Definisi Kimia Material (Laporan Teknis IUPAC) Abstrak: Laporan ini menggambarkan hasil Proyek yang tujuannya adalah untuk "mengumpulkan, menyusun dan menyebarkan informasi tentang ruang lingkup disiplin kimia material yang baru muncul, mengarah pada definisi otoritatif tentang subjek dalam keluarga ilmu kimia " dan selanjutnya, sebagai akibat wajar, "merekomendasikan kepada IUPAC bagaimana disiplin baru ini dapat terwakili dalam struktur IUPAC". Sejarah dan status terkini dari penelitian dan pengajaran, baru-baru ini diberi label sebagai "kimia material", dijelaskan. Bidang ini telah menjadi salah satu sektor pertumbuhan utama dalam kimia murni dan terapan dan sekarang menyumbang sebagian besar dari semua publikasi dalam ilmu kimia, berdasarkan pada tindakan seperti kutipan jurnal dan makalah dan jurnal yang diserahkan yang seluruhnya atau sebagian untuk subjek ini. Meskipun demikian, masih ada kebingungan besar tentang apa dan yang bukan termasuk dalam lingkup " kimia material", dan tidak ada konsensus mengenai definisi subjek. Setelah memeriksa definisi yang ada untuk "kimia" dan "ilmu material" dan mempertimbangkan usaha-usaha sebelumnya untuk menentukan pokok bahasan, definisi kerja kimia material disarankan sebagai berikut: Kimia material terdiri dari penerapan kimia terhadap disain, sintesis, karakterisasi, pengolahan, pemahaman dan pemanfaatan material, terutama yang memiliki sifat fisik yang berguna atau berpotensi berguna. "Sebagai kesimpulan, laporan tersebut menunjukkan bahwa IUPAC mempertimbangkan untuk mengangkat bidang ini dari status Subdivisi saat ini menjadi" Komite Lintas-Divisi yang akan bekerja dengan semua Divisi IUPAC saat ini untuk mengembangkan dan mensponsori proyek-proyek baru, di bidang pendidikan kimia, nomenklatur, terminologi, kesehatan dan keselamatan kerja dan lain-lain, yang akan meningkatkan pengakuan akan kepentingan saat ini dan masa depan bidang ini dalam komunitas kimia internasional". Kata kunci: biomaterial, keramik, komposit, IUPAC Anorganik Kimia, Divisi, kimia material, ilmu material, logam, bahan molekuler, Nanomaterial, polimer, definisi kerja.
PENDAHULUAN: Bangkitnya KIMIA MATERIAL Jauh sebelum istilah "kimia" dan "material" mulai digunakan, praktik yang sekarang akan kita sebut "Kimia" telah digunakan manusia untuk memperbaiki dan mengembangkan "material". Meskipun demikian, 20 tahun yang lalu, kata "material" dan "kimia" jarang dihubungkan bersama dan beberapa ilmuwan telah menjelaskan upaya penelitian mereka, pertama dan terutama, sebagai "kimia material". Sekarang, di tahun 2009, "kimia material" merupakan salah satu sektor pertumbuhan utama dalam kimia murni dan terapan dan menyumbang sebagian besar dari semua publikasi dalam ilmu kimia. Beberapa langk ah mudah memverifikasi asersi tersebut. Penjangkauan global
Memasukkan frase "kimia material" ke mesin pencari Google menghasilkan 1,9 × 106 hits. Itu menjadi sebanding dengan angka yang ditemukan untuk divisi subjek lain dalam IUPAC "kimia fisik" dengan nilai 10,4 × 106, "kimia organik" 14,0 × 106, "kimia anorganik" 5.2 × 106, dan" kimia makromolekul "0,16 × 106 hit. (Frase "frase" yang paling umum digunakan kimia "skor 0,85 × 106 hits). Penelitian pascasarjana: perspektif Amerika utara Edisi 2005 dari ACS Directory of Graduate Research mencantumkan informasi tentang 665 kimia, teknik kimia, dan departemen kimia lainnya yang terkait di Amerika Serikat dan Kanada. compared to 167 such listings in the 2003 directory and only 97 in 2001. In addition, the 2005 Directory lists 231 additional faculty members who indicated “materials science” as a major research interest/specialty, most of whom were located in chemistry departments. A similar level of expansion has been seen in most other countries. Pengajaran Memasukkan frase "pelajaran’kimia material'" (quote kimia material) ke dalam mesin pencari Google menghasilkan 190.000 hits, termasuk banyak referensi ke situs web yang berkaitan dengan program sarjana dan pascasarjana ("pascasarjana" di Amerika Serikat) di Amerika