The conjugated oligoelectrolyte DSSN+ enables exceptional coulombic efficiency via direct electron transfer for anode-respiring Shewanella oneidensis MR-1—a mechanistic study

文献情報

出版日 2014-07-25
DOI 10.1039/C4CP03197K
インパクトファクター 3.676
著者

Nathan D. Kirchhofer, Xiaofen Chen, Enrico Marsili, James J. Sumner, Frederick W. Dahlquist


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要旨

Shewanella oneidensis MR-1 was cultivated on lactate with poised graphite electrode acceptors (E = +0.2 V vs. Ag/AgCl) in order to explore the basis for sustained increases in anodic current output following the addition of the lipid-intercalating conjugated oligoelectrolyte (COE), 4,4′-bis(4′-(N,N-bis(6′′-(N,N,N-trimethylammonium)hexyl)amino)-styryl)stilbene tetraiodide (DSSN+). Microbial cultures, which were spiked with DSSN+, exhibit a ∼2.2-fold increase in charge collected, a ∼3.1-fold increase in electrode colonization by S. oneidensis, and a ∼1.7-fold increase in coulombic efficiency from 51 ± 10% to an exceptional 84 ± 7% without obvious toxicity effects. Direct microbial biofilm voltammetry reveals that DSSN+ rapidly and sustainably increases cytochrome-based direct electron transfer and subsequently increases flavin-based mediated electron transfer. Control experiments indicate that DSSN+ does not contribute to the current in the absence of bacteria.

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Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
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年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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