Elucidation and control of formation mechanism for semiconductor crystals on the basis of transfer of electrons and ions performed by bacteria

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K18911
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 30:Applied physics and engineering and related fields
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: Tominaga Yoriko 広島大学, 先進理工系科学研究科(先), 准教授 (40634936)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡村 好子 広島大学, 統合生命科学研究科(先), 教授 (80405513) ; 阪口 利文 県立広島大学, 生命環境学部, 教授 (10272999) ; 鈴木 道生 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (10647655)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2023-03-31
• Keywords: バイオミネラリゼーション / 細菌 / 化合物半導体 / 結晶成長

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study was to elucidate the mechanism for realizing the crystal growth technique of compound semiconductors at room temperature and pressure by utilizing the redox reaction of metal ions in the bacterial respiratory chain (electron transfer system). We measured the crystallographic properties of various sulfide semiconductors, selenium compounds, and As-containing materials formed by various bacteria and other organisms, and discussed how these organisms synthesize crystals and amorphous materials. For As-containing compounds, the recovery rates of In, Ga, and As by the bacteria were calculated.

Free Research Field

結晶工学、応用物性、電子・電気材料工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果によって、細菌のような生物がPbやAs, Seといった各種有害物質を回収することが確認できた。また、これらの元素で構成された合成物が結晶になっていたり、バンドギャップを有して半導体特性を発現したりすることも明らかになった。この現象を用いることで、様々な環境から安全かつ低コストで細菌を用いて希少金属や半導体構成元素を回収できる可能性がある。今後は、こうした合成反応に対する細菌の作用をより詳しく調べ、高品質結晶の形成にフィードバックする必要がある。