NIRT: Whole-Cell Biosynthesis of Nanostructured Metal Oxide Semiconductors
NIRT:纳米结构金属氧化物半导体的全细胞生物合成
基本信息
- 批准号:0400648
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2004
- 资助国家:美国
- 起止时间:2004-08-01 至 2010-07-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Rorrer 0400648Semiconductor nanocomposite materials possess novel optical and electronic properties that can be tuned by manipulating the dimensions of the composite nanophases. This research will explore a new biological route to nanostructured semiconductor materials that possess microscale features. In Nature, many marine and aquatic organisms assimilate inorganic materials from water to make ornate shell casings that possess defined nano- and microstructure. For example, diatoms, a class of single-celled algae, possess the ability to make silica nanospheres and assemble them into intricate microstructures. The overall goal of this research and education program is to harness the nanobiochemical machinery of diatom cell cultures to fabricate nanostructured metal oxide semiconductor materials based on silicon (Si), germanium (Ge), and titanium (Ti). The Research Plan has three objectives: 1) Develop perfusion-based bioreactor processing strategies for the biosynthesis of nanostructured metal oxide materials in diatom cell culture; 2) Characterize the nanostructure and chemical structure of the composite metal oxide materials fabricated within the diatom cell; 3) Characterize the optoelectronic properties of the nanostructured metal oxide materials, after the appropriate post-processing of the biogenic inorganic material. Ultimately, bioprocessing strategies will be correlated to biogenic nanostructures. In turn, biogenic nanostructure and post processing will be correlated to optoelectronic properties. The challenge and excitement of using a living cell to fabricate a semiconductor combines engineering, biology, and physics in a way that will capture the imagination of students at all levels. Graduate students will be uniquely cross-trained in cell biotechnology, nano-imaging, and semiconductor materials characterization.
半导体纳米复合材料具有新颖的光学和电子特性,可以通过操纵复合纳米相的尺寸来调节。本研究将探索一种具有微尺度特征的纳米结构半导体材料的新生物途径。在自然界中,许多海洋和水生生物从水中吸收无机材料,制成具有特定纳米和微观结构的华丽外壳。例如,硅藻,一类单细胞藻类,拥有制造二氧化硅纳米球并将其组装成复杂的微观结构的能力。这项研究和教育计划的总体目标是利用硅藻细胞培养的纳米生物化学机制来制造基于硅(Si)、锗(Ge)和钛(Ti)的纳米结构金属氧化物半导体材料。该研究计划有三个目标:1)开发基于灌注的生物反应器处理策略,用于硅藻细胞培养生物合成纳米结构金属氧化物材料;2)表征硅藻细胞内制备的复合金属氧化物材料的纳米结构和化学结构;3)对生物无机材料进行适当的后处理后,表征纳米结构金属氧化物材料的光电性能。最终,生物加工策略将与生物源纳米结构相关联。反过来,生物纳米结构和后处理将与光电特性相关。使用活细胞制造半导体的挑战和兴奋结合了工程学、生物学和物理学,这将激发各个层次学生的想象力。研究生将在细胞生物技术、纳米成像和半导体材料表征方面接受独特的交叉训练。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
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专利数量(0)
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