Serikat, Inggris, Jepang, dan negara-negara lain di seluruh dunia yang berurusan sepenuhnya atau sebagian dengan subjek ini. Termasuk di antara dua halaman pertama dari daftar situs web ini adalah sebagai berikut: "Pusat Pendidikan Material Inggris", yang memberikan saran untuk instruktur mengenai topik dan sumber daya materi dalam kimia material (dan juga diskusi tentang makna dari istilah "kimia material") dan sebuah situs web dari University of Wisconsin di Amerika Serikat yang menggambarkan sebuah program studi pascasarjana kimia material yang melibatkan kedua mata kuliah tersebut (Kimia Anorganik Material, Kimia Organik Material dan Kimia Material Polimer) serta program penelitian anggota fakultas individu di departemen kimia. Dua buku ditemukan yang diarahkan secara khusus pada pengajaran kimia material dan sejumlah pihak lainnya menangani masalah ini seluruhnya atau sebagian dari perspektif penelitian topikal. Sebagai tambahan, Elliot P. Douglas dari Departemen Ilmu dan Teknik Material di University of Florida telah mengembangkan sebuah kursus yang berjudul " Kimia Material untuk Mahasiswa Baru", yang dijelaskan dalam makalah yang diterbitkan oleh Materials Research Society. Pengukuran hasil penelitian global Angka untuk kutipan yang mencakup subdisiplin utama disalah satu jurnal terkemuka di dunia masyarakat kimia adalah sebagai berikut (angka 2006): Kimia Organik Kimia Fisik Kimia Makromolekul
115968 108742 76448
Kimia Anorganik 58002 Kimia Material 38890 Angka untuk kimia material sangat mengesankan sejauh ia bangkit dari nol hampir dalam waktu singkat. Jumlah artikel yang diserahkan ke salah satu jurnal utama di lapangan (Kimia Material) telah meningkat tidak kurang dari 18 kali lipat selama 19 tahun pertama keberadaannya, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1. Peningkatan pengajuan yang serupa selama yang terakhir 10+ tahun telah dicatat di jurnal lain yang fokus sepenuhnya atau sebagian besar pada kimia material terkait, seperti Journal of Material Chemistry (RSC), Bahan Maju dan Bahan Fungsional Lanjutan (Wiley), Bahan Alam (NPG), J Solid State Chemistry (Elsevier), dan banyak lainnya yang fokus pada bidang kimia material dan sains material yang lebih khusus. Konsekuensi dari peningkatan jumlah publikasi adalah perluasan ukuran dan jumlah jurnal yang didedikasikan untuk kimia material. Dengan demikian, Journal of Materials Chemistry telah berkembang dari 6 isu per tahun pada tahun 1991 menjadi 48 isu per tahun pada tahun 2007. Beberapa jurnal baru telah diluncurkan dalam beberapa tahun terakhir untuk menangkap minat yang berkembang dalam berbagai area kimia material ini [misalnya, Soft Matter (RSC), Material Lembut (Taylor & Francis), Small (Wiley-VCH), ACS Nano (ACS), dan Bahan Terapan dan Antarmuka (ACS 2009)]. Ketika seseorang juga menjadi faktor dalam banyak jurnal kimia "mainstream" dalam kimia fisik, kimia anorganik, makromolekul, kimia permukaan, dan sebagainya, sekarang menampilkan persentase kertas yang tinggi yang dapat diklasifikasikan sebagai kimia material (misalnya, dua terbesar dan paling cepat Jurnal kimia kimia yang diterbitkan oleh American Chemical Society, Jurnal Kimia Fisik B dan C, keduanya berfokus pada kimia material), pertumbuhan bidang ini sangat mengejutkan. Jumlah kutipan makalah dari jurnal kimia bahan-bahan ini, dan "faktor dampak" terkait mereka, juga meningkat dengan pesat, bersamaan dengan frekuensi "unduhan" dari langganan web mereka (> 1 juta unduhan pada tahun 2005 setidaknya dalam satu kasus - Kimia Bahan). Salah satu jurnal ini, Kimia Material [7], dengan 38 890 kutipan pada tahun 2006 dan faktor dampak 5.104, saat ini digolongkan oleh Thomson ISI® sebagai jurnal nomor satu dalam ilmu material (dari 178 jurnal) berdasarkan jumlah dari kutipan untuk tahun lalu dan kutipan per kertas lebih dari periode 10 tahun. Semakin lama, bagaimanapun, ini menjadi sebuah isu bahwa frasa "kimia material" diucapkan dengan lebih atau kurang tanpa pandang bulu, seringkali oleh mereka yang hanya mencari yang modis, jadi apa sebenarnya?
