化学工学：トリアジン骨格膜内におけるほぼ摩擦のないイオン輸送

水電解槽、燃料電池、レドックスフロー電池、イオン捕捉電気透析などの、分離プロセスや電気化学的技術の向上は、低抵抗かつ高選択性のイオン輸送膜の開発に依存している。こうした膜を通るイオン輸送は、細孔構造と細孔–分析物相互作用の集団的相互影響によって課される全体的なエネルギー障壁によって決まる。しかし、低エネルギー障壁輸送用イオンチャネルをもたらす効率的かつスケーラブルで安価な選択的イオン輸送膜を設計することはまだ困難である。今回我々は、剛性によって限定されたイオンチャネルを持つ共有結合性高分子骨格を用いて、自立型大面積合成膜用に水中のイオンの拡散限界に近づけることを可能にする戦略を追求した。ほぼ摩擦のないイオン流が、ロバストな微細孔閉じ込めと、イオンと膜の複数の相互作用によって相乗的に実現され、これによって、例えば、無限希釈における純水の値に近い1.18 × 10⁻⁹ m² s⁻¹というNa⁺拡散係数と、0.17 Ω cm²という低い面積比抵抗の膜が得られた。我々は、急速充電水性有機レドックスフロー電池において高効率膜を実証し、極めて高い電流密度（最高で500 mA cm⁻²）において高エネルギー効率と高容量利用率の両方を実現するとともに、クロスオーバー誘起容量低下も回避した。今回の膜設計の概念は、さまざまな電気化学デバイス向けや精密な分子分離向けの膜に広く応用できる可能性がある。

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