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.