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高分子：エネルギー変換のための大面積自己修復性ブロック共重合体膜
Nature 630, 8018 doi: 10.1038/s41586-024-07481-2
膜は、淡水化、電池、透析などの用途で分離プロセスに広く用いられており、経済や社会の主要なセクターにおいて不可欠である。技術的に利用されている膜の大多数は、固体ポリマー系のものであり、輸送特性が化学組成とナノ構造によって支配される受動的バリアとして機能する。そうした膜は至る所で使用されているが、選択性と透過性の独立した最大化は難しいことが分かっており、こうした関連特性のトレードオフにつながっている。バリア機能と輸送機能が切り離されている自己集合生体膜から、この問題に対処する着想が得られる。今回我々は、水性2相系の界面を用いて、欠陥なしに10 cm2を超え得るスケーラブルな面積を有する分子レベルの薄さ（約35 nm）の生体模倣ブロック共重合体2層膜を、テンプレート形成して安定化させる自己集合戦略を提示する。こうした膜は、自己修復性を持つ上、イオン通過に対するバリア機能（比抵抗約1 MΩ cm2）がリン脂質膜に近い。また、こうした膜は流動的で、ナトリウムイオンよりも優れた選択性で、カリウムイオンを濃度勾配の下方に輸送させる分子キャリアを用いた、直接の機能化が可能になる。このイオン選択性によって、シビレエイの発電器官を模倣したデバイスにおいて、NaClとKClの等モル溶液から発電が可能になった。
