科学者たちはテフロンパイプを使用して、シリカ粒子合成用の安価でシンプルな反応器を作成しています

2020年7月1日

励起子科学におけるARCセンター・オブ・エクセレンスによる

オーストラリアと中国の研究者らは、ナノ医療やバイオイメージングから紙や磨かれたコンクリートの製造に至るまで、多くの重要な用途を持つシリカビーズを作成するための革新的で費用対効果の高い新しい方法を提案した。

実験用および工業用のシリカ粒子の合成は 1960 年代に始まり、通常は大規模なバッチで行われ、機能性を誘導するための制御されたドーピングが困難です。

合成パラメータの制御は、目詰まりしやすいフォトリソグラフィー、エッチング、接着、射出成形を必要とする、コストと時間がかかる小規模マイクロ流体リアクターを通じて実現できます。

今回、驚くほどシンプルな新しいアプローチが実証され、低コストかつ高い信頼性でさまざまなアプリケーションに採用できるようになりました。

メルボルン大学に拠点を置くARC励起子科学センターの研究者らは、華南師範大学の同僚と協力して、ロッドに巻き付けたポリテトラフルオロエチレン（PTFE）または「テフロン」パイプを使用した流れ合成装置を構築した。そして2本の注射器に接続されています。 彼らの結果は、Chemical Engineering Journal に掲載されました。

このアプローチの成功の鍵は、渦流特性を促進するスパイラル チャネルであり、このタイプの流体の流れにより、前駆体流体の極めて効率的な混合が促進されます。

「これが起こると、非常に安価で非常に効率的な化学反応器が手に入ります」と責任著者のイーサー・アキノグル博士は述べた。

「らせん状のチューブ内に液体を入れると、これらの渦のおかげで液体は非常に速く混合され、全体の反応がより均一になり、生成物は均一になり、シリカ粒子のサイズと形状は均一になります。」

この新しいメカニズムは、純粋なシリカ粒子を作成するための工業規模のバッチ製造に代わる可能性は低いですが、カラフルな染料で「ドープ」されたシリカ粒子や、蛍光用の量子ドットをカプセル化します。

「材料コストの観点から見ると、それは非常に合理的です」とアキノグル博士は言いました。

「将来的には、このフロー合成法は、反応に新しい成分を導入するのに理想的です。このフローに何か他のものを入れてプロセス全体と混合することができ、それがこれらのシリカ粒子にカプセル化されます。」

詳しくは：ホイ・ヤンら。 単分散シリカ粒子の高スループット合成のための PTFE ヘリカルキャピラリーマイクロリアクター、Chemical Engineering Journal (2020)。 DOI: 10.1016/j.cej.2020.126063

ARC 励起子科学センター オブ エクセレンスによって提供