Полупроводники из воды: в Китае научили микробы добывать ценные металлы для чипов

Китайские ученые заставили бактерии добывать ценные полупроводниковые материалы из сточных вод, которые помогут в создании процессоров. Об этом сообщает South China Morning Post.

Для этого исследователи Шэньчжэньского института синтетической биологии Китайской академии наук использовали генноинженерные бактерии, вырабатываемые солнечным светом, для очистки сточных вод от органических загрязнителей и в процессе создания новых ценных химических веществ. Способность извлекать полезные химические вещества из воды, загрязненной тяжелыми металлами, может проложить путь к устойчивому и экологически чистому производству ценных полупроводниковых материалов.

Важно

Светят без электричества: ученые используют водоросли в качестве "вечных светильников" (фото)

Полупроводники – фундаментальные чипы, лежащие в основе высокотехнологичной промышленности – обычно производятся химическими или физическими методами в сверхчистых средах. Разнообразный и сложный состав промышленных сточных вод создает проблемы при использовании их в качестве источника питательных веществ для бактерий, а ограниченное производство приводит к затратам, которые более чем в 100 раз превышают цену золота.

Чтобы найти лучший метод, исследователи хотели преобразовать загрязнители сточных вод в полупроводниковые биогибриды, которые состоят из биологических и небиологических компонентов. Исследовательская группа выбрала Vibrio natriegens — морской микроорганизм, благоприятный для морской воды, — в качестве отправной точки для своих инженерных бактерий. Vibrio natriegens может процветать в средах с высоким содержанием соли и очень устойчив к сточным водам. Они могут использовать более 200 типов органических материалов в качестве питательных веществ, включая сахара, спирты, аминокислоты и органические кислоты, что делает их идеальными кандидатами для этого исследования.

Затем команда внедрила путь восстановления сульфатов в Vibrio natriegens, обучив штамм непосредственно поглощать сульфат из окружающей среды и производить газ H2S, который затем объединялся с ионами металлов в сточных водах для создания полупроводниковых наночастиц. Метод оказался универсальным и его можно было применять к ионам различных металлов, получая такие соединения, как сульфид кадмия, сульфид свинца и сульфид ртути.

Затем наночастицы фиксировались на поверхности бактерий, образуя полупроводниковые биогибриды. Под воздействием света полупроводниковый материал поглощал солнечную энергию и преобразовывал ее в электроны, обеспечивая бактериям дополнительную энергию. В лабораторном эксперименте, в котором биогибриды использовались для очистки сточных вод, 99 процентов ионов кадмия были извлечены и переведены в частицы сульфида кадмия. Эти типы наночастиц, также известные как квантовые точки, стали центральным элементом открытия, благодаря которому другая группа ученых получила в этом году Нобелевскую премию по химии.

Ранее Фокус сообщал, что ученые придумали "каменную батарею". Исследователи уже протестировали каменную установку мощностью 100 киловатт-часов.