Procédé pour produire des quantités importantes de nanoparticules semi-conductrices pour des écrans électroluminescents, capteurs, les panneaux solaires et les applications biomédicales ont pris de l'ampleur avec une démonstration par des chercheurs du laboratoire national d'Oak Ridge du ministère de l'Énergie.

Alors que les nanoparticules de sulfure de zinc - un type de point quantique qui est un semi-conducteur - ont de nombreuses applications potentielles, le coût élevé et la disponibilité limitée ont été des obstacles à leur utilisation généralisée. Cela pourrait changer, cependant, en raison d'une technique ORNL évolutive décrite dans un article publié dans Microbiologie appliquée et biotechnologie .

Contrairement aux approches inorganiques conventionnelles qui utilisent des précurseurs coûteux, produits chimiques toxiques, hautes températures et hautes pressions, une équipe dirigée par Ji-Won Moon de l'ORNL a utilisé des bactéries alimentées par du sucre bon marché à une température de 150 degrés Fahrenheit dans des réacteurs de 25 et 250 gallons. Finalement, l'équipe a produit environ trois quarts de livre de nanoparticules de sulfure de zinc - sans optimisation de processus, laissant place à des rendements encore plus élevés.

La technique de biofabrication ORNL est basée sur une plateforme technologique qui permet également de produire des matériaux semi-conducteurs de taille nanométrique ainsi que des matériaux magnétiques, photovoltaïque, matériaux catalytiques et phosphores. Contrairement à la plupart des technologies de synthèse biologique qui se produisent à l'intérieur de la cellule, La synthèse de points quantiques biofabriqués de l'ORNL se produit à l'extérieur des cellules. Par conséquent, les nanomatériaux sont produits sous forme de particules lâches faciles à séparer par simple lavage et centrifugation.

Les résultats sont encourageants, selon Lune, qui a également noté que l'approche ORNL réduit les coûts de production d'environ 90 pour cent par rapport à d'autres méthodes.

« La bioproduction pouvant contrôler le diamètre des points quantiques, il est possible de produire une large gamme de nanomatériaux semi-conducteurs spécifiquement réglés, ce qui les rend attrayants pour une variété d'applications qui incluent l'électronique, affiche, cellules solaires, mémoire d'ordinateur, stockage d'Energie, électronique imprimée et bio-imagerie, " dit Lune.

La bioproduction réussie de nanoparticules électroluminescentes ou semi-conductrices nécessite la capacité de contrôler la synthèse des matériaux à l'échelle nanométrique avec une fiabilité suffisamment élevée, reproductibilité et rendement pour être rentable. Avec l'approche ORNL, Moon a déclaré que cet objectif avait été atteint.

Les chercheurs envisagent que leurs points quantiques soient initialement utilisés dans des couches tampons de cellules photovoltaïques et d'autres dispositifs à couche mince qui peuvent bénéficier de leurs propriétés électro-optiques en tant que matériaux électroluminescents.

Co-auteurs de l'article, intitulé "Démonstration de fabrication de nanoparticules de sulfure de zinc à médiation microbienne dans des réacteurs à l'échelle d'une usine pilote, " étaient Tommy Phelps d'ORNL, Curtis Fitzgerald Jr., Randall Lind, James Elkins, Gyoung Gug Jang, Pooran Joshi, Michelle Kidder, Beth Armstrong, Thomas Watkins, Ilia Ivanov et David Graham. Le financement de cette recherche a été fourni par l'Advanced Manufacturing Office et l'Office of Science du DOE.