碳纳米管提高“纳米仿生”细菌太阳能电池的效率

瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的工程师们发现了一种将碳纳米管插入光合细菌的方法，这大大提高了它们的电输出。它们甚至在分裂时将这些纳米管传给它们的后代，该团队称之为“遗传纳米仿生学”。

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太阳能电池是可再生能源的主要来源，但其生产对环境有很大的影响。就像许多事情一样，我们可以从大自然中获得关于如何改进我们自己设备的线索，在这种情况下，从阳光中获得能量的光合细菌可以被用于微生物燃料电池。

在新的研究中，EPFL团队通过插入碳纳米管--微小的卷起的石墨烯片，一种著名的导电材料，给这些细菌带来了动力。装有纳米管的细菌能够从相同数量的阳光中产生比它们的非编辑对应物多15倍的电力。

研究小组说，将纳米管放入细菌内部并非易事，但他们通过用带正电的蛋白质装饰其表面来实现。这将它们吸引到细菌的外膜上，而细菌的外膜是带负电的。它在两种细菌中起作用，即具有非常不同形状的Synechocystis和Nostoc。

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但也许最有趣的部分是，当细菌分裂时，它们会将碳纳米管传递给新细胞。然而，这确实随着时间的推移而减少，因为碳纳米管的浓度在越来越多的细胞之间分散，但这是一个有趣的概念证明，该团队称之为“遗传纳米仿生学”。

该研究的通讯作者Ardemis Boghossian教授说：“这就像拥有一个人造肢体，使你的能力超出了你能自然实现的范围。而现在想象一下，你的孩子在出生时可以从你那里继承它的特性。我们不仅向细菌传授了这种人工行为，而且这种行为也被它们的后代所继承。这是我们第一次展示遗传纳米仿生学。”

该团队说，除了生产新的光伏设备外，这种插入碳纳米管的技术还可以用于监测细菌的内部运作，或用于追踪群体中各代人之间的血统。

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该研究发表在《自然-纳米技术》杂志上。

相关链接：https://www.nature.com/articles/s41565-022-01198-x

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