{"id":124197,"date":"2023-03-20T07:08:00","date_gmt":"2023-03-20T06:08:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=124197"},"modified":"2023-03-16T09:51:39","modified_gmt":"2023-03-16T08:51:39","slug":"forschende-verwandeln-algen-in-einzigartige-funktionale-perowskite-mit-gewunschten-eigenschaften","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/forschende-verwandeln-algen-in-einzigartige-funktionale-perowskite-mit-gewunschten-eigenschaften\/","title":{"rendered":"Forschende verwandeln Algen in einzigartige funktionale Perowskite mit gew\u00fcnschten Eigenschaften"},"content":{"rendered":"\n\n\n
\"\"
Schalen von L. granifera-Algen nach chemischer Transformation, abgebildet mit dem Elektronenmikroskop. \u00a9<\/strong> Kuhrts et al. \/ Advanced Science 2023<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Das Team unter der Leitung von Wissenschaftlern\u00a0des B CUBE – Center for Molecular Bioengineering an der TU Dresden wandelte die mineralischen Schalen der Algen in Bleihalogenid-Perowskite mit spezifischen physikalischen Eigenschaften um. Die neuen Perowskite weisen einzigartige Nanoarchitekturen auf, die durch konventionelle Synthese nicht erreicht werden k\u00f6nnen. Einzellige Organismen k\u00f6nnen so f\u00fcr die Massenproduktion von Perowskiten mit gew\u00fcnschten strukturellen und elektrooptischen Eigenschaften verwendet werden. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Advanced Science ver\u00f6ffentlicht.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Perowskite sind Materialien, die aufgrund ihrer bemerkenswerten elektrischen, optischen und photonischen Eigenschaften f\u00fcr eine Vielzahl von Anwendungen immer beliebter werden. Perowskite haben das Potenzial, die Bereiche Solarenergie, Sensorik und Detektion, Photokatalyse sowie Laser und andere zu revolutionieren.<\/p>\n\n\n\n

Die Eigenschaften von Perowskiten lassen sich durch Ver\u00e4nderung ihrer chemischen Zusammensetzung und ihrer inneren Architektur, einschlie\u00dflich der Verteilung und Orientierung der Kristallstruktur, an bestimmte Anwendungen anpassen. Derzeit sind die M\u00f6glichkeiten zur Beeinflussung dieser Eigenschaften durch die Herstellungsmethoden stark eingeschr\u00e4nkt. Einem Forschungsteam der TU Dresden ist es gelungen, Perowskite mit einzigartigen Nanoarchitekturen und Kristalleigenschaften aus Algen herzustellen und dabei die jahrelange Evolution dieser einzelligen Organismen zum Vorteil zu nutzen.<\/p>\n\n\n\n

Die Vorteile der Evolution nutzen<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

\u201eEinzellige Organismen haben \u00fcber Hunderte von Millionen Jahren auf eine Vielzahl von Umweltfaktoren wie Temperatur, pH-Wert und mechanische Belastung reagiert. Dadurch haben sich einige von ihnen so entwickelt, dass sie absolut einzigartige Biomaterialien herstellen k\u00f6nnen, die nur in der Natur vorkommen”, erkl\u00e4rt Dr. Igor Zlotnikov<\/strong>, Forschungsgruppenleiter am B CUBE – Center for Molecular Bioengineering, der die Studie leitete. \u201eMineralien, die von lebenden Organismen produziert werden, haben oft strukturelle und kristallographische Eigenschaften, die weit \u00fcber die Produktionsm\u00f6glichkeiten heutiger Synthesemethoden hinausgehen.<\/p><\/blockquote>\n\n\n\n

Das Team konzentrierte sich auf\u00a0L. granifera<\/em>, eine Algenart, die Kalzit zur Schalenbildung verwendet. Ihre kugelf\u00f6rmigen Schalen weisen eine einzigartige Kristallarchitektur auf. Die Kristalle sind radial ausgerichtet, das hei\u00dft, sie wachsen vom Zentrum der Kugel nach au\u00dfen. <\/p>\n\n\n\n

