The interaction between algae and solid surfaces is of direct interest for the optimization of biofuel production technologies. Silica is particularly relevant due the use of solgel matrices for enhanced growth and ease of processing, where ionic strength variation is an important consideration. Here, an inverted fluorescence experiment is used to perform measurements of the distance between a silica surface and algae in solution. At low ionic strength, the average algae–silica distance is approximately 90 nm but increases to roughly 130 nm at 1 M NaCl, contradicting the prediction based on simple electrical double layer interaction models. These findings illustrate the role of biochemical and electrostatic interactions at charged aqueous interfaces of relevance to biofuel production.
REFERENCES
1.
B. L.
Dargaville
and D. W.
Hutmacher
, Nat. Commun.
13
, 4222
(2022
). 2.
K.
Hori
and S.
Matsumoto
, Biochem. Eng. J.
48
, 424
(2010
). 3.
A.
Banerjee
, R.
Sharma
, Y.
Chisti
, and U. C.
Banerjee
, Crit. Rev. Biotechnol.
22
, 245
(2002
). 4.
K. A.
Al-Hothaly
, E. M.
Adetutu
, M.
Taha
, D.
Fabbri
, C.
Lorenzetti
, R.
Conti
, B. H.
May
, S. S.
Shar
, R. A.
Bayoumi
, and A. S.
Ball
, Beoresour. Technol.
191
, 117
(2015
). 5.
Y.
Cui
, W.
Yuan
, and J.
Cheng
, Appl. Biochem. Biotechnol.
173
, 1692
(2014
). 6.
G. S.
Caldwell
, P.
In-na
, R.
Hart
, E.
Sharp
, A.
Stefanova
, M.
Pickersgill
, M.
Walker
, M.
Unthank
, J.
Perry
, and J. G. M.
Lee
, Energies
14
, 2566
(2021
). 7.
S. V.
Homburg
and A. V.
Patel
, Polymers
14
, 1391
(2022
). 8.
B.
Estime
, D.
Ren
, and R.
Sureshkumar
, Sci. Rep.
7
, 40725
(2017
). 9.
J. C.
Rooke
, A.
Léonard
, H.
Sarmento
, C. F.
Meunier
, J.-P.
Descy
, and B.-L.
Su
, J. Mater. Chem.
21
, 951
(2011
). 10.
H.
Berrios
, M.
Zapata
, and M.
Rivas
, J. Appl. Phycol.
28
, 201
(2015
). 11.
A. R.
Byreddy
, A.
Gupta
, C. J.
Barrow
, and M.
Puri
, Mar. Drugs
13
, 5111
(2015
). 12.
A. R.
Rao
, C.
Dayananda
, R.
Sarada
, T. R.
Shamala
, and G. A.
Ravishankar
, Bioresour. Technol.
98
, 560
(2007
). 13.
L.
Ferroni
, C.
Baldisserotto
, L.
Pantaleoni
, P.
Billi
, M. P.
Fasulo
, and S.
Pancaldi
, Am. J. Botany
94
, 1972
(2007
). 14.
A.
Figler
, V.
B-Béres
, D.
Dobronoki
, K.
Márton
, S. A.
Nagy
, and I.
Bácsi
, Water
11
, 2527
(2019
). 15.
K.
Furuhashi
, A.
Magota
, Y.
Liu
, F.
Hasegawa
, S.
Okada
, Y.
Kaizu
, and K.
Imou
, Phycology
2
, 363
(2022
). 16.
I.
Cornejo-Corona
, H. R.
Thapa
, D. R.
Browne
, T. P.
Devarenne
, and E.
Lozoya-Gloria
, PeerJ
4
, e2748
(2016
). 17.
J. N.
Israelachvili
, Intermolecular and Surface Forces
(Academic Press
, London
, 1992
).18.
A. T.
Poortinga
, R.
Bos
, W.
Norde
, and H. J.
Busscher
, Surf. Sci. Rep.
47
, 1
(2002
). 19.
