Kimyacılar, oda sıcaklığında kuantum noktaları üretmek için sentetik protein kullanıyor

ABD'deki araştırmacılar, sentetik bir protein tarafından katalize edilen oda sıcaklığındaki biyokimyasal reaksiyonları kullanarak kuantum noktaları oluşturdular. Tarafından geliştirilmiş Leah Spangler, Michael Hecht ve Princeton Üniversitesi'ndeki meslektaşları, teknik, endüstriyel ölçeklerde kuantum noktaları üretmek için daha sürdürülebilir yöntemlere yol açabilir.

Kuantum noktaları, yığın malzemelerin ve tek tek atomların arasında kalan faydalı kuantum özelliklerine sahip yarı iletken malzemelerin nanokristalleridir. Güneş pilleri, LED ekranlar ve kuantum teknolojileri gibi heyecan verici uygulamalarla, kuantum noktalarına yönelik araştırmalar sıcak bir konudur. Bununla birlikte, bu küçük yarı iletken yapıların üretimi genellikle hem yüksek sıcaklıklar hem de toksik çözücüler gerektirir - bu nedenle araştırmacılar, daha çevre dostu olan kuantum noktaları yapmanın yollarını arıyorlar.

Çalışmada ekip, biyolojik sistemlerde doğal olarak var olmayan bir proteini içeren ince ayarlanmış biyokimyasal reaksiyonlar kullanılarak kuantum noktalarının nasıl yapılabileceğini araştırdı. Bunun yerine protein, doğal olarak oluşan amino asitleri birleştirerek laboratuvarda yapıldı.

Metalleri güvenli hale getirmek

Bu proteinin adı Construct K (ConK) ve ilk olarak 2016'da sentezlendi. Önceki çalışma, ConK'nin izin verdiğini göstermiştir. Ve Coli bakteriler toksik bakır konsantrasyonlarında hayatta kalır. Bakterilerin hayatta kalmasını sağlayan kimyasal mekanizmalar tam olarak anlaşılmasa da, bilim adamları bunun metal atomlarının moleküllere bağlanmasına neden olan ve atomları daha az toksik hale getiren kataliz süreçlerini içerdiğinden şüpheleniyorlar. Doğada, benzer bir süreç, yüksek metal konsantrasyonlarında yaşayabilen bazı bakteri türlerinde bulunan doğal proteinler tarafından gerçekleştirilir.

Kuantum noktaları genellikle, toksik metal kadmiyum içeren kadmiyum sülfür gibi bileşik yarı iletkenlerden yapılır. Sonuç olarak Hecht ve meslektaşları, ConK'nin kadmiyum sülfit kuantum noktalarının sentezinde kullanılabileceğini tahmin ettiler. Ekip, ConK'nin amino asit sisteinin parçalanmasını katalizleyebildiğini ve hidrojen sülfit dahil yan ürünler oluşturduğunu buldu. Bu bileşik daha sonra kadmiyum sülfit nanokristallerini oluşturmak için kadmiyum ile reaksiyona girebilir.

Kuantum nokta dizisi, ultra düşük enerjili anahtarlar yapabilir

Hecht'in ekibi, doğal proteinlerle karşılaştırıldığında, yeni yaklaşımın ConK kullanılarak oluşturulduğunda nanokristallerin daha yavaş büyümesiyle ilgili iki önemli avantajı olduğunu keşfetti. Bir avantaj, kadmiyum sülfür nanokristallerinin iki farklı kristal yapının karışımı yerine çoğunlukla aynı kristal yapıyla oluşturulmasıdır. İkincisi, nanokristallerin biraz düzensiz şekillerde de olsa kabaca 3 nm boyutlarında kararlı hale gelmesidir.

Spangler, "Yapmakta olduğumuz kuantum noktaları henüz mükemmel kalitede değil, ancak bu, sentezi ayarlayarak geliştirilebilir," diyor. "Proteini, kuantum nokta oluşumunu farklı şekillerde etkileyecek şekilde tasarlayarak daha iyi kalite elde edebiliriz."

Gelecekte, bu tekniğin, oda sıcaklığında kararlı, yüksek kaliteli kuantum noktalarının endüstriyel ölçekli üretimine yol açabileceğini ve hızla büyüyen kuantum nokta endüstrisi için daha sürdürülebilir bir gelecek sağlayabileceğini umuyorlar.

Araştırma şu şekilde açıklanmaktadır: Ulusal Bilimler Akademisi Tutanakları.

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• Plato blok zinciri. Web3 Metaverse Zekası. Bilgi Güçlendirildi. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://physicsworld.com/a/chemists-use-synthetic-protein-to-produce-quantum-dots-at-room-temperature/