テフロン製スターラーは研究室の科学を歪める可能性があります

Jun 07, 2023

この記事は、表示 4.0 国際ライセンスに基づいて自由に共有できます。

新しい研究によると、化学実験室で間違った撹拌棒を使用するとエラーが発生する可能性があります。

科学者らは、テフロンとして知られる PTFE 製の撹拌棒が、炭素または窒化ホウ素ナノチューブの特性を操作するために使用される標準的な実験室反応に誤差をもたらす可能性があることを発見しました。

スターラーバーは、ビーカーの底にある PTFE で覆われた強磁性金属のペレット状のロッドです。 回転磁場によって撹拌棒が回転します。 これにより、研究者は手動でかき混ぜることなく、密閉されたフラスコ内の溶液を混合することができます。

ACS Omega の新しい論文では、科学者が PTFE 撹拌子を使用して、電子を解放して他の原子と結合させる古くから使用されている反応である Billups-Birch 還元によってナノチューブを機能化すると何が起こるかを概説しています。

科学者は、ナノチューブを機能化、つまりタンパク質などの分子を追加して用途に合わせてカスタマイズするプロセスに適したものにするために還元を使用することがよくあります。

それは、追加したい分子をたっぷりと含んだ化学薬品浴の中にナノチューブを分散させるのと同じくらい簡単です。 研究者らによると、ナノチューブをさまざまな分子で官能化するために使用されるワンステッププロセスであるビラップス・バーチ法は、そのような方法の1つだという。 ライス大学化学名誉教授のエドワード・ビラップス氏がこの方法の開発に協力した。

これを窒化ホウ素のナノチューブの修飾に使用したところ、研究者らはチューブが灰色に変わり、PTFE 撹拌棒が黒くなったのを見て驚きました。 標準的な熱重量分析は、通常は機能化の証拠を確認するのに十分であり、何も問題は見つかりませんでしたが、研究者らは問題を発見しました。

「それを除けば、一貫した結果は得られませんでした」と、化学、生物工学、材料科学とナノエンジニアリングの准教授であるアンヘル・マルティ氏は言う。

「非常に高度な機能化、または見かけ上の機能化が実現される場合もあれば、そうでない場合もあります。 それは本当に奇妙でした。」

彼らは、ビラップス・バーチ反応で使用されたアンモニアベースの溶媒中のリチウムが棒からの白い PTFE と反応し、棒が黒くなったことを発見しました。

「カーボン ナノチューブは黒いので、反応中にナノチューブがバーに堆積していたと考えるのは簡単でしょう」とマルティ氏は言います。 「しかし、そんなことは起こらない。 ビラップス・バーチ条件では PTFE が反応することがわかりました。

「テフロンは通常、何にも反応しません」と彼は言います。 「だからこそ、かき混ぜ棒や調理器具に使われているのです。 だからこそ、私たちが研究室で何が起こっているのかを見落としがちなのです。」

文献を検索したところ、ビラップス・バーチでの PTFE の回避については何も見つかりませんでした、とマーティ氏は言います。 「あれも変だったな。 もしかしたら他の人も知っているかもしれませんが、念のため問題を調査することにしました。 だからこそ私たちは論文を書くことにしたのです。」

研究者らは、テフロンとの予期せぬ反応によってラジカルが生成され、それが反応効率を低下させ、窒化ホウ素やカーボンナノチューブを攻撃する可能性があるのではないかと考えている。 それまでのところ、問題に対する彼らの迅速な解決策はおそらく最も簡単です。

「現在、ガラスコーティングされた撹拌棒を使用しています」とマルティ氏は言います。 「ガラスは完全に不活性です。 これにより、再現性と優れた機能化が実現します。」

国立科学財団、空軍科学研究局、およびウェルチ財団がこの研究を支援しました。

出典: ライス大学

元の研究DOI: 10.1021/acsomega.8b03677