La fusione è il processo che alimenta il sole, sfruttarlo sulla Terra fornirebbe energia pulita illimitata. Però, i ricercatori affermano che la costruzione di una centrale elettrica a fusione si è rivelata un compito arduo, in non piccola parte perché non c'erano materiali che potessero sopravvivere alle estenuanti condizioni che si trovano nel nocciolo di un reattore a fusione. Ora, i ricercatori della Texas A&M University hanno scoperto un modo per realizzare materiali che potrebbero essere adatti all'uso nei futuri reattori a fusione.

Il sole produce energia fondendo atomi di idrogeno, ciascuno con un protone, in atomi di elio, che contengono due protoni. L'elio è il sottoprodotto di questa reazione. Sebbene non minacci l'ambiente, devasta i materiali necessari per realizzare un reattore a fusione.

"L'elio è un elemento che di solito non consideriamo dannoso, " ha detto il dottor Michael Demkowicz, professore associato presso il Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali. "Non è tossico e non è un gas serra, che è uno dei motivi per cui l'energia da fusione è così attraente".

Però, se si forza l'elio all'interno di un materiale solido, sgorga, proprio come le bolle di anidride carbonica nell'acqua gassata.

"Letteralmente, ottieni queste bolle di elio all'interno del metallo che rimangono lì per sempre perché il metallo è solido, " Disse Demkowicz. "Man mano che accumuli sempre più elio, le bolle iniziano a collegarsi e distruggono l'intero materiale."

Lavorando con un team di ricercatori del Los Alamos National Laboratory nel New Mexico, Demkowicz ha studiato come si comporta l'elio nei solidi nanocompositi, materiali costituiti da pile di strati metallici spessi. Le loro scoperte, recentemente pubblicato in Progressi scientifici , sono stati una sorpresa. Piuttosto che fare bolle, l'elio in questi materiali formava lunghi canali, simili a vene nei tessuti viventi.

"Siamo rimasti sbalorditi da quello che abbiamo visto, " Disse Demkowicz. "Mentre metti sempre più elio all'interno di questi nanocompositi, piuttosto che distruggere il materiale, le vene iniziano effettivamente ad interconnettersi, risultando in una specie di sistema vascolare."

Questa scoperta apre la strada ai materiali resistenti all'elio necessari per rendere l'energia di fusione una realtà. Demkowicz e i suoi collaboratori ritengono che l'elio possa muoversi attraverso le reti di vene che si formano nei loro nanocompositi, eventualmente uscire dal materiale senza causare ulteriori danni.

Demkowicz ha collaborato con Di Chen, Nan Li, Kevin Baldwin e Yongqiang Wang del Los Alamos National Laboratory, così come l'ex studentessa Dina Yuryev del Massachusetts Institute of Technology. Il progetto è stato supportato dal programma di ricerca e sviluppo diretto dal laboratorio presso il Los Alamos National Laboratory.

"Le applicazioni ai reattori a fusione sono solo la punta dell'iceberg, " Ha detto Demkowicz. "Penso che il quadro più ampio qui sia nei solidi vascolarizzati, quelli che sono un po' come i tessuti con reti vascolari. Cos'altro potrebbe essere trasportato attraverso tali reti? Forse il calore o l'elettricità o anche sostanze chimiche che potrebbero aiutare il materiale a guarire".