ارائه روشی برای جداسازی ایزوتوپ هیدروژن

به گزارش پایگاه خبری و اطلاع رسانی تحقیق و توسعه به نقل از ایسنا، دکتر مهدی نیک عمل، پژوهشگر برتر کشور در رشته فیزیک در سال ۱۳۹۳ و عضو هیات‌علمی دانشگاه شهید رجایی با همکاری پژوهشگرانی از کشورهای انگلستان، آلمان و بلژیک تابش باریکه‌ای از اتم‌های هیدروژن از میان نانوکانال‌های ساخته شده از گرافن سفید را به لحاظ تجربی و نظری مورد بررسی قرار دادند.

در این پژوهش که در دانشگاه منچستر انگلستان انجام شد، محقق ایرانی مسئولیت محاسبات کوانتومی را بر عهده داشته است. مقاله منتشر شده، دومین مقاله این محقق ایرانی در مجله Nature Nanotechnology است.

مجله Nature Nanotechnology سومین مجله برتر غیرپزشکی دنیا به شمار می‌رود.

نیک عمل در مورد کاربرد نتایج حاصل از این تحقیق گفت:  می‌دانیم که  بسیاری از  اتم‌ها دارای ایزوتوپ‌های مختلفی هستند. جدا کردن  ایزوتوپ‌ها از باریکه‌ حاوی ایزوتوپ‌های مختلف در دمای معمولی یکی از نیازهای قدیمی صنعت رادیو پزشکی است.

وی با بیان اینکه در رادیوپزشکی ایزوتوپ‌ها به از بین رفتن سلول‌های سرطانی کمک می‌کنند، خاطر نشان کرد: از این رو در این پژوهش روشی کاملا جدید برای جدا کردن ایزوتوپ‌ها بدون نیاز به رآکتور ارائه شده است.

این محقق ادامه داد: همان‌طور که صافی‌های با منفذهای میکروسکوپی، ذرات میکروسکوپی را جداسازی می‌کنند، صافی‌های نانومتری هم می‌توانند مولکول‌ها و اتم‌های با اندازه‌های متفاوت (در حد آنگستروم تا نانومتر) را جداسازی کنند. اما به لحاظ نظری تفاوت این دو پدیده در ظهور اثرات کوانتومی در ابعاد آنگسترومی است.

وی یادآور شد: در این پژوهش ما با کمک نظریه تابعی چگالی (DFT) یکی از قوی‌ترین ابزارهای محاسبات کوانتومی کنونی، توانستیم سد انرژی در برابر نفوذ و حرکت پخشی هیدروژن و ایزوتوپی از آن را از میان کانال‌های نانومتری محاسبه کنیم. هنوز کاملا مشخص نیست که چقدر نظریه‌های موجود در توصیف دقیق جنبه‌های گوناگون مساله موفق هستند، بااین‌حال DFT فعلا بهترین ابزار برای بررسی رفتار اتم‌های سبک در این نانو کانال‌ها است.

نتایج این پژوهش در قالب یک مقاله با عنوان “Transport of hydrogen isotopes through interlayer spacing in van der Waals crystals” در مجله Nature Nanotechnology با ضریب تأثیر ۳۸٫۹۸۸ منتشر شد.