Et forskerteam tilknyttet UNIST har med succes udviklet et nyt porøst materiale til effektiv adskillelse af deuterium, et primært brændstof til nuklear fusion. Holdet, i fællesskab ledet af professorer Wonyoung Cho og Hyunchul Oh In Institut for Kemi i Unist, offentliggjorde resultaterne i Angewandte Chemie International Edition.
Metal-organiske rammer (MOF’er) er en form for porøse og krystallinske materialer konstrueret ved dannelse af kemiske bindinger mellem metalioner og organiske ligander. En MOF adskiller den tunge brintisotop -deuterium fra almindeligt brint, ligesom kornsigter, der detekterer hirse og andre korn til screening og klassificering.
Den nyudviklede MOF udviser en bemærkelsesværdig effektivitet i deuteriumseparation, selv ved temperaturer over den flydende naturgas (LNG) flydende temperatur (111k, -162,15 ° C). Dette er en signifikant forbedring i forhold til den traditionelle metode, som kræver meget koldere kryogene temperaturer under 20K (-253,15 ° C).
Holdet beskæftigede en entropi-drevet designstrategi for at skabe dette nye materiale. Ved at blande forskellige organiske ligander, der ligner at skabe en cocktail, øgede de den strukturelle lidelse eller entropi inden for MOF. Denne høje-entropi-tilstand optimerede processen med kvantesigtning, der adskiller brint og deuterium baseret på deres forskellige diffusionshastigheder.
Kvantesigende udnytter forskellene i diffusionshastigheder mellem brint og deuterium. Dette resulterer i en højere andel af smalle porer inden for rammerne og forbedrer derved effektiviteten af kvantesøsten. Holdet bekræftede dette gennem røntgenstrålediffraktion og brintisotop gennembrudseksperimenter.
Ifølge professor Cho, “Denne undersøgelse markerer den første anvendelse af porøse materialer med høj entropi til gasseparation og adsorption, hvilket bekræfter potentialet for entropibaseret design.”
Han tilføjer, “Vi håber, at denne teknologi vil bidrage til brugen af rene energiressourcer og udviklingen af fremtidige energiteknologier.”