計算化學與人間太陽的發明

核能是效率最高的能源。 引爆原子彈的核裂變，人類已可以控制，目前廣泛使用的核電站即利用受控核裂變技術。氫彈級別的核聚變能量空前巨大，太陽發射的不竭陽光就是來自其內部永不中斷的核爆炸。控制核聚變，使它用於能源和其他和平用途的“人間太陽”項目還在研究階段，不僅美蘇研究多年，中國和法國在受控核聚變研究上也有長足進步。最近，中英科學家在這方面的研究又有新創穫，其中西安交大的丁理峰團隊研發的計算化學方法貢獻了新的路徑技術，在可控核聚變領域取得突破，研究出一種有效獲取高純度氘的材料，相關成果在國際學術期刊《科學》發表。

可控核聚變是一種綠色能源，但如何找到穩定的可控核聚變燃料，仍是一個具有挑戰性的課題。氫的同位素——氘，就是一種潛在的可控核聚變燃料，但氘在自然界中的濃度很低。通常，高純度、高濃度的氘是通過分離‘氫—氘’混合氣體來獲得的，但目前實現這種分離的技術能耗大、效率低、價格昂貴。

由英國皇家學會會士、利物浦大學教授安德魯·庫珀帶領的中英聯合團隊設計出一種新材料，它能通過一種被稱為“動態量子篩分”的過程，將氘氣體從混合氣體中有效地分離出來。

丁理峰和他的博士研究生為分離過程的理論建模作出了重要貢獻。與一般實驗化學需要瓶瓶罐罐的試劑不同，計算化學主要依靠高性能超級計算機，通過計算機模型來研究分子層面的“氫—氘”分離過程，找出這種材料具備優秀性能的原因。

“這是一種混合多孔有機籠狀材料，它能從混合氣體中選擇氘分子並大量吸附，是一種經濟高效的解決方案”。分子模型有助於確定後續實驗方向，從而開發出更好的分離材料。

可控核聚變實現和平利用後，將使人類徹底擺脫對石油等污染性化石燃料的依賴，進入可與陽光試比高的光明無限的境界。除了用作可控核聚變的燃料，氘還被廣泛運用於其他科學研究中，包括非放射性同位素追蹤、中子散射技術以及製藥等領域。科技創新確實是人類永續存在的坦途。