2021年4月26日
铜仍然是日常生活中最普遍的金属之一。作为热和电的导体，它被用于电线，屋顶和管道，以及石化工厂的催化剂，太阳能和电导体和广泛的能源相关应用。因此，任何收获更多有价值商品的方法都被证明是有益的努力。
Debora Rodrigues，Ezekiel Cullen在休士顿大学卡伦工程学院工程教授，与弗朗西斯科·C·罗伯斯埃尔南德斯合作，他是美国理工大学的教授，Ellen Aquino Perpetuo，圣保罗大学教授，巴西提供了结论性研究，以了解铜矿中发现的细菌如何将有毒铜离子转化为稳定的单原子铜。
在他们合著的论文中，铜矿细菌:将有毒的铜离子转化为稳定的单原子铜他们的研究展示了来自巴西铜矿的耐铜细菌是如何将硫酸铜离子转化为零价金属铜的。
“在矿井中发现细菌的想法并不新鲜，但悬而未决的问题是:它们在矿井中做什么?”罗伯斯说。“通过将细菌放入电子显微镜中，我们能够弄清楚其中的物理原理并对其进行分析。我们发现细菌在分离单原子铜。在化学中，这是非常难推导的。通常，为了产生任何元素的单个原子，都使用了刺激性化学物质。这种细菌是自然创造的，这非常令人印象深刻。”
与铜一样有用的是，开采铜的过程通常会导致有毒物质的暴露，并在提取大量铜用于商业用途方面面临挑战。据铜开发协会（copper Development Association Inc.）估计，全球铜储量约为10亿吨，年开采量约为1250万公吨。这总计约占剩余储量的65年。部分供应挑战来自地壳中高浓度的有限可用铜，但另一个挑战是在铜冶炼和生产过程中暴露于二氧化硫和二氧化氮，以将金属浓缩到有用的数量。
“这一发现的新颖之处在于，环境中的微生物可以很容易地将硫酸铜转化为零价单原子铜。这是一项突破，因为目前的单原子零价铜合成工艺通常不清洁，劳动密集且价格昂贵。”Rodrigues说。
“这种微生物利用一种独特的生物途径和一系列蛋白质，可以提取铜，并将其转化为单原子零价铜。这些微生物的目的是通过将离子铜转化为单原子铜，为自己创造一个毒性较小的环境，但同时它们也制造出对我们有益的东西。”
罗伯斯专注于电子显微镜，他检查了罗德里格斯在巴西铜矿发现的样品，并确定了铜的单原子性质。罗德里格斯和阿基诺的研究小组进一步确定了将硫酸铜转化为元素铜的细菌过程——这是一个罕见的发现。
研究结果表明，与目前的方法（即化学气相沉积法、溅射法和飞秒激光烧蚀法）相比，这种新的转化工艺作为生产金属铜单原子的替代方法更安全、更有效。
“我们只研究过一种细菌，但这可能不是唯一一种具有类似功能的细菌。”罗德里格斯总结道。“这项特殊研究的下一步是从这些电池中收集铜，并将其用于实际应用。”
资料来源：https://uh.edu/