據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)4月14日（北京時間）報道，美國斯坦福大學(xué)研究人員利用可進行光合作用的海藻細胞生成了微弱的電流，被認為是在生產(chǎn)清潔、高效的“生物電”歷程中邁出的第一步。相關(guān)研究發(fā)表在近期出版的《納米快報》雜志上。?
所謂光合作用是指植物、藻類和某些細菌等利用葉綠素，在陽光的作用下，把經(jīng)由氣孔進入葉子內(nèi)部的二氧化碳、水或是硫化氫轉(zhuǎn)化為葡萄糖等碳水化合物，同時釋放氧氣的過程。這一過程的關(guān)鍵參與者是被稱為“細胞發(fā)電室”的葉綠體。在葉綠體內(nèi)水可被分解成氧氣、質(zhì)子和電子。陽光滲透進葉綠體推動電子達到一個能量水平高位，使蛋白可以迅速地捕獲電子，并在一系列蛋白的傳遞過程中逐步積累電子的能量，直到所有的電子能量在合成糖類時消耗殆盡。
作為此項研究的主導(dǎo)人員，柳在亨（譯音）表示，他們是首個從活體植物細胞中提取電子的研究團隊。研究小組使用了專為探測細胞內(nèi)部構(gòu)造而設(shè)計的一種獨特的納米金電極。將電極輕輕推進海藻細胞膜，使細胞膜的封口包裹住電極，并保證海藻細胞處于存活狀態(tài)。在將電極推入可進行光合作用的細胞時，電子被陽光激發(fā)并達到最高能量水平，研究人員就對其進行“攔截”：將金電極放置在海藻細胞的葉綠體內(nèi)，以便快速地“吸出”電子，從而生成微弱的電流?？茖W(xué)家表示，這一發(fā)電過程不會釋放二氧化碳等常規(guī)副產(chǎn)品，僅會產(chǎn)生質(zhì)子和氧氣。
研究人員表示，他們能從單個細胞中獲取僅1微微安培的電流，這一電流十分微弱，需要上萬億細胞進行為時1小時的光合作用，這只等同于存儲在一節(jié)AA電池中的能量。同時，由于包裹在電極周圍的細胞膜發(fā)生破裂或者細胞遺失原本用于自養(yǎng)的能量，都可能導(dǎo)致海藻細胞的死亡。因此研究團隊下一步將致力于優(yōu)化目前的電極設(shè)計，以延長活體細胞的生命，并將借助具有更大葉綠體、更長存活時間的植物等進行研究。
柳在亨稱，目前研究仍處于初級階段，研究人員正通過單個海藻細胞證明是否能獲取大量的電子。他表示，這是潛在的、最清潔的能量生成來源之一，聚集電子發(fā)電的效率也將大大超越燃燒生物燃料所生成的能量，與太陽能電池的發(fā)電效率相當，并有望在理論上達到100%的能量生成效率。但這一方式在經(jīng)濟上是否合算，還需要進一步的探尋。
三年前,“曼哈頓計劃” 這個挺唬人的代號把海藻和原子彈這兩件風(fēng)馬牛不相及的東西生拉硬扯到一起。向海洋藻類要能源，以幫助擺脫嚴重依賴進口石油的窘境，看來美國人真的急了。的確，生物質(zhì)能源有望解決化石能源短缺和溫室氣體排放等全球性問題。正當人們?yōu)樗某杀拘б鏍幷摰妹婕t耳赤時，斯坦福大學(xué)的研究人員成功地利用海藻活體細胞產(chǎn)生了電流。
這1微微安培的電流盡管孱弱，但其影響日后也許毫不遜于1945年廣島上空那聲巨響。
