Использование биологических матриц для синтеза наноматериалов – любимое дело нанотехнологов. Бабочки, жуки, бактерии, вирусы, белки и нуклеиновые кислоты неустанно привлекают исследователей-фантазеров. Исследователи из Орегона (США) не отстают от своих коллег. На этот раз ученые заставили одноклеточную водоросль Pinnularia sp. из группы диатомовых водорослей синтезировать наночастицы диоксида титана.
Диатомовые водоросли строят вокруг себя панцирь из аморфного диоксида кремния. Панцирь состоит из двух половинок, одна из которых больше другой – так что водоросль напоминает чашку Петри. Но главная отличительная черта диатомей – удивительные микро- и наноразмерные рисунки на панцире, для каждого вида водорослей свои (рисунок 1).
Для начала ученые попытались вырастить водоросли в среде, содержащей в качестве строительного материала для панциря лишь соли титана. Но диатомеи расти и размножаться в таких условиях наотрез отказались (они не растут в отсутствие источников кремния). Тогда ученые не растерялись и добавили в биореактор Na2SiO3, а затем исследовали панцири, которые были построены водорослями в присутствии титана и кремния одновременно.
На внешнем виде панцирей присутствие титана, похоже, не сказалось никак (рисунок 2). Однако рентгеноспектральный анализ показал наличие титана, причем он обнаруживается главным образом в наноразмерных порах на поверхности (рисунок 3). Рентгенофазовый анализ не выявил кристаллических фаз в панцирях, а после отжигов были обнаружены фазы анатаза (720 0С) и рутила (950 0С) (рисунок 4). По уширению пиков был рассчитан средний размер нанокристаллов: в обоих случаях он составил 32 нм, что соответствует размерам пор. Таким образом, было показано, что диатомовые водоросли могут быть использованы в качестве биореакторов для получения сложных полупроводниковых наноструктур.
Работа «Metabolic Insertion of Nanostructured TiO2 into the Patterned Biosilica of the Diatom Pinnularia sp. by a Two-Stage Bioreactor Cultivation Process» опубликована в ACS Nano.
Диатомовые водоросли строят вокруг себя панцирь из аморфного диоксида кремния. Панцирь состоит из двух половинок, одна из которых больше другой – так что водоросль напоминает чашку Петри. Но главная отличительная черта диатомей – удивительные микро- и наноразмерные рисунки на панцире, для каждого вида водорослей свои (рисунок 1).
Для начала ученые попытались вырастить водоросли в среде, содержащей в качестве строительного материала для панциря лишь соли титана. Но диатомеи расти и размножаться в таких условиях наотрез отказались (они не растут в отсутствие источников кремния). Тогда ученые не растерялись и добавили в биореактор Na2SiO3, а затем исследовали панцири, которые были построены водорослями в присутствии титана и кремния одновременно.
На внешнем виде панцирей присутствие титана, похоже, не сказалось никак (рисунок 2). Однако рентгеноспектральный анализ показал наличие титана, причем он обнаруживается главным образом в наноразмерных порах на поверхности (рисунок 3). Рентгенофазовый анализ не выявил кристаллических фаз в панцирях, а после отжигов были обнаружены фазы анатаза (720 0С) и рутила (950 0С) (рисунок 4). По уширению пиков был рассчитан средний размер нанокристаллов: в обоих случаях он составил 32 нм, что соответствует размерам пор. Таким образом, было показано, что диатомовые водоросли могут быть использованы в качестве биореакторов для получения сложных полупроводниковых наноструктур.
Работа «Metabolic Insertion of Nanostructured TiO2 into the Patterned Biosilica of the Diatom Pinnularia sp. by a Two-Stage Bioreactor Cultivation Process» опубликована в ACS Nano.
