Nu var det rätt länge sedan jag uppdaterade bloggen med mina vetenskapliga publikationer. Hade tänkt att göra det tidigare, men väntade på att kunna beskriva en grupp artiklar på samma ämne – jontransfer mellan organiska lösningar och vatten.

Vatten och olja blandas som bekant inte, men ämnen som är lösta i den ena vätskan (eller fasen, som vi ofta säger) kan flyttas genom ytan mellan de två in i den andra fasen. Det här kan ske spontant, eller så kan det ske genom att man genererar en spänningskillnad mellan de två faserna som får laddade partiklar – joner – att vilja flytta på sig. Det vi har gjort är att flytta jonerna genom att en redox-molekyl oxideras (eller reduceras) i den organiska fasen och det tvingar en jon att flytta från vattenfasen till den organiska för att kompensera för laddningen som kommer från elektroden¹. Den här typen av jontransfer är viktig att förstå dels för att det än en viktig reaktion i biologiska system men också för att det kan användas för att mäta och identifiera vilka joner som är finns i en lösning.

I den första artikeln² presenterar vi en ny metod för de här mätningarna där vi, istället för en droppe, använder två papper som vi väter med den organiska och vattenfasen. Fördelen här är att det är lite lättare att suga upp vätskorna i två papper istället för att försöka få en droppe att stanna på elektrodytan när den sänks ner i elektrolytlösningen. Det är inte heller alla lösningar som det går att få till en droppe med. Förhoppningen är att det här skall göra den här typen av mätningar lite lättare att genomföra. Nackdelen är pappren har högre resistans än en elektrolytlösning vilket gör att mätningarna inte är riktigt lika känsliga som med en traditionell droppe.

I den andra artikeln ³ tittar vi istället på transfer av katjoner, dvs positivt laddade joner. När man vill att katjoner skall flyttas så för man reducera redox-molekylerna i oljefasen (dvs få de att ta upp en extra elektron) Det är mycket ovanligare att studera katjontransfer än anjontransfer – åtminstone med sådana här tre-fas-elektroder. Anledningen är att många redox-molekyler inte är tillräckligt hydrofoba när de reducerats. Istället för att katjonen transfereras så försvinner redoxanjonen ut i vattenfasen istället. I den här artikeln undersökte vi en mängd olika kvinoner för att se om några av dem kunde fungera som redoxsystem för de här studierna. Vi lyckades identifiera två kvinoner som fungerade ganska bra och i artikeln undersöker vi precis vad som händer när de används. Vi upptäckte att processen är ganska komplicerad och att potentialen då katjonerna tranfereras till oljefasen beror på hur väl de bildar jonpar med kvinonanjonen. ⁴

Den tredje artikeln ⁵ handlar också om katjontransfer. Här använder vi istället den fotbollsliknande molekylen fulleren C₆₀ som redoxmolekyl. Den är jättehydrofob och läcker inte ut i vattenlösningen, men signalen från katjonöverföringen var ändå sämre än för kvinonerna. För att råda bot på det löste vi jonoforer i oljelösningen tillsammans med fullerenerna. Jonoforer är molekyler som gillar att binda med specifika joner. Det finns jonoforer för t.ex. kaliumjoner, natriumjoner och så vidare. De används ofta i något som kallas för jonselektiva elektroder för att mäta mängden joner i lösningar. Dessa elektroder används bland annat när man gör blodprov. Det kan dock vara svårt att testa hur selektiva nya jonoforer är för att deras egenskaper kan påverkas av den jonselektiva elektrodens sammansättning. I den här artikeln visar att vårt tre-fassystem kan användas för att jämföra jonoforer utan att behöva tillverka en jonselektiv elektrod först. Vi presenterade de här resultaten vid en konferens i Ungern i början av sommaren där de togs väl emot med mycket frågor till min student Marta.

Så, en superlång post om jontransferartiklar. Hoppas att jag inte kommer att dröja lika mycket med nästa post. Och hoppas den blir lite kortare.

1. När en redox-molekyl reduceras tar den emot en elektron från elektroden, vilket leder till extra negativ laddning i den organiska fasen. Den negativa laddningen måste kompenseras genom att en positiv jon (katjon) flyttas från vattenfasen.
2. M. Podrażka, E. Witkowska Nery, A. Paczowska, D. Arrigan, M. Jönsson-Niedziółka,Paper-based system for ion transfer across the liquid-liquid interface. Anal. Chem. 90,  8727-8731 (2018). (link)(blog)(free preprint)
3. Vishwanath R.S, E. Witkowska Nery, M. Jönsson-Niedziółka, Electrochemistry of selected quinones at immiscible n-octyl-2-pyrrolidone/aqueous interface using a three-phase electrode system, Electrochim. Acta 306, 54-60 (2019). (link – free preprint)(blog)
4. Lite roligt var att vi var tvungna att söka oss långt tillbaka i litteraturen för att hitta en förklaring. Vi refererar bland annat till en artikel publicerad 1933!
5. M. Podrażka, J. Maciejewska, W. Adamiak, E. Witkowska Nery, M. Jönsson-Niedziółka, Facilitated cation transfer at a three-phase junction and its applicability for ionophore evaluation, Electrochim. Acta 307, 326-333 (2019). (link – free preprint)(blog)