PL237045B1 - Sposób syntezy nanocząstek tlenkowych (MxOy) o właściwościach półprzewodnikowych - Google Patents
Sposób syntezy nanocząstek tlenkowych (MxOy) o właściwościach półprzewodnikowych Download PDFInfo
- Publication number
- PL237045B1 PL237045B1 PL423033A PL42303317A PL237045B1 PL 237045 B1 PL237045 B1 PL 237045B1 PL 423033 A PL423033 A PL 423033A PL 42303317 A PL42303317 A PL 42303317A PL 237045 B1 PL237045 B1 PL 237045B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- nanoparticles
- synthesis
- mxoy
- yeast
- carried out
- Prior art date
Links
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 title claims abstract description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 229910016287 MxOy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title description 27
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 title description 21
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 claims abstract description 23
- 235000014680 Saccharomyces cerevisiae Nutrition 0.000 claims abstract description 21
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000003124 biologic agent Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 230000003698 anagen phase Effects 0.000 claims description 4
- SENJXOPIZNYLHU-UHFFFAOYSA-N L-leucyl-L-arginine Natural products CC(C)CC(N)C(=O)NC(C(O)=O)CCCN=C(N)N SENJXOPIZNYLHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- SENJXOPIZNYLHU-IUCAKERBSA-N Leu-Arg Chemical compound CC(C)C[C@H](N)C(=O)N[C@H](C(O)=O)CCCN=C(N)N SENJXOPIZNYLHU-IUCAKERBSA-N 0.000 claims description 2
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 108010000761 leucylarginine Proteins 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 5
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 5
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 4
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 4
- OERNJTNJEZOPIA-UHFFFAOYSA-N zirconium nitrate Chemical compound [Zr+4].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O OERNJTNJEZOPIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 3
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 3
- 229910052980 cadmium sulfide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 3
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 210000001916 photosynthetic cell Anatomy 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 231100000481 chemical toxicant Toxicity 0.000 description 2
- 239000012531 culture fluid Substances 0.000 description 2
- ZPWVASYFFYYZEW-UHFFFAOYSA-L dipotassium hydrogen phosphate Chemical compound [K+].[K+].OP([O-])([O-])=O ZPWVASYFFYYZEW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910000396 dipotassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000019797 dipotassium phosphate Nutrition 0.000 description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 238000009629 microbiological culture Methods 0.000 description 2
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 description 2
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 241000894007 species Species 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- DIGQNXIGRZPYDK-WKSCXVIASA-N (2R)-6-amino-2-[[2-[[(2S)-2-[[2-[[(2R)-2-[[(2S)-2-[[(2R,3S)-2-[[2-[[(2S)-2-[[2-[[(2S)-2-[[(2S)-2-[[(2R)-2-[[(2S,3S)-2-[[(2R)-2-[[(2S)-2-[[(2S)-2-[[(2S)-2-[[2-[[(2S)-2-[[(2R)-2-[[2-[[2-[[2-[(2-amino-1-hydroxyethylidene)amino]-3-carboxy-1-hydroxypropylidene]amino]-1-hydroxy-3-sulfanylpropylidene]amino]-1-hydroxyethylidene]amino]-1-hydroxy-3-sulfanylpropylidene]amino]-1,3-dihydroxypropylidene]amino]-1-hydroxyethylidene]amino]-1-hydroxypropylidene]amino]-1,3-dihydroxypropylidene]amino]-1,3-dihydroxypropylidene]amino]-1-hydroxy-3-sulfanylpropylidene]amino]-1,3-dihydroxybutylidene]amino]-1-hydroxy-3-sulfanylpropylidene]amino]-1-hydroxypropylidene]amino]-1,3-dihydroxypropylidene]amino]-1-hydroxyethylidene]amino]-1,5-dihydroxy-5-iminopentylidene]amino]-1-hydroxy-3-sulfanylpropylidene]amino]-1,3-dihydroxybutylidene]amino]-1-hydroxy-3-sulfanylpropylidene]amino]-1,3-dihydroxypropylidene]amino]-1-hydroxyethylidene]amino]-1-hydroxy-3-sulfanylpropylidene]amino]-1-hydroxyethylidene]amino]hexanoic acid Chemical compound C[C@@H]([C@@H](C(=N[C@@H](CS)C(=N[C@@H](C)C(=N[C@@H](CO)C(=NCC(=N[C@@H](CCC(=N)O)C(=NC(CS)C(=N[C@H]([C@H](C)O)C(=N[C@H](CS)C(=N[C@H](CO)C(=NCC(=N[C@H](CS)C(=NCC(=N[C@H](CCCCN)C(=O)O)O)O)O)O)O)O)O)O)O)O)O)O)O)N=C([C@H](CS)N=C([C@H](CO)N=C([C@H](CO)N=C([C@H](C)N=C(CN=C([C@H](CO)N=C([C@H](CS)N=C(CN=C(C(CS)N=C(C(CC(=O)O)N=C(CN)O)O)O)O)O)O)O)O)O)O)O)O DIGQNXIGRZPYDK-WKSCXVIASA-N 0.000 description 1
- 241000186361 Actinobacteria <class> Species 0.000 description 1
- 241000203069 Archaea Species 0.000 description 1
- 241000228257 Aspergillus sp. Species 0.000 description 1
- 241001467572 Brevibacterium casei Species 0.000 description 1
- 241001558170 Chloridium sp. Species 0.000 description 1
- 241000192700 Cyanobacteria Species 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 241000223221 Fusarium oxysporum Species 0.000 description 1
- 241001149959 Fusarium sp. Species 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 241001450823 Helicostylum Species 0.000 description 1
- 102000003792 Metallothionein Human genes 0.000 description 1
- 108090000157 Metallothionein Proteins 0.000 description 1
- 241000589516 Pseudomonas Species 0.000 description 1
- 241000223252 Rhodotorula Species 0.000 description 1
- 241001326533 Sordariomycetes Species 0.000 description 1
- 241000416054 Trichothecium sp. Species 0.000 description 1
- 229910052768 actinide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001255 actinides Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- ADCOVFLJGNWWNZ-UHFFFAOYSA-N antimony trioxide Inorganic materials O=[Sb]O[Sb]=O ADCOVFLJGNWWNZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GHPGOEFPKIHBNM-UHFFFAOYSA-N antimony(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Sb+3].[Sb+3] GHPGOEFPKIHBNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 1
- 238000010170 biological method Methods 0.000 description 1
- 230000031018 biological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 239000010796 biological waste Substances 0.000 description 1
- 230000003592 biomimetic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CJOBVZJTOIVNNF-UHFFFAOYSA-N cadmium sulfide Chemical compound [Cd]=S CJOBVZJTOIVNNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940041514 candida albicans extract Drugs 0.000 description 1
- 239000005018 casein Substances 0.000 description 1
- BECPQYXYKAMYBN-UHFFFAOYSA-N casein, tech. Chemical compound NCCCCC(C(O)=O)N=C(O)C(CC(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CC(C)C)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(CC(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(C(C)O)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(COP(O)(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(N)CC1=CC=CC=C1 BECPQYXYKAMYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000021240 caseins Nutrition 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000002894 chemical waste Substances 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 1
