ウィルスと同サイズの微粒子を捕捉~ナノファイバー製フィルターと分子性ナノシートの複合化~

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2025-05-20 東京大学

東京大学生産技術研究所の石井和之教授らの研究グループは、ウイルスと同程度の微粒子(約100ナノメートル)を効率的に捕捉する新たなフィルター技術を開発しました。この技術は、数百ナノメートルの孔を持つナノファイバー製フィルターと、1ナノメートル程度の孔を持つポルフィリン系ナノシートを重ね合わせることで、従来のフィルターよりも高い捕集効率を実現しつつ、圧力損失を抑えることに成功しました。この成果は、COVID-19のようなウイルス感染症対策や高性能マスクの開発に貢献することが期待されます。

ウィルスと同サイズの微粒子を捕捉~ナノファイバー製フィルターと分子性ナノシートの複合化~
図1:ポルフィリンを用いた分子性ナノシートとナノファイバー製フィルターの複合化

<関連情報>

ナノ粒子捕獲のためのナノファイバー改質布とポルフィリン系ナノシートのハイブリダイゼーション Hybridization of nanofiber-modified fabrics with porphyrin-based nanosheets for nanoparticle capture

Yusuke Kuramochi,Yuna Aoki,Kyoko Enomoto,Seiji Nakamura,Hideyuki Tanaka,Keiichiro Ozawa,Miki Hasegawa,Osamu Ohsawa,Kei Watanabe and Kazuyuki Ishii
Materials Advances  Published:20 May 2025
DOI:https://doi.org/10.1039/D5MA00058K

Abstract

Nanoporous filters covering large areas and exhibiting high strength are crucial for capturing small particles, such as viruses. However, the direct capture of nanoparticles requires the layering of numerous fibers, which significantly obstructs air flow. In this study, nanofiber-modified non-woven fabrics are hybridized with two-dimensional porphyrin-based nanosheets. Obtained through the interfacial reaction of a toluene/n-hexanol solution of 5,10,15,20-tetrakis(4-carboxyphenyl)porphyrin with a CuCl2 aqueous solution, the nanosheets feature regular nanopores of a few nanometres. Hybridization is achieved by stamping nanofiber-modified non-woven fabrics onto large-area porphyrin-based nanosheets, covering the mesoporous meshes of the nanofibers with nanopores. Moreover, this coverage is optimized by using nanosheets compressed to different degrees. These hybridized filters capture particles of several tens of nanometres, which are smaller than viruses in size, with a minimal drop in the differential pressure. This study demonstrates not only the utility of molecular nanosheets but also a new approach for hybridizing nanofiber-modified non-woven fabrics.

0603繊維加工
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