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利用金奈米團簇以幫助細菌捕獲太陽能

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科技產業資訊室 - 謝威翔 發表於 2018年10月25日

圖、利用金奈米團簇以幫助細菌捕獲太陽能

加州大學柏克萊分校發現一種稱為Moorella thermoacetica的細菌,能利用黃金來行使光合作用,使得這種細菌可以轉變為小型光合作用機器,比以往生產太陽能燃料的方法還來得更有效率,本研究發表在Nature Nanotechnology期刊上。
 
M. thermoacetica並非一種首次用來進行人工光合作用的非光敏細菌,在加州大學柏克萊分校化學學院教授Peidong Yang之前的研究,就已經使用M. thermoacetica,並且用硫化鎘(CdS)奈米顆粒附著到細菌膜外部,來幫助細菌吸收光,但由於硫化鎘對細菌有毒,因此奈米粒子必須存放在細胞外。當陽光激發硫化鎘奈米顆粒產生電子,這些電子能穿過細胞膜進入細菌,與多種酶相互作用來引發一系列反應,最終將二氧化碳轉化為醋酸鹽(acetate),這是一種能用來製造太陽能燃料的化學物質。
 
在最新的研究中,Peidong Yang的研究團隊找到了更好的方法來讓這種富含二氧化碳的細菌更有效率。他們的方法是在細菌內部放置吸光金奈米團簇(Nanoclusters),這是一種由22個金原子(Au22)與細菌組成的生物混合系統(biohybrid system),
 
Au22非常適合吸收可見光,單個Au22團簇的直徑僅為1奈米,可以輕易穿過細菌細胞壁。而且在顯微鏡下觀察時,即使細菌內中充滿了這些Au22團簇,仍可完好的生存。利用Au22奈米團簇餵養細菌,能有效地簡化細菌內部二氧化碳還原的電子轉移過程,比以往的M. thermoacea-Cds系統中產生的醋酸鹽含量高出33%。後續研究團隊會朝著降低成本、改善此生物混合系統的壽命,並再一次提高量子效率的目標前進。(574字;圖1)
 

參考資料:
Harvesting solar fuels through a bacterium’s unusual
appetite for gold. UC Berkeley,2018/10/5

Bacteria photosensitized by intracellular gold nanoclusters for solar fuel production. Nature Nanotechnology,2018/10/1


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