- AIUDWMLXCFRVDR-UHFFFAOYSA-N dimethyl 2-(3-ethyl-3-methylpentyl)propanedioate Chemical compound CCC(C)(CC)CCC(C(=O)OC)C(=O)OC AIUDWMLXCFRVDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000004362 fungal culture Methods 0.000 description 1
- 239000000054 fungal extract Substances 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 235000001727 glucose Nutrition 0.000 description 1
- 108010054010 glutathione gamma-glutamylcysteinyltransferase Proteins 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000003834 intracellular effect Effects 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 1
- 210000002244 magnetosome Anatomy 0.000 description 1
- -1 malt extract Chemical compound 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002737 metalloid compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 238000013048 microbiological method Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 150000003891 oxalate salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 1
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000010189 synthetic method Methods 0.000 description 1
- YEAUATLBSVJFOY-UHFFFAOYSA-N tetraantimony hexaoxide Chemical compound O1[Sb](O2)O[Sb]3O[Sb]1O[Sb]2O3 YEAUATLBSVJFOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000012137 tryptone Substances 0.000 description 1
- 210000004881 tumor cell Anatomy 0.000 description 1
- 239000012138 yeast extract Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Compounds Of Iron (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest sposób syntezy nanocząstek tlenkowych (MxOy) o właściwościach półprzewodnikowych, gdzie M to metal, znajdujące zastosowanie w wielu gałęziach gospodarki, takich jak: ogniwa słoneczne, nanourządzenia elektroniczne, nanourządzenia emitujące światło, falowody, technologie laserowe, biosensory, katalizatory. Przedmiotowy sposób syntezy nanocząstek tlenkowych (MxOy) z zastosowaniem czynników biologicznych, które stanowią drożdże, korzystnie Saccharomyces cerevisiae, których hodowle, w trakcie jego realizacji, doprowadza się do pH od 2 do 10, charakteryzuje się tym, że w pierwszym etapie prowadzi się hodowle drożdży, w płynnym podłożu doprowadzając ją do wymaganego pH, po czym dodaje się do niej stałą sól metalu - Fe lub Cr lub Mn lub Co lub Cu lub Ni lub Ti lub Zr w ilości 0,05 do 0,1 milimola/litr i prowadzi się reakcję stale mieszając, do momentu zaobserwowania pojawienia się osadu o odpowiednim kolorze. Mieszaninę reakcyjną suszy się i praży się w temperaturze od 100 do 600°C.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób syntezy nanocząstek tlenkowych (MxOy) o właściwościach półprzewodnikowych, gdzie M to metal, znajdujące zastosowanie w wielu gałęziach gospodarki, takich jak: ogniwa słoneczne, nanourządzenia elektroniczne, nanourządzenia emitujące światło, falowody, technologie laserowe, biosensory, katalizatory.
Nanocząstki półprzewodnikowe są nanocząstkami zbudowanymi z nieorganicznego krystalicznego materiału półprzewodnikowego i mają unikalne właściwości fotofizyczne, fotochemiczne i nieliniowe właściwości optyczne wynikające z ich wielkości. Wynikiem dużego zainteresowania nanomateriałami półprzewodnikowymi jest znaczna ilość publikacji opisujących sposoby syntezy takich materiałów.
