테프론 교반기는 실험실 과학을 왜곡시킬 수 있습니다

Jun 07, 2023

이 기사는 Attribution 4.0 국제 라이선스에 따라 자유롭게 공유할 수 있습니다.

새로운 연구에 따르면 화학 실험실에서 잘못된 교반 막대를 사용하면 오류가 발생할 수 있다고 합니다.

과학자들은 일반적으로 테플론으로 알려진 PTFE로 만든 교반 막대가 탄소 또는 질화붕소 나노튜브의 특성을 조작하는 데 사용되는 표준 실험실 반응에 오류를 일으킬 수 있음을 발견했습니다.

교반 막대는 비커 바닥에 위치하며 PTFE로 덮인 펠릿 모양의 강자성 금속 막대입니다. 회전하는 자기장이 교반 막대를 회전시킵니다. 이를 통해 연구자들은 수동으로 휘젓지 않고도 닫힌 플라스크에 용액을 혼합할 수 있습니다.

ACS Omega의 새로운 논문은 과학자들이 전자를 자유롭게 하여 다른 원자와 결합시키는 오랫동안 사용된 반응인 Billups-Birch 환원을 통해 나노튜브를 기능화하기 위해 PTFE 교반 막대를 사용할 때 어떤 일이 일어나는지 설명합니다.

과학자들은 나노튜브를 기능화하기 쉽게 만들기 위해 종종 단백질과 같은 분자를 추가하여 응용 분야에 맞게 맞춤화하는 과정인 환원을 사용합니다.

이는 추가하려는 분자가 들어 있는 화학조에 나노튜브를 분산시키는 것만큼 간단할 수 있습니다. 다양한 분자로 나노튜브를 기능화하는 데 사용되는 1단계 공정인 Billups-Birch가 그러한 방법 중 하나라고 연구자들은 말합니다. 라이스대학교 화학 명예교수인 에드워드 빌럽스(Edward Billups)가 이 방법 개발에 도움을 주었다.

질화붕소 나노튜브를 수정하기 위해 이를 사용했을 때, 연구진은 튜브가 회색으로 변하고 PTFE 교반 막대가 검은색으로 변하는 것을 보고 놀랐습니다. 일반적으로 기능화의 증거를 확인하는 데 적합한 표준 열중량 분석에서는 잘못된 점을 발견하지 못했지만 연구자들은 발견했습니다.

"그 외에도 우리는 일관된 결과를 얻을 수 없었습니다"라고 화학, 생명공학, 재료과학 및 나노공학 부교수인 Angel Martí는 말했습니다.

“때때로 우리는 매우 높은 기능화(또는 명백한 기능화)를 얻을 때도 있고 그렇지 못할 때도 있습니다. 정말 이상했어요.”

그들은 Billups-Birch 반응에 사용된 암모니아 기반 용매의 리튬이 막대의 흰색 PTFE와 반응하여 검은색으로 변한다는 사실을 발견했습니다.

“탄소 나노튜브는 검은색이기 때문에 나노튜브가 반응 전반에 걸쳐 막대에 침전되었다고 믿기 쉽습니다.”라고 Martí는 말했습니다. “하지만 그런 일은 일어나지 않습니다. 우리는 Billups-Birch 조건에서 PTFE가 반응한다는 것을 발견했습니다.

“테플론은 일반적으로 어떤 것에도 반응하지 않습니다.”라고 그는 말합니다. “이것이 바로 볶음 막대와 조리기구에 사용되는 이유입니다. 그렇기 때문에 우리가 실험실에서 본 일을 간과하기 쉽습니다.”

문헌을 검색해 본 결과 Billups-Birch에서 PTFE를 피하는 것에 관한 내용은 아무것도 나오지 않았다고 Marti는 말합니다. “그것도 이상했어요. 아마 다른 사람들도 모두 알고 있을 것입니다. 그러나 만일을 대비해 우리가 문제를 조사하기로 결정했습니다. 그래서 우리는 논문을 쓰기로 결정했습니다.”

연구자들은 테플론과의 예상치 못한 반응이 반응 효율을 감소시키고 질화붕소나 탄소 나노튜브를 공격할 수 있는 라디칼을 생성하고 있다고 의심합니다. 그 사이에는 문제에 대한 빠른 해결책이 아마도 가장 간단할 것입니다.

"이제 우리는 유리 코팅된 교반 막대를 사용합니다"라고 Martí는 말합니다. “유리는 완전히 비활성입니다. 이는 우리에게 재현성과 우수한 기능화를 제공합니다.”

국립과학재단(National Science Foundation), 공군 과학연구실(Office of Scientific Research), 웰치 재단(Welch Foundation)이 이 연구를 지원했습니다.

출처: 라이스대학교

원본 연구 DOI: 10.1021/acsomega.8b03677