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仿生超微粒可望利用陽光作為燃料

上網時間: 2014年05月26日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:仿生  超微粒  生化人  自組裝  半導體 

研究人員們利用結合生物有機體與半導體建構模組的設計原則,打造出仿生超微粒的初級粒子,可望在未來某一天用於組裝成機械化有機體──賽博格(cyborg)──就像Orion Pictures公司賣座電影《魔鬼終結者》(The Terminator)片中的生化人

根據主導這項研究的密西根大學教授Nicholas Kotov表示,「這些超微粒讓人聯想到細胞中被稱為『過氧化物?體』(peroxisomes)的部分。這種自組裝發生在混合?以及無機與有機奈米粒子的水中。」

該研究小組還包括密西根大學教授Sharon Glotzer以及在匹茲堡大學的同事。研究人員們的首項仿生超微粒結合了半導體碲化鎘(用於太陽能電池中將陽光轉換成自由電子),以及活蛋白細胞色素C(用於植物在光合作用中傳輸電子)。

選擇不同的?至結合半導體與蛋白質各半的自組裝超微粒中,所輸送的電子可執行類似生物的功能,例如產生可驅動仿生人的燃料。Kotov認為,這種仿生超微粒有一天將可用於打造像《魔鬼終結者》那樣的生化人。

仿生超微粒可望利用陽光作為燃料
仿生超微粒可望利用陽光作為燃料(示意圖)。
(來源:Trung Nguyen;University of Michigan)

仿生超微粒已能用於將危險的污染物轉化為無害的物質,甚至是清潔溫室氣體,如二氧化碳(CO2)。遺憾的是,仿生超微粒在作為催化劑時偶而也會出現損壞的情況,然而,其自組裝性能使其得以修復損壞的部份,如同植物修復其於光合作用期間損壞的催化結構一樣。

Kotov說:「有許多?能夠破壞有毒的有機物質。他們的確能在超微粒中用於清除污染物。在這種情況下,無機奈米粒子吸收光的性能,以及提供破壞這些有毒化合物所需的能量將會特別有用。其中一個讓我們特別感興趣的就是二氧化碳污染。有一些?可將它轉化為有用的化合物。這種超微粒自組裝與潛在自修復的能力在此特別重要。」

Kotov的研究團隊正在進行另一項計劃──將二氧化碳和水轉化為天然氣,使其能以一種無淨碳排放量的過程,淨化有毒溫室氣體的環境,同時也提升了工業與家庭能源基礎設施。然而,這項任務還需要克服許多工程的障礙,才能進行催化反應。

仿生超微粒可望利用陽光作為燃料
仿生超微粒可用於打造出機械化有機體──賽博格示意圖。
(來源:Trung Nguyen;University of Michigan)

帶領模擬測試作業的 Glotzer 表示,研究人員們已為超微粒實現可自組裝成直徑約100nm尺寸的配方了。在進行測試期間,超微粒與?浸漬後,利用陽光作為驅動能量,可望將污染物轉化為亞硝酸鹽以及氧氣。

編譯:Susan Hong

(參考原文:Cyborg-Like Bionics Harness Sunlight,by R. Colin Johnson)





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