Powszechnie znanych i stosowanych jest kilka metod syntezy nanocząstek, w tym metody fizyczne, czy też chemiczne i biologiczne. Metody fizyczne wymagają stosowania wysokich temperatur w granicach 500-1500°C. Metody chemiczne pozwalają na prowadzenie syntezy w niższej temperaturze od 100 do 200°C, ale wymagają zastosowania dodatkowych reagentów takich jak reduktory, stabilizatory, rozpuszczalniki, które niejednokrotnie, są toksyczne. Procesy biologicznej syntezy nanocząstek opierają się na zjawisku biomimetyki. Wykorzystanie mikroorganizmów jako nanofabryk powoduje obniżenie kosztów syntezy oraz pozwala na uniknięcie stosowania toksycznych związków chemicznych. Jednocześnie nanocząstki otrzymane w ten sposób charakteryzuję się lepszymi właściwościami takimi jak: hydrofilowość czy rozkład wielkości. Wykorzystanie metod mikrobiologicznych do tworzenia nanomateriałów zyskuje wymiar proekologiczny i ściśle wpisuje się w działania związane z tzw. „zieloną chemią”. Zasadniczą zaletą tego podejścia jest również możliwość znacznego ograniczenia kosztów produkcji nanomateriałów w stosunku do pozostałych sposobów ich syntezy. Przykładem takich procesów może być zdolność, bakterii magnetotaktycznych do wytwarzania w swoich komórkach magnetosomów zawierających magnetyt i greigit. Podobnie bakterie Brevibacterium casei są wykorzystywane do syntezy nanocząstek siarczku kadmu (CdS), które dzięki swej biokompatybilności mogą być wykorzystane do precyzyjnego obrazowania skupisk komórek nowotworowych [Pandian S. R. K., Deepak V., Kalishwaralal K., Gurunathan S.: „Biologically synthesized fluorescent CdS NPs encapsulated by PHB. Enzyme Microb. Tech, 48, 319-325, (2011)]. Z kolei, szczepy pałeczek z rodzaju Pseudomonas są zdolne do wewnątrzkomórkowego syntetyzowania nanostruktur zbudowanych z metali ciężkich, takich jak selen i kadm. Znaczący potencjał biotechnologiczny w zakresie otrzymywania nanocząstek mogą wykazywać również powszechnie występujące w środowisku promieniowce. Dotychczas prowadzone badania dotyczące biosyntezy nanocząstek tlenków metali 40 przez mikroorganizmy obejmowały syntezę nanocząstek FesO4, Fe2O3, Sb2O3, BaTiO3, TiO2, ZrO2, jak to wynika z publikacji Xiangqian Li, Huizhong Xu, Zhe-Sheng Chen, Guofang Chen, Biosynthesis of Nanoparticles by Microorganisms and Their Applications, Journal of Nanomaterials, vol. 2011, article id 270974, doi: 10.1155/2011/270974. W opisanych w powyższej pracy badaniach hodowle drożdży jako środowisko reakcji stosowano w przypadku syntezy magnetycznych nanocząstek mezoporowatych Fe3O4 oraz w syntezie nanocząstek Sb2O3. W tym przypadku jako środowisko stosowano drożdże Saccharomyces cerevisiae, powstałe nanocząstki były sferyczne o rozkładzie wielkości 2-10 nm. Drożdże są mikroorganizmami eukariotycznymi sklasyfikowanymi w królestwie grzybów, obecnie opisywanych jest około 1500 gatunków. Szczególnie korzystnym gatunkiem jest Saccharomyces cerevisiae. Drożdże gatunku Saccharomyces cerevisiae są niedrogie, łatwe do wyhodowania i zapewniają zaskakująco wysoką wydajność wytwarzania nanocząstek.
Jak wynika z kolei z analizy opisów patentowych dotyczących biosyntezy nanocząstek w hodowlach mikroorganizmów można je prowadzić w żywych hodowlach mikroorganizmów, martwej biomasie, lub płynach pohodowlanych.
W opisie patentowym nr US 8465721B2 pt.: „Biosynthesis of nanoparticles” przedstawiono metodę syntezy nanocząstek i kropek kwantowych. Metoda obejmuje hodowlę komórek fotosyntezujących i/lub komórek niefotosyntezujących w pożywce hodowlanej zawierającej jeden lub więcej rodzajów metali w postaci jonowej lub niejonowej oraz jeden lub więcej przeciwjonów, w której komórki mikroorganizmów biosyntezują nanocząstki i kropki kwantowe zawierające: dany metal. Komórki fotosyntezujące mogą pochodzić z: alg, sinic, roślin wyższych, lub być ich mieszaniną. Komórki niefotosyntezujące mogą być pozyskane z bakterii, grzybów, lub być mieszaniną ich komórek. Procesy te wykorzystano do otrzymania nanocząstek siarczkowych i selenkowych o rozkładzie wielkości odpowiednio 50-100 nm oraz 2-3 nm.
