人工イオノホア膜による次世代気体分離

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本研究では、高気体透過性と超高気体選択性を共に実現し、従来の気体分離膜で見られる透過性と選択性のTrade-Offの関係を打破する、次世代気体分離膜を合成することを目的としている。その実現には、新しい気体透過機構を提案、実証する必要がある。申請者は、先ず特定気体分子と特異的な相互作用を形成するクラスターを合成、さらにその相互作用の結合解離速度の制御、精密に設計合成されたナノ空間からなるクラスターの再構築を行う。超分子化学的手法、あるいは相分離的手法を用いクラスターのチャネル化(クラスターチャネル構造)を実現し、気体の拡散性、溶解性を格段に向上させる革新的な気体透過機構を提案する。本年度も、高次構造の精密制御が可能で、かつアミン構造を導入できる樹状(デンドリマー、ハイパーブランチポリマー)ナノ微粒子を合成した。その構造を解析し、気体透過測定を実施した。さらに、新規樹状ナノ微粒子を含んだ高分子膜の影響も検討するため、ゴム状高分子、ガラス状高分子をマトリックスとして選定、マトリックス効果を詳細に解析した。気体透過性は従来の気体分離膜を凌駕する極めて高い気体透過性を示し、気体透過機構の解析から樹状ナノ微粒子の気体透過係数を見積もることに成功、高分子膜の透過性を100倍以上上回ることを明らかにした。