近日，美國斯坦福大學(xué)研究人員利用可進(jìn)行光合作用的海藻細(xì)胞生成了微弱的電流，被認(rèn)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(xì)菌等利用葉綠素，在陽光的作用下，把經(jīng)由氣孔進(jìn)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(xì)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(jìn)葉綠體推動電子達(dá)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(xì)胞中提取電子的研究團隊。研究小組使用了專為探測細(xì)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(jìn)海藻細(xì)胞膜，使細(xì)胞膜的封口包裹住電極，并保證海藻細(xì)胞處于存活狀態(tài)。在將電極推入可進(jìn)行光合作用的細(xì)胞時，電子被陽光激發(fā)并達(dá)到最高能量水平，研究人員就對其進(jìn)行“攔截”：將金電極放置在海藻細(xì)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。科學(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(xì)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(xì)胞進(jìn)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(xì)胞膜發(fā)生破裂或者細(xì)胞遺失原本用于自養(yǎng)的能量，都可能導(dǎo)致海藻細(xì)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(xì)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(jìn)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(xì)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(dāng)，并有望在理論上達(dá)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(jìn)一步的探尋。