Gözenek boyutları genellikle katı gövdenin geometrik
boyutlarından çok daha küçüktür. Yapısal olarak tüm gözenekli katılar, iki
sınıfa ayrılır; korpüsküler ve sünger benzeri yapılar. Korpüsküler gözenekli
malzemeler (örneğin silis jelleri) farklı şekil ve boyutlarda ergimiş
partiküllerden oluşur ve gözenekler bu partiküller ve bunların toplulukları
arasındaki boşluklardır. Sünger-benzeri cisimlerde (örneğin poröz camlar)
bireysel aıl partikülleri ayırmak imkansızdır ve gözenekleri, çeşitli şekilde
ve değişken kesitli kanal ve boşluk ağları oluşturur. Çoğu durumda, poröz yapı
veya porlar sentez sırasında oluşturulur ve çeşitli koşullara bağlıdır; oksit
gözenekli cisimler için bu koşullar, çözücü türü, sistemin pH'sı, kalsinasyon
sıcaklığı, v.s.’dir. Ancak, sentez sonrası modifikasyonlar gözenek sisteminde değişikliklere
neden olabilir. Poröz cisimlerin ana karakteristikleri gözeneklilik, gözenek
boyutu dağılımı ve spesifik yüzey alanıdır. Açık ve kapalı gözenek arasında da
bir fark vardır. Açık gözeneklerden farklı olarak, gövde içinde bulunan kapalı
gözenek sistemleri, dış ortamla iletişim kurmaz.
Mezoporoz malzeme,
2-50 nm aralığında çaplarda kanallarn veya oyuklar içeren poröz malzemedir.
Mezoporoz malzemeler arasında, pratik açıdan en ilginç
olanları, oldukça dar gözenek boyutu dağılımına sahip yapılardır. Bu tür
objelerin kimyasal bileşimi farklı olabilir, silikatlar ve alüminosilikatlar
(MCM-41, SBA-15 gibi yapılarla birlikte), titanyum, zirkonyum, seryum, karbon
malzemeler gibi. Mezoporoz malzemelerin sentezinde uygulanan en yaygın yöntem,
etrafında inorganik bir çerçevenin oluşturulduğu organik bir şablonun (yapı
oluşturucu ajan) kullanımına dayanır. Organik bileşenin uzaklaştırılmasıyla,
başlangıç şablonunun boyutuna göre belirlenen gözenekler oluşur.
Nanoyapılı mezogözenekli katıların sentezi, uzun zincirli
organik sürfaktanların (yüzey aktif substans) şablonlar olarak kullanıldığı
supramoleküler kalıplama metoduna dayanır. Surfaktan moleküllerinin bir silika
öncül varlığında birleştirilmesi, silika ağı oluşmasıyla kompozit bir meyapıya
yol açar. Yüzey aktif maddenin daha sonra uzaklaştırılmasıyla, sürfaktan
grubunu kopyalayan gözenekli sistemlere sahip bir mezogözenekli malzeme meydana
gelir (Şekil). Bu yöntemle, dar gözenek boyut dağılımları, yüksek BET
(Brunauer-Emmett-Teller) yüzey alanları (~ 1000 m2 g-1)
ve ayarlanabilir gözenek boyutlu (kullanılan yüzey aktif cismine bağlı olarak)
olan katılar üretilir. Ayrıca, çok sayıda farklı katının, inorganik,
organik-inorganik hibridlerin ve organik katıların sentezine uygulanabilir.
Mesoporöz substanslar (malzemeler), katalizörler,
adsorbentler, sensörler, optik, elektronik ve tıp malzemeleri olarak
kullanılır. Nanoteknolojide, mezo-gözenekli malzemeler, nanoboyutlu izole
partiküllerin, nanorçubukların, v.s. sentezi için matrisler (nanoreaktörler)
olarak kullanılırlar.
M41S grubunun farklı supramoleküler yapıları ve TEM görüntüleri
