Physical constraints on charge transport through bacterial nanowires.
Physical constraints on charge transport through bacterial nanowires.
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DOI：
10.1039/c1fd00098e
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发表时间：
2012
影响因子：
3.4
通讯作者：
Beratan DN
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Polizzi NF;Skourtis SS;Beratan DN
异化金属还原细菌希瓦氏菌MR-1的细胞外附属物最近被证明可以在0.5微米的距离上维持每秒1010个电子的电流[El-Naggar等人，Proc. Natl]。学会科学。美国，2010,107,18127]。然而，电荷定位位点的身份及其沿“纳米线”的组织仍然未知。我们使用理论来预测氧化还原辅助因子分离距离，在电压偏差≤1V的情况下，允许电荷以每秒1010个电子的速度流过0.5微米，使用由非绝缘电子传递机制控制的稳态分析。我们发现观察到的电流需要一个多步跳跃传输机制，电荷定位位点之间的距离小于1nm，重组能与生物学中已知的最低能量相匹配。
Extracellular appendages of the dissimilatory metal-reducing bacterium Shewanella oneidensis MR-1 were recently shown to sustain currents of 1010 electrons per second over distances of 0.5 microns [El-Naggar et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 2010, 107, 18127]. However, the identity of the charge localizing sites and their organization along the “nanowire” remain unknown. We use theory to predict redox cofactor separation distances that would permit charge flow at rates of 1010 electrons per second over 0.5 microns for voltage biases of ≤1V, using a steady-state analysis governed by a non-adiabatic electron transport mechanism. We find the observed currents necessitate a multi-step hopping transport mechanism, with charge localizing sites separated by less than 1 nm and reorganization energies that rival the lowest known in biology.
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