Les chimistes de l'Université Rice ont découvert que les barres d'agitation recouvertes de PTFE, également connu sous le nom de téflon, réagir avec des produits chimiques de manière inattendue lors de la modification de nanotubes par réduction Billups-Birch. Les barres qui commencent (et restent généralement) blanches deviennent noires dans la solution et modifient les résultats. Crédit :Brandon Martin/Université Rice
Les agitateurs qui mélangent la crème dans votre café ne font probablement pas beaucoup de différence pour la boisson. Mais dans un laboratoire de chimie, il s'avère que l'utilisation du mauvais agitateur peut fausser la science.
Les scientifiques de l'Université Rice ont déterminé que les barres d'agitation en PTFE, plus communément appelé Téflon, peut introduire des erreurs dans une réaction de laboratoire standard utilisée pour manipuler les propriétés des nanotubes de carbone ou de nitrure de bore.
Les barres d'agitation sont des tiges en forme de pastilles de métal ferromagnétique recouvertes de PTFE qui reposent au fond d'un bécher et sont tournées par un champ magnétique rotatif. Ils permettent de mélanger une solution dans un flacon fermé sans agitation manuelle.
Le laboratoire Rice d'Angel Martí a publié un article dans la revue American Chemical Society ACS Oméga décrivant ce qui se passe lorsque des barreaux d'agitation en PTFE sont utilisés pour fonctionnaliser des nanotubes par réduction Billups-Birch, une réaction utilisée depuis longtemps et développée en partie par le professeur émérite de chimie Rice Edward Billups qui libère les électrons pour se lier à d'autres atomes.
La réduction est souvent utilisée pour rendre les nanotubes plus aptes à la fonctionnalisation, le processus de personnalisation pour des applications en ajoutant des molécules comme des protéines. Cela peut être aussi simple que de disperser des nanotubes dans un bain chimique chargé des molécules que vous souhaitez ajouter. Billups-Birch est l'une de ces méthodes, un processus en une étape utilisé pour fonctionnaliser des nanotubes avec une variété de molécules, selon les chercheurs.
Un barreau d'agitation immaculé en métal ferromagnétique avec un PTFE, ou Téflon, enrobage. Les chimistes de l'Université Rice ont découvert les barres inertes, qui sont couramment utilisés pour mélanger des produits chimiques, provoquer des résultats indésirables lors des réactions Billups-Birch avec du carbone et d'autres nanotubes. Crédit :Brandon Martin/Université Rice
Lorsqu'ils l'ont utilisé pour modifier des nanotubes de nitrure de bore, les chercheurs ont été surpris de voir leurs tubes devenir gris, tandis que les barreaux d'agitation en PTFE sont devenus noirs. Analyse thermogravimétrique standard, généralement suffisant pour voir des preuves de fonctionnalisation, n'ont rien vu de mal, mais les chercheurs l'ont fait.
"À part ça, nous ne pouvions pas obtenir des résultats cohérents, " a déclaré Martí. "Parfois, nous obtenions une fonctionnalisation très élevée - ou une fonctionnalisation apparente - et parfois non. C'était vraiment étrange."
Ils ont découvert que le lithium dans le solvant à base d'ammoniac utilisé dans la réaction Billups-Birch réagissait avec le PTFE blanc des barres, en les noircissant.
"Parce que les nanotubes de carbone sont noirs, il serait facile de croire que des nanotubes se sont déposés sur les barreaux tout au long de la réaction, " dit Martí. "Mais ce n'est pas ce qui se passe. Nous avons constaté que dans les conditions de Billups-Birch, le PTFE réagit.
"Le téflon ne réagit généralement avec rien, " dit-il. " C'est pourquoi il est utilisé dans les barres d'agitation, et dans les ustensiles de cuisine. C'est pourquoi il est également facile d'ignorer ce que nous avons vu se produire en laboratoire. »
Les chimistes de l'Université Rice qui ont découvert que les produits chimiques utilisés dans les réductions Billups-Birch des nanotubes de carbone réagissent avec les barres d'agitation en PTFE blanc, en les noircissant. Ils recommandent d'utiliser des barres d'agitation en verre, comme celui du milieu, pour de telles réductions. Crédit :Brandon Martin/Université Rice
Martí a déclaré que la recherche dans la littérature n'avait rien révélé sur l'évitement du PTFE à Billups-Birch.
"C'était étrange, trop, " dit-il. " Peut-être que tout le monde le sait, mais juste au cas où nous décidions d'explorer le problème. C'est pourquoi nous avons décidé d'écrire un article."
Les chercheurs soupçonnent que la réaction inattendue avec le téflon crée des radicaux qui réduisent l'efficacité de la réaction et qui peuvent attaquer le nitrure de bore ou les nanotubes de carbone. En attendant, leur solution rapide au problème est peut-être la plus simple.
« Maintenant, nous utilisons des barres d'agitation revêtues de verre, " dit Martí. " Le verre est complètement inerte. Cela nous donne une reproductibilité et une bonne fonctionnalisation."
