人们一直在努力开发更好、更持久的不可再生资源替代品。最近，在一项新研究中，新南威尔士大学的研究人员利用细菌纳米线开发绿色电子产品。他们修改了细菌制造的蛋白质细丝，使其能够携带电力。他们发现，这些经过修改的蛋白质纳米线可以利用空气中的水分在短距离内导电。
论文第一作者洛伦佐·特拉瓦格里尼博士表示： “我们的发现为开发基于蛋白质的可持续且环境友好的电子元件和设备开辟了可能性。” 他还补充道：“这些工程纳米线未来有望在能量收集、生物医学应用和环境传感领域带来创新。”
蛋白质工程和纳米电子学这一交叉学科领域的这些进展带来了诸多希望。它们有助于创新将生物系统与电子设备连接起来的先进技术。
谈到这些进展，在生物技术与生物分子科学学院 SYNbioLAB 实验室，由Dominic Glover 博士指导的 Travaglini 博士表示： “最终，我们的目标是改造细菌产生的材料，以制造电子元件。这可能会开启绿色电子产品的全新时代，有助于塑造一个更可持续的未来。”
最初，特拉瓦格里尼博士和格洛弗博士都想将一种天然材料变成导电线。但他们偶然发现了一些意想不到的东西。
对此，特拉瓦格里尼博士说：“我们开始注意到，在所谓的‘环境条件’下，即湿度在 20% 到 30% 之间时，电流更强。”
自然灵感
自然界中存在的细菌也利用其导电细丝或纳米线来传递穿过细胞膜的电子。这些特殊的细丝可以与活细胞连接。它们在生物传感器中非常有用，可以通过人机连接来追踪体内信号。
然而，直接从细菌中提取的天然纳米线难以进行改性，这限制了它们的功能。研究团队意识到，细菌产生的蛋白质本身导电性不佳。他们需要添加一种特定的成分——血红素分子。事实证明，这正是解决问题的关键所在。
这些细菌或许能够拯救地球，使其免受日益严重的塑料污染问题困扰。
利用湿度产生能量
血红素就像一个微小的圆圈，中心有一个铁原子。这种环状结构，也称为卟啉环，有助于将氧气从肺部输送到身体其他部位。
- 研究小组分析了这些细丝的导电性能。为了测试它，他们 将材料放在电极上并施加电位。
- 然后他们决定进行更多的测试。他们现在 使用更厚的材料放置在两个金电极之间.
- 在意识到灯丝对湿度有反应后，他们开发了一种基本的湿度传感器。
- 只需向设备中吹气，它就能让他们 测量电流如何随着空气湿度的变化而变化。
特拉瓦格里尼博士补充说：“我们发现，纤维电导率的每一个峰值都对应于一次呼气。”
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未来无限可能
新南威尔士大学的研究人员正在利用细菌纳米线开发绿色电子产品，这可能会为使用环保安全材料生产电子设备铺平道路，而这些电子设备所需的功率将非常低。
通过改变血红素的化学结构或丝状体的周围环境，可以调节这些蛋白质基团的性质。该团队的科学家目前正在尝试不同的卟啉分子来改变材料的特性，例如光敏性。“这种程度的控制对于天然细菌纳米线来说很难实现，这凸显了我们合成方法的通用性和潜力，”特拉瓦格里尼博士评论道。
特拉瓦格里尼博士强调，他的团队仍处于研究的早期阶段。他认为，距离这些工程化丝状材料真正应用于我们的日常电子产品中，还需要一段时间。
