Microbial Synthesis of Cobalt-Substituted Magnetite Nanoparticles by Iron Reducing Bacteria

미생물을 이용한 나노입자의 코발트로 치환된 자철석의 합성

The use of bacteria as a novel biotechnology to facilitate the production of nanoparticles is in its infancy. Cobalt-substituted magnetite nanoparticles were synthesized by a thermophilic iron(III)-reducing bacterium, TOR-39, under anaerobic conditions using amorphous Fe(III) oxyhydroxides plus cobalt ( $Co^{2+}$ and $Co^{3+}$ ) as an electron acceptor and organic carbon as an electron donor. Microbial processes produced copious amounts of nm-sized cobalt substituted magnetites. Chemical analysis and X-ray powder diffraction analysis showed that cobalt was substituted into biologically facilitated magnetites. Microbially facilitated synthesis of the cobalt-substituted magnetites may expand the possible use of the specialized ferromagnetic particles.

미생물을 이용한 광물 합성은 현재 초기 연구 단계에 있으나 신소재 개발 측면에서 다양한 활용 가능성을 보이고 있다. 이 연구의 목적은 철 환원 박테리아를 이용한 코발트로 치환된 자철석의 합성 및 이의 광물학적 특성을 알아보는데 있다. 호열성 철 환원 박테리아인 TOR-39는 65에서 비정질 철 수화물과 코발트 이온 ($Co^{2+}$ 와 $Co^{3+}$ )을 환원 및 침전시켜 자철석을 합성하였다. EPMA 분석과 X-선회절분석 결과에 의하면 호열성 박테리아가 철수화물을 환원시켜 자철석을 합성시킬 때, 코발트 이온도 동시에 환원 및 침전시켜 코발트로 치환된 자철석을 형성시킨다. 미생물에 의한 코발트로 치환된 자철석의 합성은 나노미터 크기로 생성되기 때문에 산업적으로 많은 이용 가치가 있을 것으로 본다.