（图片来源：pixabay/CC0 Public Domain）
铜至今仍是日常生活中最普遍应用的金属之一。作为热和电导体，它常用于电线、管道、石化工厂的催化剂，以及作为电导体和应用于太阳能装置等。
为了了解铜矿中的细菌如何将有毒的铜离子转化为稳定的单原子铜，休斯顿大学卡伦工程学院工程学教授Debora Rodrigues，旧金山理工学院教授Robles Hernandez和巴西圣保罗大学教授Ellen Aquino Perpetuo合作，进行了一项研究。
他们合著的论文展示了一座来自巴西铜矿的耐铜细菌如何将硫酸铜中的铜离子转化为零价金属铜。
“研究矿井中的细菌这个想法并不新鲜，但一个悬而未决的问题是：它们在矿井中做什么？”Robles说，“通过电子显微镜对细菌进行观察，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。在化学过程中，这一过程是很难实现的。为了得到任一元素的原子形式，通常需要极端的化学环境，而这种细菌却能在自然条件下生产原子铜，令人惊叹。”
尽管铜的功能广泛，但开采金属铜的过程经常会导致有毒物质暴露在空气中，因此，大量开采铜金属用于商业是个比较大的挑战。据铜开发协会（copper Development Association Inc.）估计，全球的铜储量约为10亿吨，年开采量约为1250万吨。这意味着剩余的储量还能开发65年。但另一方面，如何获得地壳中有限的高浓度铜也是一项挑战，而另一个挑战是熔融和生产过程需要暴露在二氧化硫和二氧化氮的氛围下，以富集一定量的浓缩铜。
“这一发现的新奇之处在于，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。这是一个突破，因为目前的单原子零价铜的合成过程往往不环保。”Rodrigues表示。
“这种微生物存在一种独特的生物途径，利用一系列蛋白质提取铜，并将其转化为零价单原子铜。这些微生物的目标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，但同时它们也制造了一些对我们有益的东西。”
铜原子的合成及TEM表征。 （图片来源：论文原文）
借助电子显微镜，Robles检查了Rodrigues在巴西铜矿发现的样品，并确定了铜的单原子性质。Rodrigues和Aquino的团队进一步鉴定了细菌将硫酸铜转化为铜元素的过程——这是一个罕见的发现。
提出铁蛋白辅助单原子铜的合成机理。 （图片来源：论文原文）
研究结果表明，与现有的方法（如化学气相沉积、溅射和飞秒激光烧蚀）相比，这种新的转换过程作为产生金属铜单原子的替代方法将会更安全、高效。
“我们只研究了一种细菌，但这可能不是唯一具有类似功能的细菌。”Rodrigues总结道，“研究的下一步是从这些细胞中获取铜，并将其用于实际生产过程中。”
翻译：曾欣欣
审校：董子晨曦
引进来源：休斯顿大学
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