一种已知的自组装细菌外壳蛋白，其新发现的半导体特性，正为安全、环保的电子设备开辟全新道路——从手机、智能手表等消费电子产品，到医疗仪器、环境传感器等专业设备，均有望因此迎来变革。
传统半导体材料（如硅）虽为现代科技的基石，却存在质地坚硬缺乏柔性，加工过程需消耗大量能源，且废弃后会成为日益严峻的电子废弃物污染源等诸多难以克服的局限性。在此背景下，市场更加迫切需要可持续、柔性化、生物相容性良好的材料（如可穿戴设备、植入式医疗器件、绿色传感器）。
印度科学技术部直属的莫哈里纳米科学与技术研究所沙尔米斯塔・辛哈博士研究团队，对自组装细菌外壳蛋白进行了实验研究。这种蛋白能自然形成大面积、稳定二维片层结构，具有内在的电子密度图和芳香族氨基酸残基。团队的核心研究方向之一是探究其是否具备本征光活性。研究发现，当这些蛋白质形成平坦的片状薄膜时，它们能吸收紫外线并在不添加任何染料、金属或外部电源的情况下产生电流，从而充当光驱动、无支架的半导体，其功能与电子电路和传感器中使用的材料非常相似。研究发现，在紫外线照射下，微小的电荷开始沿着蛋白质表面移动。这是因为蛋白质中含有酪氨酸，在受光激发时能释放电子。随着这些电子和质子的移动，蛋白质片产生了电信号——其工作原理类似于微型太阳能电池。这种光驱动效应依赖于蛋白质内部的规则结构，无需任何合成添加剂或高温制备。
这一发现为该蛋白的实际应用提供了可能性。由于其质地柔韧且对人体友好，可用于制造可穿戴健康监测仪、皮肤安全的紫外线检测贴片，以及可在人体内安全工作的植入式医疗传感器。还可用于制造临时或一次性的环境传感器，如污染检测器或阳光追踪器，这些传感器在使用后能自然降解，不损害环境。未来，家庭、患者和消费者或许能受益于这种柔软舒适、环保且能无缝融入日常生活的设备。
该团队研究了蛋白质如何组装、在光照下的行为以及电荷如何在其中移动等。研究人员基于先进的显微镜和精确控制的电学测试证实，这种类半导体行为依赖于蛋白质排列整齐的结构，以及蛋白质中心区域酪氨酸残基的特殊取向。通过将结果与含有酪氨酸但未折叠或结构无序的蛋白质进行比较，团队证明了这种效应是天然有序蛋白质片所独有的。
这项研究发表在英国皇家化学会的期刊《化学科学》上，代表着向生物启发电子学迈出了充满希望的一步。这类材料有望催生新一代电子技术，这类技术不仅能效优异，还兼具可持续性与安全性，且契合人类与地球的双重需求。这一方法能为光敏材料的制备提供一条基因可调控、低能耗的途径，所制得的光敏材料可应用于低成本探测器、生物相容性传感器，以及更安全的微创植入式器件。
原文题目：Photoactive natural protein could reshape the future of electronic materials
发布日期：2026年1月9日 检索日期：2026年1月20日
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