O mundo natural possui sua própria rede elétrica intrínseca composta por uma teia global de minúsculos nanofios gerados por bactérias no solo e nos oceanos que "respiram" exalando o excesso de elétrons.
Em um novo estudo, pesquisadores da Universidade de Yale descobriram que a luz é uma surpreendente aliada na promoção dessa atividade eletrônica dentro das bactérias do biofilme. A exposição de nanofios produzidos por bactérias à luz, eles descobriram, rendeu um aumento de até 100 vezes na condutividade elétrica.

As descobertas foram publicadas em 7 de setembro na revistaNature Communications .

"Os aumentos dramáticos de corrente em nanofios expostos à luz mostram uma fotocorrente estável e robusta que persiste por horas", disse o autor sênior Nikhil Malvankar, professor associado de Biofísica Molecular e Bioquímica (MBB) no Instituto de Ciências Microbianas de Yale no Campus Oeste de Yale.

Os resultados podem fornecer novos insights à medida que os cientistas buscam maneiras de explorar essa corrente elétrica oculta para uma variedade de propósitos, desde a eliminação de resíduos de risco biológico até a criação de novas fontes de combustível renovável.

Quase todos os seres vivos respiram oxigênio para se livrar do excesso de elétrons ao converter nutrientes em energia. Sem acesso ao oxigênio, no entanto, as bactérias do solo que vivem nas profundezas dos oceanos ou enterradas no subsolo ao longo de bilhões de anos desenvolveram uma maneira de respirar por "minerais respiratórios", como snorkeling, através de minúsculos filamentos de proteína chamados nanofios.

Quando as bactérias foram expostas à luz, o aumento da corrente elétrica surpreendeu os pesquisadores, porque a maioria das bactérias testadas existe nas profundezas do solo, longe do alcance da luz. Estudos anteriores mostraram que, quando expostas à luz, as bactérias produtoras de nanofios cresciam mais rapidamente.

"Ninguém sabia como isso acontece", disse Malvankar.

No novo estudo, uma equipe de Yale liderada pelo pesquisador de pós-doutorado Jens Neu e pela estudante de pós-graduação Catharine Shipps concluiu que uma proteína contendo metal conhecida como citocromo OmcS – que compõe os nanofios bacterianos – atua como um fotocondutor natural:os nanofios facilitam muito a transferência de elétrons quando biofilmes são expostos à luz.

"É uma forma completamente diferente de fotossíntese", disse Malvankar. "Aqui, a luz está acelerando a respiração das bactérias devido à rápida transferência de elétrons entre nanofios."

O laboratório de Malvankar está explorando como essa visão da condutividade elétrica bacteriana pode ser usada para estimular o crescimento da optoeletrônica – um subcampo da fotônica que estuda dispositivos e sistemas que encontram e controlam a luz – e capturam metano, um gás de efeito estufa conhecido por contribuir significativamente para a das Alterações Climáticas.

Outros autores do artigo são Matthew Guberman-Pfeffer, Cong Shen, Vishok Srikanth, Sibel Ebru Yalcin do Malvankar Lab em Yale; Jacob Spies, Professor Gary Brudvig e Professor Victor Batista do Departamento de Química de Yale; e Nathan Kirchhofer da Oxford Instruments. + Explorar mais

Pêlos bacterianos ocultos alimentam a 'rede elétrica' da natureza