PL 237 045 B1
Z kolei w opisie patentowym nr US20140363870 pt.: „Process for obtaining copper nanoparticles from Rhodotorula mulcilaginosa in bioremediation of wastewater and production of copper nanoparticles” przedstwiono proces otrzymywania nanocząstek miedzi przy wykorzystaniu drożdży Rodotorula mulcilaginosa. Według wynalazku martwa biomasa drożdży R. mulcilaginosa może być stosowana w bioremediacji ścieków oraz do produkcji nanocząstek miedzi na skalę przemysłową.
Również w kanadyjskim opisie patentowym nr CA2733951A1 pt.: „Production of sulfur-free nanoparticles by yeast” opisano metodę wytwarzania wolnych od siarki nanocząstek metalicznych, w której hodowlę drożdży Saccharomyces cerevisiae prowadzi się w modyfikowanej pożywce YEPD, lub Sabouranda, do której dodaje się roztwory soli metali grup głównych, metali przejściowych, lantanowców, aktynowców, związki niemetali grup głównych - z wyjątkiem siarki - oraz związki metaloidów grup głównych na niskim stopniu utlenienia. Wynalazek wymaga specjalnie skomponowanego podłoża hodowlanego ze względu na eliminację źródeł siarki. Sole metali (Ag, Pt, Pd) podawane były do hodowli w postaci roztworów. Sposób pozwala na otrzymywanie nanocząstek metalicznych (metal na stopniu utlenienia 0) składających się z jednego metalu lub mieszaniny kilku metali.
Także w chińskim opisie patentowym nr CN103071808A pt.: „Environmentally-friendly synthetic method for metal nanoparticle” przedstawiono przyjazną środowisku metodę syntezy metalicznych nanocząstek w podłożu płynnym stosowanym do hodowli drożdży. Obecne w podłożu hodowlanym składniki działają jako czynniki redukujące, stabilizujące oraz kontrolujące morfologię podczas powstawania nanocząstek metalicznych. Zgodnie z tą metodą środowiskiem syntezy jest roztwór stosowany jako płyn hodowlany do hodowli drożdży stabilizowany chlorkiem sodu lub K2HPO4. Składnikami stosowanymi do przygotowania pożywki (środowiska syntezy) są: NaCl, ekstrakt drożdżowy, trypton, ekstrakt słodowy, kazeina, pepton sojowy, glukoza, K2HPO4. Syntezę prowadzi się w odpowiednim pH roztworu, wyregulowanym w zakresie 2-13, w przedziale czasowym 5 sek. do 24 godz., w temperaturze od 15 do 50°C. Według metody otrzymuje się nanocząstki monometaliczne lub będące mieszaniną metali: Au, Ag, Cu, Mo, Ni, Fe, Mn.
W opisie patentowym US 2005/0214916A1 pt.: “Biological processes for synthesis of oxide nanoparticles” przedstawiono metodę syntezy nanocząstek tlenkowych w hodowlach grzybów lub ekstraktach grzybów klasy Sordariomycetes, rodzaju: Fusarium sp., Trichothecium sp., Verticilium sp., Chloridium sp., Aspergillus sp., Cephaliosphoro sp., Fusarium oxysporum, Helicostylum sp. Hodowlę grzybów prowadzono przez 4 dni w pH = 7 na pożywce PDA. Następnie przenoszono hodowlę na pożywkę MGYP i prowadzono przez kolejne 96 godzin. Po tym: czasie izolowano grzybnię przez odwirowanie i zawieszano ją w roztworze soli (chlorki, azotany, szczawiany, siarczany) metalu (Ti, Zr, Si, Zn) i inkubowano przez 48 godzin. Produkt izolowano przez odfiltrowanie grzybni na filtrze o rozmiarze porów 1 mikrometr. Przesącz suszono i poddano wyżarzaniu w temp. 100, 300, 600, 800°C.
