Земля под нашими ногами и под дном океана представляет собой электрически заряженную сетку, созданную бактериями, «выдыхающими» избыточные электроны через крошечные нанопроволоки в обедненной кислородом среде. Определив механизм потока электронов, исследователи из Йельского университета изучают способы улучшения этой естественной электропроводности внутри нанопроводов толщиной 1/100 000 толщины человеческого волоса.
В новом исследовании группа под руководством аспиранта Питера Даля вместе с Нихилом Малванкаром, доцентом кафедры молекулярной биофизики и биохимии в Институте микробных наук, и Виктором Батистой, профессором химии, обнаружили что нанопроволоки перемещают 10 миллиардов электронов в секунду без потери энергии. Это исследование объясняет замечательную способность этих бактерий посылать электроны на большие расстояния.
Исследователи также обнаружили, что охлаждение среды вокруг нанопроволоки бактерий Geobacter от комнатной температуры до замораживания увеличивает проводимость в 300 раз. Это очень удивительно, потому что охлаждение обычно замораживает электроны и замедляет их в органических материалах. Объединив эксперименты с теорией, исследователи обнаружили, что более низкие температуры реструктурируют водородные связи и выравнивают белки гема в нанопроволоках, тем самым усиливая поток электричества.
Использование этой естественной электрической сети может однажды привести к разработке живых и самовосстанавливающихся электрических цепей, новых источников электроэнергии и стратегий биовосстановления.
