화학자들은 합성 단백질을 사용하여 실온에서 양자점을 생성합니다.

미국의 연구원들은 합성 단백질에 의해 촉매되는 상온 생화학 반응을 사용하여 양자점을 만들었습니다. 에 의해 개발 리아 스팽글러, 마이클 헥트 Princeton University의 동료들과 함께 이 기술은 산업 규모에서 양자점을 제조하는 보다 지속 가능한 방법으로 이어질 수 있습니다.

양자점은 벌크 물질과 개별 원자 사이에 속하는 유용한 양자 특성을 갖는 반도체 물질의 나노결정입니다. 태양 전지, LED 디스플레이 및 양자 기술을 포함한 흥미로운 응용 분야에서 양자점에 대한 연구는 뜨거운 주제입니다. 그러나 이러한 작은 반도체 구조의 제조에는 종종 고온과 독성 용매가 모두 필요하므로 연구원들은 보다 환경 친화적인 양자점을 만드는 방법을 찾고 있습니다.

이 연구에서 팀은 생물학적 시스템에 자연적으로 존재하지 않는 단백질을 포함하는 미세 조정된 생화학 반응을 사용하여 양자점을 만들 수 있는 방법을 조사했습니다. 대신 자연 발생 아미노산을 결합하여 실험실에서 단백질을 만들었습니다.

안전한 금속 만들기

그 단백질은 Construct K(ConK)라고 불리며 2016년에 처음 합성되었습니다. 이전 연구에서는 ConK가 대장균 구리의 독성 농도에서 살아남는 박테리아. 박테리아의 생존을 촉진하는 화학적 메커니즘이 완전히 이해되지는 않았지만 과학자들은 금속 원자가 분자에 결합하여 원자의 독성을 줄이는 촉매 작용 과정이 관련되어 있다고 의심합니다. 자연에서는 고농도의 금속에서 살 수 있는 일부 유형의 박테리아에서 발견되는 천연 단백질에 의해 유사한 과정이 이루어집니다.

양자점은 종종 독성 금속 카드뮴을 포함하는 카드뮴 황화물과 같은 화합물 반도체로 만들어집니다. 그 결과 Hecht와 동료들은 ConK가 황화 카드뮴 양자점 합성에 사용될 수 있을 것이라고 예측했다. 연구팀은 ConK가 아미노산 시스테인의 분해를 촉매하여 황화수소를 포함한 부산물을 생성할 수 있음을 발견했습니다. 이 화합물은 카드뮴과 반응하여 카드뮴 황화물 나노결정을 생성할 수 있습니다.

초저에너지 스위치를 만들 수 있는 양자점 어레이

천연 단백질과 비교할 때 Hecht의 팀은 새로운 접근 방식이 ConK를 사용하여 만들 때 나노 결정의 느린 성장과 관련된 두 가지 주요 이점이 있음을 발견했습니다. 한 가지 장점은 카드뮴 황화물 나노결정이 두 가지 다른 결정 구조의 혼합물이 아니라 대부분 동일한 결정 구조로 생성된다는 것입니다. 두 번째는 나노 결정이 약간 불규칙한 모양이기는 하지만 대략 3nm의 크기에서 안정화된다는 것입니다.

"우리가 만들고 있는 양자점은 아직 품질이 좋지는 않지만 합성을 조정하여 개선할 수 있습니다."라고 Spangler는 말합니다. "우리는 다양한 방식으로 양자점 형성에 영향을 미치도록 단백질을 조작함으로써 더 나은 품질을 달성할 수 있습니다."

앞으로 그들은 이 기술이 실온에서 안정적인 고품질 양자점의 산업 규모 제조로 이어져 빠르게 성장하는 양자점 산업에 보다 지속 가능한 미래를 보장할 수 있기를 희망합니다.

연구는 다음에 설명되어 있습니다. 과학 국립 아카데미의 절차.

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