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他們發(fā)現(xiàn)，將細(xì)菌產(chǎn)生的納米線暴露在光線下其導(dǎo)電性能會增加100倍之多。

這一發(fā)現(xiàn)將于當(dāng)?shù)貢r間9月7日發(fā)表在《Nature Communications》上。

研究論文第一作者、耶魯大學(xué)西校區(qū)微生物科學(xué)研究所分子生物物理學(xué)和生物化學(xué)副教授Nikhil Malvankar說道：“暴露在光線下的納米線的電流急劇增加顯示出一種穩(wěn)定和強(qiáng)大的光電流，該過程可以持續(xù)數(shù)小時?！?/p>

當(dāng)研究人員為各種目的尋求利用這種隱藏電流的方法時，這些結(jié)果可以提供新的見解。比如它可以被用來幫助消除生物危險廢物或創(chuàng)造新的可再生燃料來源。

幾乎所有的生物都會呼吸氧氣以便在將營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為能量時消除多余的電子。然而生活在海洋深處或埋在地下的土壤細(xì)菌卻無法獲得氧氣。幾十億年來，它們已經(jīng)開發(fā)出一種通過“呼吸礦物”的方式進(jìn)行呼吸，就像浮潛一樣，通過被稱為納米線的微小蛋白質(zhì)絲進(jìn)行呼吸。

當(dāng)這些細(xì)菌被暴露在光線下時，電流的增加讓科學(xué)家們感到驚訝，因為大多數(shù)被測試的細(xì)菌都生活在土壤深處并遠(yuǎn)離光線的照射。以往的研究表明，納米線生產(chǎn)的細(xì)菌在暴露于光下時生長得更快。

Malvankar說道：“沒有人知道這是如何發(fā)生的。”

在新研究中，由博士后研究員Jens Neu和研究生Catharine Shipps領(lǐng)導(dǎo)的一個耶魯大學(xué)團(tuán)隊得出結(jié)論，一種被稱為細(xì)胞色素OmcS的含金屬蛋白質(zhì)--它構(gòu)成了細(xì)菌納米線--作為一種天然的光導(dǎo)體：當(dāng)生物膜暴露在光線下時納米線大大促進(jìn)了電子轉(zhuǎn)移。

“這是一種完全不同的光合作用形式，在這里，由于納米線之間的快速電子轉(zhuǎn)移，光正在加速細(xì)菌的呼吸，”Malvankar介紹道。

眼下，Malvankar的實驗室正在探索如何利用對細(xì)菌導(dǎo)電性的這種洞察力來刺激光電子學(xué)的發(fā)展。這是光子學(xué)的一個子領(lǐng)域，以研究尋找和控制光線的設(shè)備和系統(tǒng)。他們希望利用這項技術(shù)來捕獲甲烷--一種已知的對全球氣候變化有重大影響的溫室氣體。