（原標(biāo)題：細(xì)菌+微型太陽(yáng)能板，只要一個(gè)桶就能進(jìn)行光合作用?。?

在化石能源危機(jī)四起的今天，能有效收集存儲(chǔ)利用天然核反應(yīng)堆――太陽(yáng)，成為當(dāng)今科技發(fā)展的議題。自然界中光合作用是有效利用太陽(yáng)光的途徑之一，但是，自然界的光合作用效率一般不高，大部分植物將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)化成生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率僅為0.1%-0.2%，就算是生物反應(yīng)器條件下的微藻類，目前也只在1―2%。

因此，科學(xué)家們一直希望能夠跳出植物的視角，能夠人工利用太陽(yáng)光來(lái)“山寨”光合作用，人工光合作用就是收集“液態(tài)陽(yáng)光”的一個(gè)過(guò)程，通過(guò)清潔、綠色過(guò)程來(lái)減少二氧化碳并生產(chǎn)高價(jià)值化工產(chǎn)品，將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為液態(tài)燃料存儲(chǔ)起來(lái)。

人工光合作用其中一個(gè)方法是將細(xì)菌與無(wú)機(jī)半導(dǎo)體結(jié)合，納米半導(dǎo)體粒子主要是收集陽(yáng)光，這模擬自然界光合作用中葉綠素的作用。

在最近的第?254?屆美國(guó)化學(xué)會(huì)全國(guó)會(huì)議暨博覽會(huì)上，來(lái)自美國(guó)勞倫斯伯克利實(shí)驗(yàn)室的?Kelsey K. Sakimoto?團(tuán)隊(duì)提出一種新型微型太陽(yáng)能電池板，其是由細(xì)菌組成的混合系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用硫化鎘（CdS）納米粒子改造非光合作用的細(xì)菌Moorella thermoacetica，太陽(yáng)能電池板表面是由可以捕獲太陽(yáng)光子硫化鎘納米粒子組成，光激發(fā)硫化鎘CdS后可以產(chǎn)生光生電子-空穴對(duì)，并用于參與人工光合作用中的化學(xué)反應(yīng)。

圖丨細(xì)菌修飾CdS生物反應(yīng)器（左）；吸收光的納米晶體（中）將太陽(yáng)光、二氧化碳、水轉(zhuǎn)化為有用的化學(xué)物質(zhì)（右）

隨后他們表示，該CdS-Moorella thermocatica系統(tǒng)可以利用光將二氧化碳還原為乙酸。乙酸是一種通用型的化學(xué)原料，可以用于制造聚合物、藥物以及液體燃料，并且廚房里醋5―20% 是由乙酸構(gòu)成。Sakimoto團(tuán)隊(duì)也將致力于將二氧化碳轉(zhuǎn)化為其他化學(xué)燃料如，甲醇、液氫等液體燃料存儲(chǔ)起來(lái)。

Sakimoto?說(shuō)：“一旦這些微型太陽(yáng)能電池板‘裝上’這些細(xì)菌，這樣細(xì)菌就可以全部通過(guò)太陽(yáng)能生產(chǎn)食物、燃料以及塑料”。那么為什么需要太陽(yáng)能電池板這樣一個(gè)媒介呢？因?yàn)橹挥泄夥姵乜梢詫⑺刑?yáng)光轉(zhuǎn)化成電子流，而自然光合作用只是將其轉(zhuǎn)化成植物生長(zhǎng)所需要的食物。

而這樣一個(gè)細(xì)菌-半導(dǎo)體混合的人工光合作用的效率有多高呢？Sakimoto?說(shuō)，“可以超過(guò)80%”。而且得益于細(xì)菌這樣一個(gè)生物體，該系統(tǒng)可以進(jìn)行自我復(fù)制和繁殖，從而可以長(zhǎng)期穩(wěn)定進(jìn)行人工光合作用。不同于許多人工光合作用裝置，這樣一個(gè)系統(tǒng)裝置不需要花費(fèi)巨大的固體電極，因?yàn)樵谶M(jìn)行化學(xué)能轉(zhuǎn)化過(guò)程相對(duì)于整個(gè)裝置是獨(dú)立的，只需要一個(gè)桶就可以在太陽(yáng)光下進(jìn)行反應(yīng)。

這樣一個(gè)高效的人工光合作用無(wú)疑為人類的能源未來(lái)制定一份B計(jì)劃。一向看好新能源的比爾?蓋茨也格外關(guān)注人工光合作用。他認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)具備光明前景，并稱該技術(shù)很“奇妙（magical）”。2015年，他還和多位全球商界名人聯(lián)合成立了一個(gè)旨在全球范圍內(nèi)開(kāi)發(fā)清潔能源的機(jī)構(gòu)――突破能源聯(lián)盟 (Breakthrough Energy Coalition)。馬云、馬克?扎克伯格、貝佐斯等都是該基金會(huì)的投資人。