英國利物浦大學（University of Liverpool）的科學家發明了一種可以有效地分離氫的幾種同位素的材料，為人類使用核聚變能源的前景添磚加瓦。

氫的三種同位素氕（普通氫）、氘（重氫）和氚（超重氫）的分離技術，是核聚變能源技術中的關鍵環節。可是目前的分離技術需要耗費很多能量而且低效。納米孔材料有望通過「動力量子篩」（KQS）技術分離這幾種同位素，但是效能不夠好，也難以擴大規模。

近期一份發表在《科學》（Science）上的研究，發明了一種混合多孔有機材料，可以有效地分離氕、氘同位素。

氘，也叫重氫，在商業和研究領域都能用到，包括核能、NMR光譜學和藥理學等。這些應用需要高純度氘，由於自然界中天然含量少，這使得高純度氘成本很高。

這份研究使用的多孔有機網格材料，近年來越來越多地被採用，最早在2009年由利物浦大學的庫珀（Andrew Cooper）提出，之前在二甲苯異構體、稀有氣體和手性分子的分離技術中也用到過。

現在將其用於氕和氘混合氣體的分離難度更大，因為在常態下，兩種同位素大小、形狀都差不多。這份研究造出的材料通過大小孔結合的固態網格結構，能夠很好地篩選這兩種同位素。

庫珀說：「氫同位素的分離是當今最困難的分子分離技術之一，需要精確控制過濾孔的大小實現高質量篩選。我們採用的方法就能非常準確地調整孔的大小。」主要研究員劉明（Ming Liu，音譯）說：「儘管合成的方式包括好幾個有機合成步驟，每一步的產出接近100%，不需要中間的純化過程，因此擴大規模的潛力佳。」不過，這種技術需要的溫度比較低，只有30K，研究組正在優化材料，希望造出新材料在溫度高一些的環境下進行氫同位素的分離。◇

 

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