Cos'è il materiale mesoporoso?
Un materiale mesoporoso ha aperture all'interno della sua struttura che hanno un diametro compreso tra 2 e 50 nanometri (nm). In termini di porosità, si trova tra materiale microporoso, che presenta aperture inferiori a 2 nm, e materiale macroporoso, che presenta aperture superiori a 50 nm. Uno dei materiali principali in questa classe è la silice e la maggior parte dei suoi usi scientifici deriva dal riempimento dei pori con un materiale secondario. Poiché le aperture sono così piccole, il materiale mesoporoso causerà risposte diverse all'interno dei sistemi rispetto al solo materiale secondario.
Nella scienza fisica, un poro è una misura dello spazio vuoto. Un oggetto poroso ha una grande quantità di vuoto in esso rispetto alle sue dimensioni mentre un oggetto solido o denso no. Nella maggior parte dei casi, l'importanza dei pori all'interno di un materiale mesoporoso si basa sulla superficie e sui pori accessibili. Eventuali vuoti completamente chiusi non sono in genere utilizzabili.
Meso è un prefisso che significa "medio". In questo caso, il materiale mesoporoso prende il nome dal fatto che ha pori più grandi della classe sottostante ma inferiore alla classe sopra. Il motivo per cui questa particolare dimensione è importante è semplicemente la sua natura intermedia. In un certo senso, si comporta come un piccolo materiale più grande e in altri modi si comporta come un piccolo materiale grande, permettendogli di fare cose che le altre classi non possono fare.
Mentre la maggior parte dei materiali mesoporosi sono a base di silice, ci sono anche molti altri tipi. Diversi metalli o le loro basi iniziali, come stagno, titanio o allumina, sono mesoporosi. Questi metalli sono spesso di transizione, nel senso che sono attivamente o hanno la possibilità di trasformarsi in qualcos'altro. Di conseguenza, vengono utilizzati invece i materiali di silice molto più stabili e abbondanti.
La maggior parte degli usi per un materiale mesoporoso deriva da due fattori. In primo luogo, i pori sono abbastanza piccoli da costituire una porzione relativamente piccola dell'intera sostanza. Pertanto, quando un sistema interagisce con il materiale, in genere risponde come se fosse puro anche se ci sono sostanze secondarie trasportate con esso. In secondo luogo, la superficie relativa della sostanza è molto maggiore di quanto indicherebbe la sua dimensione. Ciò consente a grandi quantità di materiale di muoversi all'interno della stessa dimensione fisica rispetto al materiale microporoso.
I lavori principali di un materiale mesoporoso comune rientrano in due categorie: trasporto e filtrazione. Per i lavori di trasporto, i pori del materiale vengono riempiti con una sostanza secondaria e rilasciati. Questi materiali interagiranno con il loro ambiente come materiale principale e il materiale secondario semplicemente viaggerà. Per la filtrazione, il processo funziona al contrario: il materiale puro viene rilasciato in un sistema in cui i materiali secondari entrano nei pori. Questo crea un metodo semplice per rimuovere materiali specifici da una miscela permanente.