Hva er mesoporøst materiale?

Et mesoporøst materiale har åpninger i sin struktur som er mellom 2 og 50 nanometer (nm) i diameter. Når det gjelder porøsitet er det mellom mikroporøst materiale, som har åpninger mindre enn 2 nm, og makroporøst materiale, som har åpninger større enn 50 nm. Et av hovedmaterialene i denne klassen er silika, og hoveddelen av dets vitenskapelige bruksområder stammer fra å fylle porene med et sekundært materiale. Siden åpningene er så små, vil det mesoporøse materialet forårsake forskjellige responser i systemer enn det sekundære materialet alene.

I fysikkvitenskap er en pore en måling av tomt rom. En porøs gjenstand har en stor mengde tomhet i seg når den sammenlignes med størrelsen mens en solid eller tett gjenstand ikke gjør det. I de fleste tilfeller er viktigheten av porene i et mesoporøst materiale basert på overflate og tilgjengelige porene. Eventuelle helt lukkede tomrom er vanligvis ikke levedyktige for bruk.

Meso er et prefiks som betyr 'midt'. I dette tilfellet får mesoporøst materiale navnet på at det har større porer enn klassen under det, men mindre enn klassen ovenfor. Grunnen til at denne spesielle størrelsen er viktig, er ganske enkelt dens mellomliggende natur. På noen måter fungerer det som et større lite materiale, og på andre måter fungerer det som et lite stort materiale, slik at det kan gjøre ting de andre klassene ikke kan.

Mens et flertall av mesoporøse materialer er silikabasert, er det flere andre typer også. Flere metaller eller deres opprinnelige baser, så som tinn, titan eller aluminiumoksyd, er mesoporøse. Disse metaller er ofte overgangsperioder, noe som betyr at de aktivt, eller har muligheten til, å bli til noe annet. Som et resultat blir de mye mer stabile og rikelig silikamaterialene i stedet brukt.

De fleste bruksområdene for et mesoporøst materiale stammer fra to faktorer. For det første er porene små nok til at de utgjør en relativt liten del av hele stoffet. Derfor, når et system interagerer med materialet, reagerer det vanligvis som om det var rent, selv om det er sekundære stoffer som er ført sammen med det. For det andre er stoffets relative overflate mye større enn størrelsen tilsier. Dette gjør at større mengder materiale kan bevege seg innenfor samme fysiske størrelse sammenlignet med mikroporøst materiale.

Hovedjobbene til et vanlig mesoporøst materiale faller i to kategorier: transport og filtrering. For transportjobber blir materialets porer fylt med et sekundært stoff og frigjort. Disse materialene vil samhandle med miljøet sitt som hovedmateriale og det sekundære materialet vil bare ri sammen. For filtrering fungerer prosessen i omvendt retning: det rene materialet frigjøres til et system der sekundære materialer kommer inn i porene. Dette skaper en enkel metode for å fjerne spesifikke materialer fra en stående blanding.