據外媒報道，如果人類有一天能抵達火星，那么就需要提前解決的問題之一就是如何生產燃料和藥物等必需品，而不是自己把它們帶到那里。其中一種方法就是收集火星大氣中的二氧化碳并將其轉化為有機化合物的通用材料。對此，來自美國加州大學伯克利分校科學家們已經開發出了一種可以做到這一點的反應堆，他們通過利用細菌和大量納米線的混合物進行轉換，并且按照他們的說法，這種轉換的效率達到了創紀錄水平。

據了解，該團隊打造的反應堆跟光合作用的自然過程有著相似的前提，即植物利用陽光將二氧化碳轉化為可用于能源的糖類。這個系統實際上也是從大自然中借鑒過來，即依靠水和擠在納米線森林中的Sporomusa ovata菌來驅動轉化。

這些硅納米線的厚度只有人類頭發的百分之一，是該系統的太陽能收集器。通過吸收光、產生電子并將其傳遞給生活在其中的細菌，納米線提供了一個化學過程--細菌將二氧化碳和水轉化為醋酸鹽和氧氣。

“這些硅納米線本質上就像一個天線，”項目負責人Peidong Yang說道，“它們就像太陽能電池板一樣捕獲太陽能光子。在這些硅納米線中，它們會產生電子并將其提供給這些細菌。然后細菌吸收二氧化碳、進行化學反應進而吐出醋酸鹽。”

在火星上，醋酸鹽分子可以作為制造燃料、塑料或藥物的有機分子的基礎材料。與此同時，釋放出來的氧氣可以用來幫助宇航員將他們的人造大氣保持在類似地球的21%氧氣含量環境。

實際上，這個團隊早在五年前就已經展示了他們的第一個生物混合反應堆，但當時這個反應堆的太陽能轉換效率大概只有0.4%。雖然這跟許多植物的水平相當，但該團隊希望將這一效率提高，使其能跟大自然所能提供的最好效率相媲美，即達到4%至5%。

雖然該系統目前的原型需要一個外部太陽能板來提供能量，但其能夠創紀錄的3.6%的轉換效率。

科學家指出，在現實世界中，硅納米線可以作為太陽能電池板。現在他們正致力于進一步提高該系統效率并正在研究如何利用基因工程細菌來生產更廣泛的有機化合物。

項目負責人Yang指出，火星大氣中有96%的大氣都是二氧化碳，硅半導體納米線可以通過吸收太陽能然后將其傳遞給細菌來進行化學反應。“對于深空任務，你關心的是有效載荷的重量，而生物系統的優勢在于它們可以自我復制：你不需要（向太空）發送很多東西。這就是為什么我們的生物混合版本非常有吸引力。”

除了在火星殖民中的使用潛力，這種生物混合反應堆技術也可以用在地球，通過制造有機化合物同時從大氣中吸收二氧化碳來幫助人類對抗氣候變化問題。

相關研究報告已發表在《Joule》上。