研究首次揭示原子级应变诱导的氧气活化机制

研究首次揭示原子级应变诱导的氧气活化机制

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科学网

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https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2025/1/537160.shtm

近日，西北农林科技大学食品学院王建龙教授团队首次揭示了原子级应变诱导的氧气活化机制，成功研发出一种在低溶解氧环境下高效杀灭耐药菌的新技术，相关研究成果发表在Nature Communications上。

致病微生物以其广泛的危害性，通过气流、接触或人工接种等多种途径传播，对人类健康、食品安全、农业生产、工业生产乃至整个生态环境构成了严峻挑战。在此背景下，探索一种简单、绿色且高效的杀菌技术，特别是针对乏氧条件下的致病微生物，已成为国际科研界的前沿热点。

王建龙教授团队运用自旋轨道解析算法，从自旋和轨道的独特视角，深入剖析了原子级应变策略如何打破氧气自旋禁阻的奥秘。理论计算结果显示，该策略成功诱导了MBene材料的自旋极化效应，从而克服了氧气的自旋禁阻，实现了低溶解氧条件下氧气的高效活化，使光催化超氧自由基的产量激增16.59倍。

此外，团队还对真实地下水中的致病菌进行了杀灭效果评估，进一步验证了该技术的实际应用潜力。配备MBene的光催化连续消毒系统不仅实现了长达62小时的稳定运行，还成功产生了37.2升无菌水。与商用次氯酸钠消毒剂相比，该杀菌系统的消毒能力高出25倍，展现出极高的应用转化价值。

所研发方法在乏氧条件下对耐药菌的光催化杀灭效果。（课题组供图）

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-024-55626-8