小而坚韧的纳米碗为低成本生物燃料提供了途径

阿贡国家实验室的科学家已经开发出一种合成纳米级碗状“酶”的方法，该酶模仿真实的酶与其他分子选择性相互作用的方式，但是比天然酶更耐用，更耐用。这一突破将使研究人员能够开发出高效，低成本的催化剂，以生产包括高级生物燃料在内的各种产品。

使用Atom制作Atom纳米碗

根据Argonne的作家Jared Sagoff的说法，合成的纳米碗使用通常表征天然酶的相同“锁匙”机制。

在这两种情况下，酶都可以被描述为一种锁，只有在一个分子的形状和大小完全正确时才会打开。

就生物燃料生产而言，天然酶的问题在于它们在自然条件下最有效地运转。换句话说，它们通常不能忍受代表先进生物燃料生产的极端温度和压力。

除了开发更耐用的酶外，相关的挑战还在于降低酶的成本（占生物燃料成本的一部分）。

为了构建合成酶，研究人员使用了一个大碗状的有机分子，称为杯芳烃作为模板。他们将杯芳烃放在由二氧化钛制成的表面上（一种可以“消灭”烟雾并执行其他与可持续性相关的功能的光催化剂），并使用原子层沉积法在模板周围形成氧化铝墙。

一旦壁达到所需的高度，杯形芳烃就被烧掉，留下碗形的无机“酶”。

通过操纵碗的大小和深度，研究人员可以自定义构建合成酶，从而只在分子中放入正确类型的分子。基本上，纳米碗具有筛子的功能，该筛子可以筛选出不需要的分子，从而引发不受控制的反应。

耐用，精确定制的催化剂在使生物燃料产业与化石燃料实现价格均等方面将有很长的路要走，但Argonne的研究还有一段路要走，才能最终证明其在生物燃料生产中的应用。

同时，研究人员也已开始鉴定自然界中极强的酶，可以对其进行进一步修饰以承受生物燃料的生产过程。

例如，美国能源部另一个项目联合基因组研究所的一组研究人员已经鉴定出一对耐热真菌，即Th生泰勒阿维亚菌和嗜热毁丝霉菌。它们的酶可以耐受高达75摄氏度的温度，而典型酶的上限为35度。

研究人员还正在研究一类称为极端微生物的细菌，这种细菌可以在异常恶劣的环境（例如海底散热孔）中发现。

图片：碗由马丁·卡特雷

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