氫同位素分離技術有突破 永續能源又進一步

編譯／Cynthia

氫同位素在現代醫療與永續能源中扮演著舉足輕重的角色，特別是在藥物研發和核能源的應用上。然而，氫同位素的分離過程效率低且成本高，這對其實際應用造成阻礙。最近的研究顯示，金屬有機框架（MOFs）有潛力在室溫下改善氫同位素的分離，進而提高效率並降低成本。這項研究不僅有望克服目前技術的限制，也為氫科技的未來帶來新的希望。

氫同位素的應用與挑戰

氫同位素中，氫-1（Protium）是最常見的同位素，在各個科學領域中應用廣泛。而較重的氘（Deuterium）在醫療上越來越重要，因為它能提升藥物的穩定性和效能，尤其是在藥物開發過程中更是關鍵。此外，氘與氚（Tritium）結合形成的「超重氫」是未來核能源的重要來源。儘管這些同位素具備巨大的潛力，卻因為它們的物理性質相似，使得現行的分離技術效率不高，且成本高昂，這無疑為商業化應用帶來挑戰。

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分離氫同位素的挑戰與未來

目前已有技術利用多孔金屬有機框架來分離氫同位素，但這過程僅能在極低溫（約-200°C）下進行。這種冷卻需求使得產業化成本過高，限制技術的廣泛應用。因此，研究人員正全力以赴探索如何在室溫下優化氫同位素的分離過程。通過吸附作用提高選擇性，不僅能提升效率，還能降低能源消耗，解決這項挑戰將是推進氫同位素應用的重要一步。

氫同位素研究的新突破

來自萊比錫大學（Leipzig University）與德勒斯登工業大學（Dresden University of Technology）的博士生研究團隊，近期在氫同位素研究上取得顯著進展。他們運用先進的光譜技術和量子化學計算，深入探討金屬有機框架的結構如何影響吸附選擇性。這項研究首次成功展示如何精心優化材料，以在室溫下實現高選擇性，解決長期以來困擾科學界的問題。研究團隊的成果不僅為氫同位素的分離技術提供新的方向，還拓展未來應用的可能性，進一步推動相關產業的發展。

合作研究與培訓計畫的推進

在德國研究基金會（DFG）提供的540萬歐元（新台幣約1.92億元）資金支持下，^1,2,3H研究培訓小組自2021年以來專注於氫同位素的基礎研究與應用。該計畫已成功培養超過20名博士生，這些博士生致力於開發新材料、提升藥品效果及改進氫同位素的檢測技術。隨著第二梯次培訓計畫的啟動，約有15至20名新的博士生將加入，為這個領域帶來新活力。這樣的合作研究不僅加速技術的進步，期望能為全球的醫療及能源問題提供有效解決方案。

資料來源：SciTechDaily

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