MENGURANGI KIMIA MATERIAL Remit dan kelompok kerja Mengingat bahwa ungkapan itu, walaupun baru diciptakan baru-baru ini, telah memegang teguh komunitas kimiawi, penting untuk bertanya bagaimana kimia material harus didefinisikan: apa itu atau (mungkin yang lebih penting) apa yang tidak? Salah satu peran IUPAC adalah penyediaan definisi dan standar yang disepakati secara internasional, masuk akal bagi organisasi
tersebut untuk mengajukan pertanyaan dan sebuah Proyek diluncurkan pada tahun 2005 dengan pengiriman Merakit, menyusun dan menyebarkan informasi tentang ruang lingkup disiplin kimia material yang baru muncul, mengarah pada definisi otoritatif subjek dalam keluarga ilmu kimia. Dan lebih jauh lagi, sebagai akibat wajar Untuk merekomendasikan kepada IUPAC bagaimana disiplin baru ini dapat terwakili dalam struktur IUPAC. Perlu dicatat sejak awal bahwa tujuannya tidak begitu banyak untuk menghasilkan daftar topik atau kategori senyawa dan fenomena tertentu, yang akan segera menjadi ketinggalan zaman, namun untuk menetapkan beberapa prinsip yang dapat digunakan oleh IUPAC dan komunitas kimia pada umumnya membantu dalam menyusun disiplin baru ini dalam keluarga besar ilmu kimia. Untuk mengikuti agenda ini, sebuah kelompok kerja (WG) berkumpul di bawah kepemimpinan Peter Day, Profesor Kimia Fullerian di Royal Institution of Great Britain dan mantan Editor Penasihat Ilmiah Journal of Materials Chemistry. WG termasuk pendiri dan editor utama Chemistry of Materials (LVI), Ketua Dewan Editorial, Journal of Material Chemistry (MP), mantan anggota Dewan Editorial, Journal of Material Chemistry (YS) , dan editor pendiri Journal of Material Chemistry dan penulis beberapa buku teks di bidang kimia material (ARW). WG mendapat masukan dari para praktisi dan dari jurnal yang pada pokoknya mencurahkan perhatian pada subjek ini, juga dari perwakilan dari Divisi IUPAC lainnya. Alat utama adalah sebuah lokakarya, yang diselenggarakan oleh Forum Kimia Bahan (MCF) Royal Society of Chemistry. MCF mengumpulkan perwakilan, bukan hanya pengelompokan subjek yang relevan di dalam RSC, tetapi juga dari disiplin ilmu bersebelahan seperti fisika dan sains material, yang semuanya disumbangkan selain pembicara internasional. Laporan ini mengacu pada masukan mereka dan kami berterima kasih atas bantuan mereka, juga staf RSC, khususnya Graham McCann dan Rachel Brazil.
Asal kimia material Asal-usul kimia material dapat dianggap mendahului kimia itu sendiri. Ensiklopedia online gratis Wikipedia mencatat hal berikut, di bawah "History of Chemistry" [9]: "Sejarah kimia itu panjang dan berbelit-belit. Ini dimulai dengan ditemukannya api; kemudian metalurgi, yang memungkinkan pemurnian logam dan pembuatan paduan, diikuti oleh usaha untuk menjelaskan sifat materi dan transisinya melalui protoscience alkimia. Kimia mulai muncul ketika perbedaan dibuat antara kimia dan alkimia oleh Robert Boyle dalam karyanya The Skeptical Chymist (1661) .... ".
