Chimiștii folosesc proteine ​​sintetice pentru a produce puncte cuantice la temperatura camerei

Cercetătorii din SUA au creat puncte cuantice folosind reacții biochimice la temperatura camerei care sunt catalizate de o proteină sintetică. Dezvoltat de Leah Spangler, Michael Hecht și colegii de la Universitatea Princeton, tehnica ar putea duce la metode mai durabile pentru fabricarea punctelor cuantice la scară industrială.

Punctele cuantice sunt nanocristale de materiale semiconductoare care au proprietăți cuantice utile care se încadrează între cele ale materialelor în vrac și ale atomilor individuali. Cu aplicații interesante, inclusiv celule solare, afișaje LED și tehnologii cuantice, cercetarea punctelor cuantice este un subiect fierbinte. Cu toate acestea, fabricarea acestor structuri semiconductoare minuscule necesită adesea atât temperaturi ridicate, cât și solvenți toxici - așa că cercetătorii caută modalități de a realiza puncte cuantice care să fie mai prietenoase cu mediul.

În cadrul studiului, echipa a investigat cum ar putea fi făcute puncte cuantice folosind reacții biochimice fin reglate care implică o proteină care nu există în mod natural în sistemele biologice. În schimb, proteina a fost făcută în laborator prin combinarea aminoacizilor care se găsesc în mod natural.

Asigurarea siguranței metalelor

Proteina respectivă se numește Construct K (ConK) și a fost sintetizată pentru prima dată în 2016. Lucrările anterioare au arătat că ConK permite Și Coli bacteriilor pentru a supraviețui concentrațiilor toxice de cupru. Deși mecanismele chimice care stimulează supraviețuirea bacteriilor nu sunt pe deplin înțelese, oamenii de știință bănuiesc că implică procese de cataliză care fac ca atomii de metal să se lege de molecule, făcând atomii mai puțin toxici. În natură, un proces similar este realizat de proteinele naturale găsite în unele tipuri de bacterii care pot trăi în concentrații mari de metale.

Punctele cuantice sunt adesea făcute din semiconductori compuși, cum ar fi sulfura de cadmiu - care include metalul toxic cadmiul. Ca rezultat, Hecht și colegii au prezis că ConK ar putea fi utilizat în sinteza punctelor cuantice de sulfură de cadmiu. Echipa a descoperit că ConK a fost capabil să catalizeze descompunerea aminoacidului cisteină, creând produse secundare, inclusiv hidrogen sulfurat. Acest compus poate reacționa apoi cu cadmiul pentru a crea nanocristale de sulfură de cadmiu.

Matricea de puncte cuantice ar putea face comutatoare cu energie ultrascăzută

În comparație cu proteinele naturale, echipa lui Hecht a descoperit că noua sa abordare are două avantaje cheie care sunt legate de creșterea mai lentă a nanocristalelor atunci când sunt create folosind ConK. Un avantaj este că nanocristalele de sulfură de cadmiu sunt create în mare parte cu aceeași structură cristalină, mai degrabă decât cu un amestec de două structuri cristaline diferite. Al doilea este că nanocristalele se stabilizează la dimensiuni de aproximativ 3 nm, deși în forme ușor neregulate.

„Punctele cuantice pe care le facem nu sunt încă de o calitate excelentă, dar acest lucru poate fi îmbunătățit prin reglarea sintezei”, spune Spangler. „Putem obține o calitate mai bună prin proiectarea proteinei pentru a influența formarea punctelor cuantice în moduri diferite.”

În viitor, ei speră că această tehnică ar putea duce la fabricarea la scară industrială de puncte cuantice stabile, de înaltă calitate, la temperatura camerei - asigurând un viitor mai durabil pentru industria cuantică în creștere rapidă.

Cercetarea este descrisă în Proceedings al Academiei Nationale de Stiinte.

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• Sursa: https://physicsworld.com/a/chemists-use-synthetic-protein-to-produce-quantum-dots-at-room-temperature/