季節は異常気象と戦争 ④

彦根藩二代当主である井伊直孝公をお寺の門前で手招き雷雨から救っ
たと伝えられる招き猫と、井伊軍団のシンボルとも言える赤備え（戦
国時代の軍団編成の一種、あらゆる武具を朱りにした部隊編成のこと
）と兜（かぶと）を合体させて生まれたキャラクタ－。

※「わたしの経済論：「交換価値至上主義」とは④」は今回はおやす
み。残件課題の量が多いので

❏　ナノフッ素樹脂　超純水　東京大学

Ultrafast water permeation through nanochannels with a densely fluorous inte－
rior surface.

DOI番号：10.1126/science.abd0966
【要約】

アクアポリンにおける超高速の水透過は、疎水性の内部表面によって
促進されます。ポリテトラフルオロエチレンは高密度のフッ素表面を
持ち、強力な撥水性をもたらす。私たちは、内径が 0.9 ～ 1.9 ナノ
メートルの一連のフッ素オリゴアミドナノリングを報告する。これら
のナノリングは、リン脂質二重膜内で超分子重合を起こし、フッ素ナ
ノチャネルを形成します。このナノチャネルの内壁は、フッ素原子で
高密度に覆われています。最小直径のナノチャネルは、アクアポリン
やカーボンナノチューブよりも 2 桁大きい水透過フラックスを示しま
す。提案されたナノチャネルは、静電的に負のフッ素内部表面によっ
て提供される強力な静電バリアによって、塩化物イオン (Cl–) の透過

性が無視できるほど小さくなる。したがって、このナノチャネルは、
脱塩にほぼ完璧な塩反射率を示すことが期待される。

天然タンパク質に勝る水のろ過性能

Yuexiao Shen著•

科学•

2022年5月13日

フッ素系ポリマーのポリテトラフルオロエチレン（PTFE）は、密集した
炭素-フッ素（C-F）結合が水をはじく、独特の超疎水性表面を提供（1
）。それでも、個々のC-F結合は極性であり、極性能基と静電的に相互
作用して水素結合（H結合）を形成できる（2）この注目すべき双方向
特性（極性疎水性（3）として知られている）は、すべての元素の中で
最大の電気陰性度と2番目に小さい原子サイズを含むフッ素の特性に起
因する可能性がある。フッ素系表面と水の相互作用は広く調査された
（4）。ラマン分光法に基づく最近の報告では、フッ素系化合物の近く
の水のクラスターが壊れて多くのヒドロキシダングリングボンドが生
成されるが、炭化水素類似体ではダングリングボンドが大幅に少なく
なることが示されています（5、6）。この観察結果は、PTFE のよう
な超疎水性内部表面を持つナノチャネルが、非クラスター水分子より
も拡散が遅いと思われる水クラスターの形成を抑制できることを示し
ている。

超分子重合を経て異なる内径を持つナノチャネル (FmNCns) を生成す
る一連のフッ素オリゴアミドナノリング (FmNRns) を開発した (図 1
A)。FmNRns と FmNCns を設計するために、C–F 結合の極性と疎水性の
性質を利用した。C–F 結合は極性が非常に高いものの、原子的に分極
するのが難しいため (3)、FmNRns のC–F 結合は隣接する極性アミド基
と静電的に相互作用して H 結合を形成できる (2)。この特徴により
、マクロ環状骨格が硬くなり、C–F 結合が内側を向く。 FmNRns が炭
化水素媒体中で超分子重合して疎溶媒的にフッ素系ナノチャネル (Fm
NCns) を形成できる場合 (図 1B)、その内部表面はフッ素原子で密に
覆われ、水クラスターを破壊することができます (5、6)。

図 1. 一連のフッ素系ナノリングと膜貫通フッ素系ナノチャネルの形
成。(A) 一連のフッ素系ナノリングの分子構造: F12NR4、F15NR5、F18
NR6、および F12NR6。ナノリングの内径は、ナノチャネルを通る水
浸透の MD シミュレーションによって得られた半径方向の水密度に基
づいて計算された (図 S37)。壁の位置は、水密度が最大値の 1% にな
る点として定義された。(B) 超分子重合された FmNRn が小胞リン脂質
二重膜に埋め込まれたフッ素系ナノチャネル (FmNCn) に重合された模
式図。(C) 親水性および疎水性ナノチャネル内の水クラスターの流れの
模式図。 (D) 直径1.76 nmの仮想レナード・ジョーンズ（LJ）チャネル
内の水分子のダングリングボンド分布。LJチャネルの疎水性はスケー
リング係数（10）によって制御された。（E）異なる疎水性レベルでの
LJチャネル内の水分子の流量。
【関連技術情報】
・水を超高速で通すにもかかわらず塩を通さないフッ素ナノチューブ
　を開発 —次世代超高効率水処理膜の実現に向けて—　2022.05.13
・プレスリリース本文：PDFファイル                                             Science： https://www.science.org/doi/10.1126/science.abd0966                                                               この項つづく