Una strana reazione crea scalpore in laboratorio

Jun 01, 2023

29 marzo 2019

di Mike Williams, 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 l’uso dell’agitatore sbagliato può distorcere la scienza.

Gli scienziati della Rice University hanno determinato che le ancorette in PTFE, più comunemente noto come Teflon, possono introdurre errori in una reazione di laboratorio standard utilizzata per manipolare le proprietà dei nanotubi di carbonio o nitruro di boro.

Le ancorette sono barre simili a pellet di metallo ferromagnetico ricoperte di PTFE che si trovano sul fondo di un bicchiere e vengono ruotate 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 ACS Omega dell'American Chemical Society in cui delinea cosa succede quando le ancorette in PTFE vengono utilizzate per funzionalizzare i nanotubi attraverso la riduzione di Billups-Birch, una reazione utilizzata da tempo e sviluppata in parte dal professore emerito di chimica della Rice Edward Billup che libera gli elettroni per legarsi con altri atomi.

La riduzione viene spesso utilizzata per rendere i nanotubi più suscettibili alla funzionalizzazione, il processo di personalizzazione per applicazioni mediante l'aggiunta di molecole come proteine. Può essere semplice come disperdere i nanotubi in un bagno chimico carico delle molecole che desideri 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.

Quando lo hanno usato 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. L'analisi termogravimetrica standard, solitamente adeguata per individuare prove di funzionalizzazione, non ha rilevato nulla di sbagliato, ma i ricercatori sì.

"A parte questo, non siamo riusciti a ottenere risultati costanti", ha detto Martí. "A volte ottenevamo una funzionalizzazione molto elevata, o una funzionalizzazione apparente, e a volte no. Era davvero strano."

Hanno scoperto che il litio nel solvente a base di ammoniaca utilizzato nella reazione Billups-Birch reagiva con il PTFE bianco delle barre, trasformandole in nere.

"Poiché i nanotubi di carbonio sono neri, sarebbe facile credere che i nanotubi si depositino sulle barre durante la reazione", ha detto Martí. "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 viene utilizzato nelle ancorette e nelle pentole. Ecco perché è anche facile trascurare ciò che abbiamo visto accadere in laboratorio."

Martí ha detto che la ricerca nella letteratura non ha portato alla luce nulla riguardo all'evitare il PTFE a Billups-Birch.

"Anche quello era strano," disse. "Forse tutti gli altri lo sanno, ma nel caso in cui decidessimo di esplorare il problema. Ecco perché abbiamo deciso di scrivere un articolo."

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 o i nanotubi di carbonio. Nel frattempo, la loro rapida soluzione al problema è forse la più semplice.

"Ora usiamo ancorette rivestite di vetro", ha detto Martí. "Il vetro è completamente inerte. Questo ci garantisce riproducibilità e buona funzionalizzazione."

Maggiori informazioni: Carlos A. de los Reyes et al, Effetto avverso delle ancorette in PTFE sulla funzionalizzazione covalente dei nanotubi di nitruro di carbonio e boro utilizzando condizioni di riduzione di Billups-Birch, ACS Omega (2019). DOI: 10.1021/acsomega.8b03677

Informazioni sul diario:ACS Omega

Fornito dalla Rice University