纳米半导体与全细胞微生物相结合的纳米生物杂化体在太阳能驱动的CO₂甲烷化领域展现出重要潜力。然而，传统纳米半导体面临着可调控性差、与产甲烷菌生物相容性不佳等挑战，影响了纳米生物杂化体的结构稳定性和CH₄选择性。因此，亟需设计合成简单、稳定性高且性能优异的纳米生物杂化体构建策略。

液态金属（LM）具有金属和液体的双重属性，近年来在多个领域引起了广泛关注。然而，液态金属在生物催化中的潜力尚未得到充分挖掘。近日，福建农林大学周顺桂教授团队首次提出了一种创新的纳米生物杂化体设计策略。通过引入自限氧化层包围液态金属核心的共晶镓铟合金（EGaIn），成功构建了由EGaIn与甲烷八叠球菌（M. b）组成的M. b-EGaIn纳米生物杂化体。

EGaIn由液态金属核（LM-GaIn）和表面氧化层（Oxi-GaIn）组成，其独特的核-壳界面能够促进质子耦合电子转移，进而驱动M. b代谢并促进CH₄的生成。实验结果证明，M. b-EGaIn杂化体表现出优异的CH₄产率（455.64 ± 15.99 μmol g⁻¹）、持久的稳定性（4周期共28天）和卓越的CH₄选择性（>99%）。

DFT计算结算证实，EGaIn的核-壳结构实现了电子转移和ΔG_H的双向优化，增强了质子耦合电子转移（e⁻ + H⁺ → •H）。转录组分析结果显示，无机-生物界面膜结合氢化酶的转录水平显著上调，表明它们在无机-生物界面的长距离质子耦合电子转移中发挥了关键作用。进一步研究表明，长距离质子耦合电子转移主要通过H原子途径进行。

在这项研究中，周顺桂教授团队创新性地引入液态金属，构建了M. b-EGaIn纳米生物杂化体。借助多界面工程实现高效得太阳能驱动甲烷生成。该研究为纳米生物杂化体的设计提供了新思路，并推动了CO₂向生物燃料的转化应用。

Liquid Metal Nanobiohybrids for High-Performance Solar-Driven Methanogenesis via Multi-Interface Engineering

Wenzhi Gu, Jing Hu, Lei Li, Mingqiu Hong, Dong Zhang, Jiajing Chen, Prof. Jie Ye, Prof. Shungui Zhou

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202423336