Un método para producir cantidades significativas de nanopartículas semiconductoras para pantallas emisoras de luz. sensores, Los paneles solares y las aplicaciones biomédicas han cobrado impulso con una demostración realizada por investigadores del Laboratorio Nacional de Oak Ridge del Departamento de Energía.

Si bien las nanopartículas de sulfuro de zinc, un tipo de punto cuántico que es un semiconductor, tienen muchas aplicaciones potenciales, El alto costo y la disponibilidad limitada han sido obstáculos para su uso generalizado. Eso podría cambiar sin embargo, debido a una técnica ORNL escalable descrita en un artículo publicado en Microbiología y Biotecnología Aplicadas .

A diferencia de los enfoques inorgánicos convencionales que utilizan precursores costosos, químicos tóxicos, altas temperaturas y altas presiones, un equipo dirigido por Ji-Won Moon de ORNL utilizó bacterias alimentadas con azúcar de bajo costo a una temperatura de 150 grados Fahrenheit en reactores de 25 y 250 galones. Por último, el equipo produjo alrededor de tres cuartos de libra de nanopartículas de sulfuro de zinc, sin optimización del proceso, dejando espacio para rendimientos aún mayores.

La técnica de biofabricación ORNL se basa en una tecnología de plataforma que también puede producir materiales semiconductores de tamaño nanométrico, así como magnéticos, fotovoltaica materiales catalíticos y de fósforo. A diferencia de la mayoría de las tecnologías de síntesis biológica que ocurren dentro de la célula, La síntesis de puntos cuánticos biofabricados de ORNL se produce fuera de las células. Como resultado, los nanomateriales se producen como partículas sueltas que son fáciles de separar mediante un simple lavado y centrifugación.

Los resultados son alentadores, según Moon, quien también señaló que el enfoque ORNL reduce los costos de producción en aproximadamente un 90 por ciento en comparación con otros métodos.

"Dado que la biofabricación puede controlar el diámetro del punto cuántico, es posible producir una amplia gama de nanomateriales semiconductores ajustados específicamente, haciéndolos atractivos para una variedad de aplicaciones que incluyen electrónica, muestra, células solares, memoria del ordenador, almacen de energia, electrónica impresa y bioimagen, "Dijo Moon.

La biofabricación exitosa de nanopartículas emisoras de luz o semiconductoras requiere la capacidad de controlar la síntesis de materiales a escala nanométrica con una confiabilidad suficientemente alta. reproducibilidad y rendimiento para que sea rentable. Con el enfoque ORNL, Moon dijo que ese objetivo se ha logrado.

Los investigadores imaginan que sus puntos cuánticos se utilizarán inicialmente en capas amortiguadoras de células fotovoltaicas y otros dispositivos basados ​​en películas delgadas que pueden beneficiarse de sus propiedades electro-ópticas como materiales emisores de luz.

Coautores del artículo, titulado "Demostración de fabricación de nanopartículas de sulfuro de zinc mediadas por microbios en reactores a escala de planta piloto, "eran Tommy Phelps de ORNL, Curtis Fitzgerald Jr., Randall Lind, James Elkins, Gyoung Gug Jang, Pooran Joshi, Michelle Kidder, Beth Armstrong, Thomas Watkins, Ilia Ivanov y David Graham. Los fondos para esta investigación fueron proporcionados por la Oficina de Manufactura Avanzada y la Oficina de Ciencias del DOE.