北京
这种新方法展示了精心设计的纳米-生物界面如何在温和条件下引导化学反应。
美国研究人员开发出一种能够更高效生产过氧化氢的新材料。该材料由美国能源部（DOE）阿贡国家实验室领导的团队开发，将无机材料与生物组分相结合来生产过氧化氢。
该团队还介绍，过氧化氢通常用于消毒、漂白和增白，应用范围涵盖从制造业到家庭药箱等多种场合。
混合材料利用一种名为纳米结构学的技术开发而成
用于生产过氧化氢的混合材料是通过一种名为纳米结构学的技术实现的，该技术可将阳光、空气和水转化为这种有价值的化学品。据介绍，纳米结构学利用纳米级构建模块将材料组装成功能结构，通常从生命系统中汲取灵感。
“纳米结构学与人工智能和量子信息科学并列为21世纪最重要的技术之一，”阿贡国家实验室博士后研究员Jinhyeong Jang说。
“我们的工作表明，我们可以利用它来调节生命系统以实现功能目的。”
研究人员开发的这种材料基于层状纳米片，厚度约为200纳米，大约比人类头发薄500倍。这些层形成一个混合系统：合成半导体材料氯氧化铋与紫膜片结合，而紫膜由一种天然存在、可吸收光的生物材料制成，这种材料来源于被称为古菌的嗜盐微生物，据新闻稿介绍。
当光照射到这种材料上时，紫膜就像生物太阳能电池板一样捕获光能，随后驱动质子和电子在与氯氧化铋的界面处移动。这一过程帮助半导体将空气中的氧气和水转化为过氧化氢。根据新闻稿，这种混合材料产生的过氧化氢量是单独使用半导体时的五倍以上。
该系统仅使用廉价且丰富的材料
“我们的系统在常温常压条件下运行，并且只使用廉价、丰富的材料，”阿贡国家实验室纳米材料中心（CNM）的科学家埃琳娜·罗日科娃说。CNM是美国能源部科学办公室设于阿贡的用户设施。
“如果我们在工业规模上进行同样的反应，将需要高能量输入和更复杂的催化系统。我们的方法展示了精心设计的纳米-生物界面如何在温和条件下引导化学反应。”
该工作发表在《美国化学会志》上，报道了一种将氯氧化铋（BiOCl）纳米片与紫膜（PM）片集成的新型纳米结构系统。
研究团队介绍，所得的PM–BiOCl混合纳米片在常温常压条件下通过双电子和双质子转移过程高效地将分子氧转化为过氧化氢，同时将乙二醇转化为高附加值化学品。
这项研究提出了一种纳米结构学方法，利用古菌亚细胞组分的光生载流子动力学来调节半导体的光电和催化能力限制。
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