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東北大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院在國際著名期刊Angewandte Chemie International Edition上發(fā)表論文

   2023-08-17 東北大學(xué)
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核心提示:近日,材料科學(xué)與工程學(xué)院王福會教授團(tuán)隊徐大可教授課題組在微生物腐蝕機(jī)理上取得突破進(jìn)展,相關(guān)成果Accelerated Microbial Corr
 近日,材料科學(xué)與工程學(xué)院王福會教授團(tuán)隊徐大可教授課題組在微生物腐蝕機(jī)理上取得突破進(jìn)展,相關(guān)成果“Accelerated Microbial Corrosion by Magnetite and Electrically Conductive Pili through Direct Fe0-to-Microbe Electron Transfer”發(fā)表于國際頂級期刊Angewandte Chemie International Edition。東北大學(xué)材料學(xué)院博士生金宇婷和周恩澤副教授為共同第一作者,通訊作者為徐大可教授,東北大學(xué)為第一完成單位。Angewandte Chemie press release對該工作進(jìn)行了官方新聞報道。

金屬材料的微生物腐蝕是當(dāng)前材料領(lǐng)域亟需解決的難題之一,每年由微生物腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)5000億美元。微生物腐蝕是化學(xué)、材料、生物等多學(xué)科交叉的研究方向,研究難度大,因此盡管對于微生物腐蝕的研究最早可以追溯到十九世紀(jì)末,但其機(jī)理仍不明晰。該工作通過基因編輯技術(shù)構(gòu)建了低導(dǎo)電性納米線硫還原地桿菌,限制其長程電子傳遞過程,顯著降低了該突變菌株從金屬獲取電子的速率,從而大幅度降低了其微生物腐蝕速率和對不銹鋼的點(diǎn)腐蝕能力。同時發(fā)現(xiàn),納米磁鐵礦的加入降低了微生物與金屬間的電荷轉(zhuǎn)移電阻,增加了腐蝕電流密度。對突變體的研究表明,納米磁鐵礦能夠以類似于細(xì)菌外膜多血紅素c型細(xì)胞色素OmcS的方式促進(jìn)直接電子傳遞過程來加速微生物腐蝕。納米磁鐵礦可以有效降低微生物電子傳遞所需要消耗的細(xì)胞內(nèi)合成能,進(jìn)而將節(jié)省的能量用于細(xì)胞生長,進(jìn)一步增強(qiáng)其微生物腐蝕能力。作為常見的腐蝕產(chǎn)物,磁鐵礦對微生物腐蝕具有重要意義。隨著腐蝕的進(jìn)行,可能伴隨磁鐵礦的生成,從而形成一條正反饋回路,進(jìn)一步加速微生物腐蝕。該工作系統(tǒng)闡明了導(dǎo)電納米線、外膜細(xì)胞色素以及磁鐵礦間復(fù)雜的相互作用關(guān)系,首次證實了微生物可以通過導(dǎo)電納米線從金屬表面直接獲取電子從而導(dǎo)致金屬材料腐蝕的新機(jī)制,同時能夠為微生物腐蝕的監(jiān)檢測和靶向防治提供新策略。

導(dǎo)電納米線和納米磁鐵礦加速微生物腐蝕的機(jī)制

以上工作獲得了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項目、中國寶武低碳冶金創(chuàng)新基金項目的支持。

 
 
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