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美国合成出具有导电性的生物纳米线

2016-09-05 284浏览 标签: 生物纳米线美国UOM

动态背景


随着电子设备越来越深入到人们生活的各个方面,人们对电子设备更小型,更快速,更便携,更强劲的需求越来越强烈。而随着可以在分子或原子层级上进行操作的纳米技术的进步,当今工业已经能够制造仅有十亿分之一米厚度的材料。除了民用,在军事科技方面,纳米技术也有各种潜在的重要应用。近日,在美国海军研究局(ONR)的支持下,马萨诸塞大学阿默斯特分校的研究人员就使用生物技术生产出了纳米电线,可能能够军民两用。

研究内容


该项研究由马萨诸塞大学阿默斯特分校的微生物学家Derek Lovley博士领导,他们得到的生物制工程导线可以用可再生的绿色能源例如太阳能,二氧化碳或者植物废弃物进行生产,得到由无毒的天然蛋白质形成的导线,并且避免了化学生产纳米电子材料需要的各种苛刻处理条件。


资助此项研究的ONR士兵执行力部(ONR’s Warfighter Performance Department)项目官员Dr. Linda Chrisey说:“像Dr. Lovley的研究可以引领新型电子材料的发展以满足日益增长的更小型,更强劲计算设备的需求。具备了用可持续材料生产极细导线的技术后,这种材料将会有各种潜在应用,例如用于传感器,晶体管和电容器的组件等电子设备。”


Lovley的研究核心是地杆菌(Geobacter,这种细菌可以自然产出生物纳米线),研究人员修改了这种细菌的基因组成,将其长出的纳米线中的两种自然生成的氨基酸替换为色氨酸,色氨酸非常有利于在纳米尺度传输电子,可提升纳米线的导电性。


实验结果超出研究团队的预期,这种灌注了色氨酸的纳米线比未经基因修改的细菌天然形成的生物纳米线导电性高大约2000倍,并且更耐久,更细小,直径仅有大约1.5nm,这就意味着有可能在极小的空间内填充数千条纳米线。


动态意义


这种超细纳米线局有多种潜在用途,比如更小型的电子与计算器件。举个例子,在民用方面,这种纳米线可以安装在医学传感器上,利用这种传感器对pH改变的敏感性监控心率和肾功能。


而在军用方面,用途更为广泛。这种纳米导线可以为特种工程细菌提供电能,促使其产生丁醇(一种燃料替代物),这对于阿富汗这类位置偏僻补给线常常遭遇袭击的地区特别有意义,可以节约大量的燃料运输保障费用。或者用这种纳米导线为高敏感性微生物(这类微生物可以放置在硅基芯片上或者粘附在无人机上)供能用以侦测污染物,化学毒剂以及爆炸物的存在。


该项研究是ONR开展的合成生物学研究的一部分,ONR进行这种研究是为了创造或者重新设计微生物或其他有机体以执行特殊任务,比如改善健康状况和物理性能(improve health and physical performance)。该领域是ONR优先研究的内容,因为它对于作战人员战斗力和舰队能力具有潜在的深远影响。


      动态链接:Down to the Wire: ONR Researchers and New Bacteria

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