Бактерии дыханием помогли учёным синтезировать перспективный полупроводник | Популярный Университет

Бактерии дыханием помогли учёным синтезировать перспективный полупроводник

Бактерии помогли учёным синтезировать наночастицы MoS2

Американские исследователи продемонстрировали биосинтез наночастиц дисульфида молибдена MoS2 бактериями Shewanella oneidensis MR-1 — без высоких температур и органических растворителей. Работа опубликована в Biointerphases.

Любому организму для существования нужна энергия, а для этого нужны питательные вещества — своеобразное топливо для жизни. Однако мало это самое топливо иметь, организм должен как-то использовать запасённую в веществах химическую энергию. Процесс биологического распада сложных веществ на простые, с выделением энергии, называется катаболизмом. Этот процесс — один из ключевых в жизнедеятельности организмов.

Многим живым организмам — в том числе и людям — для этого нужен кислород. Он выступает в роли окислителя в катаболических реакциях. Однако есть такие бактерии, которым кислород для дыхания не нужен. Вместо него они могут использовать другие вещества-окислители — например, ионы металлов. В ходе биохимических реакций бактерии восстанавливают металлы. Самое интересное заключается в том, что в ходе такого необычного «дыхания» микроорганизмы могут вырабатывать важные для науки и техники вещества.

Одно из таких веществ — дисульфид молибдена MoS2. Из-за своей структуры и свойств он интересен исследователям как перспективный наноматериал, могут применять в оптоэлектронике, гибких материалах, катализаторах и других устройствах. Обычный синтез наноразмерного MoS2 требует применения гидротермальных или сольвотермальных методов. Использование же бактерий для синтеза частиц дисульфида позволяет проводить операции при комнатной температуре.

Примеры бактерий, способных восстанавливать молибден до необходимого состояния, к этому моменту уже были известны. Однако получавшиеся у этих бактерий частицы обладали не очень пригодной аморфной структурой. Американские исследователи обратили внимание на бактерию Shewanella oneidensis MR-1. Наночастицы обычно получаемых с помощью этой бактерии материалов обладают высокой кристалличностью и подходящими для практического применения свойствами. К тому же, эта бактерия известна своей способностью восстанавливать металлы из нерастворимых минералов.

Исследователи в своей работе показали, что культура бактерий способна преобразовывать оксид молибдена (VI) MoO3 и тиосульфат натрия Na2S2O3 в наночастицы дисульфида молибдена. Авторы сравнили две одинаковые среды — стерильную и с добавлением бактерий — в которые добавляли взвесь оксида молибдена (VI). Только в среде с добавлением бактерий наблюдали изменение цвета раствора и образование чёрного осадка. Образование наночастиц желаемого соединения подтверждали несколькими методами — сканирующей и просвечивающей электронной микроскопией, оптической спектроскопией и спектроскопией комбинационного рассеивания. Дифракционные методы исследования показали, что MoS2 присутствует в виде смеси двух политипов — похожих структур, немного отличающихся друг от друга укладкой атомных слоев.

Как отмечают авторы, продемонстрированный метод имеет явные преимущества перед классическими термальными методами — отсутствует необходимость в высоких температурах и органических растворителях. Однако в представленном виде процедура не лишена недостатков. У полученного исследователями материала неоднородная структура с дефектами упаковки, что негативно влияет на его свойства. Качество продукта еще предстоит улучшить, подобрав оптимальные условия для проведения биохимического синтеза.

Автор: Максим Мазурин
Редактор: Анастасия Воротникова

Понравился наш материал? Подписывайся на «Популярный университет» в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Поделиться
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: