Una bacteria anaerobia simplifica la síntesis de un prometedor material bidimensional

Los científicos saben desde hace más de un siglo que algunas bacterias son capaces de respirar sin oxígeno, de modo anaerobio, y en los últimos decenios han comenzado a explotar esa propiedad para fabricar materiales útiles. Ahora, los ingenieros eléctricos han encontrado una manera de usar esos microorganismos para producir disulfuro de molibdeno (MoS2), un material bidimensional que forma láminas de unos pocos átomos de espesor y ofrece potencial para la electrónica del futuro. El hallazgo, publicado en la revista Biointerphases, podría servir para sortear un complejo proceso de síntesis que requiere condiciones extremas.

«El grafeno es la estrella indiscutible de los materiales bidimensionales», apunta Shayla Sawyer, ingeniera eléctrica del Instituto Politécnico Rensselaer y autora principal del trabajo. Sin embargo, el MoS2 es «distinto, porque aporta una nueva “habilidad”». Tanto el grafeno como el MoS2 son resistentes y flexibles, y se prestan para construir sensores futuristas y sistemas de captación de energía. Pero el grafeno es un conductor eléctrico, mientras que el MoS2 es un semiconductor, un material cuya conductividad puede manipularse mediante estímulos externos como la luz.

El MoS2 «también es un poco más versátil desde el punto de vista químico», añade Sawyer. Por ejemplo, es posible alterar la superficie del compuesto para que capture microbios. Sin embargo, es difícil de sintetizar: el proceso puede implicar temperaturas de 200 a 500 grados Celsius y una presión 10 veces mayor que la atmosférica, de acuerdo con Zhi Li, ingeniero de materiales de la Universidad de Alberta que no participó en el estudio.

A fin de evitar ese problema, Sawyer y sus colaboradores han concebido una nueva técnica de síntesis basada en la respiración anaerobia de la bacteria Shewanella oneidensis. Al respirar en presencia de aire, este microorganismo transfiere electrones a los átomos de oxígeno. Y en un ambiente anaerobio, puede hacer lo propio con ciertos compuestos metálicos, explica James Dylan Rees, ingeniero bioeléctrico del Instituto Rensselaer y primer firmante del artículo. Tras un proceso de prueba y error para determinar las sustancias metálicas más adecuadas, el equipo las introdujo junto con las bacterias en un recipiente casi sin aire. En el transcurso de dos semanas, las bacterias cedieron sus electrones a estos compuestos y generaron nanopartículas de MoS2 como subproducto.

Li valora que el nuevo método sugiera una forma sostenible de producir MoS2 a temperatura ambiente. Pero señala que, para poder usar el material de manera fiable en sensores, baterías y otros dispositivos electrónicos, es importante poder controlar la uniformidad del patrón repetitivo que crean los átomos. Sawyer admite que aún deben trabajar en ese aspecto del proceso, que supone un reto cuando hay microorganismos vivos de por medio. No obstante, asegura que la síntesis de materiales con bacterias tiene un futuro prometedor: «Apenas hemos empezado a vislumbrar lo que puede hacerse».

Fuente: investigacionyciencia.es