Черви превращают металл в полупроводники

Черви полезны в огородах и незаменимы для рыбной ловли, но один из их талантов до сих пор оставался скрытым. Ученые обнаружили, что они могут производить крошечные полупроводники.

В Королевском колледже Лондона исследователи накормили обычного красноватого дождевика (Lumbricus rubellus) почвой, наполненной металлами. Червь произвел квантовые точки – наноразмерные полупроводники, используемые в средствах визуализации, светодиодных технологиях и солнечных панелях.

В создании этих электронных компонентов червям помогла способность обеззараживать ткани своего организма. Когда они переваривают металл, белки в их теле переносят эти токсины в ткани под названием хлорагогенные клетки, которые похожи на печень у млекопитающих. В случае с кадмием его транспортируют клетки металлотионеины. При помощи ряда химических реакций червь отделяет металлы от органических молекул, к которым они прикреплены, и оставляет на временное хранение в крошечных углублениях в теле. В конечном итоге любой токсичный металл, поедаемый червем, выделяется из организма.

Скользкие производители полупроводников

В ходе эксперимента ученые наполнили почву хлоридом кадмия и теллуритом натрия (натрий, теллуриды и кислород). Способность червей перерабатывать кадмий известна давно, но не было понятно, как они поступят с теллурием в теллурите натрия.

В конечном итоге черви создали крошечные частицы теллурита кадмия – соединения с кристаллической структурой и полупроводниковыми свойствами. Эти частицы под названием квантовые точки были получены из тканей существа, и они сами по себе лишь несколько нанометров в диаметре.

В биовизуализации квантовые точки используются взамен красителей, так как их можно «настроить» на свечение при определенных длинах волн. Например, точки из теллурита кадмия светятся зеленым, когда на них падает синий свет. Исследователи испытали точки на клетках животных и обнаружили, что они работали так же, как те, что были созданы в лаборатории.

Этот успех не значит, что тысячи червей пожертвуют своей жизнью ради производства точек, отмечает соавтор исследования и специалист в нанотехнологиях Марк Грин.

«Самое интересное в открытии то, что полупроводниковые квантовые точки, испускающие свет, удалось создать в живом существе, - говорит ученый. – В наши цели не входила разработка нового и улучшенного процесса производства точек. Мы лишь хотели увидеть, можно ли в живом организме проводить реакции химии твердого состояния, и оказалось, что это возможно!»

Идея с точками

По словам Марка Грина, идея пришла ему в голову несколько лет назад, когда он был постдокторским исследователем в Оксфорде. Однажды в ходе лекции он услышал, что животные используют определенные белки для выведения токсичных металлов, таких как кадмий. Вот он и подумал, а не может ли избыток химических веществ привести к созданию квантовых точек из теллурита кадмия.

«Большой сложностью стало то, что я не очень осведомлен в биологии, но все же я сразу понял, что попытка вынуть точки из червя будет проблемой», - рассказывает ученый.

Грину пришлось отложить мысль на несколько лет, пока он не встретил Стефана Штюрценбаума, который точно сказал Марку, где откладывается кадмий в червях – в нейтрализующих хлорагогенных клетках. Так как кадмий и, следовательно, наноразмерные точки накапливаются именно там, то процесс получения их из организма существа оказывается относительно простым.

Полученные учеными квантовые точки не совсем такого же качества, как лабораторные, но их можно изменять. «Мы думаем, что нам удастся немного поэкспериментировать и улучшить их», - уверен Грин.

Источник: Livescience

• < Минигенератор на воде: как влага приводит в движение пластик
• GravityLight: гравитация подарит свет развивающимся странам >

Комментарии: