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細菌生成奈米導線
本帖最後由 jiunn36 於 2021-1-6 01:15 AM 編輯地桿菌屬(Geobacter)的細菌長得像微小的菜豆﹐後面拖著細線狀的長尾巴﹐而且這種「奈米導線」真的能導電。科學家研究這類導電性細菌已數十年﹐希望藉此開發可在人體內安全運作﹑抗鏽蝕﹑甚至可由稀薄空氣產生電力的活科技產品。但是要實現這些目標﹐科學家必須先破解這些細小纖維的運作之謎﹐進而也引發激烈爭議。
美國麻州大學阿模斯特分校微生物學家洛夫利(Derek Lovley)研究地桿菌如何排除在能量產生過程中生成的電子時﹐發現它有導電能力。大多數微生物必須把電子輸送給鄰近的氧分子﹐藉由這種方式「呼吸」﹐但問題是地桿菌喜歡生活在無氧環境。他後來發現﹐這種單細胞生物可製造蛋白質長鏈﹐把電子輸送給鄰近的鐵鏽分子﹐鐵鏽分子再用這些帶電粒子轉變成磁鐵。接著又發現其他蛋白質奈米導線﹐但洛夫利認為其中以「菌毛」的角色最為重要。
構成菌毛的蛋白質稱為菌毛蛋白(pilin)﹐由於菌毛蛋白相當微小﹐無法以傳統造影技術研究﹐因此洛夫利藉由去除細菌製造菌毛的基因來證明其重要性。他發現﹐地桿菌沒有菌毛﹐就無法把鐵鏽轉化成磁鐵﹐也發現他從地桿菌細胞取得的菌毛確實能導電。
研究人員已經開發出活導電性細菌的應用﹐但洛夫利希望能用地桿菌細胞的菌毛製作環保電子裝置。最近他在以地桿菌奈米導線製作感測器的兩篇論文中擔任共同作者﹐發表在2020年5月《奈米研究》的感測器可偵測氨﹐發表在2020年8月《先進電子材料》的另一種感測器可偵測濕度改變。洛夫利團隊在2020年2月《自然》中發表的另一種裝置﹐則是以奈米導線從空氣中的水分子汲取電子﹐因此可由濕氣產生電力﹐洛夫利說明：「相較太陽能或風力等永續發電方式﹐這種裝置有許多優點﹐例如可全天候持續且在地球上任何環境幾乎都能運作。」。
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