\u201eMit den heutigen Herstellungsmethoden f\u00fcr Perowskite lassen sich solche Materialien nicht synthetisch herstellen. Wir k\u00f6nnen jedoch versuchen, die vorhandenen nat\u00fcrlichen Strukturen in funktionelle Materialien umzuwandeln und dabei ihre urspr\u00fcngliche Architektur zu erhalten”, f\u00fcgt Dr. Zlotnikov <\/strong>hinzu.<\/p><\/blockquote>\n\n\n\n

Chemisches Tuning<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Um die nat\u00fcrlichen mineralischen Schalen der Algen in funktionelle Perowskite umzuwandeln, musste das Team chemische Elemente im Kalzit austauschen. Dazu adaptierten sie eine Methode, die von ihren Kooperationspartner:innen am AMOLF-Institut in Amsterdam entwickelt worden war. W\u00e4hrend der Umwandlung konnten die Wissenschaftler:innen verschiedene Arten von Kristallarchitekturen erzeugen, indem sie die chemische Zusammensetzung des Materials ver\u00e4nderten. Auf diese Weise konnten sie die elektrooptischen Eigenschaften fein abstimmen.<\/p>\n\n\n\n

Durch die Umwandlung der Kalzitschalen in Bleihalogenide mit Jod, Bromid oder Chlorid konnte das Team funktionelle Perowskite herstellen, die so optimiert sind, dass sie nur rotes, gr\u00fcnes oder blaues Licht emittieren.<\/p>\n\n\n\n

Bereit f\u00fcr das Scaling Up<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

\u201eWir zeigen zum ersten Mal, dass Mineralien, die von einzelligen Organismen produziert werden, in technologisch relevante Funktionsmaterialien umgewandelt werden k\u00f6nnen. Anstatt mit der Natur zu konkurrieren, k\u00f6nnen wir von ihrer jahrelangen evolution\u00e4ren Anpassung profitieren”, sagt Dr. Zlotnikov.<\/p><\/blockquote>\n\n\n\n

Die von seinem Team entwickelte Methode l\u00e4sst sich in gr\u00f6\u00dferem Ma\u00dfstab anwenden und er\u00f6ffnet der Industrie die M\u00f6glichkeit, Algen und viele andere kalzitbildende einzellige Organismen zur Herstellung funktionaler Materialien mit einzigartigen Formen und kristallographischen Eigenschaften zu nutzen.<\/p>\n\n\n\n

F\u00f6rderung<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Das Projekt war Teil der vom Freistaat Sachsen gef\u00f6rderten DinoLight-Initiative zur Entwicklung innovativer, umweltfreundlicher Materialien und Technologien auf der Basis nat\u00fcrlich vorkommender dreidimensionaler Nanostrukturen.<\/p>\n\n\n\n

Originale Ver\u00f6ffentlichung<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Lucas Kuhrts, Lukas Helmbrecht, Willem L. Noorduin, Darius Pohl, Xiaoxiao Sun, Alexander Palatnik, Cornelia Wetzker, Anne Jantschke, Michael Schlierf, and Igor Zlotnikov:\u00a0Recruiting Unicellular Algae for the Mass Production of Nanostructured Perovskites.<\/strong>Advanced Science (February 2022) DOI:\u00a0https:\/\/doi.org\/10.1002\/advs.202300355<\/a><\/p>\n\n\n\n

\u00dcber das B CUBE<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Das B CUBE – Center for Molecular Bioengineering wurde 2008 als Zentrum f\u00fcr Innovationskompetenz (ZIK) durch die Initiative \u201eUnternehmen Region\u201c des Bundesministeriums f\u00fcr Bildung und Forschung gegr\u00fcndet. Es ist Teil des Center for Molecular and Cellular Bioengineering (CMCB). Die Forschungst\u00e4tigkeit des B CUBE konzentriert sich auf die Untersuchung lebender Strukturen auf molekularer Ebene und die \u00dcbersetzung der daraus resultierenden Erkenntnisse in innovative Methoden, Materialien und Technologien.<\/p>\n\n\n\n

Wissenschaftliche Ansprechpartner<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Dr. Igor Zlotnikov
Tel: +49 351 463-43090
E-mail:\u00a0igor.zlotnikov@tu-dresden.de<\/a><\/p>\n\n\n\n

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