微生物可以变成纳米电路

2017-12-02 08:22:15

Will Knight(图片来源:Rex Lowe / BGSU)(图片来源:Rex Lowe / BGSU)通常发现漂浮在海洋中的微生物有朝一日可能会重新成为极其复杂的计算机电路中的组件被称为硅藻的单细胞藻类生活在水中,通过转化营养和光来组装二氧化硅的壳或硅藻壳他们可以采用令人难以置信的多样化形状 - 从简单的几何结构(如三角形和正方形)到极其复杂的3D结构(具有数千个独立的毛孔)已知超过100,000种不同种类的硅藻存在于自然界中 - 一些表现出仅几十纳米(十亿分之一米)的特征 - 并且所有硅藻都可以通过分裂快速自我复制佐治亚理工学院的Kenneth Sandhage及其同事希望利用这种纳米结构的百科全书来开发未来电子电路的复杂元件如果他们的努力得到回报,他们相信他们可以使工程师能够组装比现有电子设备更加复杂和强大的3D电路使用传统光刻来构建3D电路是费力的,因为它涉及使用紫外光将电路的设计蚀刻到模板上然后化学清除图案这是在几个微米级的层中完成的,以构建3D电路到目前为止,Sandhage和他的合作者设计了一些方法将二氧化硅包裹硅藻转化为其他材料,其中一些材料可以证明是电子上有用的,例如二氧化钛,它可以很容易地导电研究人员还概述了两种改变硅藻化学结构的方法第一种是在高达900°C的温度下用气态金属改性二氧化硅 - 一种用于将硅藻壳转化为氧化镁和二氧化钛结构的方法第二种方法是用溶液涂覆微生物,然后将二氧化硅溶解在下面这已被用于在锆中形成结构通过结合这两种技术,研究人员能够制造钛酸钡的纳米结构利用自然界固有的建筑技能创造有用的纳米技术已被证明在过去是有效的例如,使用氨基酸链制造银纳米线然而,Sandhage认为,通过利用对其遗传特性的日益了解,有朝一日可以制造硅藻结构然后它们可以化学转化为有用的纳米组分 2004年10月,一个硅藻的基因序列 - Thalassiosira pseudonana - 由研究人员的国际合作解码,一些专家认为,只有少数基因可以控制它们展示的各种形状英国剑桥大学纳米科学实验室主任Mark Welland称其为纳米和微米制造领域的一种有前景的方法 “生活擅长以简单的方式制作复杂的结构,”他告诉“新科学家”杂志 “因此,如果我们可以对其进行后期处理,那么可能会有一些有用的应用”但Welland认为改性硅藻最有可能在催化剂或电池中证明是有用的,因为它们可以具有大的表面积并且它们的纳米孔可以起作用作为过滤器他对使用它们构建纳米电路更加怀疑 “我试图想象它们如何在电路中使用,我不能,”他承认道期刊参考文献:国际应用陶瓷技术期刊(第2卷,