Ulige reaktioner skaber røre i laboratoriet

De rørere, der blander fløde i din kaffe, gør nok ikke den store forskel for drikken. Men i et kemilaboratorium, det viser sig at bruge den forkerte omrører kan skævvride videnskaben.

Rice University-forskere har fastslået, at rørestave lavet af PTFE, mere almindeligt kendt som teflon, kan indføre fejl i en standard laboratoriereaktion, der bruges til at manipulere egenskaberne af kulstof eller bornitrid nanorør.

Omrørerstænger er pelletlignende stænger af ferromagnetisk metal dækket af PTFE, der sidder i bunden af ​​et bægerglas og drejes af et roterende magnetfelt. De gør det muligt at blande en opløsning i en lukket kolbe uden manuel omrøring.

The Rice lab of Angel Martí publicerede et papir i American Chemical Society journal ACS Omega skitserer, hvad der sker, når PTFE-rørestave bruges til at funktionalisere nanorør gennem Billups-Birch-reduktion, en længe brugt reaktion udviklet til dels af risprofessor emeritus i kemi Edward Billups, der frigør elektroner til at binde med andre atomer.

Reduktion bruges ofte til at gøre nanorør mere modtagelige for funktionalisering, processen med at tilpasse dem til applikationer ved at tilføje molekyler som proteiner. Det kan være så simpelt som at sprede nanorør i et kemisk bad fyldt med de molekyler, du vil tilføje. Billups-Birch er en sådan metode, en et-trins proces, der bruges til at funktionalisere nanorør med en række forskellige molekyler, ifølge forskerne.

Da de brugte det til at modificere nanorør af bornitrid, forskerne var overraskede over at se deres rør blive grå, mens PTFE-rørestavene blev sorte. Standard termogravimetrisk analyse, normalt tilstrækkeligt til at se tegn på funktionalisering, så ikke noget galt - men det gjorde forskerne.

"Bortset fra det, vi kunne ikke få ensartede resultater, " sagde Martí. "Nogle gange ville vi få meget høj funktionalisering - eller tilsyneladende funktionalisering - og nogle gange ville vi ikke. Det var virkelig mærkeligt."

De fandt, at lithium i det ammoniakbaserede opløsningsmiddel, der blev brugt i Billups-Birch-reaktionen, reagerede med den hvide PTFE fra stængerne, gør dem sorte.

"Fordi kulstof nanorør er sorte, det ville være let at tro, at nanorør aflejrede sig på stængerne under hele reaktionen, " sagde Martí. "Men det er ikke, hvad der sker. Vi fandt ud af, at under Billups-Birch-forhold, PTFE reagerer.

"Teflon reagerer generelt ikke med noget, " sagde han. "Det er derfor, det bruges i rørebarer, og i køkkengrej. Derfor er det også nemt at overse, hvad vi så ske i laboratoriet."

Martí sagde, at søgning i litteraturen ikke viste noget om at undgå PTFE i Billups-Birch.

"Det var mærkeligt, også, " sagde han. "Måske ved alle andre det – men bare hvis vi besluttede at udforske problemet. Derfor besluttede vi at skrive et papir."

Forskerne formoder, at den uventede reaktion med Teflon skaber radikaler, der reducerer reaktionens effektivitet, og som kan angribe bornitrid eller kulstofnanorør. I mellemtiden, deres hurtige løsning på problemet er måske den enkleste.

"Nu bruger vi glasbelagte rørestave, " sagde Martí. "Glas er fuldstændig inert. Det giver os reproducerbarhed og god funktionalisering."