Dengan demikian, praktik kimia dimulai dengan, dan sebagian besar berlanjut sampai sekarang, terkait erat dengan persiapan, pengolahan, dan pemanfaatan "bahan", baik alami maupun sintetis. Contoh awal meliputi penyamakan dan kematian kulit dan serat, ekstraksi logam seperti besi dari bijihnya, dan pengembangan semen dan beton untuk konstruksi. Meskipun demikian, sebelum ca. 20 tahun yang lalu, penerapan istilah "kimia material" untuk kegiatan semacam itu akan dianggap tidak biasa, dan bahkan sampai hari ini terdapat kebingungan besar dalam profesi kimia dan bahan-bahan sains mengenai kimia material yang merupakan bahan. Tentu saja, seseorang harus bertanya apakah ada keuntungan tertentu yang bisa diperoleh dengan membuat pembedaan atau klasifikasi semacam itu. Mengapa membuat perbedaan? Untuk menjawab pertanyaan ini, seseorang hanya perlu beralih ke halaman salah satu jurnal yang terdaftar di atas di wilayah tersebut untuk melihat bagaimana penerapan prinsip dan metode kimia terhadap ilmu material telah mengubah sains dan teknologi secara keseluruhan di bidang ini. Dari perspektif praktis, konsep "kekuatan dalam jumlah" yang dikembangkan dengan baik dan "massa kritis" memberikan alasan lain untuk membuat perbedaan ini. Keefektifan kelompok yang sekarang mencakup proporsi profesi kimia secara signifikan, dalam mempromosikan perubahan kebijakan, distribusi dana, pendidikan ahli kimia, dan lain-lain sulit dibesar-besarkan. Di luar garis penalaran pragmatis ini, pengakuan kimia bahan sebagai subdisiplin kimia yang berbeda, yang menggabungkan berbagai komponen subjek di bawah payung yang menyeluruh, masuk akal dari sudut pandang operasional dan pendidikan. Banyak konsep yang berkaitan dengan struktur, ikatan, dan sifat umum untuk material yang terdiri dari berbagai molekul organik, jaringan anorganik, atau rantai polimer, dan perspektif yang lebih terintegrasi dapat membantu keduanya dalam pemahaman mendasar dan aplikasi praktis dari bahan baru.
STRANDS TERKEMUKA UNTUK KIMIA MATERIAL Beberapa alur yang sebelumnya berbeda yang mencakup semua Divisi IUPAC saat ini telah berkumpul untuk membentuk disiplin ini. Setengah abad yang lalu, pada tahun-tahun setelah Perang Dunia II, kimia solid-state tumbuh sebagai cabang pengetahuan yang berbeda yang diduduki secara eksklusif dengan senyawa anorganik - sintesis, struktur kristal, dan korelasi antara struktur dan sifatnya. Dimana sintesis dan Struktur yang bersangkutan, pusat minat terletak pada ahli kimia anorganik; Di mana hubungan struktur-properti menjadi fokus, maka ahli kimia fisik dan fisikawan memberikan dorongan tersebut. Secara paralel, dan secara terpisah, kimia koordinasi dikembangkan sebagai sektor lebih
lanjut dalam kimia anorganik, yang dibedakan oleh keasyikan dengan spesies molekuler di mana ion logam diselimuti oleh ligan (kebanyakan organik), berbeda dengan keadaan padat, dimana senyawa yang dipelajari memiliki kisi non-molekuler yang terus menerus. Kimia organologam, yang didefinisikan secara luas sebagai senyawa yang melibatkan ikatan logam-karbon tetapi secara eksklusif spesies molekuler, berkembang sekitar 10 tahun kemudian. Kimia organik, yang berasal dari abad ke-19, juga disibukkan dengan molekul diskrit, walaupun terkadang sangat besar, ketika disebut "kimia makromolekul" (efektif, kimia polimer). Pada awal hingga pertengahan abad ke-20, pengembangan polimer sintetis mulai merevolusi sains dan teknologi material secara keseluruhan, sebuah perkembangan yang berlanjut sampai sekarang sebagai salah satu bidang penelitian utama yang dapat disertakan di dalam payung "kimia material". Dimulai pada akhir 1960-an dan memasuki tahun 1970-an, subdivisi sederhana dari bahan sebagai padatan jaringan yang diperluas atau sebagian besar molekul terisolasi mulai rusak seiring dengan meningkatnya minat pada sifat solid-state dari senyawa kimia dan organik polimer dan organik. Dari satu sisi, ahli kimia solid-state menemukan arsitektur kisi yang lebih kompleks, seringkali dengan campuran komponen anorganik dan organik, untuk dipelajari, sementara dari yang lain, spesialis sintesis mulai menyerang target yang dipilih, tidak begitu banyak untuk perilaku mereka sebagai molekul individu. (misalnya, reaktivitas, katalisis), seperti untuk