（圖片來源：pixabay/CC0 Public Domain）

銅至今仍是日常生活中最普遍應用的金屬之一。作為(wei) 熱和電導體(ti) ，它常用於(yu) 電線、管道、石化工廠的催化劑，以及作為(wei) 電導體(ti) 和應用於(yu) 太陽能裝置等。

為(wei) 了解銅礦中的細菌如何將有毒的銅離子轉化為(wei) 穩定的單原子銅，休斯頓大學卡倫(lun) 工程學院工程學教授Debora Rodrigues，舊金山理工學院教授Robles Hernandez和巴西聖保羅大學教授Ellen Aquino Perpetuo合作，進行了一項研究。

他們(men) 合著的論文展示了一座來自巴西銅礦的耐銅細菌如何將硫酸銅中的銅離子轉化為(wei) 零價(jia) 金屬銅。

“利用礦井中細菌這個(ge) 想法並不新鮮，但一個(ge) 懸而未決(jue) 的問題是：它們(men) 在礦井中做什麽(me) ？”Robles說，“通過電子顯微鏡對細菌進行觀察，我們(men) 能夠弄清楚其中的物理原理，並對其進行分析。我們(men) 發現細菌在分離單原子銅。在化學過程中，這一過程是很難實現的。為(wei) 了得到任一元素的原子形式，通常需要極端的化學環境，而這種細菌卻能在自然條件下生產(chan) 原子銅，令人驚歎。”

盡管銅的功能廣泛，但開采金屬銅的過程經常會(hui) 導致有毒物質暴露在空氣中，因此，大量開采銅金屬用於(yu) 商業(ye) 是個(ge) 不小的挑戰。據銅開發協會(hui) （copper Development Association Inc.）估計，全球的銅儲(chu) 量約為(wei) 10億(yi) 噸，年開采量約為(wei) 1250萬(wan) 噸。這意味著剩餘(yu) 的儲(chu) 量還能開發65年。但另一方麵，如何獲得地殼中有限的高濃度銅也是一項挑戰，而另一個(ge) 挑戰是熔融和生產(chan) 過程需要暴露在二氧化硫和二氧化氮的氛圍下，以富集一定量的濃縮銅。

“這一發現的新奇之處在於(yu) ，環境中的微生物可以很容易地將硫酸銅轉化為(wei) 零價(jia) 單原子銅。這是一個(ge) 突破，因為(wei) 目前的單原子零價(jia) 銅的合成過程往往不環保。”Rodrigues表示。

“這種微生物存在一種獨特的生物途徑，利用一係列蛋白質提取銅，並將其轉化為(wei) 零價(jia) 單原子銅。這些微生物的目標是通過將離子銅轉化為(wei) 單原子銅，為(wei) 自己創造一個(ge) 毒性較小的環境，但同時它們(men) 也製造了一些對我們(men) 有益的東(dong) 西。”

銅原子的合成及TEM表征。 （圖片來源：論文原文）

借助電子顯微鏡，Robles檢查了Rodrigues在巴西銅礦發現的樣品，並確定了銅的單原子性質。Rodrigues和Aquino的團隊進一步鑒定了細菌將硫酸銅轉化為(wei) 銅元素的過程——這是一個(ge) 罕見的發現。

提出鐵蛋白輔助單原子銅的合成機理。 （圖片來源：論文原文）

研究結果表明，與(yu) 現有的方法（如化學氣相沉積、濺射和飛秒激光燒蝕）相比，這種新的轉換過程作為(wei) 產(chan) 生金屬銅單原子的替代方法將會(hui) 更安全、高效。

“我們(men) 隻研究了一種細菌，但這可能不是唯一具有類似功能的細菌。”Rodrigues總結道，“研究的下一步是從(cong) 這些細胞中獲取銅，並將其用於(yu) 實際生產(chan) 過程中。”

翻譯：曾欣欣

審校：董子晨曦

引進來源：休斯頓大學


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