N. J.
Harrick
, Internal Reflection Spectroscopy
(Interscience Publisher, John Wiley & Sons.
, New York
, 1967
).20.
M.
Milosevic
, Internal Reflection and ATR Spectroscopy
(John Wiley & Sons, Inc.
, Hoboken, NJ
, 2012
).21.
I.
Todd
, J. S.
Mellor
, and D.
Gingell
, J. Cell Sci.
87
, 107
(1988
). 22.
W. M.
Reichert
and G. A.
Truskey
, J. Cell Sci.
96
, 219
(1990
). 23.
G. A.
Truskey
, J. S.
Burmeister
, E.
Grapa
, and W. M.
Reichert
, J. Cell Sci.
103
, 491
(1992
). 24.
M. A.-S.
Vigeant
, M.
Wagner
, L. K.
Tamm
, and R. M.
Ford
, Langmuir
17
, 2235
(2001
). 25.
D.
Gingell
, I.
Todd
, and J.
Bailey
, J. Cell Biol.
100
, 1334
(1985
). 26.
F.
Geggier
and G.
Fuhr
, Appl. Phys. A
68
, 505
(1999
). 27.
D.
Gingell
, O. S.
Heavens
, and J. S.
Mellor
, J. Cell Sci.
87
, 677
(1987
). 28.
C. Z.
Tan
, J. Non-Crystalline Solids
223
, 158
(1998
). 29.
D. J.
Segelstein
, “The complex refractive index of water,” Master’s thesis (University of Missouri, Kansas City, 1981).30.
J. M.
Dixon
, M.
Taniguchi
, and J. S.
Lindsey
, Photochem. Photobiol.
81
, 212
(2005
). 31.
M. S.
Quinby-Hunt
, A. J.
Hunt
, K.
Lofftus
, and D.
Shapiro
, Limnol. Oceanogr.
34
, 1587
(1989
). 32.
S.
Bernard
, T. A.
Probyn
, and A.
Quirantes
, Biogeosci. Discuss.
6
, 1497
(2009
). 33.
J.
Tripathi
, A.
Sharma
, S.
Tripathi
, and K. K.
Das
, Macromol. Res.
24
, 617
(2016
). 34.
M.
Born
and E.
Wolf
, Principles of Optics
, 4th ed.
(Pergamon Press Ltd.
, Oxford
, 1970
).35.
A.
Gerrard
and J. M.
Burch
, Introduction to Matrix Methods in Optics
, 2nd ed.
(Dover
, New York
, 2012
).36.
W. N.
Hansen
, J. Opt. Soc. Am.
58
, 380
(1968
). 37.
P. H.
Axelsen
and M. J.
Citra
, Prog. Biophys. Molec. Biol.
66
, 227
(1996
). 38.
F.
Abelès
, Ann. Phys.
12
, 596
(1950
). 39.
J. S.
Mellor
, D.
Gingell
, and O. S.
Heavens
, J. Mod. Opt.
35
, 623
(1988
). 40.
O. S.
Heavens
and D.
Gingell
, Opt. Laser Tech.
23
, 175
(1991
). 41.
L. V.
Smith
, L. K.
Tamm
, and R. M.
Ford
, Langmuir
18
, 5247
(2002
). 42.
J. G.
Qin
, “Hydrocarbons from algae,” in Handbook of Hydrocarbon and Lipid Microbiology, edited by K. N. Timmis (Springer, Berlin, 2010), pp. 2817–2826.43.
R.
Bos
, H. C.
van der Mei
, and H. J.
Busscher
, FEMS Microbiol. Rev.
23
, 179
(1999
). 44.
G.
Procházková
, I.
Safarik
, and T.
Brányik
, Procedai Eng.
42
, 1778
(2012
). 45.
W.
Norde
and J.
Lyklema
, Colloids Surf.
38
, 1
(1989
). 46.
A. W.
Adamson
and A. P.
Gast
, Physical Chemistry of Surfaces
, 6th ed.
(John Wiley & Sons, Inc.
, Toronto
, 1997
).47.