sifat yang dihasilkan saat unit dikemas ke dalam kisi. Untai tambahan adalah bagian yang semakin penting yang dimainkan oleh kimia molekuler - organik, anorganik, dan makromolekul - dalam fabrikasi sirkuit terpadu berskala besar untuk mikroelektronika (foto-resists, prekursor epitaksi balok molekul, dan lain-lain): dalam kasus terakhir, ironisnya, itu dikontrol dekomposisi molekul yang bersangkutan yang menjadi pusat perhatian. Perkembangan ini dipicu peningkatan dorongan oleh penemuan polimer konduktor pada tahun 1970an dan meluasnya penggunaan kristal cair dalam display sementara, dari sisi murni anorganik, perkembangan spektakuler pada superkonduktivitas suhu tinggi di akhir tahun 1980an menarik perhatian pada kesempatan untuk tidak terlihat. -untuk sifat yang disediakan oleh struktur oksida logam kompleks. Yang terakhir ini secara khusus memusatkan perhatian pada komposisi komposisi, kemurnian fasa, dan struktur mikro yang hati-hati. Kemudian, dan secara signifikan, muncul fenomena resistensi magneto kolosal pada struktur perovskite valensi campuran, dengan implikasi serupa. Dua perkembangan lainnya dalam dekade terakhir menggambarkan bagaimana bidang yang sekarang kita kenali sebagai "kimia material" telah tumbuh semakin kompleks dalam ramifikasinya. Pertama, rute kimia semakin banyak digunakan untuk mensintesis struktur extended, baik dalam bentuk cluster diskrit ("nol-dimensi") seperti dendrimer dan cluster logamorganik yang disesuaikan, atau semikonduktor atau permukaan logam yang dimodifikasi secara selektif ("dua dimensi ") Oleh pelekatan molekul elektro-aktif. Kedua, seluruh bidang nanosains dikembangkan selama dekade terakhir tergantung pada desain dan kontrol kimia (nanotube, "difungsikan" logam, dan partikel semikonduktor, dll.).
Akhirnya, dan mungkin dengan potensi ekspansi jangka panjang terbesar, adalah kedatangan kimia ke bidang biomaterial. Dimulai dengan bahan-bahan bulk (meskipun sangat bertekstur) seperti sutera tulang atau laba-laba, seseorang menuju ke struktur heterogen yang melibatkan modifikasi permukaan dan isu penting biokompatibilitas. Di antara biomaterial, perbedaan dapat dibuat antara bahan yang diproduksi oleh bentuk kehidupan dan bentuk yang dibuat oleh manusia, melalui sintesis kimia, untuk gunakan pada organisme hidup sebagai prostesis atau untuk tujuan lain. Namun, perbedaan ini menjadi semakin kurang jelas karena ahli kimia mengadaptasi bahan alami untuk memenuhi kebutuhan spesifik dalam aplikasi nonbiologis atau mengembangkan bahan sintetis yang dirancang untuk menjalani biodegradasi di alam. Dengan banyaknya keragaman zat dan teknik, hanya diringkas bahwa berkelompok bersama di bawah frasa portmanteau "kimia material", seseorang dapat secara sah bertanya apakah memang ada cukup kesamaan di antara keduanya untuk membentuk subdivisi ilmu kimia yang valid.
APA MATERI? Kunci untuk menentukan kimia material terletak pada mendefinisikan apa yang merupakan "materi" yang berbeda dengan hanya kimia material. Beberapa definisi kamus adalah Masalah dari mana sebuah artikel, kain atau struktur dibuat. [10] Hal dari mana sesuatu dibuat. [11] Sebuah substansi fisik yang bisa dibuat dari mana. [12] Zat yang memiliki sifat yang membuatnya berguna pada mesin, struktur, perangkat dan produk. [13] Dalam kebanyakan buku teks sains dan teknik material, bahan diklasifikasikan ke dalam kategori luas, berdasarkan konstitusi kimia dan sifat fisiknya yang khas. Bahan padat umumnya dikelompokkan menjadi tiga kategori dasar: logam, keramik, dan polimer. Mengingat perkembangan terakhir di bidang-bidang seperti dioda pemancar cahaya organik, optik nonlinier, dan lain-lain, kategori polimer harus diperluas untuk mencakup bahan molekuler lainnya dimana sifat kolektif yang berguna dihasilkan dari interaksi antara molekul komponen individual. Selain itu, ada dua kelompok bahan rekayasa penting lainnya: komposit dan semikonduktor. Komposit terdiri dari kombinasi dua atau lebih bahan berbeda, sedangkan semikonduktor dibedakan dengan karakteristik elektriknya yang tidak biasa. Selain klasifikasi ini berdasarkan struktur, ikatan, dan sifatnya, material juga semakin diklasifikasikan berdasarkan fungsinya, misalnya elektronik, biomedis, struktural, dan optik (dan optik nonlinier).
