Ученые обнаружили, что кабельные бактерии выращивают металлоорганические провода

Ученые из Антверпенского университета обнаружили, что многоклеточные кабельные бактерии, обитающие в речном и морском иле, естественным образом выращивают металлоорганический каркас — материал, который люди обычно синтезируют в лабораториях. Согласно данным иксбт.ком, ранее считалось, что живые системы не обладают подобными свойствами. Об этом сообщает Иксбт.ком в своей публикации.

Уже десять лет исследователи были поражены тем, что эти микроорганизмы способны передавать электрический ток на расстояния, в тысячи раз превышающие размеры их собственного тела — на сантиметры. Перенос электронов на такие большие дистанции нетипичен для биологических механизмов и долгое время оставался загадкой.

В новой научной работе специалисты провели исследование на атомном уровне и обнаружили, что внутри бактерий находятся не простые белки или железо-серные кластеры, а четко упорядоченная никель-органическая структура. Эти нитевидные организмы живут на границе кислородных и бескислородных зон: клетки в глубоких слоях захватывают электроны из сероводорода, а клетки на поверхности передают их кислороду.

Уникальная проводимость и ее секрет

Ранее было доказано, что электропроводность этих проводящих волокон достигает 500 См/см. С помощью электронной микроскопии, рентгеновской спектроскопии и компьютерного моделирования ученые показали, что центром проводимости является комплекс, названный НиБиД.

Каждое проводящее волокно содержит в центральном канале 11 нанолент толщиной 1,4 нанометра, которые скручены подобно многожильному медному проводу. Атом никеля удерживается четырьмя атомами серы в органической молекуле, что создает перекрытие электронных облаков.

Перспективы практического применения

Бактерии создают такие упорядоченные наноленты путем самосборки при комнатной температуре в водной среде. Это крайне энергоэффективно, в отличие от энергозатратных процессов, требуемых для синтетических полимеров.

Исследователи отмечают, что наиболее реальной сферой применения может стать гибкая печатная электроника, где проводящие чернила наносятся слоями для создания схем и сенсоров.

Основным препятствием для внедрения технологии является стоимость масштабирования. Специалистам предстоит доказать, что биоматериал можно производить экономически оправданным способом и что его характеристики не уступают современным электронным чернилам.