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有望将酶改造为实用型储能物质

日期:2014-11-07 00:00:00

据物理学家组织网418日报道,加拿大康科迪亚大学物理系副教授拉斯洛·卡尔曼带领的研究团队找到了一种方法,将自然界中一种可储存能源的酶的时效从几秒扩展到几小时,以作为进一步捕捉和利用太阳能的关键。相关研究发表在最新的《美国化学会志》上。研究人员在细菌中发现了一种捕捉太阳能的关键酶,在光的诱导下,其内部会出现电荷分离,形成一端带负电、另一端带正电的状态,正如电池一样。通过添加不同的分子改变酶的形状,研究人员延长了其电势的存在时间,使酶能够将电荷分离状态保持更久。

 

在自然结构里,这种酶完全可以嵌入细胞外层即所谓的脂质膜中。酶的结构允许其能快速重组电荷并从电荷分离状态中恢复过来。然而,在实验中,用不同的脂质分子构成的膜的形状和内置的酶之间不匹配,由此酶和膜会改变形状以更好地相匹配,这样就使得酶重组电荷更加困难,从而使电势持续的时间更长。卡尔曼说:“大家正在做的类似于在白雪覆盖的街道上放置赛车,周围的环境防止赛车在跑道上更好地通行,就像不同的脂质阻止酶在正常环境下进行电荷有效重组一样。”

 

他表示,作为最早的能量转换系统之一,光合作用已存在数十亿年,大家所有的食物、能源(汽油或煤)都是一些古老的光合活性的产品。现在的研究是要转向这些古老的自然生态系统,因为其过程是碳中立的,并可利用丰富的资源,如阳光、二氧化碳和水。研究人员正在利用自然界中的“电池”,激发更可持续的、人造的能源转换系统。

 

未来,这些技术可应用于医疗和生物相容性电池,用酶和其他生物分子制成的电池可作为病人手术后的体内监测设备。生物相容性电池不像传统电池含有有毒金属,可以留在人身体内不造成危害。

 

 

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