रसायनज्ञ कमरे के तापमान पर क्वांटम डॉट्स बनाने के लिए सिंथेटिक प्रोटीन का उपयोग करते हैं

अमेरिका में शोधकर्ताओं ने कमरे के तापमान की जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं का उपयोग करके क्वांटम डॉट्स बनाए हैं जो एक सिंथेटिक प्रोटीन द्वारा उत्प्रेरित होते हैं। द्वारा विकसित लिआ स्पैंगलर, माइकल हेचट और प्रिंसटन विश्वविद्यालय के सहकर्मियों के अनुसार, यह तकनीक औद्योगिक पैमाने पर क्वांटम डॉट्स के निर्माण के लिए अधिक टिकाऊ तरीकों को जन्म दे सकती है।

क्वांटम डॉट्स अर्धचालक सामग्रियों के नैनोक्रिस्टल हैं जिनमें उपयोगी क्वांटम गुण होते हैं जो थोक सामग्रियों और व्यक्तिगत परमाणुओं के बीच आते हैं। सौर सेल, एलईडी डिस्प्ले और क्वांटम प्रौद्योगिकियों सहित रोमांचक अनुप्रयोगों के साथ, क्वांटम डॉट्स पर शोध एक गर्म विषय है। हालाँकि, इन छोटे अर्धचालक संरचनाओं के निर्माण के लिए अक्सर उच्च तापमान और विषाक्त सॉल्वैंट्स दोनों की आवश्यकता होती है - इसलिए शोधकर्ता क्वांटम डॉट्स बनाने के तरीकों की तलाश में हैं जो अधिक पर्यावरण के अनुकूल हों।

अध्ययन में, टीम ने जांच की कि क्वांटम डॉट्स को सूक्ष्मता से ट्यून किए गए जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं का उपयोग करके कैसे बनाया जा सकता है जिसमें एक प्रोटीन शामिल होता है जो जैविक प्रणालियों में स्वाभाविक रूप से मौजूद नहीं होता है। इसके बजाय, प्रोटीन को प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले अमीनो एसिड के संयोजन से प्रयोगशाला में बनाया गया था।

धातुओं को सुरक्षित बनाना

उस प्रोटीन को कंस्ट्रक्ट K (ConK) कहा जाता है और इसे पहली बार 2016 में संश्लेषित किया गया था। पिछले काम से पता चला है कि ConK अनुमति देता है और कोलाई तांबे की विषाक्त सांद्रता से बचे रहने के लिए बैक्टीरिया। यद्यपि बैक्टीरिया के अस्तित्व को बढ़ावा देने वाले रासायनिक तंत्र को पूरी तरह से समझा नहीं गया है, वैज्ञानिकों को संदेह है कि इसमें उत्प्रेरण प्रक्रियाएं शामिल हैं जो धातु के परमाणुओं को अणुओं से बांधती हैं - जिससे परमाणु कम विषाक्त हो जाते हैं। प्रकृति में, इसी तरह की प्रक्रिया कुछ प्रकार के जीवाणुओं में पाए जाने वाले प्राकृतिक प्रोटीन द्वारा प्राप्त की जाती है जो धातुओं की उच्च सांद्रता में रह सकते हैं।

क्वांटम डॉट्स अक्सर कैडमियम सल्फाइड जैसे यौगिक अर्धचालकों से बने होते हैं - जिसमें जहरीली धातु कैडमियम भी शामिल है। परिणामस्वरूप, हेचट और उनके सहयोगियों ने भविष्यवाणी की कि ConK का उपयोग कैडमियम सल्फाइड क्वांटम डॉट्स के संश्लेषण में किया जा सकता है। टीम ने पाया कि कॉनके अमीनो एसिड सिस्टीन के टूटने को उत्प्रेरित करने में सक्षम था, जिससे हाइड्रोजन सल्फाइड सहित उप-उत्पाद तैयार हुए। यह यौगिक कैडमियम के साथ प्रतिक्रिया करके कैडमियम सल्फाइड नैनोक्रिस्टल बना सकता है।

क्वांटम डॉट ऐरे अल्ट्रालो-एनर्जी स्विच बना सकता है

प्राकृतिक प्रोटीन की तुलना में, हेचट की टीम ने पाया कि इसके नए दृष्टिकोण के दो प्रमुख फायदे हैं जो कॉनके का उपयोग करके बनाए जाने पर नैनोक्रिस्टल की धीमी वृद्धि से संबंधित हैं। एक फायदा यह है कि कैडमियम सल्फाइड नैनोक्रिस्टल दो अलग-अलग क्रिस्टल संरचनाओं के मिश्रण के बजाय ज्यादातर एक ही क्रिस्टल संरचना के साथ बनाए जाते हैं। दूसरा यह है कि नैनोक्रिस्टल लगभग 3 एनएम के आकार में स्थिर होते हैं, हालांकि थोड़े अनियमित आकार में।

स्पैंगलर कहते हैं, "हम जो क्वांटम डॉट्स बना रहे हैं, वे अभी तक अच्छी गुणवत्ता वाले नहीं हैं, लेकिन संश्लेषण को ट्यून करके इसे बेहतर बनाया जा सकता है।" "हम विभिन्न तरीकों से क्वांटम डॉट निर्माण को प्रभावित करने के लिए प्रोटीन की इंजीनियरिंग करके बेहतर गुणवत्ता प्राप्त कर सकते हैं।"

भविष्य में, उन्हें उम्मीद है कि यह तकनीक कमरे के तापमान पर स्थिर, उच्च गुणवत्ता वाले क्वांटम डॉट्स के औद्योगिक पैमाने के निर्माण को बढ़ावा दे सकती है - जो तेजी से बढ़ते क्वांटम डॉट उद्योग के लिए अधिक टिकाऊ भविष्य सुनिश्चित करेगी।

में अनुसंधान वर्णित है नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज की कार्यवाही.

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/chemists-use-synthetic-protein-to-produce-quantum-dots-at-room-temperature/