ساخت نانوالک‌‌هایی با توانایی غربال گازها

در الک‌هایی که محققان دانشگاه توانتی استفاده می‌کنند، قطر حفرات (۱۲۰ نانومتر)
بسیار بیشتر از ضخامت خود غشا (۴۵ نانومتر) است؛ بنابراین برهم‌کنش موجود میان
مولکول‌های گاز و دیواره‌ی غشا به حداقل خود می‌رسد، همین مسئله مطالعه‌ی حرکت
گاز‌ها را ساده‌تر می‌کند. به‌دلیل نبود برهم‌کنش میان مولکول گاز و دیواره‌ی
غشا، میزان انتقال گاز را می‌توان از روی سرعت حرکت مولکول و ویسکوزیته آن به
دست آورد. در این حالت نیاز به استفاده از ضریب تصحیح نیست.

در اوایل قرن ۲۰ دانشمندی به نام Knudsen، متوجه شد که انتقال گاز از درون یک
لوله را می‌توان از روی سرعت حرکت مولکول‌های گاز و ویسکوزیته آن به دست آورد؛
اما نتیجه‌ی این فرمول کمی از مقدار واقعی فاصله داشت، وی دریافت که برای رسیدن
به مقدار حقیقی باید یک عبارت تصحیح به فرمول اضافه کرد تا میزان برهم‌کنش
مولکول گاز با دیواره‌ی لوله جبران گردد. این برهم‌کنش در لوله‌هایی که طولشان
از نصف قطر حفره بیشتر بود، همیشه به‌عنوان عامل محدودکننده در انتقال گاز
قلمداد می‌شده‌است.

محققان با استفاده از این نانوالک نشان دادند وقتی ضخامت الک (طول لوله‌ای که
گاز از آن عبور می‌کند) ناچیز باشد، بدون نیاز به استفاده از عبارت تصحیح می‌توان
میزان جریان گاز را به دست آورد.

از آنجا که همه‌ی مولکول‌های گاز در جریان گاز شرکت دارند، از این نانوالک می‌توان
به‌عنوان غربالی برای جدا کردن انتخابی گازها، بر اساس جرم مولکولی‌‌شان
استفاده کرد.

آنها دریافتند که این الک به‌صورت انتخابی گاز هلیوم را به نسبت ۳ به ۱ در فضای
آکنده از گاز هلیوم و آرگون از خود عبور می‌دهد.