- 2024-10-30
- 化学・素材系, 技術ニュース, 海外ニュース
- 3種同位体, Chemical Science, ドレスデン工科大学, ライプツィヒ大学, 三重水素, 学術, 核融合, 核融合研究, 水素同位体, 水素同位体分離, 超重水素, 軽水素, 重水素, 金属有機構造体, 銅イオン
© Universität Leipzig
ドイツのドレスデン工科大学は2024年9月19日、同大学とライプツィヒ大学との研究チームが、室温での水素同位体分離につながる核融合研究の成果を示したと発表した。
水素は軽水素と重水素、三重水素の3種同位体からなり、重水素と三重水素の混合物である超重水素は核融合の燃料となる。室温で水素同位体を高効率／低コストで分離できれば、核融合研究の発展を後押しする。しかし、従来の同位体分離は、低効率で膨大なエネルギーを消費する。
多孔性の金属有機構造体を使用した水素同位体の精製と分離方法は、15年近く前から知られていた。同手法は、マイナス200℃という非常に低温でのみ可能であり、工業規模で実施するには非常にコストを要する。同手法の分離メカニズムは、金属有機構造体の金属中心に対する同位体のひとつの強い選択的吸着に基づく。
研究チームは、分光学実験と量子化学計算、化学結合解析により、金属有機構造体の銅イオンと水素同位体の選択的吸着メカニズムの詳細を調べた。その結果、水分子が銅イオンに配位すると、銅イオンは水素分子を引き寄せ、保持する能力を向上させることが分かった。銅イオン／水複合体は、元の銅イオンに比べて、軽水素と重水素をより選別できるようになる。
水配位の金属有機構造体は、水素同位体の分離に大量のエネルギーを必要としないため、より効率的で、資源を必要とせず、費用対効果の高い水素同位体を得る方法になる可能性がある。
ドレスデン工科大学のThomas Heine教授は、「われわれは、金属有機構造体における各原子の吸着に及ぼす影響を明らかにしました。室温で高い選択性を持つ材料を得るために、的を絞った方法での最適化が可能になります」と説明した。
同研究成果は2024年8月16日「Chemical Science」誌に掲載された。
