维度网讯，加州大学戴维斯分校（UC Davis）与劳伦斯伯克利国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory）的研究人员发现，周围材料能显著提升低能条件下核聚变的发生频率，这一发现催生了名为“材料驱动聚变”的新研究领域。

团队在新闻稿中表示，研究人员或许不再仅仅设计材料来承受聚变的恶劣条件，而是能够设计出在特定条件下促进反应的材料，类似于催化剂加速化学过程的方式。

为测试宿主材料如何影响聚变，团队将氘（氢的一种重同位素）封装到由钛和钯制成的薄金属箔中。他们采用两种不同技术将氘加载到金属中，随后在一系列能量范围内将一束氘离子直接射向加载后的箔片，并测量聚变发生的频率，与没有周围金属的开阔空间中的反应进行对比。

标准物理理论预测，当碰撞能量低于2.5千电子伏特（keV）时，聚变速率会急剧下降。然而团队的测量显示了一个意外结果：在较低能量下聚变速率趋于平稳，形成一个平台。在某些金属样品中，聚变发生频率比没有宿主材料的反应高出约一百亿亿倍（即1后面跟18个零）。

这种反应速率的大幅提升归因于宿主金属的亚原子结构。金属内部的电子以及箔片结构中的微小缺陷，相当于一层屏蔽层包裹在带正电的氘核周围。研究人员解释，材料中的电子和缺陷可能部分屏蔽了氘核之间的静电排斥力，使它们更容易靠近并发生聚变。

通过调整材料的内部结构、电子行为以及整体组成，研究人员可以影响这些核反应发生的难易程度。除了发电之外，控制低能聚变还会产生称为中子的亚原子粒子。伯克利实验室加速器技术与应用物理（ATAP）分部聚变科学与离子束技术组负责人阿伦·佩尔绍德（Arun Persaud）总结说，如果能更好地理解这一效应，将为工程化新材料创造条件，使其在特定条件下影响聚变速率。未来进展或许能催生更紧凑、更高效的中子发生器，在货物扫描、行星科学、医学治疗与成像等领域广泛应用。

团队的工作建立了一种可靠、可重复的方法来测试固体金属如何影响核相互作用，为聚变科学、材料科学和化学之间建立了新的联系。这一发现与埃姆斯国家实验室（Ames National Laboratory）正在进行的工作相呼应，该实验室旨在更好地理解材料如何处理核操作。那里的科学家正在扩展一种名为DuctGPT的人工智能工具，以改进对材料在活性聚变能系统中行为的预测。运行聚变系统会使周围部件承受严苛的运行条件，包括高温、辐射和机械应力。通过向DuctGPT添加新的数据和模型，研究人员可以更好地预测不同材料在这些极端条件下随时间推移的表现。