新突破性材料可将细菌转化为电池或传感器

（文章来源：搞机网）
一种由碳纳米管和二氧化硅纳米粒子与DNA链编织而成的新型凝胶，使研究人员可以利用某些产电细菌的力量。

像Shewanella oneidensis这样的外生电细菌可以自然地发电，科学家们长期以来一直在研究利用这种自然电源的方法。在开发还有利于细菌生长，有效且易于编程以控制电流的导电材料时，这样做提出了许多独特的挑战。来自德国卡尔斯鲁厄技术学院的一组研究人员的答案是，将一些高科技纳米材料结合成液态凝胶形式，这种液态凝胶形式由DNA链束缚在一起，在此过程中细菌可以生长，壮并抽出电子。

科学家在《应用材料与界面》上写道：“含希瓦氏菌的复合材料可保持稳定几天并显示出电化学活性。”

纳米凝胶主体能够收集电子并将其传导至阳极，从而产生了一个充满活力的电池，这一事实对于细菌的电势而言甚至更好。这项工作建立在先前对具有实际潜力的细菌的大量研究基础之上。研究人员报告说，他们的新材料使他们能够创建一个不仅可以收集和传导电力，而且还可以“可编程的生物混合动力”的系统。添加能切割DNA链的酶会有效分解材料，从而成为电子流的“关闭开关”。

研究小组表示，他们的生物混合系统不仅可以用作动力源，还可以用于制造其他种类的组件。他们写道：“我们相信，这种生物混合材料的应用可能性甚至可以超越微生物生物传感器，生物反应器和燃料电池系统。”早在2009年，就已经有用微生物造电池的项目了。

在2009年，麻省理工学院的生物工程学教授安吉拉·贝尔彻（Angela Belcher）前往白宫，为巴拉克·奥巴马（Barack Obama）总统演示小型电池，贝尔彻曾利用病毒组装锂离子电池的正极和负极，这是一项工程突破，有望减少电池制造过程的毒性并提高其性能。奥巴马准备宣布为先进电池技术提供20亿美元的资金，而贝尔彻（Belcher）的纽扣电池则指出了未来的发展前景。

贝尔彻（Belcher）在白宫降下电池后十年，她的病毒组装过程迅速发展。她制造的病毒可以与150多种不同的材料一起使用，并证明她的技术可以用于制造其他材料，例如太阳能电池。贝尔彻（Belcher）骑着“病毒驱动的汽车”的梦想仍然没有实现，但是经过多年的努力，她和麻省理工学院的同事们正将这项技术带出实验室并推向现实世界。

作为自然界的微观僵尸，病毒跨越了生与死之间的鸿沟。它们充满了DNA，是所有生物的标志，但是如果没有宿主，它们就无法繁殖，这使它们脱离了对生命的某些定义。然而，正如Belcher所展示的那样，这些品质可用于纳米工程技术，以生产具有改善的能量密度，寿命和充电率的电池，并且可以以生态友好的方式生产。

大自然发现了许多方法，无需借助病毒，就可以用无机材料构建有用的结构。 Belcher最喜欢的例子是鲍鱼壳，它在纳米级高度结构化，轻巧而坚固。在数千万年的过程中，鲍鱼不断进化，因此其DNA产生的蛋白质可从富含矿物质的水生环境中提取钙分子，并将其沉积在其体内的有序层中。鲍鱼从来没有到过制造电池的过程，但是Belcher意识到，可以在病毒中实施同样的基本过程，从而为人类制造有用的材料。
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