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 日前，由英國利物浦大學和西交利物浦大學合作的一項新能源研究項目取得突破，將有助于推動可控核聚變作為清潔無碳能源的應用前景，該項研究成果發表于國際頂級學術期刊《科學》（Science）。

計算機模型為探究多孔有機籠分離氫同位素的機理做出重要貢獻

西交利物浦大學化學系丁理峰博士及其博士生楊思源與來自英國利物浦大學的研究人員合作，致力于解決一個具有挑戰性的問題——如何有效獲取高純度的氘，從而為可控核聚變反應堆提供燃料來源。

西交利物浦大學化學系丁理峰博士

“可控核聚變技術有潛力超越人類目前使用的任何清潔能源技術，因此也被稱為‘終極綠色能源’。”丁理峰博士介紹道，“但如何為可控核聚變找到穩定的燃料來源，這仍是個有挑戰性的課題。”

氫的同位素——氘，是一種潛在的可控核聚變燃料，但在自然界中的濃度很低，因此價格昂貴。

“一般情況下，高純度、高濃度的氘是通過分離氫—氘混合氣體來獲得的，但目前實現這種分離的技術能耗大、效率低。”丁博士說。

為應對這一挑戰，由利物浦大學的英國皇家學會會士Andrew Copper教授帶領的聯合團隊設計出一種新材料，通過一種被稱為“動態量子篩分(KQS)”的過程，實現氘氣體從混合氣體中的有效分離。

“這是一種混合多孔有機籠狀材料，為分離氘分子提供了一種經濟有效的技術方案，它能從混合氣體中選擇氘分子并大量吸附它。”丁博士解釋道，“由于這種材料的產量很高，它在實際的工業應用中具有極佳的量產潛力。”

西浦團隊的丁理峰博士及其博士生楊思源為分離過程的理論建模做出了重要貢獻。他們運用計算機模型來研究分子層面的氫氘分離過程，由此研究出該材料具備優越性能的原因所在。

“利用分子模型，我們研究和了解了吸附和分離是如何在材料內部發生的。”丁博士說，“對于科學實驗的準確理解和發現可以指導后續的實驗方向，從而開發出更好的氘分離材料。”

除了用作可控核聚變的燃料外，氘還被廣泛運用于其他的科學研究中，包括非放射性同位素追蹤、中子散射技術以及制藥行業的研究等。