Fusion är den process som driver solen, att utnyttja den på jorden skulle ge obegränsad ren energi. Dock, forskare säger att att bygga ett fusionskraftverk har visat sig vara en skrämmande uppgift, inte en liten del eftersom det inte har funnits något material som skulle kunna överleva de ansträngande förhållandena som finns i kärnan av en fusionsreaktor. Nu, forskare vid Texas A&M University har upptäckt ett sätt att tillverka material som kan vara lämpliga för användning i framtida fusionsreaktorer.

Solen skapar energi genom att smälta samman väteatomer, var och en med en proton, till heliumatomer, som innehåller två protoner. Helium är biprodukten av denna reaktion. Även om det inte hotar miljön, det skapar förödelse för de material som behövs för att göra en fusionsreaktor.

"Helium är ett grundämne som vi vanligtvis inte tänker på som skadligt, " sa Dr Michael Demkowicz, docent vid institutionen för materialvetenskap och teknik. "Det är inte giftigt och inte en växthusgas, vilket är en anledning till varför fusionskraft är så attraktiv."

Dock, om du tvingar in helium i ett fast material, det bubblar ut, ungefär som koldioxidbubblor i kolsyrat vatten.

"Bokstavligen, du får dessa heliumbubblor inuti metallen som stannar där för alltid eftersom metallen är solid, " sade Demkowicz. "När du ackumulerar mer och mer helium, bubblorna börjar länka ihop och förstöra hela materialet."

Arbetar med ett team av forskare vid Los Alamos National Laboratory i New Mexico, Demkowicz undersökte hur helium beter sig i fasta nanokompositer, material gjorda av staplar av tjocka metallskikt. Deras fynd, nyligen publicerad i Vetenskapens framsteg , var en överraskning. Istället för att göra bubblor, heliumet i dessa material bildade långa kanaler, liknar vener i levande vävnader.

"Vi blev blåsta av vad vi såg, ", sa Demkowicz. "När du lägger mer och mer helium i dessa nanokompositer, istället för att förstöra materialet, venerna börjar faktiskt kopplas samman, resulterar i ett slags kärlsystem."

Denna upptäckt banar väg för heliumresistenta material som behövs för att göra fusionsenergi till verklighet. Demkowicz och hans medarbetare tror att helium kan röra sig genom nätverken av vener som bildas i deras nanokompositer, så småningom lämna materialet utan att orsaka ytterligare skada.

Demkowicz samarbetade med Di Chen, Nan Li, Kevin Baldwin och Yongqiang Wang från Los Alamos National Laboratory, samt tidigare studenten Dina Yuryev från Massachusetts Institute of Technology. Projektet stöddes av Laboratory Directed Research and Development-programmet vid Los Alamos National Laboratory.

"Tillämpningar på fusionsreaktorer är bara toppen av isberget, ", sa Demkowicz. "Jag tror att den större bilden här är i vaskulariserade fasta ämnen, sådana som är ungefär som vävnader med vaskulära nätverk. Vad mer skulle kunna transporteras genom sådana nätverk? Kanske värme eller elektricitet eller till och med kemikalier som kan hjälpa materialet att självläka."