基于半导体和微生物的光驱动全细胞杂合体研究

来源：化学进展杂志2025年第2期北京时间：

作者：王凯冲, 汪涵, 王亚宜

单位：<sup class=\mag-xml-aff-label-sup added-by-sys\>1</sup> 同济大学环境科学与工程学院 上海 200092,<sup class=\mag-xml-aff-label-sup added-by-sys\>2</sup> 同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室 上海 200092

摘要：太阳能是地球上一切生命活动的能量来源，其高效转化对解决全球能源危机和环境问题具有重要意义。受光合作用启发，研究人员近年来通过集成光敏半导体优异的光吸收特性与微生物高效的生物催化能力，研发了基于半导体和微生物的光驱动全细胞杂合体，旨在通过绿色、低碳的方式实现太阳能向化学能的高效转化。本文从全细胞杂合体的运行原理出发，对光敏半导体种类及性能进行了总结，重点阐述了全细胞杂合体的构建机制及半导体与微生物界面的电子交互机制，并综述了全细胞杂合体当前在二氧化碳高值转化、人工固氮、制氢、污染物去除及资源化方面取得的研究进展。本文对全细胞杂合体的环境影响和挑战进行了讨论，如应用场景及成本、光敏半导体的管理和回收、复杂运行条件下的运行稳定性，并对未来发展进行了展望，以期为全细胞杂合体的开发及未来实际应用提供参考。

关键词：太阳能,半导体,微生物,全细胞杂合体,电子传递

基金资助：国家杰出青年基金项目(52225001)