Review: NanoFermentation을 이용한 자철석 합성연구

Review: Magnetite Synthesis using NanoFermentation

미생물에 의한 광물합성은 지화학적 순환 및 미생물의 독성에 대한 저항기작을 위해 주로 연구되어져 왔으나 본 논 문에서는 NanoFermentation을 통한 경제적, 친환경적, 저에너지, 대량생산이 가능한 나노입자 크기의 자철석 합성연 구를 소개하고 또한 초상자성(Superparamagnetism)과 준강자성(Ferrimagnetism)을 결정짓는 입자크기에 대한 조절 인자를 살펴보고자 한다. NanoFermentation을 통한 자철석의 합성 시 입자 크기의 조절 인자는 선택된 미생물 종 및 배양 온도, 배양액의 화학적 조성, 배양기간, 치환된 원소의 조성 및 함량, 자철석 전조물질(Precursor)의 형태, 반응 부피의 증가 및 자철석 전조물질의 농도와 같은 조건들의 조합에 의해 결정되어지며 주로 핵형성 및 결정 성장의 균 형에 의해 조절된다. 생광물화 작용을 통한 무기재료의 합성 연구는 앞서 언급한 지표에서의 원소의 순환 및 미생물 생리학적 측면뿐만 아니라 최종 산물인 나노입자의 대량 생산을 통해 재료학적 응용 분야에도 많은 파급 효과가 예 상된다.

Biomineralization has been explored for geochemical cycles and microbial tolerance mechanisms to metal toxicity. Here, we are introducing NanoFermentation which enables economic, environmentally friendly, requiring low input energy, and scalable manufacturing of nano-dimensioned magnetite. We are also focusing on controlling factors of crystallite size which can determine superparamagnetism and ferrimagnetism. Controlling factors are such as microbial species, temperature, incubation time, medium composition, substituted elements and their concentration, precursor type, reaction volume, precursor concentration density and their combinations. Crystallite size distribution of biomagnetite depends on the balance between nuclei generation and crystal growth. Biomineralization will elucidate elemental cycles on earth crust and microbial ecology as well as it will be applied to material sciences and devices via massive production of nanomaterials.