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蘑菇發電如果在蘑菇上涂一層可以發電的藍藻菌簇，同時覆蓋收集電流的石墨烯納米帶，那么，你知道會發生什麼變化嗎？一個白色紐扣蘑菇瞬間就可以變成一個發電仿生蘑菇。這項研究發表在近期出版的《納米快報》上。美國斯蒂文斯理工學院機械工程學副教授ManuMannoor說：我們可以利用藍藻菌與納米材料兩者的特性，創建一個全新的功能性仿生系統。在生物工程領域中，藍藻菌的發電能力是眾所周知的。然而，研究人員在生物工程系統中使用這些微生物受到了限制，因為藍藻菌在人工生物兼容界面上存活時間并不長。ManuMannoor和實驗室研究員SudeepJoshi表示，白色紐扣蘑菇擁有豐富的微生物種群，但不包含藍藻菌，我們想知道這種蘑菇能否提供合適的環境營養、水分、pH值和溫度，讓藍藻菌可以長時間發電。研究結果顯示，與硅膠和已采摘蘑菇相比，藍藻菌能夠在覆蓋活體白色紐扣蘑菇表面上多存活幾天。SudeepJoshi說：本質上講，蘑菇是一種非常適宜的環境基質，能夠促進藍藻菌制造能量。我們首次證實了一個混合型系統能夠在兩個不同微生物之間進行共生設計，可以制造出電能。ManuMannoor和同事使用基于機械手臂的3D打印機，首次打印出包含石墨烯納米帶的電子墨水，這種打印分支網絡可作為蘑菇蓋頂部的電子收集網絡，其作用就像納米探針一樣，能夠連接到藍藻菌產生的生物電子。人們可以想象一下，石墨烯納米帶就像探針一樣，扎進單個細胞，訪問細胞中的電子信號。接下來，在蘑菇表層涂上包含藍藻菌的3D打印生物墨水，藍藻菌呈螺旋狀與電子墨水多個接觸點結合在一起。在這些接觸點位置，電子可通過藍藻菌外膜傳導至石墨烯納米帶的導電網絡。在蘑菇上照射光線，就能激活藍藻光合作用，產生光電流。除了藍藻菌能夠較長時間存活在這個共生設計環境，ManuMannoor還發現藍藻菌產生的電流數量取決于它們的排列和密度，藍藻菌越密集，就能產生越多的電能。通過3D打印技術，就能將它們有效地組合起來，使它們產生電流的能力是實驗室吸液管中藍藻菌的8倍。這項工作可能成為下一代生物混合應用的巨大機遇，比如一些細菌可以發光，而其他細菌能夠探測到毒素或者制造燃料，通過將這些微生物與納米材料完美地結合，我們會發現許多令人驚嘆的生物混合設計，可用于環境、防御、醫療和其他領域。ManuMannoor說。（來源：中國科學報楊艷）相關論文信息：DOI:10.1021acs.nanolett.8b02642
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