Nanoreaktör, sınırlı bir mekanda kimyasal reaksiyonlar gerçekleştirmek
için kullanılan, büyüklüğü, boyutlarından en az bir tanesinin 100 nm’yi
geçmediği ve fiziksel olarak düzenlenmiş yapı unsurlarının boyutlarıyla
sınırlanmış bir reaktördür.
Nanoreaktörlerin kilit rolü, sentez prosesi sırasında katı
partiküllerin füzyonunu ve büyümesini, ve bazı durumlarda sentezlenen
malzemelerin sonraki ısıl işlem sırasında ısıyla muamele edilmesini önlemektir.
Nanoreaktörler, genellikle, reaksiyon reagentlarına ve
ürünlerine karşı inert olan doğal veya yapay bir maddenin gözenekleri ile
temsil edilir. Nanoobjeler sentezlendiğinde inert bir matrisin gözenekleri
reagentlerden biriyle doldurulur, ve matris, diğer reagent ile (genellikle sıvı
veya gaz fazda), başlatıcıyla (polimerizasyon durumunda) temasa getirilir, veya
bir elektrik akımına (elektrokimyasal sentez durumunda) maruz bırakılır. Yapay
gözenekli bir malzemedeki gözeneklerin boyutunu kontrol ederek veya doğal bir
gözenekli malzeme (gerekli aralıkta gözeneklerin dar bir boyut dağılımına
sahip) seçerek, mühendisler sentezlenen parçacıkların boyutunu kontrol
edebilir.
Nanoreaktörler, hem inert matris malzemeyle sentezlenmiş bir
malzemenin nanokompozitlerini üretmek için, ve hem de seçici çözülmeye tabi
matrislerle izole edilmiş nano objeler üretmek için kullanılabilir. Doğal
nanoreaktörler, zeolitler ve tabakalı çift hidroksiloksitlerle, yapay
nanoreaktörler ise yapay zeolitler ve elektrokimyasal sentezle üretilen metal
oksitlere dayanan poröz membranlarla tanımlanır.
Nanoreaktör 1D: İki yöndeki boyutu 100 nm’yi geçmeyen, üçüncü boyutu önemli ölçüde daha
büyük olan bir nanoreaktör tipidir.
Reaktiflerin
yalnızca bir yönde difüzyonuna izin veren tek boyutlu nanoreaktörler,
genişletilmiş nanoobjeleri (nanorodlar ve nanofiberler) üretmek için yaygın
olarak kullanılır. Katı-faz bir-boyutlu reaktörler karbon nanotüpler, poröz
silikon, MFI zeolitler, mezoporöz moleküler elekler ve poröz yapılarla (anotlamayla
üretilen alüminyum oksit ve titanyum oksit bazlı) temsil edilir.
Nanoreaktör 2D: Bir yöndeki boyutu 100 nm’yi geçmeyen, diğer iki boyutu önemli ölçüde
daha büyük olan bir nanoreaktör tipidir.
2D-reaktörler olarak
kullanılan en yaygın substans sınıfı katmanlı çift hidroksitler ve çeşitli
grafit türevleridir.
Şekil-1: Deneysel
koşullara bağlı olarak tabakalı çift hidroksit matriste farklı morfolojide
demir bazlı manyetik nanopartiküllerin üretilmesi
Şekil-2: Tabaka-tabaka
tekniği ile konsantrik iki kapsül nanoreaktörünün hazırlanması
