Hvad er mesoporøst materiale?
Et mesoporøst materiale har åbninger inden for dets struktur, der er mellem 2 og 50 nanometer (nm) i diameter. Med hensyn til porøsitet er det mellem mikroporøst materiale, der har åbninger mindre end 2 nm, og makroporøst materiale, der har åbninger større end 50 nm. Et af hovedmaterialerne i denne klasse er silica, og størstedelen af dets videnskabelige anvendelser stammer fra at fylde porerne med et sekundært materiale. Da åbningerne er så små, vil det mesoporøse materiale forårsage forskellige reaktioner i systemerne end det sekundære materiale alene.
I fysisk videnskab er en pore en måling af det tomme rum. En porøs genstand har en stor mængde tomhed i sig sammenlignet med dens størrelse, mens en solid eller tæt genstand ikke gør det. I de fleste tilfælde er betydningen af porer i et mesoporøst materiale baseret på overflade og tilgængelige porer. Eventuelle helt lukkede hulrum er typisk ikke levedygtige til brug.
Meso er et præfiks, der betyder 'midt'. I dette tilfælde får mesoporøst materiale navnet på det faktum, at det har større porer end klassen under det, men mindre end klassen ovenfor. Grunden til, at denne særlige størrelse er vigtig, er simpelthen dens mellemliggende karakter. På nogle måder fungerer det som et større lille materiale, og på andre måder fungerer det som et lille stort materiale, så det kan gøre ting, som de andre klasser ikke kan.
Mens et flertal af mesoporøse materialer er silicabaseret, er der også flere andre typer. Flere metaller eller deres oprindelige baser, såsom tin, titanium eller aluminiumoxid, er mesoporøse. Disse metaller er ofte overgangsperioder, hvilket betyder, at de aktivt eller har mulighed for at omdanne til noget andet. Som et resultat bruges i stedet de langt mere stabile og rigelige silicamaterialer.
De fleste anvendelser til et mesoporøst materiale stammer fra to faktorer. For det første er porerne små nok til, at de udgør en relativt lille del af hele stoffet. Derfor, når et system interagerer med materialet, reagerer det typisk som om det var rent, selvom der er sekundære stoffer, der bæres sammen med det. For det andet er stoffets relative overfladeareal meget større, end dets størrelse antyder. Dette tillader større mængder materiale at bevæge sig inden for den samme fysiske størrelse sammenlignet med mikroporøst materiale.
De vigtigste job i et almindeligt mesoporøst materiale falder i to kategorier: transport og filtrering. Ved transportopgaver fyldes materialets porer med et sekundært stof og frigøres. Disse materialer vil interagere med deres miljø, da hovedmaterialet og det sekundære materiale simpelthen kører med. Til filtrering fungerer processen omvendt: det rene materiale frigives til et system, hvor sekundære materialer kommer ind i porerne. Dette skaber en enkel metode til at fjerne specifikke materialer fra en stående blanding.