نانوبیوتکنولوژی کشاورزی

استفاده از نانوذرات طلا در تولید سوخت‌ خورشیدی

باکتری Moorella thermoacetica قادر به تولید سوخت‌ خورشیدی از طریق فتوسنتز مصنوعی است. دانشمندان با استفاده از این باکتری و نانوذرات طلا سیستمی با نام M. thermoacetica-Au22 طراحی کردند که نسبت به سیستم‌های قبلی کارآمدتر بوده و میزان محصول بیشتری تولید می‌کند.


باکتری Moorella thermoacetica اولین بار به عنوان نوعی باکتری غیر حساس به نور برای انجام فتوسنتز مصنوعی مورد استفاده قرار گرفت. اتصال نانوذرات جذب کننده نور از جنس کادمیوم سولفید به غشا خارجی، این باکتری‌ را به نوعی ماشین‌ کوچک فتوسنتزی تبدیل کرد. در نتیجه باکتری‌های Moorella thermoacetica قادر بودند نور خورشید و دی اکسید کربن را به مواد شیمیایی مفید تبدیل کنند.

در این فرآیند نور خورشید هر نانوذره کادمیوم-سولفید را برای تولید الکترون تحریک می‌کند. الکترون‌های تولید شده در طول باکتری حرکت کرده و با آنزیم‌های درگیر در زنجیره کاهش دی اکسید کربن تعامل می‌کنند. در نهایت یک فرآیند آبشاری فعال شده و دی اکسید کربن به استات تبدیل می‌شود. استات نوعی ماده شیمیایی با ارزش برای تولید سوخت خورشیدی است.

در مدل هیبرید M. thermoacetica-CdS سولفید کادمیوم به عنوان جسم نیمه رسانا برای جذب نورمرئی مورد استفاده قرار گرفت. اما از آنجا که کادمیوم سولفید برای باکتری سمی است، به ناچار این نانوذرات به غشای خارج سلولی یا محیط خارجی سیستم M. thermoacetica-CdS متصل شدند.

مشکل مدل خارج سلولی این است که الکترون علاوه بر آنزیم‌های درگیر در زنجیره کاهش دی اکسید کربن با سایر مواد شیمیایی نامربوط به مسیر تولید استات نیز تعامل داشته و درنتیجه کارایی این مسیر کاهش می‌یابد.

برای بهبود توانایی باکتری جهت تولید اختصاصی استات از کلیه الکترون‌های برانگیخته یا به عبارت دیگر برای بهبود بازده کوانتومی، جسم نیمه هادی دیگری از جنس طلا مورد استفاده قرار گرفت. جایگزینی نانوخوشه‌های کادمیوم سولفید با نوع طلایی آن یک سیستم هیبرید زیستی با قابلیت تولید محصولات شیمیایی بیشتر ایجاد کرد.

به گفته دانشمندان، Au22 نور مرئی را به خوبی جذب می‌کند و محرک فرآیند کاهش دی اکسید کربن است. هم‌چنین بررسی‌های میکروسکوپی نشان داد که خوشه‌های Au22 (نانوذرات طلا) با باکتری‌ها سازگار هستند.

سیستم M. thermoacetica-Au22 به عنوان نانوخوشه طلایی جادویی نام‌گذاری شد. کوچک شدن اندازه نانوذرات در حد نانومتر از جمله نقاط قوت این سیستم به شمار می‌رود. نانوخوشه Au22 تنها یک نانومتر بود که به راحتی از دیواره باکتری عبور می‌کند. تغذیه باکتری‌ها با نانوخوشه‌های Au22 روند انتقال الکترون در مسیر کاهش دی اکسید کربن را بهبود داد و کارایی سیستم 2.86 برابر و میزان استات تا 33 درصد افزایش داشت.

این سیستم جادویی  تلاشی ارزشمند برای یافتن منابع قابل دسترس جهت تولید سوخت‌های تجدید پذیر بود.

☑ لینک خبر
لینک مقاله

برچسب‌ها
نمایش بیشتر

نوشته‌های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا
EnglishIran
بستن
بستن