重なる結晶を合成。
このようにホストの格子中のイオンを交換することで格子とイオンの相互作用により、格子が動き、格子が形成する細孔のサイズが１００分の１ナノメートル程度変わることをＸ線構造解析で確かめたとのこと。
このような技術は、各所で開発中だが、実用化されれば、地球温暖化の原因となる二酸化炭素の分離や汚染物質の除去などに有望な技術になると期待される。
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