Des efforts constants sont déployés pour développer des alternatives plus performantes et plus durables aux ressources non renouvelables. Récemment, dans une nouvelle étude, des chercheurs de l'UNSW ont développé une électronique verte à partir de nanofils bactériens. Ils ont modifié des filaments protéiques fabriqués par des bactéries pour leur permettre de transporter l'électricité. Ils ont révélé que ces nanofils protéiques modifiés peuvent conduire l'électricité sur de courtes distances en utilisant l'humidité de l'air.
Le Dr Lorenzo Travaglini , principal auteur de l'article, a déclaré : « Nos découvertes ouvrent la voie au développement de composants et de dispositifs électriques durables et respectueux de l'environnement, à base de protéines. » Il a ajouté : « Ces nanofils artificiels pourraient un jour permettre des innovations dans la récupération d'énergie, les applications biomédicales et la détection environnementale. »
Ces avancées dans le domaine interdisciplinaire qui mêle ingénierie des protéines et nanoélectronique sont porteuses de promesses. Elles peuvent contribuer à l'innovation dans le domaine des technologies de pointe reliant les systèmes biologiques aux dispositifs électroniques.
À propos de ces avancées, le Dr Travaglini, qui travaille sous la direction du Dr Dominic Glover au sein du SYNbioLAB de l'École de biotechnologie et de sciences biomoléculaires, a déclaré : « Notre objectif est de modifier les matériaux produits par les bactéries afin de créer des composants électroniques. Cela pourrait ouvrir la voie à une ère nouvelle pour l'électronique verte et contribuer à bâtir un avenir plus durable. »
Au départ, les Drs Travaglini et Glover souhaitaient tous deux transformer un matériau naturel en fil conducteur. Mais ils ont découvert quelque chose d'inattendu.
À ce sujet, le Dr Travaglini a déclaré : « Nous avons commencé à remarquer que dans ce que l'on considère comme des "conditions ambiantes", entre 20 et 30 % d'humidité, le courant électrique était plus fort. »
Inspiration naturelle
Les bactéries naturelles utilisent également leurs filaments conducteurs, ou nanofils, pour transporter les électrons à travers leurs membranes. Ces filaments particuliers peuvent se connecter aux cellules vivantes. Ils pourraient s'avérer très utiles dans les biocapteurs pour suivre les signaux internes du corps grâce à une interface homme-machine.
Cependant, extraits directement des bactéries, ces nanofils naturels sont difficiles à modifier, ce qui limite leurs fonctionnalités. L'équipe de chercheurs a constaté que la protéine produite par les bactéries ne conduisait pas bien l'électricité à elle seule. Il leur fallait y ajouter un ingrédient spécifique : une molécule d'hème . Celle-ci s'est avérée être la pièce manquante du puzzle.
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Utiliser l'humidité pour générer de l'énergie
L'hème ressemble à un minuscule cercle avec un atome de fer en son centre. Cette structure circulaire, également appelée anneau porphyrinique, permet de transporter l'oxygène des poumons vers les autres parties du corps grâce aux globules rouges.
- L'équipe a analysé la qualité de la conduction électrique de ces filaments. Pour le tester, ils ont placez le matériau sur une électrode et appliquez un potentiel électrique.
- Ils ont alors décidé de procéder à d'autres tests. utilisé des quantités plus épaisses de matériau placées entre 2 électrodes en or.
- Après avoir réalisé que le filament réagissait à l’humidité, ils ont développé un capteur d’humidité de base.
- En respirant simplement dans l'appareil, cela leur permet mesurer comment le courant change avec l'humidité de l'air.
« Nous avons constaté que chaque pic de conductivité de la fibre correspondait à une expiration », a ajouté le Dr Travaglini.
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De nombreuses possibilités d'avenir
Des chercheurs de l'UNSW développent des dispositifs électroniques verts à base de nanofils bactériens, ce qui pourrait ouvrir la voie à la production d'appareils électriques à partir de matériaux écologiques et sûrs , nécessitant une consommation d'énergie extrêmement faible.
En modifiant la structure chimique de l'hème ou l'environnement du filament, il est possible d'ajuster les propriétés de ces groupements protéiques. L'équipe de chercheurs teste actuellement différentes molécules de porphyrine afin de modifier les propriétés du matériau, notamment sa sensibilité à la lumière. « Ce niveau de contrôle est difficile à atteindre avec les nanofils bactériens naturels, ce qui souligne la polyvalence et le potentiel de notre approche synthétique », a commenté le Dr Travaglini.
Le Dr Travaglini souligne que son équipe n'en est qu'aux prémices de ses recherches. Il laisse entendre qu'il faudra encore du temps avant de voir ces filaments artificiels intégrés à nos appareils électroniques du quotidien.
Source : Des « nanofils » bactériens pourraient aider les scientifiques à développer une électronique verte
