ساخت آسمان خراش های کوچک که در فراوری برق به باکتری ها یاری می نمایند - سارا نوشت

به گزارش سارا نوشت، پژوهشگران دانشگاه کمبریج آسمان خراش های کوچکی را برای جوامعی از باکتری ها ساخته اند که به آن ها یاری می نماید فقط از نور خورشید و آب، برق فراوری نمایند.

به گزارش گروه دانشگاه سارا نوشت، نانو آسمان خراش های چاپ شده سه بعدی به باکتری ها یاری می نمایند نور خورشید را به الکتریسیته تبدیل نمایند.

پژوهشگران دانشگاه کمبریج آسمان خراش های کوچکی را برای جوامعی از باکتری ها ساخته اند که به آن ها یاری می نماید فقط از نور خورشید و آب، برق فراوری نمایند.

محققان دانشگاه کمبریج، از چاپ سه بعدی برای ایجاد شبکه هایی از ساختار ها نانویی بلندمرتبه استفاده کردند که در آن باکتری های خورشید دوست می توانند به سرعت رشد نمایند. سپس محققان توانستند الکترون های زائد باکتری را که از فتوسنتز به جای مانده بود استخراج نمایند که می توان از آن ها برای تامین انرژی قطعات الکترونیکی کوچک استفاده کرد.

پیش از این، سایر تیم های تحقیقاتی انرژی را از باکتری های فتوسنتزی استخراج نموده اند، اما محققان کمبریج دریافته اند که تامین نوع مناسبی از محل زندگی برای باکتری ها، اندازه انرژی که می توان از این باکتری ها استخراج کرد را افزایش می دهد. این رویکرد در برابر روش های رایج فراوری انرژی زیستی تنوپذیر رقابتی است و در حال حاضر به بازده تبدیل پیل های خورشیدی رسیده است که می تواند با بسیاری از روش های فعلی فراوری سوخت زیستی رقابت کند.

نتایج یافته های این گروه تحقیقاتی در قالب مقاله ای در نشریه Nature Materials منتشر شده است.

فن آوری های تنوپذیر کنونی، مانند سلول های خورشیدی مبتنی بر سیلیکون و سوخت های زیستی، از نظر انتشار کربن بسیار برتر از سوخت های فسیلی هستند، اما محدودیت هایی مانند چالش هایی در بازیافت نیز دارند.

جنی ژانگ از دپارتمان بیوشیمی که رهبری این تحقیق را بر عهده داشت، گفت: رویکرد ما گامی به سوی ساخت دستگاه های انرژی تنوپذیر پایدارتر برای آینده است.

باکتری های فتوسنتزی یا سیانوباکتری ها فراوان ترین شکل حیات روی زمین هستند. برای چندین سال، محققان کوشش نموده اند تا مکانیسم های فتوسنتز سیانوباکتری ها را دوباره طراحی نمایند تا از آن ها انرژی بگیرند.

ژانگ می گوید: از نظر اندازه انرژی که می توانید از سیستم های فتوسنتزی استخراج کنید، یک تنگنا وجود دارد، اما هیچ کس متوجه نشد که این گلوگاه کجاست. بیشتر دانشمندان تصور می کردند که گلوگاه در سمت زیستی، در باکتری ها، است، اما ما دریافتیم که یک گلوگاه قابل توجه در واقع در سمت مواد مورد استفاده در محیط زندگی باکتری ها است.

سیانوباکتر ها برای رشد به نور خورشید زیادی احتیاج دارند. برای استخراج انرژی که به وسیله فتوسنتز فراوری می نمایند، باکتری ها باید به الکترود ها متصل شوند. تیم تحقیقاتی دانشگاه کمبریج الکترود های سفارشی چاپ شده سه بعدی را از نانوذرات اکسید فلزی که برای کار با سیانوباکتری ها در حین انجام فتوسنتز طراحی شده اند، چاپ کردند. الکترود ها به صورت ساختار های ستونی بسیار منشعب و متراکم مانند یک شهر کوچک چاپ شدند.

تیم ژانگ روش چاپی را توسعه داد که امکان کنترل بر روی مقیاس های طولی متعدد را فراهم می نماید و ساختار ها را بسیار قابل تنظیم می نماید، که می تواند برای طیف وسیعی از زمینه ها مفید باشد.

ژانگ می گوید: الکترود ها دارای خواص بسیار خوبی برای کنترل نور هستند، مانند یک آپارتمان بلند با پنجره های زیاد. سیانوباکتری ها به چیزی احتیاج دارند که بتوانند به آن متصل شوند و با همسایگان خود جامعه ای تشکیل دهند. الکترود های ما مانند یک آسمان خراش شیشه ای امکان تعادل بین سطح زیاد و نور زیاد را فراهم می نمایند.

هنگامی که سیانوباکتری های خود مونتاژ شده در خانه نو نانویی خود قرار گرفتند، محققان دریافتند که نسبت به سایر فناوری های زیستی فعلی، کارآمدتر هستند. این روش اندازه انرژی استخراج شده را نسبت به روش های دیگر برای فراوری انرژی زیستی از فتوسنتز افزایش داد.