SpravodajstvoVeda a výskumVesmír
Nalepíte ho na kožu a hotovo: Nový biofilm generuje elektrinu revolučným spôsobom!
Vedci z University of Massachusetts Amherst vo svojej štúdii prinášajú objav, ktorý by mohol priniesť revolúciu v nositeľnej elektronike.
Výskumníci z University of Massachusetts Amherst našli spôsob ako vyrobiť špeciálny biofilm, ktorý získava energiu z odparovania a pretvára ju na elektrinu. Ide o objav, ktorý by mohol priniesť revolúciu vo sfére „nositeľnej elektroniky“, či už ide o zdravotnícke zariadenia alebo iné prístroje pre osobné účely.
Biofilm sa skladá z drobného listu buniek modifikovanej baktérie Geobacter sulfurreducens. Tento druh baktérie vytvára elektrinu a už v predchádzajúcich výskumoch ho vedci použili na výrobu batérie pre elektrické zariadenia. Tieto batérie však mali jeden výrazný nedostatok, baktérie boli živé. To znamenalo, že na správne fungovanie bolo potrebné sa o baktérie starať a kŕmiť ich.
Geobacter sulfurreducens je jedným z dvadsiatich druhov baktérií v rode Geobacter. Objavil ju v roku 1987 vedec Derek Lovley. Po prvýkrát baktériu izolovali v USA v štáte Oklahoma. O baktérii ako o mikrobiálnom palivovom článku sa začalo uvažovať od roku 2003. V štúdii sa baktéria uvádzala ako efektívny a dlhotrvajúci zdroj energie. Táto štúdia zároveň dokázala schopnosť baktérie viesť elektrinu a to aj dlhodobo. Na základe tejto štúdie vznikli mnohé projekty podporujúce využívanie baktérie.
Prelom v nositeľnej elektronike
V novom výskume vedci vytvorili zariadenie produkujúce rovnaké a možno ešte väčšie množstvo elektriny než predchádzajúce pokusy, pričom odstraňuje ich hlavný nedostatok. V experimente vedci z University of Massachusetts Amherst použili mŕtve baktérie, čiže sa o ne nebolo potrebné starať. Nový druh biofilmu vytvára energiu šikovným spôsobom – prostredníctvom vlhkosti pokožky.
Najmenej 50% solárnej energie, ktorá sa dostane na našu planétu, prispieva k vyparovaniu vody, čo vedci vnímajú ako „veľký a nevyužitý zdroj energie“. Povrch našej pokožky je neustále vlhký od potu a nový biofilm dokáže pretvoriť energiu z odparovania tejto vlhkosti na to, aby dodal energiu menším zariadeniam.
Neprehliadnite
„Najobmedzenejší faktor nositeľnej elektroniky sú batérie, pretože ich treba neustále vymieňať alebo nabíjať. Zároveň sú veľké, ťažké a nepohodlné. Ak však máme tenký, priehľadný a ohybný biofilm, konštantne produkujúci energiu, ktorý zároveň môžeme nosiť ako náplasť, získame oveľa pohodlnejšie riešenie,“ vysvetľuje vedúci štúdie Xiaomeng Liu.
Baktéria, z ktorej sa biofilm skladá, rastie v kolóniách, kde sú mikróby medzi sebou prepojené prirodzeným nanovláknom. Vedci zoberú jednu kolóniu mikróbov a pomocou lasera do nej vyryjú malé obvody. Následne biofilm umiestnia medzi elektródy a uzavrú v mäkkom a lepkavom polyméri. Ten možno aplikovať priamo na kožu.
Keď sa biofilm nachádza na koži, batéria je zapojená a zariadenie môže nabíjať malé zariadenia. Vedci v ďalších krokoch plánujú vytvoriť väčšie biofilmy, ktoré by dokázali napájať aj komplexnejšie zariadenia. Cieľom ich práce je vytvoriť biofilm, ktorý by dokázal napájať nie jednotlivé zariadenia, ale celé elektronické systémy.