수년 동안 다공성 물질의 표면적 및 기공 크기 분포(PSD)의 특성 분석은 끓는점(77 K)에서 측정한 질소(_N2)의 흡착 등온선 분석이 지배적이었습니다. _N2는 쉽게 구할 수 있고 비싸지 않으며 실험실에서 일상적으로 사용되기 때문에 앞으로도 고체 표면 특성 분석에 가장 많이 사용되는 흡착제가 될 것입니다.

다공성 물질의 텍스처를 특성화하는 최신 접근 방식은 밀도 함수 이론(DFT) 또는 몬테카를로 시뮬레이션과 같은 분자 모델을 사용하는 것을 기반으로 합니다. 분자 상호 작용 전위는 PSD 계산을 위한 모델 개발에 필수적입니다. 불활성 기체를 기반으로 하는 모델은 표면의 화학 부위와의 특정 상호 작용이 아니라 기공 폭과 같은 고체 형상에 가장 민감하기 때문에 기공 크기 특성화에 가장 적합합니다. 따라서 극성 표면 부위와 상호작용하여 흡착 등온선에 영향을 줄 수 있는 강한 4중극자 모멘트를 가진 _N2보다 Ar이 더 좋습니다. 표면 특성 분석에 _N2보다 Ar을 사용하는 것을 선호하는 것은 IUPAC 기술 보고서(2015)에서 공식적으로 권장하고 있습니다.

미세 다공성 탄소를 특성화하는 데 자주 사용되는 또 다른 기체인 이산화탄소,_{CO2는N2보다} 훨씬 더 높은 4중극자 모멘트를 나타냅니다. 최근 연구에서는 _N2와CO2를 4중극자 모멘트가 훨씬 낮은 _{O2와 H2} 기체로 대체했습니다. PSD 계산은 고전 및 양자 보정 2차원 비국소 밀도 함수 이론(2D-NLDFT)에 기반한 분자 모델을 사용하여 수행되었습니다. 여러 대표 탄소 시료에 대해 77 K에서 측정한 _{O2와 N2의} 흡착 등온선과 87 K에서 측정한 Ar의 흡착 등온선에서 도출된 PSD 결과 간의 정량적 일치성을 입증했습니다. 이러한 가스는 PSD 계산을 위한 개별 프로브로 사용하거나 해당 커널과 결합하여 주어진 샘플에서 동시에 측정된 해당 등온선을 맞출 수 있습니다. 이러한 흡착 데이터의 종합적인 분석은 단일 등온선에서 도출된 결과보다 더 강력한 결과를 제공합니다. 일관된 PSD 결과를 제공하는 모델의 또 다른 이점은 동일한 시료에서 측정된 다른 등온선으로부터 한 등온선을 예측할 수 있다는 점입니다.