Kas yra mezoporinė medžiaga?

Mezoporinė medžiaga savo struktūroje turi angas, kurių skersmuo yra nuo 2 iki 50 nanometrų (nm). Kalbant apie poringumą, jis yra tarp mikroporingos medžiagos, kurios angos yra mažesnės nei 2 nm, ir makroporingos medžiagos, kurios angos yra didesnės nei 50 nm. Viena iš pagrindinių šios klasės medžiagų yra silicio dioksidas, o dauguma jo mokslinio panaudojimo kyla iš porų užpildymo antrine medžiaga. Kadangi angos yra tokios mažos, mezoporinė medžiaga sistemose sukels kitokį atsaką nei vien antrinė medžiaga.

Fizikos moksle pora yra tuščios erdvės matas. Porėtame objekte, palyginti su jo dydžiu, yra daug tuštumos, o kietame ar tankiame objekte – ne. Daugeliu atvejų porų svarba mezoporinėje medžiagoje priklauso nuo paviršiaus ir prieinamų porų. Bet kokios visiškai uždarytos tuštumos paprastai nėra tinkamos naudoti.

Meso yra priešdėlis, reiškiantis „vidurinis“. Šiuo atveju mezoporinė medžiaga gavo savo pavadinimą dėl to, kad jos poros yra didesnės nei po ja esančios klasės, bet mažesnės nei aukščiau esančios klasės. Priežastis, kodėl šis konkretus dydis yra svarbus, yra tiesiog tarpinis jo pobūdis. Kai kuriais atžvilgiais jis veikia kaip didesnė maža medžiaga, o kitais atžvilgiais – kaip maža didelė medžiaga, leidžianti daryti tai, ko negali kitos klasės.

Nors dauguma mezoporinių medžiagų yra silicio dioksido pagrindu, yra ir keletas kitų tipų. Kai kurie metalai arba jų pradinės bazės, tokios kaip alavas, titanas ar aliuminio oksidas, yra mezoporiniai. Šie metalai dažnai yra pereinamieji, tai reiškia, kad jie aktyviai arba turi galimybę virsti kažkuo kitu. Dėl to vietoj to naudojamos daug stabilesnės ir gausesnės silicio dioksido medžiagos.

Dažniausiai mezoporinė medžiaga naudojama dėl dviejų veiksnių. Pirma, poros yra pakankamai mažos, kad sudarytų palyginti nedidelę visos medžiagos dalį. Todėl, kai sistema sąveikauja su medžiaga, ji paprastai reaguoja taip, tarsi ji būtų gryna, net jei kartu su ja yra antrinių medžiagų. Antra, santykinis medžiagos paviršiaus plotas yra daug didesnis, nei rodo jos dydis. Tai leidžia didesniems medžiagų kiekiams judėti to paties fizinio dydžio, palyginti su mikroporinga medžiaga.

Pagrindinės įprastos mezoporinės medžiagos užduotys skirstomos į dvi kategorijas: transportavimą ir filtravimą. Transportavimo darbams medžiagos poros užpildomos antrine medžiaga ir išleidžiamos. Šios medžiagos sąveikaus su aplinka kaip pagrindinė medžiaga, o antrinė medžiaga tiesiog važiuos kartu. Filtruojant procesas vyksta atvirkščiai: gryna medžiaga išleidžiama į sistemą, kurioje antrinės medžiagos patenka į poras. Taip sukuriamas paprastas būdas pašalinti konkrečias medžiagas iš stovinčio mišinio.