據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報(bào)道，美國萊斯大學(xué)研究人員開發(fā)出一種通過光遠(yuǎn)程觸發(fā)電漿金納米棒激活嗜熱酶，引起材料局部高溫發(fā)熱的化學(xué)過程，無需大量加熱材料，在工業(yè)流程中將具有巨大節(jié)能潛力。該研究結(jié)果刊登在美國化學(xué)學(xué)會(huì)《ACS納米》雜志上。

      研究人員介紹說，現(xiàn)在，材料受獨(dú)特的微生物嗜熱酶的驅(qū)動(dòng)，可在納米尺度下將光轉(zhuǎn)化為熱。這種嗜熱泉生古細(xì)菌是1996年在日本海岸下熱水噴口附近所發(fā)現(xiàn)的?，F(xiàn)將源于這些生物的酶與電漿金納米粒子結(jié)合起來，當(dāng)暴露在近紅外光下加熱，酶被激活后可允許化學(xué)過程在較低的溫度下發(fā)生。由于加熱僅發(fā)生在需要的地方，即在納米顆粒的表面上激活酶，其他地方仍可保持涼爽。

      這個(gè)過程的中心粒子是一個(gè)約10納米寬、30納米長的金納米柱，當(dāng)被來自一束近紅外激光擊中后便開始加熱，棒條體只有在合適的大小和形狀下才會(huì)對(duì)光有所反應(yīng)。光激發(fā)表面的電漿子開始發(fā)射熱量。

      實(shí)驗(yàn)中，研究人員克隆、提純和改變了這種酶的活性，以便加入黃金納米粒子，然后將這種酶/納米顆粒的復(fù)合物懸浮在溶液中進(jìn)行測試。當(dāng)溶液大量加熱時(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)這種混合物在176華氏度時(shí)出現(xiàn)了如預(yù)期一樣的高活性。隨后他們將復(fù)合物封裝在像海藻酸鈣珠粒樣的凝膠內(nèi)，這有助于保持熱量，不過其上是多孔的，足以讓酶與周圍的材料發(fā)生反應(yīng)。而當(dāng)封裝的復(fù)合物通過近紅外激光連續(xù)照射時(shí)，在接近室溫下離開溶液，其工作上的可持續(xù)性要優(yōu)于大量加熱。研究人員發(fā)現(xiàn)，這種復(fù)合物強(qiáng)健得足夠重復(fù)使用數(shù)周。

      研究人員指出，該技術(shù)利用光遠(yuǎn)程觸發(fā)材料局部高溫加熱，在工業(yè)流程中將具有巨大的節(jié)能潛力，同時(shí)為化學(xué)工業(yè)提供了更好的催化材料，更便宜、更“綠色”、更可持續(xù)。未來通過這種方法可以使用“自由”的能量，只需打開一個(gè)高效節(jié)能燈泡如LED燈或者打開一扇窗即可，而不需要燃燒一個(gè)大鍋爐來加熱。