Untuk merancang definisi yang lebih umum, banyak peserta di Workshop merasa bahwa gagasan fungsionalitas dan aplikasi (setidaknya potensi penerapan) perlu dipertimbangkan. Materi adalah sesuatu yang memiliki sifat yang memberikannya potensi penerapan, baik struktural, seperti bahan bangunan, fungsional, seperti bahan yang digunakan untuk membuat perangkat (elektronik, optik, atau magnet), atau biologis dengan aplikasi biomedis. Materi umumnya dianggap sebagai cairan padat atau terorganisir (misalnya, kristal cair) di mana interaksi antara entitas yang membentuk kumpulan memainkan peran besar dalam menentukan sifat yang dihasilkan. Konsep kunci lainnya adalah sifat-sifat yang muncul, seperti yang dipahami dalam ilmu baru tentang kompleksitas. Bahan adalah kumpulan subunit. Sifat material muncul dari cara subunit ini disatukan. Sementara satu molekul memiliki sifat yang terkait den gan struktur kimianya, yang tetap konstan terlepas dari keadaan agregasinya, sifat material bergantung pada bagaimana subunitnya dikumpulkan. Beberapa sifat emergensi semacam itu disebut kolektif karena adanya hanya ditemukan di sampel yang dirakit. Sebagai contoh, feromagnetisme bukanlah milik satu unit atom atau molekuler tetapi hanya satu kesatuan unit. Selain itu, sifat dapat timbul dari cacat struktural dan bahan yang terbuat dari subunit kimia yang sama namun dengan cacat yang berbeda dapat memiliki sifat yang berbeda. Hubungan antara struktur dan properti ini dapat digunakan untuk mendefinisikan "materi" dan membedakannya dari "kimia material". Contoh dari bahan semacam itu adalah Ca2SiO4 yang propertinya bergantung pada struktur kristal detilnya: β- polimorf bereaksi dengan air dan mengeras untuk membentuk beton, sedangkan γ polimorf tidak bereaksi dengan air. Seluruh industri konstruksi bertumpu pada pengaturan kemasan rinci ion Ca2 + dan SiO4 4- komponen kunci semen ini! Ini dapat dibandingkan dengan molekul asam benzoat, yang merupakan kimia material yang sifatnya hanya terkait dengan susunan kimia materialnya.
KARAKTERISASI KIMIA MATERIAL Dengan membangun definisi materi, sekarang mungkin untuk mengembangkan pendekatan terhadap praktik kohesif yang disebut "kimia material" dengan membangun beberapa aspek penting. • berorientasi pada aplikasi atau keingintahuan Banyak materi kimia dimotivasi untuk menemukan dan mengembangkan materi yang dapat dimanfaatkan untuk aplikasi yang diinginkan. Sementara ini adalah faktor pendorong penting, ada juga kebutuhan untuk mengembangkan hubungan struktur-properti yang penting untuk kemajuan lebih lanjut. Ahli kimia dapat menghasilkan bahan baru sebelum aplikasi potensial mereka dipahami. Disiplin harus mencakup kemampuan untuk mensintesis, mempelajari, dan menilai materi baru.
