インドとシンガポールの研究チームが、ポリオキソメタレートクラスターからなる結晶性膜を開発した。この膜は直径約1ナノメートルの固有の細孔を持ち、極めて高精度な分子分離が可能であることから、産業用の精製プロセスや水再利用におけるエネルギー消費の低減に寄与すると期待される。
インドのCSIR中央塩・海洋化学研究所（CSMCRI）、インド工科大学ガンディーナガル校（IITGN）、シンガポールの南洋理工大学、およびS. N. ボース国立基礎科学センターからなる研究チームが、約1ナノメートルの均一な細孔を持つ極薄ろ過膜を開発した。この研究成果は『Journal of the American Chemical Society』誌に掲載された。
産業における分離プロセスは、医薬品の精製や繊維染料の処理などに欠かせないが、多くの工場では依然として蒸留や蒸発といったエネルギー集約型の手法に依存している。膜ろ過は、よりエネルギー消費の少ない代替手法となり得るが、広く利用されている高分子膜は細孔が不均一で、使用中に形状が変化することが多く、過酷な条件下では性能が低下するという課題があった。
研究チームが「POM膜（POMbranes）」と呼ぶこの新しい膜は、ポリオキソメタレート（POM）クラスターを構成単位としている。このクラスターは王冠のような形状をしており、約1ナノメートルの幅を持ち、構造的に安定した自然発生的な開口部を備えている。研究チームは、このナノスケールのユニットを実用的なフィルターにするため、クラスターに柔軟な化学鎖を付加し、水上での自己組織化を利用して広面積かつ極薄のフィルムを形成させた。
報告によると、鎖の長さを調整することでクラスターの充填密度を制御し、分子が主にクラスター内部の固有の細孔を通るように輸送経路を制限できるという。報告書に記載された試験では、約100～200ダルトンの分子量差を持つ分子の分離に成功した。研究チームによれば、この性能は同程度の狭い分子量差を扱う既存の基準膜よりも1桁優れているとのことである。
CSMCRIのシニアサイエンティストであるShilpi Kushwaha氏は、固定された細孔による安定性が、細孔が変形しやすい従来の「プラスチック」フィルターの重要な弱点を克服していると指摘した。また、CSMCRIの主任研究員であるKetan Patel氏は、この膜が分離性能に加え、柔軟性、広範なpH領域での安定性、そして大面積シートへの加工性を兼ね備えている点を挙げ、これらが産業利用において重要な特性であると述べている。
研究チームは、インドの繊維産業や製薬産業における潜在的な応用可能性として、水再利用のための廃水からの染料の選択的除去や、高い選択性が求められる溶剤回収および医薬品精製プロセスを挙げている。彼らは、この膜がエネルギー・資源効率に優れた分離技術のためのプラットフォームになり得ると位置づけているが、実際の産業導入には実験室レベルの実証を超えたさらなる工学的な最適化とスケールアップが必要であるとしている。
