Wissenschaftler wandeln Algen in einzigartige funktionale Perowskite mit einstellbaren Eigenschaften um

Perowskite sind Materialien, die aufgrund ihrer bemerkenswerten elektrischen, optischen und photonischen Eigenschaften z. Hd. eine Vielzahl von Anwendungen immer beliebter werden. Perowskit-Materialien nach sich ziehen dasjenige Potenzial, die Bereiche Solarenergie, Sensorik und Detektion, Photokatalyse, Laser und andere zu revolutionieren.

Die Eigenschaften von Perowskiten können z. Hd. spezifische Anwendungen aufeinander abgestimmt werden, während ihre chemische Zusammensetzung und intern Baukunst, einschließlich dieser Verteilung und Ausrichtung ihrer Kristallstruktur, verändert werden. Derzeit ist die Beeinflussbarkeit dieser Eigenschaften durch die Herstellungsverfahren massiv eingeschränkt. Einem Team von Wissenschaftlern dieser TU Elbflorenz gelang es, Perowskite mit einzigartigen Nanoarchitekturen und Kristalleigenschaften aus Algen herzustellen, wodurch die jahrelange Evolution dieser einzelligen Organismen genutzt wurde.

Die Evolution nutzen
„Einzellige Organismen nach sich ziehen via Hunderte von Mio. Jahren gen eine Vielzahl von Umweltfaktoren wie Temperatur, pH-Zahl und mechanische Belastungen reagiert. Infolgedessen nach sich ziehen sich manche von ihnen zu holistisch einzigartigen Biomaterialien entwickelt, die es nur in dieser Natur gibt“, sagt Dr Igor Zlotnikov, Forschungsgruppenleiter am B CUBE – Center for Molecular Bioengineering, dieser die Studie leitete. „Mineralien, die von lebenden Organismen zivilisiert werden, weisen oft strukturelle und kristallographische Eigenschaften gen, die weit via die Produktionskapazitäten liegen, die aktuelle Synthesemethoden offenstehen.“

Dasjenige Team konzentrierte sich gen L. granifera, eine Algenart, die Calcit zur Schalenbildung verwendet. Ihre kugelförmigen Schalen nach sich ziehen eine einzigartige Kristallarchitektur. Die Kristalle sind sternförmig in Linie gebracht, welches bedeutet, dass sie sich vom Kugelmittelpunkt nachher lateral ausbreiten. „Die derzeitigen Herstellungsverfahren von Perowskiten sind nicht in dieser Standpunkt, solche Materialien synthetisch herzustellen. Wir können jedoch versuchen, die vorhandenen natürlichen Strukturen in funktionale Materialien umzuwandeln und dieserfalls ihre ursprüngliche Baukunst beizubehalten“, fügt Dr. Zlotnikov hinzu.

Chemisches Tuning
Um die natürlichen Mineralschalen von Algen in funktionale Perowskite umzuwandeln, musste dasjenige Team Calcit durch chemische Elemente ersetzen. Dazu passten sie eine Methode an, die von ihren Mitarbeitern am AMOLF-Institut in Hauptstadt der Niederlande entwickelt wurde. Während dieser Transformation konnten Wissenschaftler verschiedene Arten von Kristallarchitekturen herstellen, während sie die chemische Zusammensetzung des Materials veränderten. Aufwärts selbige Weise könnten sie ihre elektrooptischen Eigenschaften feinabstimmen.

Durch die Umwandlung dieser Calcitschalen in Bleihalogenide mit entweder Jod, Bromid oder Chlorid konnte dasjenige Team funktionale Perowskite herstellen, die so optimiert sind, dass sie nur rotes, grünes oder blaues Licht emittieren.

Zur Hand z. Hd. die Skalierung
„Wir zeigen erstmals, dass von Einzellern produzierte Mineralien in technologisch relevante Funktionsmaterialien umgewandelt werden können. Anstatt mit dieser Natur zu wetteifern, können wir uns die jahrelange evolutionäre Einstellung zunutze zeugen, die sie schon wiederholen nach sich ziehen“, sagt Dr. Zlotnikov.

Die von seinem Team entwickelte Methode kann skaliert werden und eröffnet dieser Industrie die Möglichkeit, Algen und zahlreiche andere kalzitbildende einzellige Organismen zu nutzen, um funktionelle Materialien mit einzigartigen Gießen und kristallographischen Eigenschaften herzustellen.

Forschungsbericht: Rekrutierung einzelliger Algen z. Hd. die Massenproduktion von nanostrukturierten Perowskiten

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