化学家使用合成蛋白质在室温下产生量子点

美国的研究人员利用合成蛋白质催化的室温生化反应创造了量子点。 由开发 莉亚斯潘格勒, 迈克尔·赫希特（Michael Hecht） 和普林斯顿大学的同事们，这项技术可能会导致在工业规模上制造更可持续的量子点方法。

量子点是半导体材料的纳米晶体，其有用的量子特性介于大块材料和单个原子之间。 随着太阳能电池、LED 显示器和量子技术等激动人心的应用，对量子点的研究成为热门话题。 然而，这些微型半导体结构的制造通常需要高温和有毒溶剂——因此研究人员正在寻找制造更环保的量子点的方法。

在这项研究中，该团队研究了如何使用微调的生化反应来制造量子点，这些生化反应涉及生物系统中天然不存在的蛋白质。 相反，这种蛋白质是在实验室中通过结合天然存在的氨基酸制成的。

使金属安全

这种蛋白质称为 Construct K (ConK)，于 2016 年首次合成。之前的工作表明，ConK 允许 大肠杆菌 细菌在有毒浓度的铜中存活。 尽管促进细菌存活的化学机制尚不完全清楚，但科学家怀疑它涉及催化过程，使金属原子与分子结合——使原子毒性降低。 在自然界中，在某些类型的细菌中发现的天然蛋白质可以实现类似的过程，这些细菌可以在高浓度金属中生存。

量子点通常由化合物半导体制成，例如硫化镉——其中包括有毒金属镉。 因此，Hecht 及其同事预测，ConK 可用于硫化镉量子点的合成。 该团队发现 ConK 能够催化氨基酸半胱氨酸的分解，产生包括硫化氢在内的副产品。 然后，该化合物可以与镉反应生成硫化镉纳米晶体。

量子点阵列可以制造超低能量开关

与天然蛋白质相比，Hecht 的团队发现其新方法具有两个关键优势，这两个优势与使用 ConK 创建的纳米晶体的生长速度较慢有关。 一个优点是硫化镉纳米晶体大多具有相同的晶体结构，而不是两种不同晶体结构的混合物。 第二个是纳米晶体稳定在大约 3 nm 的尺寸，尽管形状略微不规则。

“我们制造的量子点质量还不是很好，但可以通过调整合成来改善，”Spangler 说。 “我们可以通过设计蛋白质以不同方式影响量子点形成来获得更好的质量。”

未来，他们希望这项技术能够在室温下实现工业规模生产稳定、高质量的量子点——确保快速发展的量子点产业有一个更可持续的未来。

该研究描述于 诉讼中的国家科学院院士.

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