科學家們在一個多世紀前就已知道，某些細菌可以進行厭氧呼吸，即在沒有氧氣的情況下呼吸，但直到近幾十年，研究人員才開始利用這一特性來製造有用的材料。現在，電氣工程師們找到了一種方法，利用這種細菌來製造一種新興的二維材料，稱為二硫化鉬 (MoS2)，它可以形成只有幾個原子厚的薄片，並有望用於未來的電子產品。這項新發現發表在 Biointerphases 雜誌上，可能有助於避免需要嚴苛合成環境的令人生畏的合成過程。
倫斯勒理工學院的電氣工程師、該論文的資深作者 Shayla Sawyer 說：“石墨烯 是二維材料中突破性的超級明星。” 但 MoS2 “的不同之處在於它帶來了新的‘技能’。” 石墨烯和 MoS2 都堅固而柔韌，並且可用於構建未來主義感測器 和能量收集系統。然而，石墨烯是一種電導體，而 MoS2 是一種半導體——一種其電導率可以透過外部刺激（如光）來操縱的物質。
Sawyer 說，MoS2 “在化學上也更通用一點”。例如，可以很容易地改變該化合物的表面以幫助捕獲微生物。但它很難合成；阿爾伯塔大學的材料工程師 Zhi Li 說，這個過程可能涉及 200 至 500 攝氏度的溫度和 10 倍大氣壓的壓力，他沒有參與這項研究。
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為了規避這個問題，Sawyer 和她的同事們利用 Shewanella oneidensis 的厭氧呼吸設計了一種新的合成技術。倫斯勒理工學院的生物電氣工程師、該論文的第一作者 James Dylan Rees 說，當這種細菌呼吸空氣時，它最終會將電子轉移到氧原子上。但在厭氧環境中，同樣的生物體可以將電子轉移到特定的金屬化合物上。Rees 說，在“經過一些試驗和錯誤”以確定要使用的最佳金屬化合物後，該團隊將它們與細菌一起放入一個幾乎無空氣的瓶子中。然後，細菌在呼吸過程中將其電子傳遞給化合物，在兩週的過程中產生 MoS2 奈米顆粒作為副產品。
Li 說他喜歡這種新方法提出的在室溫下可持續製造 MoS2 的方法。但他指出，如果要可靠地用於感測器和電池等電氣裝置，能夠控制材料原子重複模式的均勻性非常重要。Sawyer 說她的團隊仍然需要在這方面努力——當與活細菌打交道時，這是一項具有挑戰性的任務。
但她補充說，使用細菌合成材料的未來是光明的：“我們真的只是觸及了可能性的表面。”