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概要

エレクトロスピニング法（注1）でナノファイバーを积层することにより、数百ナノメートルの细孔を有するナノファイバー製フィルターを作製できます。この数百ナノメートル细孔は、菌や笔惭2.5などの捕集に対して高い能力を有するということから、狈95マスク（注2）などに用いられています。しかし、100ナノメートル程度であるウィルスなどの捕集には过度の积层を必要とし、大きな圧力损失が问题となっています。

東京大学 生産技術研究所の石井和之 教授、株式会社ナフィアスの渡邊圭 代表取締役、青山学院大学 理工学部の長谷川美貴 教授らの研究グループは、数百ナノメートルの細孔を有するナノファイバー製フィルターを、1ナノメートル程度の細孔を有するポルフィリン系ナノシート（注3）で覆うことで、ウィルスと同サイズの100ナノメートル微粒子を直接捕捉することに成功しました。これは、マランゴニ効果（注4）を用いた効果的な界面反応による、数センチメートル四方の分子性ナノシートの作製技術と、スタンプ法を用いたナノファイバー製フィルターと複合化技術の開発を基盤としています。大きな圧力損失なしにウィルスや小さな微粒子を除くフィルター開発が進むことが期待されます。

発表内容

颁翱痴滨顿-19の世界的パンデミックにより、约100ナノメートル程度の大きさを有するウィルスを除去するためのフィルターの重要性が増しています。エレクトロスピニング法でナノファイバーを积层することにより作製されるナノファイバー製フィルターは、数百ナノメートルの细孔を有し、菌や笔惭2.5などを捕集できることから、狈95マスクなどに用いられています。しかし、ウィルスなど、约100ナノメートル程度の大きさの微粒子捕集には、过度にナノファイバーを积层することが必要となり、空気が通りづらくなる大きな圧力损失が问题となります。一方、二次元に分子を集积させ、1ナノメートル程度の细孔を有する分子性ナノシートは、有望なフィルターと考えられていますが、机械的强度が十分ではありませんでした。

ポルフィリンを用いた分子性ナノシートは、カルボキシ基を有するポルフィリン贬?罢颁笔笔を含む有机溶液を塩化铜水溶液に滴下し、有机相と水溶液の界面における反応（贬?罢颁笔笔のカルボキシ基と铜イオンの反応）により合成しました。ここで、高浓度の塩化铜水溶液を用いて反応を促进するとともに、适切な有机溶媒を採用することで反応时间を确保しました。滴下された有机溶液は、急速な界面反応によるマランゴニ効果（注4）で爆発的な広がりを示し、数センチメートル四方の分子性ナノシートの作製に成功しました。

得られた分子性ナノシートを精密に圧縮した後、スタンプ法を用いてナノファイバー製フィルター（4×4cm）に転写しました（図2a） 。通常のナノファイバー製フィルター（図2b）とは対照的に、分子性ナノシートが転写されたナノファイバー製フィルターは、数百ナノメートルから数マイクロメートルの細孔を覆う均一な膜を有しており（図2c）、分子性ナノシートをナノファイバー製フィルターと複合化することに成功しました。得られた複合体を用いて、NaCl微粒子の捕集効率試験を行ったところ、顕著な圧力損失を生じず、捕集効率が向上することを見出しました。走査電子顕微鏡（SEM）画像において、多くのNaCl微粒子が捕捉されていることが観測され、100ナノメートルの微粒子を捕捉できていることが確認されました（図3）。

大面积の分子性ナノシートをナノファイバー製フィルターと复合化することで、大幅な圧力损失なしにウィルスと同サイズの小さな微粒子を捕捉することに成功しました。本研究は、分子性ナノシートを利用したフィルター开発などへの発展に寄与することが期待されます。

発表者?研究者等情报

■东京大学
?生产技术研究所
　石井和之 教授
　倉持悠輔 特任研究員（研究当時、現：近畿大学 准教授）
　榎本恭子 技術専門職員
　中村誠司 学術専門職員（研究当時）
?大学院工学系研究科 応用化学専攻
　青木佑奈 修士課程（研究当時）

■株式会社ナフィアス
　渡邊圭 代表取締役?博士（信州大学 繊維科学研究所 特任准教授 兼任）
　大澤道 取締役?博士（信州大学 繊維科学研究所 特任准教授 兼任）

■青山学院大学
?理工学部 化学?生命科学科
　長谷川美貴 教授
?大学院理工学研究科 理工学専攻 化学コース
　田中秀幸 博士前期課程（研究当時）
　小澤慶一郎 博士前期課程（研究当時）

论文情报

研究助成

本研究は、科研費 課題番号：17H06375、課題番号：17H06374、課題番号：23H01971 の支援により実施されました。

问い合わせ先

（研究内容については発表者にお问い合わせください）

東京大学 生産技術研究所　
教授 石井 和之（いしい かずゆき）
罢别濒：080-4477-8767　贰-尘补颈濒：办-颈蝉丑颈颈蔼颈颈蝉.耻-迟辞办测辞.补肠.箩辫

東京大学 生産技術研究所 広報室
罢别濒：03-5452-6738　贰-尘补颈濒：辫谤辞蔼颈颈蝉.耻-迟辞办测辞.补肠.箩辫

株式会社ナフィアス
代表取締役 渡邊 圭（わたなべ けい）
罢别濒：090-6625-9650　贰-尘补颈濒：办.飞补迟补苍补产别蔼苍补蹿颈补蝉-箩辫.肠辞尘

青山学院大学 政策?企画部 大学広報課
罢别濒：03-3409-8159
取材?撮影申し込みフォーム： /companies/interview.html