• struktural, fungsional, atau biologis Saat ini, karya banyak ahli kimia bahan difokuskan untuk memproduksi bahan perangkat fungsional dan disiplin sering dipandang terfokus pada produksi bahan dengan fungsi-listrik, optik, atau magnet. Produksi bahan struktural seperti paduan, komposit, dan plastik terlihat tradisional sebagai provinsi ilmuwan material. Ilmu polimer tidak selalu terhubung secara historis dengan kimia material lainnya, terutama karena jumlah dan kekuatan jurnal yang dikhususkan untuk kimia makromolekul saja. Namun, dengan perkembangan polimer konduksi, kimia material dan komunitas ilmu polimer semakin dekat. Pengembangan bahan berstruktur nano dan cerdas baru juga menyatukan masyarakat dan membawa ilmu pengetahuan terlibat dalam materi fungsional dan struktural bersama-sama. Kimia material meliputi bahan struktural dan fungsional. Sifat struktural seperti kekuatan atau fleksibilitas harus dianggap sebagai jenis fungsionalitas. Fakta bahwa ahli kimia saat ini lebih tertarik pada jenis fungsi lainnya yang mungkin berubah di masa depan dan tentunya, perluasan yang besar di bidang bahan biologi diantisipasi. • merancang dan mengolah bahan Konsep disain sangat penting dalam menentukan karya kimia materialwan. Daripada murni menyelidiki sifat, kimia materialwan mencoba memanipulasi proses sintetis untuk menghasilkan fungsi yang diinginkan. Hubungan antara metode sintesis dan disain akhir produk sangat penting bagi kimia materialwan. • karakterisasi dan analisis Teknik karakterisasi penting untuk pekerjaan semua ahli kimia. Namun, sementara banyak ahli kimia arus utama terutama berkepentingan dengan karakterisasi struktur kimia atau molekul, kimia materialwan sering tertarik untuk melihat struktur di semua tingkat, mulai dari cacat dan skala sel satuan hingga nano, meso dan mikro. Mikroskopi dalam segala bentuknya dari optik ke elektron dan pemindaian pemindai penting dalam karya ahli kimia bahan. "Analisis" dapat berupa analisis teoretis atau pemodelan struktur elektronik dan / atau molekul / kristal material dan bahkan interaksi yang terjadi bila molekul hadir dalam padatan atau media lain. Dengan cara ini, wawasan penting dapat diperoleh mengenai struktur / hubungan properti makroskopik suatu material.
Apa yang bukan kimia material? Mungkin disepakati bahwa hanya mensintesis zat kimia baru dalam bentuk nano atau makroskopik bukanlah kimia material tapi hanya sintesis kimia. Agar bisa dianggap material kimia perlu ada unsur aplikasi, fungsi, atau desain. Misalnya, dalam kasus "bahan nano", harus ada beberapa indikasi sifat khusus atau potensial yang dihasilkan secara langsung atau tidak
langsung dari ukuran kecil dan rasio permukaan-ke-volume yang sangat tinggi dari substansi. Bekerja pada bahan baru yang terkait dengan properti tertentu harus disertakan sebagai kimia material kimia karena mungkin menghasilkan jenis bahan baru dengan sifat yang sebelumnya tidak dikenal yang mengarah ke aplikasi yang tidak terbayangkan. Penelitian kimia (non-bahan) diarahkan untuk membangun pemahaman kita tentang ilmu kimia itu sendiri, tentang bagaimana materi disusun, berinteraksi, dan bagaimana sifat mendasar muncul. Hal ini juga sangat tepat berkaitan dengan sintesis dan identifikasi rakitan atom yang sama sekali baru dalam bentuk molekul dan padatan yang mungkin ternyata tidak dikenali-untuk perilaku. Selain itu, cenderung untuk fokus pada reaktivitas, yang menjadikannya sumber daya vital bagi industri kimia, baik farmasi maupun petrokimia. Tak pelak lagi, ada daerah pertengkaran saat mencoba mendefinisikan subdisiplin kimia material. Apakah katalisis dianggap sebagai bagian dari lapangan? Katalisis homogen tentu tidak sesuai dengan definisi di atas (kecuali "katalis homogen" dibuat bagian dari struktur yang lebih besar untuk membuatnya dapat dipulihkan dari media reaksi cair, namun tetap cukup mobile untuk berfungsi seperti pada larutan) Tapi banyak orang, dan setidaknya beberapa jurnal di daerah itu, pertimbangkan perancangan katalis heterogen baru untuk menjadi bagian kimia material. Contoh lainnya adalah "bahan energik", yaitu zat yang dirancang untuk mengalami dekomposisi cepat dengan kekuatan peledak. Makalah tentang topik ini dapat ditemukan di beberapa jurnal kimia material, walaupun pertanyaan tentang apakah hasil kepentingan dari masing-masing molekul yang menyusun "materi" dalam bentuk aktifnya atau dari ensemble molekul tidak memiliki yang jelas. menjawab. Ada area lain yang bisa diperdebatkan, seperti sintesis kimia dari pendahulu bahan itu sendiri dan di mana fokusnya adalah pada metodologi sintetis yang bertentangan dengan produk material. Contohnya adalah precursor kimia uap (CVD), pengembangan metode baru untuk sintesis polimer [misalnya, penambahan metatesis (ADMET) polimerisasi], atau sintering keramik. Menuju definisi kerja
