这篇文档属于类型a，即报告了一项原创性研究。以下是对该研究的学术报告：
该研究的主要作者包括V. Carrasco、V. Amarelle、S. Lagos-Moraga、C. P. Quezada、R. Espinoza-González、R. Faccio、E. Fabiano和J. M. Pérez-Donoso。研究由多个机构合作完成，包括智利安德烈斯贝略大学（Universidad Andres Bello）的生物纳米技术与微生物实验室、乌拉圭克莱门特·埃斯特布尔研究所（Instituto de Investigaciones Biológicas Clemente Estable）等。该研究于2021年发表在期刊Microbial Cell Factories上。
该研究的主要科学领域是纳米技术和微生物学，特别是利用微生物合成纳米颗粒（nanoparticles, NPs）及其在太阳能电池中的应用。研究背景基于微生物在地球上几乎所有环境中都存在，甚至在极端环境中如南极洲的岩石中也能生存。岩石中的微生物群落（lithobiontic communities）能够定殖岩石，并可能具有多样性和功能性特征，具有生物技术应用的潜力。研究旨在探索南极岩石中的微生物合成硫化镉量子点（cadmium sulfide quantum dots, CdS QDs）的能力，并评估其在太阳能电池中的应用潜力。
研究包括以下几个主要步骤：
菌株筛选与鉴定
从南极菲尔德斯半岛（Fildes Peninsula）的安山岩样本中分离出11株岩石定殖细菌，筛选出对镉（Cd）耐受性最高的菌株UYP1。通过16S rRNA基因分析，鉴定该菌株属于Pedobacter属。进一步评估了UYP1对多种金属的耐受性及其产生硫化氢（H₂S）的能力。
CdS QDs的生物合成
开发并优化了UYP1菌株合成CdS QDs的协议。菌株在含有CdCl₂和半胱氨酸的培养基中培养，分别在20分钟和80分钟后观察到黄绿色和橙红色的荧光发射。通过离心分离细胞和上清液，发现QDs主要在上清液中合成，表明其为细胞外合成。
QDs的表征
使用紫外-可见光谱（UV-Vis spectroscopy）、动态光散射（dynamic light scattering, DLS）、高分辨率透射电子显微镜（high-resolution transmission electron microscopy, HR-TEM）和能量色散X射线光谱（energy dispersive X-ray spectroscopy, EDX）对合成的QDs进行了表征。结果显示，QDs的尺寸为3.07 nm，由51.1%的镉和48.9%的硫组成。量子产率（quantum yield, QY）为12.23%，与之前报道的微生物合成QDs的结果相似。
QDs在太阳能电池中的应用
将合成的CdS QDs作为光敏剂（photosensitizer）应用于量子点敏化太阳能电池（quantum dot sensitized solar cells, QDSCs）。测试结果显示，太阳能电池的开路电压（open circuit voltage, Voc）为162 mV，短路电流密度（short circuit current density, Jsc）为0.0110 mA cm⁻²，转换效率（efficiency, η）为0.0016%，与之前报道的生物合成QDs的太阳能电池性能相当。
菌株筛选与鉴定
UYP1菌株对多种金属具有高耐受性，特别是对CdCl₂的耐受浓度高达5 mM。该菌株能够产生H₂S，这是合成CdS QDs的关键步骤。
CdS QDs的生物合成
在20分钟和80分钟的合成时间内，分别观察到黄绿色和橙红色的荧光发射，表明QDs的尺寸随时间增加而增大。QDs的合成主要发生在细胞外。
QDs的表征
UV-Vis光谱显示，QDs在380 nm和390 nm处有吸收峰。HR-TEM分析确认QDs的尺寸为3.07 nm，EDX分析显示其组成为51.1%的镉和48.9%的硫。QDs的量子产率为12.23%，表明其具有较高的光转换效率。
QDs在太阳能电池中的应用
使用UYP1合成的CdS QDs作为光敏剂的太阳能电池表现出一定的光电性能，尽管其转换效率较低，但与之前报道的生物合成QDs的太阳能电池性能相当。
该研究首次报道了Pedobacter属菌株合成CdS QDs的能力，并验证了其在太阳能电池中的应用潜力。研究开发了一种低成本、快速且环保的QDs合成方法，为未来基于生物材料的太阳能电池开发提供了新的思路。
重要发现
UYP1菌株能够高效合成CdS QDs，并成功应用于太阳能电池中。
方法新颖性
研究开发了一种基于南极岩石微生物的QDs生物合成方法，具有环保和低成本的优势。
研究对象的特殊性
研究对象为南极极端环境中的岩石定殖微生物，这类微生物的多样性和功能性特征尚未被充分挖掘，具有重要的生物技术应用潜力。
研究还探讨了QDs的生物合成机制，特别是H₂S在QDs形成中的作用。此外，研究结果为进一步优化生物合成QDs的性能提供了实验依据，未来可以通过基因工程或优化培养条件来提高QDs的光电性能。