I chimici della Rice University hanno scoperto che le ancorette ricoperte di PTFE, noto anche come Teflon, reagiscono con le sostanze chimiche in modo inaspettato durante la modifica dei nanotubi attraverso la riduzione Billups-Birch. Le barre che iniziano (e di solito rimangono) bianche diventano nere nella soluzione e alterano i risultati. Credito:Brandon Martin/Rice University
Le palette che mescolano la panna al caffè probabilmente non fanno molta differenza per la bevanda. Ma in un laboratorio di chimica, si scopre che usare l'agitatore sbagliato può distorcere la scienza.
Gli scienziati della Rice University hanno determinato che le ancorette in PTFE, più comunemente noto come Teflon, può introdurre errori in una reazione di laboratorio standard utilizzata per manipolare le proprietà dei nanotubi di carbonio o di nitruro di boro.
Le ancorette sono barre simili a palline di metallo ferromagnetico ricoperte di PTFE che si trovano sul fondo di un becher e sono azionate da un campo magnetico rotante. Consentono di miscelare una soluzione in un pallone chiuso senza agitazione manuale.
Il laboratorio Rice di Angel Martí ha pubblicato un articolo sulla rivista dell'American Chemical Society ACS Omega delineando cosa succede quando si utilizzano ancorette in PTFE per funzionalizzare i nanotubi attraverso la riduzione Billups-Birch, una reazione a lungo utilizzata sviluppata in parte dal professore emerito di chimica Edward Billups, che libera gli elettroni per legarsi ad altri atomi.
La riduzione viene spesso utilizzata per rendere i nanotubi più suscettibili alla funzionalizzazione, il processo di personalizzazione per le applicazioni aggiungendo molecole come le proteine. Può essere semplice come disperdere i nanotubi in un bagno chimico carico delle molecole che si desidera aggiungere. Billups-Birch è uno di questi metodi, un processo in un'unica fase utilizzato per funzionalizzare i nanotubi con una varietà di molecole, secondo i ricercatori.
Un agitatore incontaminato in metallo ferromagnetico con un PTFE, o Teflon, Rivestimento. I chimici della Rice University hanno scoperto le barre inerti, che sono comunemente usati per mescolare prodotti chimici, causare risultati indesiderati durante le reazioni Billups-Birch con carbonio e altri nanotubi. Credito:Brandon Martin/Rice University
Quando lo usarono per modificare i nanotubi di nitruro di boro, i ricercatori sono rimasti sorpresi nel vedere i loro tubi diventare grigi, mentre le ancorette in PTFE sono diventate nere. Analisi termogravimetrica standard, di solito adeguato per vedere prove di funzionalizzazione, non ha visto nulla di sbagliato, ma i ricercatori l'hanno fatto.
"A parte quello, non siamo riusciti a ottenere risultati coerenti, " Martí ha detto. "A volte ottenevamo una funzionalizzazione molto alta - o una funzionalizzazione apparente - ea volte no. È stato davvero strano".
Hanno scoperto che il litio nel solvente a base di ammoniaca utilizzato nella reazione Billups-Birch stava reagendo con il PTFE bianco delle barre, facendoli diventare neri.
"Perché i nanotubi di carbonio sono neri, sarebbe facile credere che i nanotubi si depositassero sulle barre durante la reazione, " Martí ha detto. "Ma non è quello che succede. Abbiamo scoperto che in condizioni Billups-Birch, il PTFE reagisce.
"Il teflon generalmente non reagisce con nulla, " ha detto. "Ecco perché è usato in ancorette, e nelle pentole. Ecco perché è anche facile trascurare ciò che abbiamo visto accadere in laboratorio".
I chimici della Rice University che hanno scoperto che le sostanze chimiche utilizzate nelle riduzioni Billups-Birch dei nanotubi di carbonio reagiscono con le ancorette bianche in PTFE, facendoli diventare neri. Si consiglia di utilizzare ancorette in vetro, come quello in mezzo, per tali riduzioni. Credito:Brandon Martin/Rice University
Martí ha detto che la ricerca nella letteratura non ha rivelato nulla sull'evitare il PTFE in Billups-Birch.
"Era strano, pure, " ha detto. "Forse lo sanno tutti gli altri, ma nel caso avessimo deciso di esplorare il problema. Ecco perché abbiamo deciso di scrivere un documento".
I ricercatori sospettano che la reazione inaspettata con il Teflon stia creando radicali che riducono l'efficienza della reazione e che possono attaccare il nitruro di boro oi nanotubi di carbonio. Intanto, la loro rapida soluzione al problema è forse la più semplice.
"Ora usiamo ancorette rivestite di vetro, " Martí ha detto. "Il vetro è completamente inerte. Questo ci dà riproducibilità e una buona funzionalizzazione".
