Биосинтез снизит себестоимость квантовых точек на порядок

Три инженера Лехайского университета (штат Пенсильвания) продемонстрировали получение квантовых точек с помощью биотехнологий. Этот метод дешевле и быстрее химического производства QD, не нуждается в высоких температурах, давлении и в опасных для окружающей среды растворителях.

В июле прошлого года та же команда уже показала, что модифицированный ими штамм бактерии Stenotophomonas maltophilia способен селективно синтезировать квантовые точки на основе сульфида кадмия. Поскольку в процесс создания QD вовлечён всего один фермент, оказалось возможно реализовать его вне микроорганизмов. В новых экспериментах, о которых рассказывает публикация в Трудах Академии Наук (PNAS), квантовые точки генерировали с помощью того же фермента, полученного из других бактерий, например, кишечной палочки (E. coli)

Авторам удалось контролировать не только кристаллическую структуру, но и размер квантовых точек, синтезируя QD, излучающие свет требуемого оттенка. Промышленные процессы производства QD занимают много часов: нанокристаллы сначала долго выращивают, затем обрабатывают и очищают. Биосинтез квантовых точек с характерным размером 2-3 нм может осуществляться за минуты, в воде и без всякой пост-обработки.

Кроме того, биотехнология позволит уменьшить себестоимость изготовления QD по меньшей мере в 10 раз: сегодня цена за грамм химически синтезированных квантовых точек составляет от 1 до 10 тыс. долл.

Дальнейшее совершенствование процесса упирается в инструментальные проблемы. Изучение структуры и состава нанокристаллов, состоящих из десятков или сотен атомов, сегодня осуществляется на пределе возможностей сверхсовременного сканирующего трансмиссионного электронного микроскопа (STEM) стоимостью 4,5 млн долл., который установлен в лаборатории электронной микроскопии и нанопроизводства Лехайского университета.

Авторы прогнозируют, что в будущем подобные квантовые точки будут самостоятельно собираться в макроструктуры, например, солнечных батарей, подобно тому, как из индивидуальных неорганических наночастиц формируются раковины морских моллюсков.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365