科学者たちは、材料の周囲が低エネルギーでの核融合の発生頻度を劇的に高めることができることを発見した。この研究は、材料ベースの核融合という全く新しい研究分野を開拓する。研究者たちは、材料を単に融合の厳しい条件に耐えるように設計するだけでなく、特定の条件下で反応を促進するように材料を設計することができる。これは、触媒が化学過程を加速するのと同様である。

重水素（デウテロン）がチタンとパラジウムで作られた薄い金属箔に埋め込まれた。デウテロンイオンは、金属を含む場合と含まない場合の異なるエネルギーレベルで直接充填された箔に発射された。標準的な物理理論は、衝突エネルギーが2.5キロ電子ボルト（keV）以下になると融合速度が急激に低下すると予測する。しかし、チームは、これらの低エネルギーで、融合速度がプラトー状態になり、一部の金属サンプルでは、材料なしの反応に比べて約1クインティリオン倍も頻繁に融合が起こることを観察した。

この大きな増加は、ホスト金属の原子以下の構造に起因する。金属内の電子と箔の構造内の小さな欠陥は、正に帯電したデウテロン核の周りでシールドのように働く。金属内の電子と欠陥は、デウテロン核間の反発電気力を部分的に遮蔽することで、互いに近づき、融合を容易にする。

材料の内部構造、電子の振る舞い、全体的な組み合わせを変えることで、研究者たちはこれらの核反応がどれだけ容易に起こるかを影響させることができる。低エネルギー融合を制御することは、サブ原子粒子である中性子を生成する。この効果をよりよく理解すれば、特定の条件下で融合速度に影響を与える新しい材料を設計する道が開ける。これは、よりコンパクトで効率的な中性子生成器の発展につながり、その用途には貨物検査、惑星科学、医療治療と画像化が含まれる。

この研究は、固体金属が核相互作用にどのように影響を与えるかをテストするための信頼性の高い再現可能な方法を確立し、融合科学、材料科学、化学の間に新しい接点を作り出す。この発見は、Ames国立研究所で核プロセスをどのように管理するかをよりよく理解するために行われている研究と関連している。そこでの科学者たちは、活性融合エネルギーシステム内の材料の振る舞いについての予測を改善するために、DuctGPTという人工知能ツールを拡張している。