A luz acelera a condutividade na ‘rede elétrica’ da natureza
O mundo natural tem sua própria rede elétrica intrínseca composta por uma teia mundial de minúsculos nanofios gerados por bactérias no solo e nos mares que “respiram” exalando o excesso de elétrons.
Em um novo estudo, pesquisadores do Yale College descobriram que a luz é um aliado inesperado na promoção dessa atividade eletrônica dentro das bactérias do biofilme. Revelando nanofios produzidos por bactérias à luz, eles descobriram, gerou um aumento de até 100 vezes em condutividade elétrica.
As descobertas foram divulgadas em setembro. 7 na revista Nature Communications.
Os aumentos dramáticos de corrente em nanofios expostos à luz mostram uma fotocorrente estável e robusta que persiste por horas
Autor sênior Nikhil Malvankar, professor associado de Biofísica Molecular e Bioquímica (MBB) no Instituto de Ciências Microbianas de Yale no Campus Oeste de Yale
Beneficiar da ‘rede elétrica’
Os resultados podem fornecer novos insights à medida que os pesquisadores buscam maneiras de explorar essa corrente elétrica oculta para diversos fins. Eles vão desde a eliminação de resíduos de risco biológico até a criação de novas fontes de combustível renovável.
Quase todos os seres vivos respiram oxigênio para eliminar o excesso de elétrons ao transformar nutrientes em energia. No entanto, sem acesso ao oxigênio, as bactérias da terra que vivem nas profundezas dos oceanos ou escondidas no subsolo ao longo de bilhões de anos desenvolveram uma maneira de respirar. Esta feita por “Respirar minerais”, como snorkeling, com minúsculos filamentos de proteína chamados nanofios.
Quando as bactérias foram expostas à luz, o aumento da corrente elétrica surpreendeu os pesquisadores. A surpresa é que a maioria das bactérias testadas existia nas profundezas do solo, longe do alcance da luz. Estudos anteriores revelaram que as bactérias produtoras de nanofios cresceram mais rápido quando expostas à luz.
Uma nova perspectiva
“Ninguém entendeu como isso acontece”, disse Malvankar.
No novo estudo, um grupo de Yale liderado pelo cientista de pós-doutorado Jens Neu e a estudante de pós-graduação Catharine Shipps concluíram que uma proteína contendo metal conhecida como citocromo OmcS compõe nanofios bacterianos – atua como um fotocondutor natural. Os nanofios significativamente permitem a transferência de elétrons quando os biofilmes são expostos à luz.
“É um tipo totalmente diferente de fotossíntese”, disse Malvankar. “Aqui, a luz acelera a respiração das bactérias devido à rápida transferência de elétrons entre nanofios.”
O laboratório de Malvankar está explorando como essa no entendimento da condutividade elétrica bacteriana pode ser utilizada para estimular o desenvolvimento da optoeletrônica – um subcampo da fotônica que estuda sistemas e dispositivos que encontram e controlam a luz – e capturam metano, um gás de efeito estufa conhecido por ser um fator significativo às mudanças climáticas globais.
Outros autores do artigo são Matthew Guberman-Pfeffer, Cong Shen, Vishok Srikanth, Sibel Ebru Yalcin do Laboratório Malvankar em Yale; Jacob Spies, Professor Gary Brudvig e Professor Victor Batista do Departamento de Química de Yale; e Nathan Kirchhofer da Oxford Instruments.
Leia o artigo original sobre PHYS.
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