I ricercatori del MIT hanno collaborato con un team di scienziati dell'Università della British Columbia, l'Università del Maryland, Laboratorio Nazionale Lawrence Berkeley, e Google per condurre un'indagine pluriennale sulla fusione fredda, un tipo di reazione nucleare benigna che si ipotizza avvenga in un apparato da banco a temperatura ambiente.

Nel 1989, sono stati riportati esperimenti da banco che hanno sollevato speranze che la fusione fredda fosse stata raggiunta. Se è vero, questa forma di fusione potrebbe potenzialmente essere una fonte illimitata, energia senza carbonio. Però, i ricercatori non sono stati in grado di riprodurre i risultati, e sorsero seri interrogativi sulla validità dell'opera. L'argomento è rimasto in gran parte inattivo per 30 anni. (In contrasto, la ricerca sulla fusione "calda" è continuata, compresa la collaborazione SPARC, che mira a commercializzare la tecnologia di fusione.)

Eppure-Ming Chiang, il Professore Kyocera nel Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali del MIT, fa parte del team sponsorizzato da Google che sta rivisitando la possibilità della fusione fredda attraverso metodi scientificamente rigorosi, ricerca peer-reviewed. Un rapporto sui progressi pubblicato oggi in Natura descrive pubblicamente per la prima volta la collaborazione del gruppo.

Il gruppo, che comprendeva circa 30 studenti laureati, postdoc, e scienziati del personale di tutte le istituzioni che collaborano, non ha ancora trovato alcuna prova del fenomeno, ma hanno trovato nuove importanti informazioni sulle interazioni metallo-idrogeno che potrebbero influenzare le reazioni nucleari a bassa energia. Il team rimane entusiasta di indagare su quest'area e spera che il loro viaggio in corso possa ispirare altri nella comunità scientifica a contribuire con dati a questo intrigante campo.

D:Come sei stato coinvolto in un progetto che molti non prenderebbero in considerazione?

A:Matt Trevithick SB '92, SM '94, senior program manager presso Google Research, mi si è avvicinato nella primavera del 2015 e lo ha fatto con molta cautela, tipo di frugando intorno ai bordi all'inizio, e poi ha fatto la domanda, "Cosa ne pensi della fusione fredda?" E la mia risposta a lui è stata che non avevo un'opinione in un modo o nell'altro sui meriti scientifici, perché nel 1989, quando la storia della fusione fredda è scoppiata, Stavo lavorando a tutto campo sulla superconduttività ad alta temperatura, che si era rotto nel 1986-87. Stavamo facendo ricerche furiosamente nel mio laboratorio su questo argomento, e aveva anche avviato una società con collaboratori del MIT. Quindi la storia della fusione fredda andava e veniva, e ne ero marginalmente consapevole.

Poi Matt ha chiesto se fosse qualcosa che mi potrebbe interessare. Google ha reclutato i collaboratori di questo team non dicendoci cosa volevano fare, ma chiedendoci cosa troveremmo interessante da fare. Abbiamo scritto proposte che sono state riviste internamente. Ciò che è stato interessante per me è l'idea che l'elettrochimica, e soprattutto elettrochimica allo stato solido, è una forza motrice molto potente che può creare stati insoliti della materia. Abbiamo applicato questa idea a batterie ad alta energia e attuatori elettrochimici in precedenza, e questo era un altro campo in cui la manipolazione elettrochimica della materia poteva essere interessante.

Questo progetto è stato realizzato di nascosto. Non volevamo che il fatto che Google finanziasse la ricerca in questo settore diventasse una distrazione. Per i primi due anni, non abbiamo nemmeno detto ad altri membri del nostro gruppo la vera ragione dietro gli esperimenti di stoccaggio dell'idrogeno in corso in laboratorio!

Ariel Jackson, un postdottorato, ha avuto un ruolo importante nello sviluppo della proposta originale. Più tardi, Daniel Rettenwander e Jesse Benck si sono uniti come postdoc, e David Young SB '12, SM '18 si è iscritto come studente laureato. Insieme, abbiamo perseguito l'idea di utilizzare diversi tipi di elettroliti, liquido, polimero, e ceramica, come mezzo mediante il quale pompare elettrochimicamente idrogeno nel metallo palladio per ottenere uno stato il più elevato possibile. Abbiamo anche sviluppato tecniche per misurare il carico in modo dinamico in modo più preciso e accurato di quanto non fosse stato fatto prima. Ad oggi siamo riusciti a raggiungere un rapporto H:Pd di 0,96, dove il massimo teorico è 1, misurato con un'incertezza di + o—0.02. Questi risultati sono stati appena pubblicati in Chimica dei materiali , e una misura della cura che abbiamo dedicato a questo lavoro è il fatto che la sezione delle informazioni supplementari del documento è lunga 50 pagine.

D:Che cosa hai imparato, e perché il gruppo ha scelto di pubblicare ora?

A:Il Natura pubblicazione chiarisce che fino ad oggi non abbiamo scoperto prove convincenti per la fusione fredda. Il nostro obiettivo era essere scrupolosamente obiettivi, e penso che siamo riusciti a evitare qualsiasi forma di "pregiudizio di conferma". Però, abbiamo anche appreso che le alte concentrazioni di deuterio ipotizzate necessarie per il verificarsi della fusione fredda sono molto più difficili da raggiungere di quanto ci saremmo aspettati. E, ci sono state una serie di altre scoperte che sono avvenute come risultato del lavoro del gruppo che sono applicabili in altre aree scientifiche.

L'intento di Google fin dall'inizio era quello di finanziare uno sforzo collaborativo multi-istituzionale che avrebbe funzionato in modo silenzioso ma intenso, quindi pubblicare i suoi risultati su riviste peer-reviewed. Ora è il momento giusto per rivelare che questo progetto esiste, per dire alla gente cosa abbiamo trovato e non trovato. Non abbiamo finito - per molti versi questo è solo l'inizio - e vogliamo che altri si uniscano allo sforzo di esaminare la scienza dei materiali, elettrochimica, e fisica che circonda questo argomento.

D:Cosa c'è dopo al MIT?

R:Il progetto al MIT va avanti, e stiamo cercando di aggiungere alla squadra. Ciò che abbiamo appreso negli ultimi tre anni ha suggerito nuovi modi di utilizzare l'elettrochimica e la scienza dei materiali per creare idruri metallici altamente caricati:il palladio di sicuro, ma anche altri metalli. Riteniamo di aver trovato alcune manopole che potrebbero permetterci di creare stati di fase che prima non erano accessibili. Se possiamo produrli in modo controllabile, saranno materiali di destinazione molto interessanti per altri esperimenti all'interno del programma più ampio che esamina, Per esempio, rese di neutroni dalla fusione deuterio-deuterio in un dispositivo di scarica al plasma al Lawrence Berkeley National Lab.

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un popolare sito che copre notizie sulla ricerca del MIT, innovazione e didattica.