生物剤を用いたナノ構造材料の合成
Aug 03, 2021
電池材料処理における最新の傾向は、周囲条件下で制御されたナノ構造化合物を構築するために生物鉱化プロセスを使用することである [Ryu, J. et al.
（2010年）]。生体模倣化学には、タンパク質、細菌、ウイルスなどの実際の生体分子実体を利用して、成長培地として、またはナノ粒子生成のための空間的に制約されたナノスケールの反応器として機能させることが含まれます。生体系は分子認識と自己集合という固有の能力を備えているため、ナノ構造を構築し組織化するための魅力的なテンプレートとなります。リュウら。ペプチドナノファイバーの生体模倣石化を介して、ナノ構造の遷移金属リン酸塩を合成しました（図11）。
ペプチドは、表面に多数の酸性部分と極性部分を示すナノファイバーに自己集合し、遷移金属カチオンとリン酸アニオンを含む水溶液で連続処理することにより、遷移金属リン酸塩で容易に石灰化されます。
FePO4石灰化ペプチドナノファイバーを350℃で熱処理し、ペプチドコアの炭化により内壁が導電性炭素の薄層でコーティングされたFePO4ナノチューブを作製した。形成されたままの炭素コーティングされた FePO4 ナノチューブは、高い可逆容量 (C/17 で 150 mAh・g-1) とサイクル中の良好な容量保持を示しました。
ペプチド/FePO4 ハイブリッドナノファイバーの熱処理による FePO4 ナノチューブ合成の概略図。 b) 管状構造の透過顕微鏡写真。 [Ryu et al. より転載（2010年）]。
Bacillus pasturii 細菌は方解石の沈殿を引き起こすために広く使用されており、65℃での LiFePO4 ナノフィラメントの成長を助ける尿素加水分解から基本培地を生成できます。ビール酵母も、強化された LiFePO4 を調製するために使用される生体模倣テンプレートとして報告されています。表面積と導電率 [Li, P. et al. （2009年）]。
操作されたウイルスは、さまざまな電極材料を合成するためのテンプレートとしても報告されています [Mao, Y. et al. （２００７）］、改良された細菌Ｍ１３ウイルスを用いて調製された直径２〜３ｎｍのナノ結晶からなり、容量保持が強化された金−酸化コバルトナノワイヤなど［Ｔａｍ、ＫＴ ｅｔ ａｌ． （2006年）]。タバコ モザイク ウイルスは、ニッケルおよびコバルト表面を合成するためのテンプレートとしても使用されています。このウイルスは、新規のコートタンパク質システイン残基を発現し、金とチオールの相互作用を介してウイルス粒子を金表面に垂直にパターン化するように遺伝子操作された。金で支持された垂直に整列したビリオン粒子は、無電解堆積を介した室温でのNiおよびCoの還元堆積のための垂直テンプレートとして機能し、こうして高表面積の電極を生成した[Royston, E. et al. （2008年）]。
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