Secretul pentru obținerea de electricitate din umezeală
Cercetătorii de la Universitatea din New South Wales (UNSW) din Australia au reușit să proiecteze filamentele proteice produse de bacterii astfel încât să poată produce electricitate din umezeala aerului. Această cercetare interdisciplinară, care cuprinde ingineria proteinelor și nanoelectronica, ar putea într-o zi să-i ajute pe oamenii de știință să dezvolte „electronice verzi”.
Electronicele moderne, care sunt omniprezente, sunt realizate folosind procese intensive în materie de energie și componente extrem de toxice. Acestea sunt necesare pentru a facilita mișcarea electronilor în interiorul dispozitivului.
Pe de altă parte, mai multe evenimente din natură necesită, de asemenea, mișcarea electronilor. De exemplu, în procesul de fotosinteză pe care plantele îl folosesc pentru a-și face hrana, clorofila mișcă electronii prin diferite molecule proteice. Sistemele bacteriene transferă și ele electroni peste membrane folosind filamente conductive numite nanofire.
Ce sunt nanofirele bacteriene?
Nanofirele bacteriene pot conduce electricitatea și pot fi potențial utilizate pentru a dezvolta sisteme de senzori. Cu toate acestea, după ce sunt recoltate din bacterii, aceste nanofire sunt greu de modificat și, prin urmare, au o funcționalitate limitată, scrie Interesting Engineering.
„Pentru a depăși aceste limitări, am creat un fir folosind bacteria E. coli”, spune Lorenzo Travaglini, cercetător postdoctoral la UNSW care a fost implicat în lucrare.
„Am modificat ADN-ul E. coli astfel încât bacteria nu numai că produce proteinele de care are nevoie pentru a supraviețui, dar construiește și proteina specifică pe care am proiectat-o, pe care am asamblat-o apoi în nanofire în laborator”, a explicat Travaglini.
În mod interesant, această moleculă suplimentară care face nanofirele extrem de conductive este hemul, o structură circulară bazată pe fier găsită în mod obișnuit în sângele animalelor și folosită pentru a transporta oxigenul către diferite părți ale corpului.
Cum a fost obținută electricitate din umezeala aerului?
Echipa UNSW a continuat cercetarea privind nanofirele bacteriene, care a arătat că atunci când moleculele de hem sunt aranjate aproape una de cealaltă, ele pot efectua transferul de electroni. Travaglini și echipa sa au integrat hem în filamentele lor, sperând că electronii ar sări între moleculele de hem dacă acestea ar fi plasate suficient de aproape una de cealaltă.
Măsurând conductanța filamentelor în prezența și absența moleculelor de hem, cercetătorii au confirmat că molecula pe bază de fier făcea proteina conductivă.
În timpul testelor lor extinse, cercetătorii au descoperit că curentul electric era mai puternic atunci când condițiile ambientale aveau între 20% și 30% umiditate.
Când testele au fost repetate cu cantități tot mai mari de material conductiv așezat între electrozi, cercetătorii au confirmat că umiditatea a creat un gradient de sarcină pe întregul material și a generat electricitate din umezeala aerului fără a aplica un potențial suplimentar.
Cercetătorii au creat apoi un senzor de umiditate care genera curent electric chiar și atunci când cineva expira asupra lui.
Echipa explorează acum cum pot fi ajustate proprietățile proteinelor lor prin modificarea structurii hemului sau a mediului filamentos. Într-un experiment, cercetătorii folosesc molecule sensibile la lumină pentru a facilita transferul de electroni.
Vă recomandăm să citiți și:
Un joc video popular din anii ’80 a inspirat o invenție surprinzătoare
De ce există atât de multe tipuri de baterii?
Cercetătorii de la Harvard au creat lichidul „inteligent”
Cercetătorii au creat analgezicele pe bază de copaci, mai prietenoase cu mediul