Напівпровідники з води: у Китаї навчили мікроби добувати цінні метали для чипів
Морські мікроорганізми Vibrio natriegens можуть очищати забруднені водойми та водночас збирати для людей цінні речовини, як-от сульфіди кадмію, свинцю та ртуті.
Китайські вчені змусили бактерії добувати цінні напівпровідникові матеріали зі стічних вод, які допоможуть у створенні процесорів. Про це повідомляє South China Morning Post.
Для цього дослідники Шеньчженьського інституту синтетичної біології Китайської академії наук використовували генно-інженерні бактерії, що виробляються сонячним світлом, для очищення стічних вод від органічних забруднювачів і в процесі створення нових цінних хімічних речовин. Здатність витягувати корисні хімічні речовини з води, забрудненої важкими металами, може прокласти шлях до стійкого та екологічно чистого виробництва цінних напівпровідникових матеріалів.
Напівпровідники — фундаментальні чіпи, що лежать в основі високотехнологічної промисловості — зазвичай виробляються хімічними або фізичними методами в надчистих середовищах. Різноманітний і складний склад промислових стічних вод створює проблеми під час використання їх як джерела поживних речовин для бактерій, а обмежене виробництво призводить до витрат, що більш ніж у 100 разів перевищують ціну золота.
Щоб знайти найкращий метод, дослідники хотіли перетворити забруднювачі стічних вод на напівпровідникові біогібриди, які складаються з біологічних і небіологічних компонентів. Дослідницька група вибрала Vibrio natriegens — морський мікроорганізм, сприятливий для морської води, — як відправну точку для своїх інженерних бактерій. Vibrio natriegens може процвітати в середовищах із високим вмістом солі та дуже стійкий до стічних вод. Вони можуть використовувати понад 200 типів органічних матеріалів як поживні речовини, включно з цукрами, спиртами, амінокислотами та органічними кислотами, що робить їх ідеальними кандидатами для цього дослідження.
Потім команда впровадила шлях відновлення сульфатів у Vibrio natriegens, навчивши штам безпосередньо поглинати сульфат із довкілля та виробляти газ H2S, який потім об'єднувався з іонами металів у стічних водах для створення напівпровідникових наночастинок. Метод виявився універсальним і його можна було застосовувати до іонів різних металів, отримуючи такі сполуки, як сульфід кадмію, сульфід свинцю і сульфід ртуті.
Потім наночастинки фіксувалися на поверхні бактерій, утворюючи напівпровідникові біогібриди. Під впливом світла напівпровідниковий матеріал поглинав сонячну енергію і перетворював її на електрони, забезпечуючи бактеріям додаткову енергію. У лабораторному експерименті, в якому біогібриди використовували для очищення стічних вод, 99 відсотків іонів кадмію витягли та перевели в частинки сульфіду кадмію. Ці типи наночастинок, також відомі як квантові точки, стали центральним елементом відкриття, завдяки якому інша група вчених отримала цього року Нобелівську премію з хімії.
Раніше Фокус повідомляв, що вчені придумали "кам'яну батарею". Дослідники вже протестували кам'яну установку потужністю 100 кіловат-годин.