W koreańskim opisie patentowym nr WO2017119671A1 pt.: “Method for producing metal nanoparticles and metallic sulfide nanoparticles using recombinant microorganisms” opisano metodę otrzymywania nanocząstek monometalicznych, nanocząstek siarczków metali jak i nanocząstek kompozytowych z wykorzystaniem genetycznie modyfikowanych bakterii, drożdży, glonów, archeonów i grzybów, w których syntaza fitochelatynowa i metalotioneina są jednocześnie wydzielane jako białka adsorbujące metale ciężkie.
Sposób syntezy nanocząstek tlenkowych (MxOy) o właściwościach półprzewodnikowych, z zastosowaniem czynników biologicznych, które stanowią drożdże, korzystnie Saccharomyces cerevisiae, których hodowle, w trakcie jego realizacji, doprowadza się do pH od 2 do 10, zgodnie z wynalazkiem charakteryzuje się tym, że w pierwszym do hodowli drożdży szczepu dzikiego SP4 o genotypie mat λ leu arg 4 w logarytmicznej lub stacjonarnej fazie wzrostu, dodaje się stałą sól metalu w postaci odpowiedniego azotanu - Fe lub Cr lub Mn lub Co lub Cu lub Ni lub Ti lub Zr w ilości 0,05 do 0,1 milimola/litr i prowadzi się reakcję stale mieszając, do momentu zaobserwowania pojawienia się osadu o odpowiednim kolorze, po czym mieszaninę reakcyjną suszy się i praży w temperaturze od 100 do 600°C.
Dotychczasowe, znane sposoby syntezy przedstawione w przytoczonych patentach dotyczyły przede wszystkim syntezy nanocząstek metali. W sposobie, zgodnym z wynalazkiem nanocząstki stanowią tlenki metali. Tworzenie tlenków wymaga środowiska oksydacyjnego w związku z tym mechanizm ich tworzenia jest inny niż w przypadku nanocząstek metalicznych. Ponadto, otrzymane według wynalazku nanocząstki charakteryzują się właściwościami fotokatalitycznymi, dzięki którym mogą być stosowane jako fotokatalizatory procesów oksydacyjno-redukcyjnych, np.: do usuwania zanieczyszczeń organicznych ze środowiska.
PL 237 045 B1
Przewagą proponowanego rozwiązania nad dotychczas znanymi i stosowanymi sposobami są niskie koszty produkcji nanocząstek - rozpuszczalnikiem jest woda. Metoda jest przyjazna środowisku ponieważ nie wymaga stosowania toksycznych związków chemicznych. Zaletą tego sposobu jest też łatwość prowadzenia syntezy (dodawanie do syntezy stałych soli metali pozwala na uniknięcie dodatkowej, operacji sporządzania roztworów tych soli) oraz powtarzalność procesu. W zaproponowanym rozwiązaniu nie ma potrzeby oddzielania produktu reakcji od biomasy ponieważ jest ona usuwana podczas wyżarzania. Wykonana charakterystyka otrzymanych nanocząstek wskazuje na wąski rozkład ich wielkości, co jest szczególnie istotne z punktu widzenia ich późniejszego przeznaczenia. Przy sposobie według wynalazku nie powstają żadne odpady, tak chemiczne, jak też biologiczne.
Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładowych jego realizacjach, nie ograniczających zakresu ochrony.
P r z y k ł a d 1
Hodowlę drożdży prowadzono w pełnym podłożu płynnym YPG w temperaturze 28°C, przez 12 godzin. Hodowlę w logarytmicznej fazie wzrostu doprowadzano do pożądanego pH = 2, stosując roztwory wodne kwasu solnego i zasady sodowej (1 ·10-7 mol/dm3). Pobrano hodowlę o pH = 2, dodano do niej azotan(V) cyrkonu (IV) w ilości 0,5 g. Reakcję prowadzono stale mieszając do momentu zaobserwowania pojawienia się osadu o białym kolorze. Następnie mieszaninę suszono w celu usunięcia wody. Wysuszoną mieszaninę reakcyjną poddano prażeniu przez 4 godziny w piecu muflowym w temperaturze 400°C. Otrzymano biały osad, który stanowią nanocząstki tlenku cyrkonu.
