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外媒:“僵尸细菌”能为可穿戴设备发电

常驻编辑 科普中国 2022-08-19 穿戴   能为   僵尸   细菌   设备

8月18日报道 据美国《大众机械》月刊网站8月15日报道,能发电的“僵尸”细菌未来可能驱动你的可穿戴设备。Xh8拜客生活常识网

想象一下这幅场景:在一个炎热的夏日,你想待在凉爽的室内,而你的小狗菲多乞求能出去散个步。在外出活动时,你正听着你最喜欢的播客时,手机发出了电池电量过低时的警示。如果你身上没带便携式充电器,你一定会惊慌失措,但你很快想起了手边的微生物电池,这些像纸一样的小薄片里有能够发电的细菌。Xh8拜客生活常识网

你把这个小薄片贴在出汗的皮肤上,然后将其连接到手机上。随着微生物吸收水分并将其转化为电液,手机几乎完全充满电。带着这个能充电的小薄片,你可以重新回到播客中的情节。Xh8拜客生活常识网

这个场景完全是虚构的,但并非科幻白日梦。根据7月底发表在英国《自然·通讯》杂志上的一项研究,由细菌制成的电池很可能成为电的未来。研究人员设计了一种生物膜,其中含有一种特殊类型的细菌,名为硫还原地杆菌,能够从水中产生电流。Xh8拜客生活常识网

这项新研究的主要作者刘晓萌(音)告诉《大众机械》:“这是一项非常令人兴奋的技术,与其他所谓的‘绿色能源’不同,它是真正的绿色能源。它的生产过程完全是绿色的。”Xh8拜客生活常识网

报道称,将细菌用作电池似乎是一个非同寻常的选择,但并非史无前例。从可再生的天然资源———即绿色能源———中产生能量的转变涉及以细菌为动力的太阳能电池板,甚至是消耗甲烷的微生物。硫还原地杆菌属于一个影响深远的电活性细菌家族,它们以有机化合物为食时能够自然发电。它们通过剥离电子并将其转移到氧化铁来做到这一点。Xh8拜客生活常识网

为了转移电子到氧化铁,硫还原地杆菌和其他地杆菌种类做了某种非常有趣的事情:长出名为菌毛的丝状卷须。据《纽约时报》报道,这些被称为纳米线的卷须将电流从细菌传递到金属源,并能将电流传递给其他种类的微生物。Xh8拜客生活常识网

在过去十年左右的时间里,人们非常关注将这些电活性细菌纳入更广泛的应用。Xh8拜客生活常识网

但是因为地杆菌需要活着才能发电,持续给它们喂食带来了更大的设计困扰,因此算不上是一种有用的创新。Xh8拜客生活常识网

但是,如果细菌不需要活着呢?它们还能发电吗?Xh8拜客生活常识网

正是这个问题促使研究人员研发出一种生物膜,这是一个由基因工程改造的硫还原地杆菌制成的薄片,这些细菌彼此环绕生长,形成的菌落大约和一张纸一样厚。这种生物膜夹在两个网状电极之间,后者从生物膜中转移电子。Xh8拜客生活常识网

刘晓萌解释说,当环境中有水分时,无论是皮肤上的汗液还是空气中的湿气,这种生物膜都能从中获取电子以产生运行电流,尽管生物膜中的细菌已经死亡。Xh8拜客生活常识网

研究人员认为,导致这一过程发生的是细菌细胞内包含有助电子移动的蛋白质,以及细菌本身之间的纳米线。Xh8拜客生活常识网

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图片说明 左图为显微镜下的硫还原地杆菌,右图为附着在试验者脖子上的生物膜驱动传感器,用于测量吞咽的机械信号。(美国《大众机械》月刊网站)Xh8拜客生活常识网

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