利哈伊大学的研究团队近日利用细菌法，在室温下合成低成本、环境友好型、水溶性量子点纳米晶体。

该项研究的主要人员包括teven McIntosh，Bryan Berger和Christopher Kiely，他们与化学工程、生物工程、材料科学专业的学生们合作，利用这项新方法，在细胞外，生物性合成可再生、水溶性量子点，并于7月1日将该成果发表在《绿色化学》上。这是首例利用自然的独特方法（细菌法）来合成低成本环保型、水溶性量子点的过程。

 

该研究团队使用的工程菌落叫做Stenotrophomonasmaltophilia，该菌落可控制合成粒子的粒径。利哈伊大学的学者利用细菌和硫化镉生物合成出低成本、环境友好型、水溶性CdS量子点，且成功实现了纳米晶体量子范围内微晶尺寸的控制。如图所示为CdS半导体纳米晶体与其和尺寸相关的带隙和发光特性。图片来源：利哈伊大学。

这种生物合成方法为实现绿色生物制造提供了一种可行的途径。利哈伊近日在2015TechConnect世界/国家创新会议中向投资者和工业合作伙伴们展示了他们的成果，这次会议于6月14日至17日在华盛顿举办。

Berger说：“生物合成量子点将使制造业朝着环保的方向发展，这种方法不同于当前利用高温、压力、有毒溶剂和高压条件来制备材料。我们开发出的这种独特的绿色技术将大大减少材料的制备成本和对环境的影响。”

量子点可以应用于包括医学成像、照明、显示技术、太阳能电池、催化剂、可再生能源和光电在内的诸多领域。量子点的制备通常昂贵且复杂，此外，当前的化学合成方法中使用的高温、有毒溶剂、高压环境，对环境产生了难以修复的损害。

这种新方法利用低成本且环保的技术制造量子点。目前，利用传统生产工艺制备的量子点成本在1000 - 10000美元/克，而生物制造技术可将量子点的制造成本削减1 - 10美元/克。这种大幅削减成本的技术可以使量子点进行大规模生产，以实现商业化应用。

Steven McIntosh说：“我们预计在优化条件下，这种生物制备的量子点的收益率会继续上升，并且能够实现尺寸范围变化广泛的CdS量子点制备。”

这项研究由美国国家科学基金会的新兴前沿研究和创新项目支持(EFRI批准号1332349)，并建立在成功的初期研究之上，得到了利哈伊大学创新基金(FIG)和项目合作研究基金(CORE)的支持。

利哈伊的研究小组也在通过NSF EFRI项目来扩展该项研究，以制备其他功能材料。内容包括功能材料的合成、大小和结构的控制，并以此来促进交互学科领域（光、电、磁场、化学）内功能材料的广泛应用。

McIntosh 说：“生物合成结构材料这种方法相对较为完美，利用自然方法去制备功能无机材料可以为人类提供一个环境友好型的经济发展空间。我们相信，该工作是通往这条道路的第一步。”

资讯来源:利哈伊大学。

 

新材料在线编译整理——翻译：陈琼     校正：摩天轮