微生物燃料电池是一种在能源供给,污水处理等方面均有广泛应用前景的新型技术。但微生物燃料电池的输出功率和电子传递效率严重受限于产电菌的胞外电子传递过程。为了进一步探究和尝试增强产电菌的胞外电子传递行为,本课题基于金纳米簇的特殊性质和电子介体在胞外电子传递过程中的作用,合成特定结构的金纳米簇以探究金簇对产电菌胞外电子传递和生长繁殖的影响。金簇通常具有活跃的电化学性质,并且可通过选择合适的配体使其具有良好的生物相容性。本文分别以R-BINAP和S-BINAP为配体合成了两种金簇,并通过紫外-可见光谱,圆二色光谱,核磁共振和质谱分析等方法确定其结构分别为[Au3[(R)-BINAP]3]+和[Au3[(S)-BINAP]3]+。经过耐受实验,最终确定两种手性金簇的最佳孵育浓度为10 mg/L。对生长曲线的测定表明与R手性分子相比,S手性分子对细菌的生长有略微的促进作用。培养过程中发现了菌群行为的重大改变,菌群的生长状态由悬浮分散转为聚集生长,在液体培养基中形成一个单一的大型菌团。S型金簇与菌群的结合较为紧密,细菌对R型分子的平均吸收率为1.96%,对S型分子的平均吸收率为2.56%。本文对所得金簇与呼吸链蛋白中的保守官能团卟啉铁的相互作用情况进行了理论计算,计算结果表明R型分子与金簇结合能为-0.18 e V,S型分子与金簇结合能为-0.72 e V。两种金簇均能与卟啉铁稳定结合,其中S型分子的结合更加稳定。DPV结果显示Au NC(S)型金簇对细胞色素C的电化学行为有促进作用。实验中观测到的金簇对希瓦氏菌菌群生长情况的改变,由悬浮转为聚集生长,这一发现对研究微生物燃料电池中生物膜形成和在生物膜中发生的胞外电子传递行为具有有启发性意义。