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水処理膜のナノチャネルがもつ特性を計算科学で解明:水分子の動きを活発化させる水素結合の仕組み

 兵庫県立大学大学院情報科学研究科の石井良樹特任講師、鷲津仁志教授、東京大学大学院工学系研究科化学生命工学専攻の加藤隆史教授、大阪大学大学院基礎工学研究科化学工学領域の松林伸幸教授、博狗体育在线_狗博体育直播【官方授权网站】@理学部物理学科の渡辺豪講師は、最新のスーパーコンピュータ群を用いて水処理膜の材料シミュレーションを行うことで、水処理膜の中の「ナノチャネル」が、内部に含まれる水の割合に応じて水分子一つ一つの動きを活発化させる水素結合の仕組みを明らかにすることにより、その水素結合状態を認識させてイオンを選択的に透過させるメカニズムの可能性を示しました。
 本研究成果は、2021年7月28日付(米国東部夏時間)でアメリカ科学振興協会(AAAS)の国際学術誌「Science Advances」のオンライン速報版で公開されました。

発表のポイント

◆スーパーコンピュータによりナノサイズの穴で水をきれいにする膜のシミュレーション基盤を新たに構築し、分子の自己集合によるナノ構造の観測に成功しました
◆水分子を、水処理膜の中のナノチャネルという超微小空間で安定化させ、その一つ一つが次々に繋がって動きを活発化させる水素結合の仕組みを解明しました
◆水処理膜の高性能化や、生体親和性や接着など、水を介する機能性材料の材料研究における、スパコン?計算科学と先端実験との新しい融合研究が期待されます

論文情報

雑誌名:Science Advances
論文タイトル:Molecular insights on confined water in the nanochannels of self-assembled ionic liquid crystal
著者:Yoshiki Ishii, Nobuyuki Matubayasi, Go Watanabe, Takashi Kato, and Hitoshi Washizu
DOI番号:10.1126/sciadv.abf0669

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