科学家们在一个多世纪前就已知道，某些细菌可以进行厌氧呼吸，即在没有氧气的情况下呼吸，但直到近几十年，研究人员才开始利用这一特性来制造有用的材料。现在，电气工程师们找到了一种方法，利用这种细菌来制造一种新兴的二维材料，称为二硫化钼 (MoS2)，它可以形成只有几个原子厚的薄片，并有望用于未来的电子产品。这项新发现发表在 Biointerphases 杂志上，可能有助于避免需要严苛合成环境的令人生畏的合成过程。
伦斯勒理工学院的电气工程师、该论文的资深作者 Shayla Sawyer 说：“石墨烯 是二维材料中突破性的超级明星。” 但 MoS2 “的不同之处在于它带来了新的‘技能’。” 石墨烯和 MoS2 都坚固而柔韧，并且可用于构建未来主义传感器 和能量收集系统。然而，石墨烯是一种电导体，而 MoS2 是一种半导体——一种其电导率可以通过外部刺激（如光）来操纵的物质。
Sawyer 说，MoS2 “在化学上也更通用一点”。例如，可以很容易地改变该化合物的表面以帮助捕获微生物。但它很难合成；阿尔伯塔大学的材料工程师 Zhi Li 说，这个过程可能涉及 200 至 500 摄氏度的温度和 10 倍大气压的压力，他没有参与这项研究。
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为了规避这个问题，Sawyer 和她的同事们利用 Shewanella oneidensis 的厌氧呼吸设计了一种新的合成技术。伦斯勒理工学院的生物电气工程师、该论文的第一作者 James Dylan Rees 说，当这种细菌呼吸空气时，它最终会将电子转移到氧原子上。但在厌氧环境中，同样的生物体可以将电子转移到特定的金属化合物上。Rees 说，在“经过一些试验和错误”以确定要使用的最佳金属化合物后，该团队将它们与细菌一起放入一个几乎无空气的瓶子中。然后，细菌在呼吸过程中将其电子传递给化合物，在两周的过程中产生 MoS2 纳米颗粒作为副产品。
Li 说他喜欢这种新方法提出的在室温下可持续制造 MoS2 的方法。但他指出，如果要可靠地用于传感器和电池等电气设备，能够控制材料原子重复模式的均匀性非常重要。Sawyer 说她的团队仍然需要在这方面努力——当与活细菌打交道时，这是一项具有挑战性的任务。
但她补充说，使用细菌合成材料的未来是光明的：“我们真的只是触及了可能性的表面。”