تاریخ خبر : ۱۳۹۹/۰۹/۲۷
تعداد بازدید : ۲۶۶۲
جداسازی گازها با استفاده از الک های مولکولی
از زمره جدیدترین روش ها برای جداسازی دقیق مخلوطی از گازها، استفاده از اَلَک های مولکولی می باشد. این اَلَک ها در واقع مواد متخلخلی هستند که اندازه تخلخل های موجود در ساختار آنها به صورتی تنظیم شده است که تنها مولکولهایی با اندازه مشخص از آن ها عبور کنند.
ایجاد تخلخلهای هدفمند در ساختارِ مواد دو بعدیِ نانو مقیاسِ اخیراً کشف شده، جهت جداسازی مخلوط گازها، یکی از موضوعات مورد توجه دانشمندان در سالهای اخیر میباشد. در واقع تا قبل از سال 2004 و کشف گرافن، امکان جداسازی بسیاردقیق گازها فراهم نبود. با کشف این ماده ی دو بعدی و ایجاد تخلخل های هدفمند در ساختار آن، امکان جداسازی یک نوع گاز از مخلوطی از گازها فراهم شد. پس از کشف گرافن سایر مواد دوبعدی از جمله تک لایه بور-نیترید و کربن-نیترید به عنوان اَلَک مولکولی معرفی شدند.
یکی از انواع مواد دو بعدی که امروزه بسیار مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است، دی کالکوژنایدهای عناصر واسطه (TMD) میباشند. این فیلم هایِ نازکِ نیمه هادی، موادی با فرمول شیمیایی MX2 هستند. در این مواد M اتم فلز واسطه (M= Mo, W, Ta, V, Ti, etc) و X اتم کالکوژن بوده (S, Se, Te) که یک لایه از اتمهای M بین دو لایه از اتمهای X ساندویچ شده است.
در این مقاله ساختارهای متخلخل WS2 از طریق بمباران اتمی، توسط پرتویی از یونهای گالیم بوجود آمدند. این ساختارهای متخلخل مورد آنالیزهای دقیق SEM ،TEM و غیره قرار گرفتند. باتوجه به اهمیت روز افزون غشاءهای دو بعدی در جداسازی انتخاب پذیر یک نوع گاز، در این مقاله عبور گاز هلیم از ساختارهای متخلخل WS2 مورد مطالعه تجربی و نظری قرار گرفت. بر این اساس، این ساختارهای متخلخل در جداسازی گازی میتواند بسیار جذاب باشد و نسل جدیدی از اَلَک های مولکولی را به دنیای علم معرفی کند. همچنین مبانی فیزیکی مربوطه براساس پراکندگی کوانتومی میتواند زیر بنای نظری قوی برای اینگونه مطالعات بوجود آورد.
این پژوهش با همکاری تیم های تحقیقاتی از دانشگاه های پنسیلوانیا، منچستر و دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی انجام شد. آقای دکتر مهدی نیک عمل، عضو هیأت علمی دانشگاه شهید رجایی و خانم دکتر حسنی محقق پسادکتری ایشان در این پژوهش همکاری داشته اند.
نتایج این کار در مجله Science Advances به چاپ رسیده است.