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, è tra materiale microporoso, che ha aperture inferiori a 2 nm, e materiale macroporoso, che ha aperture maggiori di 50 nm. Uno dei materiali principali di 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 sui pori superficiali e accessibili. Eventuali vuoti completamente chiusi non sono in genere praticabili per l’uso.
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 più piccoli della classe sopra. La ragione 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 grande materiale, permettendogli di fare cose che le altre classi non possono fare.
Sebbene la maggior parte dei materiali mesoporosi sia a base di silice, ne esistono anche di 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 invece utilizzati i materiali di silice molto più stabili e abbondanti.
La maggior parte degli usi per un materiale mesoporoso deriva da due fattori. Innanzitutto, 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 maggiori quantità di materiale di muoversi all’interno della stessa dimensione fisica rispetto al materiale microporoso.
I lavori principali di un comune materiale mesoporoso si dividono 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 il materiale principale e il materiale secondario semplicemente cavalcherà. 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 in piedi.