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          科学家们去电子转移研究的距离

          电子运动 - 科学家称之为电子转移 - 支持许多生活中的功能。例如,一个很好的协议,我们从我们吃的是一个过程,从食物分子除去电子,像糖或脂肪中捕获的食物中获得能量,并将它们传送到我们呼吸的氧气。

          科学家们正在试图收获电力从生物学到功率我们的技术和生产新产品,如高价值的医疗化合物和氢气作为清洁燃料源。尽管我们有很多的能力在电池中的金属或半导体控制电子转移,例如,在我们的生活中的电子控制,生物系统较为有限。研究人员知道了很多皇冠足彩电子转移在非常小的距离,比如说跨越几十个原子,但在较大的距离,甚至一个细胞遗体有点神秘长度电子的移动过程。

          在一个 新的研究最近发表在美国化学学会杂志,的实验室 大卫米克莱默皇冠足彩app约翰。汉娜特聘教授,并 丹尼尔ducat,副教授,在 皇冠足彩app,美国能源部植物研究实验室 探讨如何电子也能跨越生物材料中长距离,如蛋白质。理解的因素是,在一个生物上下文控制电子转移(ET)是在不同的领域,包括生物能源,生物合成和病情的进展是至关重要的。

          Image of David Kramer in his office

          在新的研究中,戴维·克拉默,在生物能和光合作用电子和质子转移反应方面的专家,他的同事们正在研究长程电子转移,并从药品到可持续能源生产的潜在应用。照片:哈雷学家西利

          “细胞移动电子一个常用的方法是穿梭他们周围的小蛋白电子载体”,解释克莱默,在生物能学和光合作用电子和质子转移反应的专家。 “运营商是‘对接区’,在小区的周围安全的方式随身携带的电子。然而,这种方法不是很有效,因为它是无方向;电子在一个随机的方式移动。此外,如果氧气遇到这些蛋白质,它可以劫持电子和形成有毒的活性氧,可以杀死细胞“。

          这些问题造成了与如何安全目标,从一个点到另一个电子的运动科学家格斗。

          在研究中,实验室报告一个新的固态系统,做到了这一点。它由数十亿布置在三维晶体,使得它们的电子携载中心,称为血红素生物电子载流子(细胞色素,命名为他们的鲜艳的红色的颜色)的,几乎彼此接触。加入到晶体中的一个部分的电子迅速跳从一个载波到另一个,跨越晶体的整个长度移动。

          该晶体为长且薄的,从而使电子移动在大的距离。该晶体也保护电子从遇到氧气。该功能可以使电子传输更安全,更高效。

          新系统模拟一个在某些细菌中发现,如 希瓦氏菌。这些生物进化的结构,称为纳米线,即允许电子相当长的距离上移动,大约只要一个典型的细菌细胞。新晶纳米线因此在比较长很多,人们可以看到他们用肉眼。

          该团队将使用这个系统 - 它的种类第一个直接测试 - 检验背后的挑战长程电子转移。

          Ducat lab members

          丹尼尔ducat(中心)是一个团队,试图收获电力从生物学到功率我们的技术和生产新产品,如高价值的医疗化合物和氢气作为清洁燃料源的一部分。照片:胜利者dirita,JR。

          “当一个系统包含数千个部件松动的,电子传递受许多因素的影响,”说 京承高速黄,合着者,并在克莱默和ducat实验室都副研究员。的”系统越大,越不可预知的电子转移,相对于单点对点的跳跃。

          “没有一个物理模型与工作,比如我们的晶体,很难短期跳跃的动态外推到较大的表面积,”黄说。 “我们的挑战是要弄清楚如何有效地在对生物大规模长距离,如微米,这是必要的创造这个未来的微生物细胞工厂或发电系统移动电子。”

          与此帮助,团队使用的是视频检查电子穿过这些距离是如何高效地行驶。

          “皇冠足彩水晶丝一个非常漂亮的事情是,我们可以 制作视频 的电子移动的,” Kramer说。 “当电子是血红素载体上,所述载体改变其颜色。我们可以看到电子实时移动用简单的摄像机。这让我们的测试短距离传输开发的理论是否可以工作在更长的距离。事实上,研究表明,一些新的,和意想不到的因素可能成为这些固态系统的重要。这种新的知识是指向对工程更好地线的方式。”

          与这些结晶导线远程游戏是利用电力为有用的应用。

          一个想法是2种连接活细胞,这将是通常不相容的。例如,通过光合作用的细胞,其存储的能量可以“线”的能量的另一个小区的用它来制造有用的产品。有线链路将允许两种反应安全地发生在相同的空间,因为光合作用使得氧气,这是有毒的许多生物。

          “事实上,一些科学家认为,如果我们能够更好地理解和:生物控制电子的流动,我们可以建立在那里活细胞直接与电子设备进行通信的系统,” ducat补充。 “这个想法可能是一个相当遥远,但这种生物混合设备可以有广泛的应用,从药品到可持续能源生产。”  

          VAL osowski伊戈尔houwat和 通过金病房 今天MSU

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