Сегодня 12 августа 2025
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Китайские учёные научились добывать полупроводниковые материалы из сточных вод с помощью бактерий

Команде учёных из китайских исследовательских институтов удалось использовать бактерии для очистки сточных вод от органических загрязнителей и получения ряда химических соединений для полупроводниковой промышленности. Этот процесс может проложить путь к устойчивому и экологически чистому производству ценных полупроводниковых материалов. Результаты исследования были опубликованы 16 октября в рецензируемом журнале Nature Sustainability.

 Источник изображений: Pixabay

Источник изображений: Pixabay

Исследование, возглавляемое профессором Гао Сяном (Gao Xiang) из Шэньчжэньского института синтетической биологии Китайской академии наук и профессором Лу Лу (Lu Lu) из Харбинского технологического института в Шэньчжэне, продемонстрировало возможность получения материалов, используемых для изготовления полупроводников, из сточных вод с помощью генно-модифицированных бактерий. Исследователям удалось преобразовать загрязнители сточных вод в полупроводниковые биогибриды, состоящие из биологических и небиологических компонентов.

Исследовательская группа выбрала морской микроорганизм Vibrio natriegens в качестве отправной точки для модифицирования бактерий. По словам учёных, «это одни из самых быстрорастущих бактерий, которые процветают в средах с высоким содержанием соли и очень устойчивы к сточным водам. Они могут использовать более 200 типов органических материалов в качестве питательных веществ, включая сахара, спирты, аминокислоты и органические кислоты, что делает их идеальными кандидатами для этого исследования».

Затем команда «запустила» механизм восстановления сульфатов в Vibrio natriegens, обучив штамм непосредственно поглощать сульфат из окружающей среды и производить сероводород, который затем объединялся с ионами металлов в сточных водах для создания полупроводниковых наночастиц. Метод оказался универсальным и его можно было применять к ионам различных металлов, получая такие соединения, как сульфид кадмия, сульфид свинца и сульфид ртути.

Наночастицы фиксировались на поверхности бактерий, образуя полупроводниковые биогибриды. Под воздействием света полупроводниковый материал поглощал солнечную энергию и преобразовывал её в электроны, обеспечивая бактериям дополнительную энергию. В лабораторном эксперименте, в котором биогибриды использовались для очистки сточных вод, 99 % ионов кадмия были таким образом извлечены в виде частиц сульфида кадмия.

Эти типы наночастиц, также известные как квантовые точки, стали центральным элементом открытия, за которое другая группа учёных получила в этом году Нобелевскую премию по химии. «После полного цикла биогибриды в сточных водах можно собирать посредством фильтрации или седиментации (осаждения частиц) для извлечения полупроводниковых материалов, — сообщил Гао Сян. — Эта система может стать эффективным и экономически выгодным методом производства очень ценных квантовых точек».

При размножении биогибридов в сточных водах они также преобразует органические загрязнители в 2,3-бутандиол (БДО), ценный химикат, который широко применяется в косметике, сельском хозяйстве и здравоохранении. Лабораторные испытания показали, что при искусственном освещении биогибриды производят БДО в два раза быстрее, чем немодифицированные бактерии, при этом степень конверсии углерода увеличивается на 26 %.

«Дополнительная энергия, генерируемая наночастицами за счёт поглощения света, повысила эффективность синтеза биогибридов и скорость преобразования органических веществ в сточных водах. Традиционно вся энергия, необходимая для роста бактерий и производства БДО, обеспечивается самими бактериями, что включает в себя самометаболизм и переваривание органических веществ. Дополнительная энергия, полученная за счёт поглощения света, очевидно, ускоряет оба процесса» — пояснил Гао.

В эксперименте, проведённом в 5-литровом реакторе, биогибриды были успешно выращены с использованием реальных промышленных сточных вод, достигнув производительности БДО 13 граммов на литр и превзойдя результаты всех предыдущих исследований.

Сейчас учёные изучают возможности масштабирования процесса. Основным препятствием становится плохая прозрачность промышленных сточных вод. Поэтому требуются реакторы с большей площадью поверхности, чтобы обеспечить достаточное для активной деятельности бактерий освещение.

«Полупроводниковые биогибриды объединяют в себе лучшие качества биологических цельноклеточных катализаторов и полупроводниковых наноматериалов, позволяя нефотосинтетическим промышленным заводам по производству микробных клеток использовать солнечную энергию для химического производства», — резюмировали исследователи.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Изучай, расширяй, эксплуатируй, уничтожай: в Steam стартовал фестиваль 4X-стратегий, а Endless Legend 2 получила временную демоверсию 9 ч.
У DeepSeek произошёл масштабный сбой — регистрация новых пользователей ограничена 9 ч.
Microsoft начала тестировать облачные ПК для аварийной замены обычных через Windows 365 9 ч.
Глава GitHub ушёл в отставку — компания перейдёт под прямое управление Microsoft 9 ч.
Календарь релизов — 11 – 17 августа: The Scouring, Echoes of the End и ремастер W40K: Dawn of War 14 ч.
Mortal Kombat 1 покорила новую вершину продаж и взяла курс на звание «самой сбалансированной» игры серии 14 ч.
«Займёт своё место в пантеоне "Цивилизаций"»: руководство Take-Two не потеряло веру в Sid Meier’s Civilization VII, несмотря на слабый старт продаж 15 ч.
Россияне пожаловались на массовые сбои при звонках в WhatsApp и Telegram 15 ч.
Бывший президент Blizzard предсказал, что Battlefield 6 «раздавит» Call of Duty: Black Ops 7, и все от этого выиграют 19 ч.
Создатели Delta Force анонсировали хоррор-шутер Crossfire: Rainbow — геймплейный трейлер и первые подробности 19 ч.
Дань в 15 % позволит Nvidia наладить поставки в Китай более продвинутых чипов с архитектурой Blackwell 3 ч.
Рекомендации для главы Intel от властей США будут направлены на следующей неделе 4 ч.
Новая статья: Обзор ноутбука Acer Swift Go 14 (SFG14-63-R7T4) с процессором Ryzen 9 8945HS и OLED-экраном 9 ч.
Биткоин приблизился к историческому максимуму, а Ethereum преодолел $4000 11 ч.
SpaceX запустила новую партию интернет-спутников Amazon Project Kuiper — теперь на орбите их 102 из более 3000 13 ч.
Nvidia представила крошечные видеокарты RTX Pro 4000 SFF и RTX Pro 2000 для профессионалов 13 ч.
Vivo показала свою первую MR-гарнитуру — она похожа на Apple Vision Pro, но гораздо удобнее 13 ч.
Apple выпустит MacBook стоимостью от $599 в следующем году, если слухи верны 13 ч.
Ford сделает электромобили дешевле — первым на платформе Universal EV станет пикап за $30 000 13 ч.
Hyundai потребовала $65 за устранение уязвимости в системе бесключевого доступа к электромобилю Ioniq 5 14 ч.