先端制御局所破壊（TCLB）は、浸透圧エネルギーの効率を高めるため、膜に微細な穴を「ドリル加工」する技術である。
ブルーエネルギーとも呼ばれる浸透圧エネルギーは、塩分濃度の異なる溶液が混ざり合う際に放出されるエネルギーを利用するものである。
このような条件は世界各地で見られ、この技術の効率を高めることで、再生可能エネルギーの豊富な供給源につながる可能性がある。
研究者によると、新技術により、海水を豊富な再生可能エネルギー源として活用するための、堅牢で高性能な膜の製造が可能になる可能性がある。
浸透圧エネルギーとも呼ばれるブルーエネルギーは、淡水と塩水が出会う世界中の無数の場所で自然に生じる、塩分濃度の異なる2つの溶液が混ざり合う際に放出されるエネルギーを活用するものである。
ブルーエネルギーを捉える鍵は、選択透過性膜にある。この膜は、塩水溶液の構成成分のうち、水分子か溶存塩イオンのいずれか一方のみを通過させ、もう一方は通過させない。塩水溶液の
これまで、ノルウェーのStatkraft発電所のような大規模なブルーエネルギープロジェクトは、既存の膜技術の効率の低さによって妨げられてきた。研究室では、研究者らが珍しいナノ材料から膜を開発しており、そのサイズに対して発電できる電力量の点で大きな可能性を示している。しかし、これらの極めて薄い材料を、実際の応用における要求を満たすのに十分な大きさと強度を備えた部品へと加工することは、依然として課題である。
最近発表された研究結果において、研究者らは、Nano Lettersに掲載されたこの課題を克服する道を開く可能性のある技術を実証した。
「本プロジェクトでは、薄い2次元ナノ材料の例外的な選択性を活用しつつ、本質的な機械的脆弱性の問題を解決することを目指し、窒化ケイ素膜に支持された六方晶窒化ホウ素（hBN）単分子層からなるハイブリッド膜を作製しました」と、筆頭著者であり、マギル大学物理学部のポスドク研究員であるKhadija Yazda氏は説明する。
選択透過性という望ましい特性を実現するため、Yazda氏と共同研究者らは、先端制御局所破壊（TCLB）と呼ばれる技術を用い、膜に複数の微細な穴、すなわちナノポアを「ドリル加工」した。単一のナノポアを持つ試験的プロトタイプに焦点を当てた従来研究から一歩進め、研究チームはTCLBの速度と精度を活かし、ポアの大きさ、数、間隔の様々な構成を持つ、複数のナノポアを備えた膜を作製し、調査することができた。
「ナノポアアレイにおけるポア同士の相互作用に関する実験の結果、膜の選択性と全体的な電力密度が最適となるのは、高いポア密度の必要性と、各ポアを取り囲む広い帯電表面（≥ 500nm）の維持とのバランスが取れたポア間隔の場合であることが示されました」とYazda氏は述べている。
研究者らは、40µm²の膜表面に20×20のポアからなるアレイの作製に成功したとし、TCLB技術はさらに大きなアレイの作製にも使用できる可能性があると述べている。
「本研究の自然な次のステップは、大規模発電所だけでなく、ナノ・マイクロ発電機にも、このアプローチをスケールアップすることを試みることです」とYazda氏は述べている。
本研究の資金は、McGill Sustainability Systems Initiative（MSSI）Ideas Fund、カナダ自然科学・工学研究会議、Discovery Grants Program、ケベック州研究基金（自然・技術）から提供された。
