正文
他们最终发现，这些细菌产生乙酸盐时，会降低周围水的酸度，从而使它们自己与纳米线分离。
他们最终找到了一种方法，让水的酸度稍微高一些，来抵消由于连续不断产生乙酸盐而导致pH值升高的影响。
这使得他们能够将更多的细菌引入到纳米线中，将效率提高了近十倍。
硅纳米线本质上就像天线
在这个特定的实验中，纳米线仅仅起到导线作用，而不用作太阳能吸收器。外部的太阳能电池板提供了能量。
然而，在现实世界的系统中，纳米线会吸收光，生成电子并将它们传输到团聚在纳米线的细菌上。细菌吸收了电子，以类似于植物生产糖的方式，将两个二氧化碳分子和水转化为乙酸盐和氧气。
“这些硅纳米线本质上就像天线，它们像太阳能电池板一样捕捉太阳光能。”杨培东说，“在这些硅纳米线中，它们会产生电子，并将其提供给这些细菌。然后细菌吸收二氧化碳，进行化学反应并产生乙酸盐。”
氧气是一个附带的好处，在火星上，它可以补充移民者的人造大气，这将模拟地球上氧气含量21%的大气环境。
杨培东团队用其他方法对该系统进行了一些改进，例如将量子点嵌入细菌自身的膜中，该膜充当太阳能电池板，吸收太阳光并消除了对硅纳米线的需求，并以同样机理制造乙酸。
后续，他们将继续寻找提高生物复合效率的方法，并使之成为一个有机化合物的多功能制造系统，包括探索对细菌进行基因改造的方法。
这项研究得到了美国国家航空航天局（NASA）对太空生物工程利用中心（CUBES）的资助，是该中心为多所大学共同致力于开发太空生物制造技术的项目。
Cell Press细胞出版社特别邀请论文通讯作者杨培东教授代表团队进行了专访，请他为大家进一步详细解读。
CellPress：
您是基于哪方面的考虑选择硅纳米线作为电极？近年来一直很热门的石墨烯材料同样具有高比表面积等特点，是否可以代替硅，达到相当的性能？
杨培东教授：
我认为不大可能，因为我们设计的“人工光合作用”系统包含二氧化碳还原和水的氧化过程，需要一定的能量输入。所以我们之所以选择硅是因为它对太阳能的吸收很好。现在大部分的太阳能电板都是硅，硅能够提供一定的光电压，可以参与以上提到的两个半反应。硅可以和另外一个电极photoanode来“合作”，两边加起来才能够真正的实现全反应。石墨烯当然是很热门的材料，但是石墨烯的能带隙比较小，所以不太适用于太阳能的吸收。
虽然硅纳米线和石墨烯都具有高比表面积的特点，但我们选择硅是基于能带结构的需要。
也就是说，不是所有的半导体都适合做这件事情。
CellPress：
目前该实验结果已经达到一个很高的效率，是否还有提升空间？该从哪几方面考虑？
杨培东教授：
肯定有的，因为我们现在所做的事情是把太阳能转变为化学能，从理论上面来讲，效率不会仅仅限于本研究所达到的程度。或者说，将太阳能转换为电能，现在市场上面效率能达到20%，在我看来，太阳能转化为化学能达到20%的效率也是非常有希望的。我们的第一代“人工光合作用”系统所能达到的仅为0.4%，经过5年的努力提升到3.6%。我认为后续的潜力还是很大的，所以接下来我们会继续研究转基因细菌用于这个系统。我们考虑的主要有两个方面：
1）催化剂密度
——
Joule
这篇文章解决的就是催化剂密度问题，能够加载越多的催化剂，转换效率也就越高；
2）通过转基因的方式，提升单个细菌的转换。
这样的话，我们希望可以达到一个更高的效率，目前这部分工作正在完善的过程中。
