电 鳗

 

　　去年12月，日本的一家水族馆把一棵圣诞树上的彩灯接到养有电鳗的水箱上(水箱两端的金属片收集电鳗产生的电荷)，用来点亮灯泡。这当然很有广告效应。现在，美国的研究人员已经开发出一种以类似方式产生电能的电池。
 
　　在大自然中，许多生物会利用体内离子浓度的差异来进行工作。例如，人类的大脑就依靠电脉冲来释放键联于神经递质的钙离子，从而使其与神经系统的其余部分进行交流；而电鳗则是利用其体内大约6000个称做发电细胞的特殊细胞中的钙离子浓度的差异来产生电流的（电鳗发出的电流强度与民用电相当）。从电学角度来看，这些细胞是互相隔离的。一但电鳗测定好猎物的方位后，它就打开一系列细胞的“门”让离子流动起来。当电鳗处于一种像水这样的导电液体中时，带电离子的这种运动就变为一股电流。
 
　　位于马里兰州的美国国家标准与技术研究所的大卫·拉文（David LaVan）及其同事，正在从事活细胞膜及其蛋白质运行的研究（他们在人造“原细胞”上进行试验）。人造细胞像真的细胞一样由脂肪分子构成的膜包裹着，这些“漂浮”在膜中间的蛋白质只允许某些离子通过。研究人员发现，他们也许能够利用这一系统复制电鳗的发电机制。
 
　　该研究小组把两个原细胞融合在一起，使它们合用各自细胞膜的一部分。然后，他们给其中一个原细胞注入稀释的氯化钾溶液，给另一个原细胞注入浓度稍大的氯化钾溶液。此时，离子会自然地从浓度较低的原细胞向浓度较高的原细胞运动。但由于原细胞之间的膜太厚，离子运动的流量不大。
 
　　拉文博士和他的同事调整了研究思路，把一种称做α溶血素的蛋白质安置到原细胞膜上。其作用就像是一条限制通过的路径，对带正电的钠离子放行，但对带负电的氯离子则不放行。当被放行的离子朝一个方向运动时，电子就朝相反的方向流动。为了利用这一电流，研究小组把细小的电极与原细胞相连接。
 
　　他们发表在《先进材料》（Advanced Materials）上的报告称，利用与电阻相同材料制成的电极，即在离子穿越单个原细胞的实验中，电流可以维持一段时间。如果原细胞数量增加的话，可延长电池的使用时间。拉文估计，两个直径达几厘米的原细胞，能让MP3工作10个小时左右。或许，它会是一个新颖的圣诞节礼物吧？
 
 

 资料来源 The Economist.com

责任编辑 则 鸣