3D打印的納米摩天大樓幫助細菌將陽光轉化為電能

稿源： cnbeta

劍橋大學的研究人員使用3D打印技術創(chuàng)建了高層 "納米住房"的網格，愛好陽光的細菌可以在其中快速生長。然后，研究人員能夠提取細菌在光合作用中留下的廢舊電子，這些廢舊電子可以用來為小型電子產品供電。

其他研究小組已經從光合細菌中提取了能量，但劍橋大學的研究人員發(fā)現，為它們提供合適的家，可以使它們提取的能量增加一個數量級以上。這種方法對傳統(tǒng)的可再生生物能源發(fā)電方法具有競爭力，并且已經達到了太陽能轉換效率，可以超過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"的太陽能來源可以成為零碳能源組合中的一個重要組成部分。目前的可再生技術，如硅基太陽能電池和生物燃料，在碳排放方面遠遠優(yōu)于化石燃料，但它們也有局限性，如對采礦的依賴，回收方面的挑戰(zhàn)，以及對耕作和土地使用的依賴，這導致生物多樣性的喪失。

光合細菌，或藍細菌，是地球上最豐富的生命形式。幾年來，研究人員一直在嘗試"重新連接"藍細菌的光合作用機制，以便從中提取能量。就你能從光合作用系統(tǒng)中實際提取多少能量而言，一直存在一個瓶頸，但沒有人明白這個瓶頸在哪里?，F在研究人員發(fā)現，一個實質性的瓶頸實際上是在物質方面。

為了生長，藍細菌需要大量的陽光，就像夏天的湖面。而為了提取它們通過光合作用產生的能量，這些細菌需要被連接到電極上。劍橋大學的研究小組用金屬氧化物納米顆粒3D打印了定制的電極，在藍藻進行光合作用時，這些電極被定制為與藍藻一起工作。這些電極被打印成高度分枝、密集的柱狀結構，就像一座小城市。

這些電極具有出色的光處理性能，就像一個有很多窗戶的高層公寓。藍細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社區(qū)。這項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。一旦自我組裝的藍藻在其新的"有線"家中，研究人員發(fā)現它們比目前的其他生物能源技術（如生物燃料）更有效率。與其他從光合作用中生產生物能源的方法相比，該技術將提取的能量增加了一個數量級以上。