Rice University kemister upptäckte att omrörarstänger täckta av PTFE, även känd som teflon, reagera med kemikalier på ett oväntat sätt under modifieringen av nanorör genom Billups-Birch-reduktion. Staplarna som börjar (och vanligtvis förblir) vita blir svarta i lösningen och förändrar resultatet. Kredit:Brandon Martin/Rice University
Omrörarna som blandar grädde i ditt kaffe gör förmodligen inte så stor skillnad för drycken. Men i ett kemilabb, det visar sig att använda fel omrörare kan förvränga vetenskapen.
Rice University forskare har bestämt att omrörarstänger gjorda av PTFE, mer känd som teflon, kan införa fel i en standardlaboreaktion som används för att manipulera egenskaperna hos nanorör av kol eller bornitrid.
Omrörarstänger är pelletsliknande stavar av ferromagnetisk metall täckta med PTFE som sitter i botten av en bägare och vrids av ett roterande magnetfält. De tillåter att en lösning blandas i en sluten kolv utan manuell omrörning.
Rice lab of Angel Martí publicerade en artikel i tidskriften American Chemical Society ACS Omega som beskriver vad som händer när PTFE-omrörarstänger används för att funktionalisera nanorör genom Billups-Birch-reduktion, en länge använd reaktion som delvis utvecklats av risprofessor emeritus i kemi Edward Billups som frigör elektroner att binda till andra atomer.
Reduktion används ofta för att göra nanorör mer mottagliga för funktionalisering, processen att anpassa dem för tillämpningar genom att lägga till molekyler som proteiner. Det kan vara så enkelt som att sprida nanorör i ett kemiskt bad laddat med de molekyler du vill lägga till. Billups-Birch är en sådan metod, en enstegsprocess som används för att funktionalisera nanorör med en mängd olika molekyler, enligt forskarna.
En orörd omrörarstav gjord av ferromagnetisk metall med en PTFE, eller teflon, beläggning. Rice University kemister upptäckte de inerta stängerna, som vanligtvis används för att blanda kemikalier, orsaka oönskade resultat under Billups-Birch-reaktioner med kol och andra nanorör. Kredit:Brandon Martin/Rice University
När de använde det för att modifiera nanorör av bornitrid, forskarna blev förvånade över att se deras rör bli grå, medan PTFE-omrörarstavarna blev svarta. Standard termogravimetrisk analys, vanligtvis tillräckligt för att se tecken på funktionalisering, såg inget fel – men det gjorde forskarna.
"Bortsett från det, vi kunde inte få konsekventa resultat, ", sa Martí. "Ibland fick vi väldigt hög funktionalisering – eller skenbar funktionalisering – och ibland skulle vi inte. Det var verkligen konstigt."
De fann att litiumet i det ammoniakbaserade lösningsmedlet som användes i Billups-Birch-reaktionen reagerade med den vita PTFE från stängerna, gör dem svarta.
"Eftersom kolnanorör är svarta, det skulle vara lätt att tro att nanorör avsattes på stängerna under hela reaktionen, " Sa Martí. "Men det är inte vad som händer. Vi fann att under Billups-Birch förhållanden, PTFE reagerar.
"Teflon reagerar i allmänhet inte med någonting, " sa han. "Det är därför det används i omrörare, och i kokkärl. Det är därför det också är lätt att förbise det vi såg hända i labbet."
Rice University-kemister som upptäckte att kemikalier som används i Billups-Birch-reduktioner av kolnanorör reagerar med de vita PTFE-omrörarstavarna, gör dem svarta. De rekommenderar att du använder omrörarstänger av glas, som den i mitten, för sådana minskningar. Kredit:Brandon Martin/Rice University
Martí sa att sökning i litteraturen inte visade något om att undvika PTFE i Billups-Birch.
"Det var konstigt, för, ", sa han. "Kanske alla andra vet - men ifall vi bestämde oss för att utforska problemet. Det var därför vi bestämde oss för att skriva ett papper."
Forskarna misstänker att den oväntade reaktionen med teflon skapar radikaler som minskar reaktionens effektivitet och som kan attackera bornitrid eller kolnanorör. Sålänge, deras snabba lösning på problemet är kanske den enklaste.
"Nu använder vi glasbelagda omrörarstänger, " Sa Martí. "Glas är helt inert. Det ger oss reproducerbarhet och bra funktionalisering."
