3D打印的納米摩天大樓幫助細(xì)菌將陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為電能

稿源： cnbeta

劍橋大學(xué)的研究人員使用3D打印技術(shù)創(chuàng)建了高層 "納米住房"的網(wǎng)格，愛(ài)好陽(yáng)光的細(xì)菌可以在其中快速生長(zhǎng)。然后，研究人員能夠提取細(xì)菌在光合作用中留下的廢舊電子，這些廢舊電子可以用來(lái)為小型電子產(chǎn)品供電。

其他研究小組已經(jīng)從光合細(xì)菌中提取了能量，但劍橋大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，為它們提供合適的家，可以使它們提取的能量增加一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。這種方法對(duì)傳統(tǒng)的可再生生物能源發(fā)電方法具有競(jìng)爭(zhēng)力，并且已經(jīng)達(dá)到了太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率，可以超過(guò)目前許多生物燃料發(fā)電方法。

他們的成果在《自然材料》雜志上報(bào)道，為生物能源發(fā)電開辟了新的途徑，并表明"生物混合"的太陽(yáng)能來(lái)源可以成為零碳能源組合中的一個(gè)重要組成部分。目前的可再生技術(shù)，如硅基太陽(yáng)能電池和生物燃料，在碳排放方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于化石燃料，但它們也有局限性，如對(duì)采礦的依賴，回收方面的挑戰(zhàn)，以及對(duì)耕作和土地使用的依賴，這導(dǎo)致生物多樣性的喪失。

光合細(xì)菌，或藍(lán)細(xì)菌，是地球上最豐富的生命形式。幾年來(lái)，研究人員一直在嘗試"重新連接"藍(lán)細(xì)菌的光合作用機(jī)制，以便從中提取能量。就你能從光合作用系統(tǒng)中實(shí)際提取多少能量而言，一直存在一個(gè)瓶頸，但沒(méi)有人明白這個(gè)瓶頸在哪里。現(xiàn)在研究人員發(fā)現(xiàn)，一個(gè)實(shí)質(zhì)性的瓶頸實(shí)際上是在物質(zhì)方面。

為了生長(zhǎng)，藍(lán)細(xì)菌需要大量的陽(yáng)光，就像夏天的湖面。而為了提取它們通過(guò)光合作用產(chǎn)生的能量，這些細(xì)菌需要被連接到電極上。劍橋大學(xué)的研究小組用金屬氧化物納米顆粒3D打印了定制的電極，在藍(lán)藻進(jìn)行光合作用時(shí)，這些電極被定制為與藍(lán)藻一起工作。這些電極被打印成高度分枝、密集的柱狀結(jié)構(gòu)，就像一座小城市。

這些電極具有出色的光處理性能，就像一個(gè)有很多窗戶的高層公寓。藍(lán)細(xì)菌需要一些它們可以附著的東西，并與它們的鄰居形成一個(gè)社區(qū)。這項(xiàng)電極允許在大量的表面積和大量的光線之間取得平衡，就像一座玻璃摩天大樓。一旦自我組裝的藍(lán)藻在其新的"有線"家中，研究人員發(fā)現(xiàn)它們比目前的其他生物能源技術(shù)（如生物燃料）更有效率。與其他從光合作用中生產(chǎn)生物能源的方法相比，該技術(shù)將提取的能量增加了一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。