تحويل الطحالب الي بيروفسكايت
مصر: ايهاب محمد زايد
يحول العلماء الطحالب إلى بيروفسكايت فريد وظيفي بخصائص قابلة للضبط
قام العلماء بتحويل الطحالب وحيدة الخلية إلى مواد وظيفية من البيروفسكايت. قام الفريق بقيادة العلماء في B CUBE – مركز الهندسة الحيوية الجزيئية في TU Dresden بتحويل الأصداف المعدنية من الطحالب إلى بيروفسكايت هاليد الرصاص بخصائص فيزيائية قابلة للضبط. تتميز البيروفسكايت الجديدة ببنيات نانوية فريدة لا يمكن تحقيقها عن طريق الإنتاج الصناعي التقليدي. يمكن تطبيق هذه الطريقة على الإنتاج الضخم للبيروفسكايت بخصائص هيكلية وكهربائية بصرية قابلة للضبط من كائنات وحيدة الخلية.
نُشرت النتائج في مجلة Advanced Science (“تجنيد الطحالب أحادية الخلية للإنتاج الضخم للبروفسكايت ذات البنية النانوية”).
البيروفسكايت هي مواد تحظى بشعبية متزايدة في مجموعة واسعة من التطبيقات بسبب خصائصها الكهربائية والضوئية والفوتونية الرائعة. تمتلك مواد البيروفسكايت القدرة على إحداث ثورة في مجالات الطاقة الشمسية ، والاستشعار والكشف ، والتحفيز الضوئي ، والليزر ، وغيرها.
يمكن ضبط خصائص البيروفسكايت لتطبيقات محددة عن طريق تغيير تركيبها الكيميائي وبنيتها الداخلية ، بما في ذلك توزيع وتوجيه هيكلها البلوري. في الوقت الحالي ، فإن القدرة على التأثير على هذه الخصائص محدودة بشكل كبير بواسطة طرق التصنيع. تمكن فريق من العلماء في جامعة TU Dresden من إنشاء البيروفسكايت بهياكل نانوية فريدة وخصائص بلورية من الطحالب ، مستفيدين من سنوات تطور هذه الكائنات وحيدة الخلية.
الاستفادة من التطور
“الكائنات أحادية الخلية استجابت على مدى مئات الملايين من السنين لمجموعة واسعة من العوامل البيئية مثل درجة الحرارة ودرجة الحموضة والضغط الميكانيكي. ونتيجة لذلك ، تطور بعضها لإنتاج مواد حيوية فريدة تمامًا تقتصر على الطبيعة ، “كما يقول الدكتور إيغور زلوتنيكوف ، رئيس مجموعة البحث في B CUBE – مركز الهندسة الحيوية الجزيئية الذي قاد الدراسة. “غالبًا ما تظهر المعادن التي تكونها الكائنات الحية خصائص هيكلية وبلورية تتجاوز بكثير القدرات الإنتاجية التي توفرها الطرق الاصطناعية الحالية.”
ركز الفريق على L. granifera ، وهو نوع من الطحالب يستخدم الكالسيت لتشكيل الأصداف. تتميز أصدافها الكروية بهندسة معمارية بلورية فريدة. تتم محاذاة البلورات قطريًا مما يعني أنها تنتشر من مركز الكرة إلى الخارج. إن طرق التصنيع الحالية للبيروفسكايت غير قادرة على إنتاج مواد مثل هذه صناعياً. ومع ذلك ، يمكننا محاولة تحويل الهياكل الطبيعية الموجودة إلى مواد وظيفية مع الحفاظ على بنيتها الأصلية “يضيف الدكتور زلوتنيكوف.
الضبط الكيميائي
لتحويل الأصداف المعدنية الطبيعية للطحالب إلى بيروفسكايت وظيفي ، كان على الفريق استبدال العناصر الكيميائية في الكالسيت. للقيام بذلك ، قاموا بتكييف طريقة طورها المتعاونون معهم في معهد AMOLF في أمستردام. خلال التحول ، تمكن العلماء من إنتاج أنواع مختلفة من البنى البلورية عن طريق تغيير التركيب الكيميائي للمادة. وبهذه الطريقة ، يمكنهم ضبط خصائصهم الكهروضوئية. من خلال تحويل قذائف الكالسيت إلى هاليدات الرصاص مع اليود أو البروميد أو الكلوريد ، يمكن للفريق إنشاء بيروفسكايت وظيفي مُحسَّن لإصدار الضوء الأحمر أو الأخضر أو الأزرق فقط.
جاهز للتوسع
“نظهر لأول مرة أن المعادن التي تنتجها الكائنات وحيدة الخلية يمكن تحويلها إلى مواد وظيفية ذات صلة من الناحية التكنولوجية. بدلاً من التنافس مع الطبيعة ، يمكننا الاستفادة من سنوات التكيف التطوري التي مروا بها بالفعل “يقول الدكتور زلوتنيكوف.
يمكن توسيع نطاق الطريقة التي طورها فريقه ، مما يفتح المجال أمام الصناعة للاستفادة من الطحالب والعديد من الكائنات الحية أحادية الخلية المكونة للكالسيت لإنتاج مواد وظيفية ذات أشكال فريدة وخصائص بلورية.
المصدر: Technische Universität Dresden
