| 研究課題/領域番号 |
20K21120
|
|---|
| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 審査区分 |
中区分28:ナノマイクロ科学およびその関連分野
|
|---|
| 研究機関 | 東京工業大学 |
|---|
研究代表者 |
松本 英俊 東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (40345393)
|
|---|
| 研究分担者 |
林 靖彦 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (50314084)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 2022-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
|
| 配分額 *注記 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2021年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2020年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
|
|---|
| キーワード | 水輸送チャネル / 分離膜 / カーボンナノチューブ / ナノ界面 / スリップフロー / ゲート機構 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、人工輸送チャネル膜において、外部環境（温度と圧力勾配）をトリガーとする新規なゲート機能の創出を目指す。垂直配向カーボンナノチューブ（CNT）アレイ/高分子複合膜を用いて、種々の温度・圧力勾配条件下で水および溶質の透過実験を行い、分子動力学計算によって得られるCNTチャネル内の水分子の構造との関係を体系的に調査する。これにより、①温度や圧力勾配のような外部環境の変化を利用した透水流束の制御が可能か？さらに②チャネル内径よりも狭いサブナノスケールにおける分子選択が可能か？について検証を行い、新規なゲート機能の創出に挑戦する。将来的に外部刺激応答性を持つ人工チャネル膜の実現につなげたい。
|
| 研究成果の概要 |
本研究では、人工輸送チャネル膜において、外部環境（温度と圧力勾配）をトリガーとする新規なゲート機能の創出を目指し、垂直配向カーボンナノチューブ（CNT）アレイ/高分子複合膜を用いて、種々の温度・圧力勾配条件下で水および溶質の透過実験を行った。透水実験の結果から、温度と圧力勾配の条件設定によって透水流束のON/OFFが可能であること、そして温度および圧力勾配条件はスリップフローの発生の程度に影響を与えることを明らかにし、ナノチャネルにおける透水流束制御の可能性を示した。溶質分子の透過実験では排除率の温度依存性はみられなかった。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
人工輸送チャネルにおけるゲート機能の構築については、超分子を利用したチャネルに関する研究例はあるものの、CNTなどのナノ材料を利用したチャネルに関してはほとんど報告されていない。本研究では、CNTチャネル膜において、温度と圧力勾配の設定によって流束のON/OFFを含む、透水流束の制御が可能であることを明らかにし、外部環境をトリガーとするゲート機能創出の可能性を示した。将来的に外部刺激応答性を持つ人工チャネル膜は、分離膜やセンシング分野での応用が期待される。
|
