Laser-lit蜂窝聚合物增强细菌生物电

研究人员使用激光和honeycomb-inspired高分子膜堆发电细菌紧密联系在一起。这项技术能够提高微生物燃料电池的效率用于废水处理或生物燃料生产,并可能提供了一个研究细菌的新方法。

微生物燃料电池(mfc电池)使用某些种类的细菌,例如那些的核废料旁边属,产生能量。细菌氧化有机分子的细胞,这种反应可以耦合到一个阳极,接受电子细菌产生。为了最大限度地提高电力生产MFC,高的细菌密度需要接触电极。然而,它通常是很难哄骗细菌进入紧密的团体,特别是在一些物种可以移动。

现在,可以Tokonami,Takuya Iida日本大阪大学和他的同事们酒井法子,已经开发出一种策略,将细菌装配到密集单位秒。技术依赖于honeycomb-structured聚合物陷阱细菌用激光加热后毛孔。我们的技术可以通过光致对流强行组装电极上的细菌,和细菌的功能,比如发电可以立即评估,“Iida解释道。

使聚合物薄膜,研究小组创建了一个聚苯乙烯和聚离子溶液涂到载玻片上。水滴被放置到聚合物溶液在蜂窝似的电影模式作为模板,留下圆孔在六角形栅格模式生成的聚合物干。这是电影然后涂有光吸收nanolayer黄金。

接下来,团队细菌添加到聚合物和发射的红外激光墙分隔毛孔。这导致水加热气泡,产生一个水平热对流运输细菌在聚合物和进入毛孔,他们被困在一个漩涡。

我们感到惊讶,甚至活细菌鞭毛掉进毛孔和无法逃脱,他们在和每个毛孔,朝着“Tokonami说。“此外,我们感到惊讶,我们可以陷阱细菌在高密度保持较高存活率超过我们的预测。

蜂窝结构也有助于防止热传导,杀死细菌,80%到90%的细菌激光的高温中幸存下来。使用non-patterned平面衬底,存活率不到30%。

进一步的实验显示产生的电流可以提高一到两个数量级发射激光更频繁。以及可能使mfc电池更有效率,团队表明其方法可以改善其他微生物设备,比如那些探索肠道微生物的功能,或加快调查致病细菌和病毒的食品检验和医疗诊断。

“控制发电的空间分布和密度的细菌在微米尺寸的设计和制造提供了前所未有的灵活性各种微生物的设备,”说李雅特调查mfc电池在加州大学圣克鲁斯。这种组装技术应用到大规模和不同基质,和降低成本将为未来的应用需要解决。”