作者:刘霞 来源:科技日报 发布时间:2010-4-13 13:04:49
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《自然—纳米技术》:利用病毒从水中分离出氢

 
据美国物理学家组织网4月12日(北京时间)报道,美国麻省理工学院的研究人员利用病毒将氢从水中分离出来,在将水变成氢燃料的漫漫征程中迈出了关键一步。相关研究发表在最新出版的《自然—纳米技术》(Nature Nanotechnology)杂志上。
 
麻省理工学院材料化学家安琪拉·贝尔彻领导的团队模拟植物利用太阳光分离水并制造化学燃料来促进自身生长的过程,对一个病毒进行了基因改造,同时将其作为生物支架,将一些纳米组件搭建在一起,最终把水分子分离成了氢原子和氧原子。
 
以往,研究人员使用太阳能电池板产生的电力来分离水分子,但麻省理工学院的研究人员直接使用太阳光来制取氢。贝尔彻表示,虽然他们的最终目的是从水中得到氢气,但将氧气从水中分离出来面临的技术挑战更大,于是该研究团队首先开始攻克这一难关。
 
贝尔彻团队将无毒的细菌病毒M13进行基因改造,让它吸附一个催化剂分子氧化铱和一个吸光物质锌卟啉,并同它们绑在一起,吸光物质源源不断地将阳光沿着病毒传递,于是该病毒就变成了类似电线的设备,能够高效地将氧从水分子中分离出来。
 
然而实验发现,一段时间后,该病毒“电线”会簇拥在一起,失去效力。于是,研究人员将它们变成凝胶状态封入一个胶囊内,这些病毒因此能够保持自己的状态,从而维持了其稳定性和有效性。
 
这种方法使产生氧气的效率提高了4倍,研究人员希望能够找到同样的以生物学为基础的系统来完成这个反应的另一半过程——分离氢气。目前,从水中分离的氢被分成质子和电子。研究人员正在进行第二步攻关,将这些质子和电子变成氢原子或者氢分子。该研究团队也希望找到更常见、更便宜的物质来做催化剂,替代昂贵而稀少的铱。
 
贝尔彻表示,她们将在两年内研制出能够自我支持并持久耐用的模型设备,实现将水分离成氢气和氧气。
 
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