新材料或将推动“终极绿色能源”应用进程

日前，由英国利物浦大学和西交利物浦大学合作的一项新能源研究项目取得突破，将有助于推动可控核聚变作为清洁无碳能源的应用前景，该项研究成果发表于国际顶级学术期刊《科学》（Science）。

计算机模型为探究多孔有机笼分离氢同位素的机理做出重要贡献

西交利物浦大学化学系丁理峰博士及其博士生杨思源与来自英国利物浦大学的研究人员合作，致力于解决一个具有挑战性的问题——如何有效获取高纯度的氘，从而为可控核聚变反应堆提供燃料来源。

西交利物浦大学化学系丁理峰博士

“可控核聚变技术有潜力超越人类目前使用的任何清洁能源技术，因此也被称为‘终极绿色能源’。”丁理峰博士介绍道，“但如何为可控核聚变找到稳定的燃料来源，这仍是个有挑战性的课题。”

氢的同位素——氘，是一种潜在的可控核聚变燃料，但在自然界中的浓度很低，因此价格昂贵。

“一般情况下，高纯度、高浓度的氘是通过分离氢—氘混合气体来获得的，但目前实现这种分离的技术能耗大、效率低。”丁博士说。

为应对这一挑战，由利物浦大学的英国皇家学会会士Andrew Copper教授带领的联合团队设计出一种新材料，通过一种被称为“动态量子筛分(KQS)”的过程，实现氘气体从混合气体中的有效分离。

“这是一种混合多孔有机笼状材料，为分离氘分子提供了一种经济有效的技术方案，它能从混合气体中选择氘分子并大量吸附它。”丁博士解释道，“由于这种材料的产量很高，它在实际的工业应用中具有极佳的量产潜力。”

西浦团队的丁理峰博士及其博士生杨思源为分离过程的理论建模做出了重要贡献。他们运用计算机模型来研究分子层面的氢氘分离过程，由此研究出该材料具备优越性能的原因所在。

“利用分子模型，我们研究和了解了吸附和分离是如何在材料内部发生的。”丁博士说，“对于科学实验的准确理解和发现可以指导后续的实验方向，从而开发出更好的氘分离材料。”

除了用作可控核聚变的燃料外，氘还被广泛运用于其他的科学研究中，包括非放射性同位素追踪、中子散射技术以及制药行业的研究等。