Gli scienziati utilizzano un tubo di Teflon per realizzare un reattore semplice ed economico per la sintesi di particelle di silice

1 luglio 2020

dal Centro di eccellenza ARC nella scienza degli eccitoni

Ricercatori in Australia e Cina hanno proposto un nuovo metodo innovativo ed economicamente vantaggioso per la creazione di perle di silice, che hanno una serie di usi chiave, che vanno dalla nanomedicina e bioimaging alla produzione di carta e cemento lucidato.

La sintesi di particelle di silice per usi sperimentali e industriali è iniziata negli anni '60 e solitamente avviene in grandi lotti, dove il doping controllato per indurre la funzionalità è difficile.

Il controllo dei parametri di sintesi può essere ottenuto attraverso reattori microfluidici su piccola scala, costosi e dispendiosi in termini di tempo, che richiedono fotolitografia, incisione, incollaggio e stampaggio a iniezione, che sono soggetti a intasamento.

Ora è stato dimostrato un nuovo approccio sorprendentemente semplice, che potrebbe essere adottato per varie applicazioni a basso costo e con un elevato grado di affidabilità.

I ricercatori dell'ARC Center of Excellence in Exciton Science, con sede presso l'Università di Melbourne, e in collaborazione con i colleghi della South China Normal University, hanno costruito un dispositivo di sintesi del flusso utilizzando un politetrafluoroetilene (PTFE) o "Teflon", un tubo avvolto attorno a un'asta e collegato a due siringhe. I loro risultati sono stati pubblicati sul Chemical Engineering Journal.

La chiave del successo di questo approccio è un canale a spirale che promuove le caratteristiche del flusso a vortice e questo tipo di flusso del fluido favorisce una miscelazione estremamente efficiente dei fluidi precursori.

"Quando ciò accadrà, ora avrai questo reattore chimico molto economico e abbastanza efficiente", ha detto l'autore corrispondente Dr. Eser Akinoglu.

"Una volta disposti i fluidi in un tubo avvolto a spirale, a causa di questi vortici si mescolano molto rapidamente e... la reazione complessiva è più omogenea, il prodotto è omogeneo e le particelle di silice hanno dimensioni e forma uniformi."

Sebbene sia improbabile che questo nuovo meccanismo sostituisca la produzione batch su scala industriale per la creazione di particelle di silice pura, potrebbe benissimo competere con l'approccio microfluidico utilizzato nella sintesi di nanoparticelle di silice per applicazioni specializzate e di nicchia, come particelle di silice "drogate" con coloranti colorati o incapsulare punti quantici per la fluorescenza.

"Dal punto di vista dei costi materiali, è molto ragionevole", ha detto il dottor Akinoglu.

"Per il futuro, questo metodo di sintesi a flusso è ideale per l'introduzione di nuovi componenti nella reazione... potresti mettere qualcos'altro in questo flusso da mescolare con l'intero processo e verrà poi incapsulato in queste particelle di silice."

Maggiori informazioni: Hui Yang et al. Un microreattore capillare elicoidale in PTFE per la sintesi ad alto rendimento di particelle di silice monodisperse, Chemical Engineering Journal (2020). DOI: 10.1016/j.cej.2020.126063

Fornito da ARC Center of Excellence in Exciton Science