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如何测量单分子发电机的电流

飞瑞电子网讯   植物、藻类和细菌等光合生物通过的光合系统包含了叶绿素、类胡萝卜素光合作用将太阳能转化为化学能。这个转变过程的第一步是由结 植物、藻类和细菌等光合生物通过的光合系统包含了叶绿素、类胡萝卜素光合作用将太阳能转化为化学能。这个转变过程的第一步是由结合了叶绿素和类胡萝卜素的光合蛋白质介导的,它吸收光,转移能量和电子。

但是迄今为止,人们无法测量通过单个蛋白质的电流有多大。慕尼黑工业大学和特拉维夫大学的科学家们发明了一种方法,用以测量光合系统中通过单个蛋白分子的电流强度,期望由此可推进光合蛋白用作生化光电源的进程。

研究人员面临的首要挑战是,如何在强光场中对单个分子进行电接触。解决这一问题的关键是将光合蛋白固定在近场扫描光学显微镜中的电极上。

研究人员设法使光合蛋白两端的半胱氨酸发生突变,并能够与金制电极共价结合。这样,光合蛋白的一端能够自动结合在电极表面,并在两者之间形成稳定的电耦合。另一端能够与镀金的四面体状玻璃尖端结合。一个光通量经引导通过玻璃尖端,激活光合蛋白,同时产生电接触,连接着玻璃尖端的近场扫描光学显微镜就可以测得单个蛋白产生的光电流。

结果发现,这一蛋白的发电量是10皮安。

英国斯旺西大学工程学院从事微能源与微纳系统研究的刘珠明博士对《科技创业》表示,作为光驱动的单分子电子泵,光合蛋白质未来有望用作纳米级电路中的发电机,制备真正的自供电纳米生化传感、检测系统。

这项研究受德国研究基金会、慕尼黑卓越研究群-慕尼黑光子学和纳米系统高等创新中心,以及欧洲研究理事会高等MolArt项目的资助。研究结果发表在《自然·纳米技术》上。

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