P r z y k ł a d 2
Hodowlę drożdży prowadzono w pełnym podłożu płynnym YPG w temperaturze 28°C, przez okres 24 godzin. Hodowlę w stacjonarnej fazie wzrostu doprowadzano do pożądanego pH = 9 stosując roztwory wodne kwasu solnego i zasady sodowej (1 ·10-7 mol/dm3). Pobrano hodowlę o pH = 9, dodano do niej azotan(V) cyrkonu (IV) w ilości 0,5 g. Reakcję prowadzono stale mieszając do momentu zaobserwowania pojawienia się osadu o białym kolorze. Następnie mieszaninę suszono w celu usunięcia wody. Wysuszoną mieszaninę reakcyjną poddano prażeniu przez 4 godziny w piecu muflowym w temperaturze 500 °C. Otrzymany biały osad, który stanowią nanocząstki tlenku cyrkonu.
Claims (1)
- Zastrzeżenie patentowe1. Sposób syntezy nanocząstek tlenkowych (MxOy) o właściwościach półprzewodnikowych, z zastosowaniem czynników biologicznych, które stanowią drożdże, korzystnie Saccharomyces cerevisiae, których hodowle, w trakcie jego realizacji, doprowadza się do pH od 2 do 10, znamienny tym, że do hodowli szczepu dzikiego SP4 o genotypie mat λ leu arg 4 w logarytmicznej, lub stacjonarnej fazie wzrostu dodaje się stałą sól metalu w postaci azotanu - Fe lub Cr lub Mn lub Co lub Cu lub Ni lub Ti lub Zr w ilości 0,05 do 0,1 milimola/litr i prowadzi się reakcję stale mieszając, do momentu zaobserwowania pojawienia się osadu o odpowiednim kolorze, po czym mieszaninę reakcyjną suszy się i praży w temperaturze od 100 do 600°C.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL423033A PL237045B1 (pl) | 2017-10-02 | 2017-10-02 | Sposób syntezy nanocząstek tlenkowych (MxOy) o właściwościach półprzewodnikowych |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL423033A PL237045B1 (pl) | 2017-10-02 | 2017-10-02 | Sposób syntezy nanocząstek tlenkowych (MxOy) o właściwościach półprzewodnikowych |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL423033A1 PL423033A1 (pl) | 2019-04-08 |
| PL237045B1 true PL237045B1 (pl) | 2021-03-08 |
Family
ID=65992059
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL423033A PL237045B1 (pl) | 2017-10-02 | 2017-10-02 | Sposób syntezy nanocząstek tlenkowych (MxOy) o właściwościach półprzewodnikowych |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL237045B1 (pl) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040067485A1 (en) * | 2002-10-04 | 2004-04-08 | Nanomagnetics Limited | Nanoparticles |
| US20050214916A1 (en) * | 2004-03-26 | 2005-09-29 | Council Of Scientific And Industrial Research | Biological process for synthesis of oxide nanoparticles |
| CA2853585A1 (en) * | 2013-06-05 | 2014-12-05 | Vale S.A. | Process for obtaining copper nanoparticles from rhodotorula mucilaginosa and use of rhodotorula mucilaginosa in bioremediation of wastewater and production of copper nanoparticles |
| WO2017119671A1 (ko) * | 2016-01-08 | 2017-07-13 | 한국과학기술원 | 재조합 미생물을 이용한 금속 나노입자 및 금속 황화물 나노입자의 제조방법 |
-
2017
- 2017-10-02 PL PL423033A patent/PL237045B1/pl unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040067485A1 (en) * | 2002-10-04 | 2004-04-08 | Nanomagnetics Limited | Nanoparticles |
| US20050214916A1 (en) * | 2004-03-26 | 2005-09-29 | Council Of Scientific And Industrial Research | Biological process for synthesis of oxide nanoparticles |
| CA2853585A1 (en) * | 2013-06-05 | 2014-12-05 | Vale S.A. | Process for obtaining copper nanoparticles from rhodotorula mucilaginosa and use of rhodotorula mucilaginosa in bioremediation of wastewater and production of copper nanoparticles |
