Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Biomanufacturing av CdS kvantepotter

Anonim

Et team av ingeniører fra Lehigh University har vist en bakteriell metode for lavkost, miljøvennlig syntese av vandige løselig quantum dot (QD) nanokrystaller ved romtemperatur.

annonse


Hovedforskerne Steven McIntosh, Bryan Berger og Christopher Kiely, sammen med et team av kjemisk ingeniørfag, bioengineering og materialvitenskapsstudenter, presenterer denne nye tilnærmingen til reproduserbar biosyntese av ekstracellulære, vannoppløselige QDer i 1. juli utgaven av tidsskriftet Green Chemistry . Dette er det første eksempelet på ingeniører som utnytter naturens unike evne til å oppnå kostnadseffektiv og skalerbar produksjon av QD med en bakteriell prosess.

Ved hjelp av en konstruert stamme av Stenotrophomonas maltophilia for å styre partikkelstørrelsen biosyntetiserte teamet QDs ved hjelp av bakterier og kadmiumsulfid for å gi en rute til billig, skalerbar og grønn syntese av CdS nanokrystaller med ekstrinsisk krystallitstørrelsesstyring i kvantespaltningsområdet. Løsningen gir ekstracellulære, vannløselige kvantepotter fra lavprisforløpere ved omgivelsestemperaturer og trykk. Resultatet er CdS halvleder nanokrystaller med tilhørende størrelsesavhengig båndgap og fotoluminescerende egenskaper.

Denne biosyntetiske tilnærmingen gir en levedyktig vei for å realisere løftet om grønn biomanufacturing av disse materialene. Lehigh-teamet presenterte denne prosessen nylig for en nasjonal utstillingsvindu av investorer og industripartnere på TechConnect 2015 World Innovation Conference og National Innovation Showcase i Washington, DC, 14-17 juni.

"Biosyntetiske QDs vil muliggjøre utvikling av en miljøvennlig, bio-inspirert prosess i motsetning til nåværende tilnærminger som stole på høye temperaturer, trykk, giftige løsningsmidler og dyre forløpere, " sier Berger. "Vi har utviklet en unik, " grønn "tilnærming som reduserer både kostnader og miljøpåvirkning."

Kvantpotter som har bruk i ulike anvendelser som medisinsk bildebehandling, belysning, skjermteknologi, solceller, fotokatalysatorer, fornybar energi og optoelektronikk, er typisk dyre og kompliserte å produsere. Spesielt bruker dagens kjemiske syntesemetoder høye temperaturer og giftige løsningsmidler, noe som gjør miljøreparasjon dyr og utfordrende.

Denne nylig beskrevne prosessen tillater fremstilling av kvantepunkter ved bruk av en miljøvennlig prosess og til en brøkdel av kostnaden. Mens i konvensjonelle produksjons teknikker QDs koster for tiden $ 1000 - $ 10.000 per gram, reduserer biomanufacturing teknikken som koster rundt $ 1- $ 10 per gram. Den betydelige kostnadsreduksjonen muliggjør potensielt storskala produksjon av QDs levedyktige for bruk i kommersielle applikasjoner.

"Vi estimerer utbyttene i størrelsesorden gram per liter fra batchkulturer under optimaliserte forhold, og er i stand til å reprodusere et bredt spekter av CdS QDs, " sa Steven McIntosh.

Forskningen er finansiert av National Science Foundations oppdeling av nye grenser i forskning og innovasjon (EFRI Grant No. 1332349) og bygger på suksessen til den opprinnelige finansieringen, levert av Lehighs fakultet for innovasjonsfinansiering (FIG) og Collaborative Research Opportunity Grant (CORE ) programmer.

Forskningsgruppen Lehigh undersøker også, gjennom NSFs EFRI-divisjon, utvidelsen av dette arbeidet for å inkludere et bredt spekter av andre funksjonelle materialer. Funksjonsmaterialer er de med kontrollert sammensetning, størrelse og struktur for å lette ønskede interaksjoner med lys, elektrisk eller magnetisk felt eller kjemisk miljø for å gi unik funksjonalitet i et bredt spekter av applikasjoner fra energi til medisin.

McIntosh sa, "Selv om biosyntese av strukturelle materialer er relativt godt etablert, vil utnyttelse av naturen til å skape funksjonelle uorganiske materialer gi en vei til en fremtidig miljøvennlig biomanufacturing-basert økonomi. Vi tror at dette arbeidet er det første skrittet på denne banen."

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av Lehigh University . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. Zhou Yang, Li Lu, Victoria F. Berard, Qian He, Christopher J. Kiely, Bryan W. Berger, Steven McIntosh. Biomanufacturing av CdS kvantepotter . Green Chem., 2015; DOI: 10, 1039 / C5GC00194C