Przełom w separacji izotopów wodoru w wyższych temperaturach

W znaczącym postępie w nauce o materiałach, nowa miedziowa zeolitowa rama imidazolowa (Cu-ZIF-gis) wykazała wyjątkowe zdolności w separacji deuteru (D2) od wodoru (H2) w temperaturze 120 K (-153°C). Ta temperatura, przekraczająca punkt skraplania gazu ziemnego, otwiera drzwi do zastosowań przemysłowych na dużą skalę, potencjalnie wykorzystując istniejącą infrastrukturę LNG do ekonomicznej produkcji D2. Badanie, ogłoszone 19 marca 2025 roku przez zespół współpracujący, w skład którego wchodzą UNIST, Uniwersytet Soongsil, Helmholtz-Zentrum Berlin i MLZ na TUM, odpowiada na rosnące zapotrzebowanie na deuter, który ma kluczowe znaczenie dla półprzewodników, urządzeń wyświetlających i paliwa fuzyjnego. Tradycyjne metody destylacji kriogenicznej w temperaturze 20 K (-253°C) są energochłonne. Rama Cu-ZIF-gis zachowuje swoją skuteczność w wyższych temperaturach dzięki rozszerzaniu się sieci krystalicznej, co ułatwia przepływ gazu i separację poprzez przesiewanie kwantowe. Eksperymenty dyfrakcji rentgenowskiej in-situ (XRD) i quasi-elastycznego rozpraszania neutronów (QENS) potwierdziły rozszerzanie się sieci krystalicznej i różnice w dyfuzyjności izotopów. Spektroskopia desorpcji termicznej (TDS) wskazała na stabilną separację D2. Naukowcy podkreślają niższe zużycie energii i zwiększoną efektywność separacji materiału w porównaniu z tradycyjnymi metodami, co toruje drogę dla zrównoważonych technologii separacji izotopów.