大阪大学産業科学研究所の筒井真楠准教授・川合知二招へい教授、東京大学大学院工学系研究科の大宮司啓文教授・徐偉倫准教授、イタリア技術研究所（IIT）のDenis Garoli研究員らによる国際共同研究チームは、電圧に応答してナノメートルサイズの孔が自律的に開閉する固体ナノポアの開発に成功し、その成果が学術誌『Nature Communications』にて2月18日（水）19時（日本時間）に公開されました。
従来の固体ナノポアは、一度穴を加工すると大きさが固定され、利用の過程でサイズを調整したり、動作させたりするという発想すら存在していませんでした。本研究では、ナノポア内部で沈殿が生成・溶解する基本的な化学反応に着目し、一定の電圧を加えるだけで孔が自律的に閉じたり開いたりする現象を見出しました。複雑な外部制御装置を必要とせず、ごく単純な電気操作とわずかなエネルギーによって、人工構造である固体ナノポアがまるで呼吸するかのように動作する点が特徴です。さらに、この開閉はオングストローム>レベルという原子に迫る精度で生じ、分子1個が通過できる寸法の孔をその場で形成できることも示されました。
小さな孔に動きという概念が加わったことは、固体ナノポアの新たな可能性を拓く重要な一歩となりました。この特性により、DNAの塩基やアミノ酸といった極めて小さな分子を一つずつ識別する新しいセンサー技術が現実味を帯び、病気の兆候を早期に捉える診断デバイス、個々の遺伝情報に応じて効果や副作用を最適化する精密創薬、さらには分子レベルで環境汚染を検知する計測器の実現など、多様な分野での応用が期待されます。