Un metodo per produrre quantità significative di nanoparticelle semiconduttive per display a emissione di luce, sensori, i pannelli solari e le applicazioni biomediche hanno guadagnato slancio con una dimostrazione dei ricercatori dell'Oak Ridge National Laboratory del Dipartimento dell'Energia.

Mentre le nanoparticelle di solfuro di zinco - un tipo di punto quantico che è un semiconduttore - hanno molte potenziali applicazioni, l'alto costo e la disponibilità limitata hanno ostacolato la loro diffusione. che potrebbe cambiare, però, a causa di una tecnica ORNL scalabile delineata in un articolo pubblicato in Microbiologia applicata e biotecnologia .

A differenza degli approcci inorganici convenzionali che utilizzano costosi precursori, sostanze chimiche tossiche, alte temperature e alte pressioni, un team guidato da Ji-Won Moon dell'ORNL ha utilizzato batteri alimentati con zucchero poco costoso a una temperatura di 150 gradi Fahrenheit in reattori da 25 e 250 galloni. In definitiva, il team ha prodotto circa tre quarti di libbra di nanoparticelle di solfuro di zinco - senza ottimizzazione del processo, lasciando spazio a rese ancora più elevate.

La tecnica di bioproduzione ORNL si basa su una tecnologia di piattaforma in grado di produrre anche materiali semiconduttori di dimensioni nanometriche e magnetici, fotovoltaico, materiali catalitici e fosforici. A differenza della maggior parte delle tecnologie di sintesi biologica che si verificano all'interno della cellula, La sintesi di punti quantici biofabbricati di ORNL avviene al di fuori delle cellule. Di conseguenza, i nanomateriali sono prodotti come particelle sciolte facili da separare mediante semplice lavaggio e centrifugazione.

I risultati sono incoraggianti, secondo Luna, che ha anche notato che l'approccio ORNL riduce i costi di produzione di circa il 90% rispetto ad altri metodi.

"Dal momento che la bioproduzione può controllare il diametro del punto quantico, è possibile produrre un'ampia gamma di nanomateriali semiconduttori appositamente sintonizzati, rendendoli attraenti per una varietà di applicazioni che includono l'elettronica, mostra, celle solari, memoria del computer, stoccaggio di energia, elettronica stampata e bio-imaging, " disse Luna.

La bioproduzione di successo di nanoparticelle che emettono luce o semiconduttori richiede la capacità di controllare la sintesi del materiale su scala nanometrica con un'affidabilità sufficientemente elevata, riproducibilità e rendimento per essere conveniente. Con l'approccio ORNL, Moon ha detto che l'obiettivo è stato raggiunto.

I ricercatori prevedono che i loro punti quantici vengano utilizzati inizialmente in strati tampone di celle fotovoltaiche e altri dispositivi a pellicola sottile che possono beneficiare delle loro proprietà elettro-ottiche come materiali che emettono luce.

Co-autori del documento, intitolato "Dimostrazione di fabbricazione di nanoparticelle di solfuro di zinco mediate microbicamente in reattori su scala di impianti pilota, " erano Tommy Phelps di ORNL, Curtis Fitzgerald Jr., Randall Lind, James Elkin, Gyoung Gug Jang, povero Joshi, Michelle Kidder, Beth Armstrong, Thomas Watkins, Ilia Ivanov e David Graham. Il finanziamento per questa ricerca è stato fornito dall'Advanced Manufacturing Office e dall'Office of Science del DOE.