科学家将藻类转化为具有可调特性的独特功能性钙钛矿

钙钛矿是由于其卓越的电学、光学和光子特性而在广泛应用中越来越受欢迎的材料。钙钛矿材料有可能彻底改变太阳能、传感和检测、光催化、激光等领域。

钙钛矿的特性可以通过改变其化学成分和内部结构(包括其晶体结构的分布和取向)来针对特定应用进行调整。目前，影响这些特性的能力受到制造方法的极大限制。德累斯顿工业大学的一组科学家能够利用这些单细胞生物多年的进化，从藻类中制造出具有独特纳米结构和晶体特性的钙钛矿。

利用进化

“单细胞生物已经对温度、pH 值和机械应力等广泛的环境因素做出了数亿年的反应。结果，其中一些进化为生产出自然界独有的绝对独特的生物材料，”领导这项研究的 B CUBE 分子生物工程中心研究组组长 Igor Zlotnikov 博士说。“由生物体形成的矿物质通常表现出远远超出当前合成方法提供的生产能力的结构和晶体学特征。”

该团队专注于L. granifera，这是一种使用方解石形成贝壳的藻类。它们的球形壳具有独特的晶体结构。晶体呈放射状排列，这意味着它们从球体中心向外扩散。“目前的钙钛矿制造方法无法合成生产这种材料。然而，我们可以尝试将现有的自然结构转化为功能性材料，同时保持其原始结构”，Zlotnikov 博士补充道。

化学调谐

为了将藻类的天然矿物壳转化为功能性钙钛矿，该团队必须替代方解石中的化学元素。为此，他们采用了阿姆斯特丹 AMOLF 研究所的合作者开发的一种方法。在转变过程中，科学家能够通过改变材料的化学组成来生产不同类型的晶体结构。通过这种方式，他们可以微调它们的电光特性。

通过用碘、溴化物或氯化物将方解石壳转化为卤化铅，该团队可以制造功能性钙钛矿，这些钙钛矿经过优化后仅能发出红光、绿光或蓝光。

准备好扩大规模

“我们首次表明，单细胞生物产生的矿物质可以转化为技术相关的功能材料。Zlotnikov 博士说，我们可以利用它们已经经历的多年进化适应，而不是与自然竞争。

他的团队开发的方法可以扩大规模，为该行业利用藻类和许多其他形成方解石的单细胞生物生产具有独特形状和晶体学特性的功能材料开辟了可能性。

资金

该项目是萨克森自由州支持的 DinoLight 模仿项目的一部分，旨在开发基于自然存在的三维纳米结构的创新、环保材料和技术。

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