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细菌纤维展现出电子和医疗应用潜力
2016-08-29
【英国工程师网站2016年8月17日报道】在土壤中天然发现的细菌可能是紧凑电子设备、传感器的导电纳米线,甚至是产生设备中使用的天然替代燃料的来源。这种细菌电线通过遗传修饰产生的,做得可以比工业界现有的方法更小。此外,它们在制造过程中不需要苛刻的化学过程或污染物。这项研究是由美国马萨诸塞州阿姆赫斯特大学微生物学家进行的,受美国海军研究办公室赞助。该团队研究了一种地杆菌微生物,会从蛋白质自然生产导电纤维,这种导电纤维将细菌与土里的氧化铁颗粒连接,从而支持细菌的生长。它携带的电流过小,难有技术价值,但仍然是可以测量的。纤维的导电性是因为它们的结构,结构中由氨基酸组成的蛋白质按顺序排列,所以不饱和区域中的自由电子也连接起来。为了提高导电性,研究团队与细菌的基因进行改性,采用色氨酸取代纤维蛋白质中的天然氨基酸。色氨酸能够高效输运电子,研究人员通过排列色氨基酸,产生导电性能更好的人工纳米线。实验结果表明,经过基因改性的细菌生产的纳米线导电性是未改性纳米性的2000倍。这些纳米线直径1.5纳米,比目前工业纳米技术应用的最好的材料小1000倍。研究人员表示,这项研究结果对于新型电子材料而言是一个激动人心的小心,代表着技术发展的最前沿。这种材料还具备可持续,可再生的优点。纳米线对pH的变化敏感。这意味着,它们可以用于医用传感器,植入心脏或肾脏中使用;在心脏,pH值是心跳速率的指针,而在肾脏它能表示器官是否如何运作良好。随着元器件尺寸的缩小,也可以应用到电子元件中。而军方资助者更有兴趣使用这种电线馈送电流到生产丁醇作为军用车辆燃料的改性微生物。另一种国防应用可能会是无人驾驶车辆的传感器,用于检测污染物、有毒物质或爆炸物的痕迹。(中国航空工业经济技术研究院 胡燕萍)

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