英国科学家在蚯蚓体内制造出碲化镉半导体颗粒

2013-1-6 10:10:29来源:网络作者:
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英国皇家学院的科学家们发现蚯蚓可以制造微型半导体,研究员们给很平常的红色蚯蚓—粉正蚓.喂食了掺有金属的泥土。而该蚯蚓则制造出了纳米级的半导体量子点,可使用于成像,LED科技以及太阳能电池灯领域。该实验被刊载在《自然纳米技术》12月23日版上。

这些蚯蚓之所以能够制造出这些电子组件成份,是因为其体内有降毒组织。当蚯蚓摄取这些金属时,其体内的蛋白质能够将毒质输送至叫做黄色细胞的组织内,其与哺乳动物的肝脏类似。就镉来说,一种叫做金属硫蛋白的分子能够与其相连并最终剥离它。经过几步化学反应步骤,蚯蚓可将金属从其附着的有机分子分离,并将其储存在其体内的微型空腔内,但是最终蚯蚓会将吃进的有毒金属物质排泄出去。

在实验中科学家们用氯化镉和亚碲酸鈉(Na2TeO3)掺杂在泥土里,蚯蚓能够加工镉这是为人熟知的,但是其是否在亚碲酸鈉中对碲也有类似功用还不清楚。

11天后蚯蚓制造出了微型碲化镉颗粒,一种同样是半导体材料的晶体化合物,颗粒的平均直径只有2.33nm。这些被称为量子点的微型颗粒随后从蚯蚓体内取出。

量子点是纳米级半导体颗粒,其微型直径保证了其量子性能,如泡利不相容原理,影响着其中电子的表现。这使得量子点具有较相同成分的一般散装材料所不具备的特性,也使得其在诸如微型激光、光伏材料和LED领域成为的理想备用材料。

另外其在医学成像中也显示一定的应用前景。其如荧光分子一样,可以吸收和发光,用于标记相关细胞。但因其荧光特性取决于颗粒的形状而不是分子的化学结构,因而他们不易经受会破坏其荧光特性的化学反应。而大多数半导体材料并不特别具有生物相容性,意味着在量子点进入细胞之前还需要额外的化学反应。

在生物显像领域,量子点被用作替代染料,因其在特定波长下能够经调谐而发光。例如,碲化镉量子点在与蓝光相撞时能够发出绿光。研究员们在动物细胞上测试了这些量子点,发现它们在同实验室内表有同样的表现。

皇家学院纳米科技的一名共同作者MarkGreen先生提到,但这也并不意味着成千条的蚯蚓将被牺牲来制造量子点

“这其中有趣的是发光的半导体量子点能够在生物体内被制造出。该项研究的目的并不是发现一个制造量子点的新型合成方法,只是看是否能够在生物体内制造固态化学物。而事实证明是可以的!”

Green称其在数年前已经有该想法,当时其是牛津大学的博士后研究员。他听到动物可以使用一定量的蛋白来去除诸如镉等有毒金属。而其意识到用蚯蚓来制造碲化镉量子点的实验也是类似。

但他存在疑问,是否需要一些额外的化学物质来促发蚯蚓制造其自身的碲化镉量子点。

另外怎样立即从动物体内取出量子点也是一个问题,可惜他对生物学并不精通。

因此Green将该想法保留了数年,直到他遇见了该论文的主要作者-StephenStürzenbaum,。Stürzenbaum告诉Green,他很清楚的知道蚯蚓所吸收的镉是去向了有排毒作用的黄色细胞内。因镉以及纳米级量子点最终是在黄色细胞内,因而取出他们就相对容易很多。他们进行了这样的实验,且结果证明很成功。

Green称:“我们很惊奇,因为之前并未料到这个过程是这么容易。”

Green和他的团队所制造的量子点质量只有保存在水中维持数天的稳定,独立稳定性较差。因而研究员还需确定一种储存方法来延长量子点的存续期。而他们将使用一些化学过程来制造出更好的材料也会尝试利用蚯蚓的内脏来制造新的盐类材料。

(关键字:LED 半导体 碲化镉 太阳能)

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