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ハスの葉のような表面の微細構造によって撥水・撥油性をもたせるアプローチは有力ではありますが、水に対しては高い効果を上げる一方、水よりも表面張力の低い有機系の液体に対する効果が劣るのが弱点です。また、傷や不純物による汚れに弱いことも難点とされています。それに代わる新しいアプローチとして、細孔をもつ表面に液体を含ませて、水膜が油を弾くようにターゲットの液体を寄せ付けないSLIPS (smooth, liquid-infused porous surface)が近年注目されていますが、長期間の使用でも性能を維持することが課題に残っています。

米マサチューセッツ大学のThomas J. McCarthy教授らは、シリコーンの一種であるポリジメチルシロキサン(PDMS)による撥水・撥油コーティング法を開発しました。このコーティングによる表面はslippery omniphobic covalently attached liquid (SOCAL) surfaceと名付けられ、凹凸の限りなく少ない滑らかさを示すだけでなく、表面のPDMSが液体のような(liquid-like)流動性を備えます。そのため、水滴だけでなくトルエン・ヘキサンなどの有機溶媒のしずくが付いても、1°未満のわずかな傾きによって簡単に滑り落ちます。

同教授らのコーティング法の大きな利点は、ガラス板などの対象物をジメチルジメトキシシラン Me2Si(OMe)2 と硫酸の溶液に浸した後、室温で数分または加熱して数秒という短時間で乾燥させ、水・トルエンなどで洗い流すだけという簡単さにあります。コーティングは、硫酸によって加水分解されたジメチルジメトキシシランのグラフト重合によって形成されます。この成果を報告する論文はAngewandte Chemie International Editionに掲載され、同誌の注目論文VIPに選ばれるとともに、化学ニュースサイトChemistry Viewsで紹介されました。

• 　論文　　Wang, L. and McCarthy, T. J. (2015), Covalently Attached Liquids: Instant Omniphobic Surfaces with Unprecedented Repellency. Angew. Chem. Int. Ed.. doi:10.1002/anie.201509385 （本文を読むにはアクセス権が必要です）
• 　Chemistry Viewsの記事　　Totally Repellent Surfaces (November 27, 2015, Chemistry Views)

■　ACIEでは、二人の査読者が特に重要性を認めた論文をVIP (Very Important Paper)に選んでいます。
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中国・蘇州大学の研究グループは、乾燥させたおからを熱処理で炭化させ、9.89%という高い割合で窒素を含むシート状の炭素材料「窒素ドープカーボンシート(NDCS)」を合成しました。このNDCSを新世代の蓄電池として注目されるナトリウムイオン電池の電極（負極）として用いたところ、292.2 mAh/gという高容量と2千回以上の充放電を繰り返してもほとんど性能が劣化しないすぐれたサイクル特性を示すことが分かりました。また、重量当たりの電力量を示すエネルギー密度は146.1 Wh/kgで、ハードカーボンなど従来の炭素材料を大きく上回りました。この成果は、このほどAdvanced Materials誌で報告されました。

• 　論文　　Yang, T., Qian, T., Wang, M., Shen, X., Xu, N., Sun, Z. and Yan, C. (2015), A Sustainable Route from Biomass Byproduct Okara to High Content Nitrogen-Doped Carbon Sheets for Efficient Sodium Ion Batteries. Adv. Mater.. doi: 10.1002/adma.201503221　（本文を読むにはアクセス権が必要です）

ナトリウムイオン電池は、現在充電池の主流になっているリチウムイオン電池が高価な希少金属であるリチウムを使うのに対し、安価で豊富に存在するナトリウムを利用できるという大きな利点があり、近年盛んに研究されています。しかし性能的にはまだリチウムイオン電池に及ばず、安価で高性能・長寿命な電極の開発が実用化・普及に向けての鍵となっています。今回報告された技術は、これまで廃棄物となっていたおからの高価値な利用につながるものとして、今後の発展が期待されます。

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同グループは、南米産の低木 Berberis ilicifolia から1996年に初めて単離されたアルカロイドであるイリシホリンB (ilicifoline B) の初の全合成を、木材から得られたフェルラ酸、ベラトロールとメタノールを出発物質として達成しました。また同グループは、過去に報告済みのモルフィンアルカロイド類の不斉合成法に、今回開発した手法を応用しました。その結果、マツの樹皮などに含まれるメチルフェルラートなど、木材に由来する物質だけを用いたにもかかわらず、ジヒドロコデインを15工程・総収率11.2% (ee 95%) で合成することができました。これはTrostのコデイン合成や福山のモルヒネ合成などを上回る高い効率です。

木材由来の出発物質は、石油由来のそれよりも合成反応に適した構造を予め備えていて、複雑な変換反応を要せず利用できることがしばしばあります。今回の報告は、有機合成のビルディングブロックを木材に求めるアプローチの豊かな可能性を示すもので、今後の発展が期待されます。

• 　論文　　Stubba, D., Lahm, G., Geffe, M., Runyon, J. W., Arduengo, A. J. and Opatz, T. (2015), Xylochemistry—Making Natural Products Entirely from Wood. Angew. Chem. Int. Ed.. doi: 10.1002/anie.201508500　（本文を読むにはアクセス権が必要です）
• 　マインツ大学の発表資料　　Wood instead of petroleum: New approach to producing chemical substances solely from renewable resources　(October 26, 2015)

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硫黄は石油精製の過程で年間7千万トン発生し、一方のリモネンはオレンジ加工などで廃棄される皮から年間7万トン生産されています。ともに供給過剰の状態にあって安価なため、その活用法を見いだせれば大きな意義があります。同グループによると、それらを原料とするポリマーは容易に大量生産が可能で、固形物として成形できるほかパイプの内部などのコーティングにも使うことができます。産業廃棄物を活用し、無機水銀による環境汚染を低コストで浄化できる技術として応用が期待されます。

• 　論文　　Crockett, M. P., Evans, A. M., Worthington, M. J. H., Albuquerque, I. S., Slattery, A. D., Gibson, C. T., Campbell, J. A., Lewis, D. A., Bernardes, G. J. L. and Chalker, J. M. (2015), Sulfur-Limonene Polysulfide: A Material Synthesized Entirely from Industrial By-Products and Its Use in Removing Toxic Metals from Water and Soil. Angew. Chem. Int. Ed.. doi: 10.1002/anie.201508708 （オープンアクセス）

■　この論文は、ACIEの注目論文Hot Paperに選ばれました。ACIEでは、急速な展開によって注目を集めている分野における研究で、編集委員が特に重要性を認めた論文をHot Paperとしています。
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