Sebuah definisi sebelumnya disarankan pada tahun 1992 dalam sebuah artikel oleh salah satu anggota WG dalam Buletin Penelitian Material Research [14], dan kemudian dalam sebuah bab dari sebuah buku tentang kimia material [15], yang telah digunakan oleh jurnal, Kimia Bahan, yaitu, Kimia yang berkaitan dengan (atau diarahkan pada [15]) persiapan, pengolahan dan analisis bahan
Sejumlah definisi kimia material dapat ditemukan di situs-situs departemen kimia universitas. Beberapa contoh diberikan di bawah ini. Cabang kimia ditujukan untuk persiapan, karakterisasi dan pemahaman zat / sistem yang memiliki beberapa fungsi berguna tertentu (atau fungsi yang berpotensi berguna). Universitas Wisconsin Kimia material melibatkan sintesis dan studi bahan yang memiliki sifat elektronik, magnetik, optik dan mekanik yang menarik dan berpotensi berguna. Universitas Washington Kimia material adalah disiplin yang relatif baru yang berpusat pada sintesis rasional bahan fungsional baru dengan menggunakan beragam metode sintetis yang ada dan yang baru. Universitas Oregon Kimia material berbeda dari penelitian kimia klasik karena umumnya berkaitan dengan interaksi yang timbul dari pengorganisasian molekul, polimer, dan gugus dengan sisik panjang di luar dimensi molekul kecil yang khas (nanometer sampai sentimeter). Institut Teknologi Massachusetts Selain itu, definisi berikut disarankan di Workshop: Kimia material adalah kimia dari perancangan, sintesis dan karakterisasi rakitan molekul yang sifatnya timbul dari interaksi di antara keduanya. Kimia material adalah pemahaman, sintesis, pengolahan dan eksploitasi senyawa atau zat dalam bentuk rakitannya. Kimia material adalah sintesis, pengolahan, karakterisasi, pemahaman dan eksploitasi senyawa yang memiliki sifat dan aplikasi bermanfaat atau berguna. Kami mengusulkan bahwa, dalam publikasi di mana definisi diperlukan, definisi kerja berikut digunakan: Kimia material terdiri dari penerapan kimia terhadap disain, sintesis, karakterisasi, pengolahan, pemahaman dan pemanfaatan material, terutama yang memiliki sifat fisik yang berguna atau berpotensi berguna. Definisi yang diusulkan ini mengacu pada definisi yang ada untuk istilah "kimia" dan "bahan", sambil mengakui bahwa "bahan" yang selama ini (dan cenderung cenderung ke depan) sangat menarik perhatian para praktisi kimia material umumnya yang memiliki sifat tertentu, misalnya mekanis, elektrik, magnetik, optik, dan lain-lain yang membuat mereka berguna, atau berpotensi berguna, dalam arti fungsional. Dengan demikian, kata kunci "berguna" dan "properti" ditambahkan untuk mendefinisikan "materi" yang paling mungkin menjadi subjek penyelidikan di bidang ini dan juga kenyataan bahwa fungsionalitas, atau prospek fungsionalitas, merupakan hal utama. pengemudi untuk penelitian dan pengembangan di lapangan.
Kimia material di IUPAC Ini sangat jelas bahwa kimia material memiliki dampak pada, dan memerlukan masukan dari, banyak divisi tradisional ilmu kimia (fisik, organik, anorganik, makromolekul, dan lain-lain) seperti yang didefinisikan oleh IUPAC. Bisa juga dikatakan bahwa kegunaan dan kepentingannya baik untuk sains dan industri memiliki status yang lebih menonjol dalam struktur IUPAC. Saat ini, kepentingan subjek diawasi oleh Sub-komite Antar Bagian untuk Kimia material, yang secara formal ditempatkan di bawah Divisi Kimia Anorganik. Kami berpendapat bahwa pengaturan ini tidak lagi merespons secara memadai terhadap ukuran dan jangkauan komunitas kimia material, yang mencakup berbagai bahan dan disiplin ilmu. Proyek WG mengemukakan bahwa IUPAC mengatasi kekurangan saat ini dengan membentuk Komite Antar Divisi yang akan bekerja sama dengan semua Divisi IUPAC saat ini untuk mengembangkan dan mensponsori proyek-proyek baru, di bidang pendidikan kimia, nomenklatur, terminologi, kesehatan dan keselamatan kerja, dll, yang akan meningkatkan pengakuan akan kepentingan saat ini dan masa depan bidang ini ke komunitas kimia internasional.