| WO2017119671A1 (ko) * | 2016-01-08 | 2017-07-13 | 한국과학기술원 | 재조합 미생물을 이용한 금속 나노입자 및 금속 황화물 나노입자의 제조방법 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| KANNAN BADRI NARAYANAN, NATARAJAN SAKTHIVEL: "20100422", BIOLOGICAL SYNTHESIS OF METAL NANOPARTICLES BY MICROBES ADVANCES IN COLLOID AND INTERFACE SCIENCE * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL423033A1 (pl) | 2019-04-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Jain et al. | Extracellular biosynthesis and characterization of silver nanoparticles using Aspergillus flavus NJP08: a mechanism perspective | |
| Raliya et al. | Biosynthesis and characterization of zinc, magnesium and titanium nanoparticles: an eco-friendly approach | |
| Sharma et al. | Diatoms biotechnology: various industrial applications for a greener tomorrow | |
| Castro-Longoria et al. | Production of platinum nanoparticles and nanoaggregates using Neurospora crassa | |
| Zhang et al. | Eco-friendly intracellular microalgae synthesis of fluorescent CdSe QDs as a sensitive nanoprobe for determination of imatinib | |
| Keim et al. | Cell organization and ultrastructure of a magnetotactic multicellular organism | |
| Dahoumane et al. | Recycling and adaptation of Klebsormidium flaccidum microalgae for the sustained production of gold nanoparticles | |
| Raliya et al. | Novel approach for silver nanoparticle synthesis using Aspergillus terreus CZR-1: mechanism perspective | |
| US8465721B2 (en) | Biosynthesis of nanoparticles | |
| Raliya et al. | Development of microbial nanofactory for zinc, magnesium, and titanium nanoparticles production using soil fungi | |
| Kumar et al. | Exploitation of anaerobic enriched mixed bacteria (AEMB) for the silver and gold nanoparticles synthesis | |
| Raliya et al. | Synthesis of MgO nanoparticles using Aspergillus tubingensis TFR-3 | |
| Sangappa et al. | Mycobiosynthesis and characterization of silver nanoparticles from Aspergillus niger: a soil fungal isolate | |
| El-Ghwas et al. | Factorial experimental design for optimization of zinc oxide nanoparticles production | |
| WO2021023564A1 (en) | Marinomonas ef1 and rhodococcus ef1 for the production of secondary metabolites | |
| RU2477172C1 (ru) | Способ получения наночастиц металлов | |
| Kumari et al. | Production of TiO 2-deposited diatoms and their applications for photo-catalytic degradation of aqueous pollutants | |
| A Abd Elmohsen et al. | Green synthesis, Optimization and Characterization of SiO2 nanoparticles using Aspergillus tubingensis F20 isolated from drinking water | |
| Elmi et al. | Biosynthesis of calcite nanocrystal by a novel polyextremophile Bhargavaea cecembensis-related strain isolated from sandy soil | |
| Janardhanan et al. | Biosynthesis of silver nanoparticles by a Bacillus sp. of marine origin | |
| Radtsig et al. | Production of gold nanoparticles by biogenesis using bacteria | |
| PL237045B1 (pl) | Sposób syntezy nanocząstek tlenkowych (MxOy) o właściwościach półprzewodnikowych | |
| WO2015066217A1 (en) | Compositions and methods for collecting algae | |
| CN117778536A (zh) | 荧光-电子显微镜联用对微生物进行鉴定及矿化分析的方法 | |
| Juibari et al. | Investigation of a hot-spring extremophilic Ureibacillus thermosphaericus strain Thermo-BF for extracellular biosynthesis of functionalized Gold nanoparticles |