Wissenschaft

Wissenschaftler entdecken Bakterien, die Licht nutzen können, um Elektrizität zu „atmen“.

Jetzt untersucht Malvankars Labor, wie die Entdeckung dieser Entwicklung genutzt werden könnte, um das Wachstum in der Optoelektronik anzukurbeln und sogar Methan einzufangen und so zur Bekämpfung der globalen Erwärmung beizutragen.

Dies sind nicht die einzigen Bakterien, die nützliche Eigenschaften haben. Im August 2018 ein Team von Mikrobiologen der Washington State University Bakterien gefunden im Heart Lake Geyser Basin des Yellowstone-Nationalparks, das Elektrizität „atmen“ könnte, indem es Elektronen mit hervorstehenden fadenförmigen Haaren an Metalle oder Mineralien außerhalb weiterleitet.

Wenn die Bakterien Elektronen austauschen, erzeugen sie einen Stromfluss, der möglicherweise für Anwendungen mit geringer Leistung verwendet werden könnte. Solange die Bakterien Brennstoff haben, können sie theoretisch kontinuierlich Energie produzieren.

Dann, im Juni 2022, ein Forscherteam der Binghamton University einen Weg gefunden, an die Macht zu kommen Biobatterien für Wochen mit drei Arten von Bakterien in getrennten Kammern.

Diese Entdeckungen zeigen, dass die Natur viele Lösungen für einige der unüberwindbarsten Probleme unserer Zeit bieten kann. Alles, was es braucht, ist ein wenig Forschung und Entwicklung in die richtige Richtung.

Die Ergebnisse waren: erster Druck In den Nachrichten Naturkommunikation.

Zusammenfassung der Studie:

Lichtinduzierter mikrobieller Elektronentransfer hat dank diversifizierter Stoffwechselwege das Potenzial für eine effiziente Produktion von Mehrwertchemikalien, Biokraftstoffen und biologisch abbaubaren Materialien. Den meisten Mikroben fehlen jedoch photoaktive Proteine ​​und sie benötigen synthetische Photosensibilisatoren, die unter Photokorrosion, Photodegradation, Zytotoxizität und der Bildung von photoangeregten Radikalen leiden, die für Zellen schädlich sind, was die katalytische Leistung stark einschränkt. Daher besteht ein dringender Bedarf an biokompatiblen photoleitfähigen Materialien für eine effiziente elektronische Schnittstelle zwischen Mikroben und Elektroden. Hier zeigen wir, dass lebende Biofilme von Geobacter sulfurreducens Cytochrom-OmcS-Nanodrähte als intrinsische Fotoleiter verwenden. Photoleitende Rasterkraftmikroskopie zeigt eine bis zu 100-fache Zunahme des Photostroms in gereinigten einzelnen Nanodrähten. Photoströme reagieren schnell (< 100 ms) auf die Anregung und bleiben reversibel über Stunden bestehen. Transiente Femtosekunden-Absorptionsspektroskopie und Quantendynamik-Simulationen zeigen einen ultraschnellen (~200 fs) Elektronentransfer zwischen Nanodraht-Hämen nach Photoanregung, was die Ladungsträgerdichte und -mobilität verbessert. Unsere Arbeit enthüllt eine neue Klasse natürlicher Photoleiter für die Ganzzellkatalyse.

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Lili Falk

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