C.
Cai
, S. M.
Azam
, and D. K.
Hore
, J. Phys. Chem. C
125
, 25307
(2021
). 48.
M. S.
Azam
, C. N.
Weeraman
, and J. M.
Gibbs-Davis
, J. Phys. Chem. Lett.
3
, 1269
(2012
). 49.
M. S.
Azam
, C. N.
Weeraman
, and J. M.
Gibbs-Davis
, J. Phys. Chem. C
117
, 8840
(2013
). 50.
M. S.
Azam
, A.
Darlington
, and J. M.
Gibbs-Davis
, J. Phys.: Condens. Matter
26
, 244107
(2014
). 51.
E. L.
DeWalt-Kerian
, S.
Kim
, M. S.
Azam
, H.
Zeng
, Q.
Liu
, and J. M.
Gibbs
, J. Phys. Chem. Lett.
8
, 2855
(2017
). 52.
D. K.
Hore
and E.
Tyrode
, J. Phys. Chem. C
123
, 16911
(2019
). 53.
K. C.
Marshall
, R.
Stout
, and R.
Mitchell
, J. Gen. Microbiol.
68
, 337
(1971
). 54.
K.
Xu
, Y.
Li
, X.
Zou
, H.
Wen
, Z.
Shen
, and X.
Ren
, Biochem. Eng. J.
137
, 294
(2018
). 55.
Y.
Diao
, M.
Han
, J. A.
Lopez-Berganza
, L.
Valentino
, B.
Marinas
, and R. M.
Espinosa-Marzal
, Langmuir
33
, 8982
(2017
). 56.
N.
Eom
, D. F.
Parsons
, and V. S. J.
Craig
, J. Phys. Chem. B
121
, 6442
(2017
). 57.
S.
Bayoudh
, A.
Othmane
, L.
Mora
, and H. B.
Ouadaa
, Colloids Surf. B. Biointerfaces
73
, 1
(2009
). 58.
D.
Grasso
, K.
Subramaniam
, M.
Butkus
, K.
Strevett
, and J.
Bergendahl
, Rev. Environ. Sci. Biotechnol.
1
, 17
(2002
). 59.
T. L.
Moore
, L.
Rodriguez-Lorenzo
, V.
Hirsch
, S.
Balog
, D.
Urban
, C.
Jud
, B.
Rothen-Rutishauser
, M.
Lattuauda
, and A.
Petri-Fink
, Chem. Soc. Rev.
44
, 6287
(2015
). 60.
J.
Liu
, W.
Zhang
, S.
Long
, and C.
Zhao
, Int. J. Mol. Sci.
22
, 3260
(2021
). 61.
N.
Li
, P.
Wang
, S.
Wang
, C.
Wang
, H.
Zhou
, S.
Kapur
, J.
Zhang
, and Y.
Song
, J. Environ. Chem. Eng.
10
, 107516
(2022
). 62.
L.
Xia
, R.
Huang
, Y.
Li
, and S.
Song
, PLoS One
12
, e0186434
(2017
). 63.
E.
Ma
, J.
Kim
, H.
Chang
, P. E.
Ohno
, R. J.
Jodts
, T. F.
Miller III
, and F. M.
Geiger
, J. Phys. Chem. C
125
, 18002
(2021
). 64.
A. M.
Darlington
, T. A.
Jarisz
, E. L.
DeWalt-Kerian
, S.
Roy
, S.
Kim
, M. S.
Azam
, D. K.
Hore
, and J. M.
Gibbs
, J. Phys. Chem. C
121
, 20229
(2017
). 65.
T. A.
Jarisz
, C. D.
Hennecker
, and D. K.
Hore
, J. Am. Chem. Soc.
144
, 11986
(2022
). 66.
A. M.
Smith
, A. A.
Lee
, and S.
Perkin
, J. Phys. Chem. Lett.
7
, 2157
(2016
). © 2023 Author(s). Published under an exclusive license by AIP Publishing.
2023
Author(s)
You do not currently have access to this content.
