Ci sono sforzi costanti per sviluppare alternative migliori e più durature per le risorse non rinnovabili. Di recente, in un nuovo studio, i ricercatori dell'UNSW stanno sviluppando elettronica verde con nanofili di batteri. Hanno modificato i filamenti proteici prodotti dai batteri per consentire loro di trasportare elettricità. Hanno svelato che questi nanofili proteici modificati possono condurre elettricità su brevi distanze utilizzando l'umidità nell'aria.
Il dottor Lorenzo Travaglini , autore principale dello studio, ha dichiarato: "Le nostre scoperte aprono nuove possibilità per lo sviluppo di componenti e dispositivi elettrici sostenibili ed ecocompatibili, basati sulle proteine". Ha inoltre aggiunto: "Questi nanofili ingegnerizzati potrebbero un giorno portare a innovazioni nella raccolta di energia, nelle applicazioni biomediche e nel rilevamento ambientale".
Questi sviluppi nel campo interdisciplinare che unisce ingegneria proteica e nanoelettronica lasciano presagire alcune promettenti prospettive. Possono contribuire a innovare tecnologie avanzate che collegano i sistemi biologici ai dispositivi elettronici.
Parlando di questi sviluppi, il Dott. Travaglini, che lavora sotto la supervisione del Dott. Dominic Glover presso il SYNbioLAB della Scuola di Biotecnologie e Scienze Biomolecolari, ha affermato: "In definitiva, il nostro obiettivo è modificare i materiali prodotti dai batteri per creare componenti elettronici. Questo potrebbe dare inizio a una nuova era dell'elettronica verde, contribuendo a plasmare un futuro più sostenibile".
Inizialmente, sia il dott. Travaglini che il dott. Glover volevano trasformare un materiale naturale in un filo conduttore. Ma si sono imbattuti in qualcosa di inaspettato.
A questo proposito, il dottor Travaglini ha affermato: "Abbiamo iniziato a notare che in quelle che vengono considerate 'condizioni ambientali', con un'umidità compresa tra il 20% e il 30%, la corrente elettrica era più intensa".
Ispirazione naturale
Anche i batteri presenti in natura utilizzano i loro filamenti conduttivi o nanofili per trasportare elettroni attraverso le loro membrane. Questi speciali filamenti possono connettersi con le cellule viventi e possono rivelarsi molto utili nei biosensori per tracciare segnali all'interno del corpo, creando un'interfaccia uomo-macchina.
Tuttavia, quando vengono estratti direttamente dai batteri, questi nanofili naturali risultano difficili da modificare, limitandone la funzionalità. Il team di ricercatori si è reso conto che la proteina prodotta dai batteri non conduceva bene l'elettricità da sola. Era necessario aggiungere un ingrediente specifico: una molecola di eme . Questa si è rivelata essere il tassello mancante del puzzle.
Ecco i batteri che possono salvare il pianeta dal problema sempre crescente della plastica.
Utilizzare l'umidità per generare energia
L'eme è come un minuscolo cerchio con un atomo di ferro al centro. Questa struttura circolare, chiamata anche anello porfirinico, contribuisce al trasporto dell'ossigeno nei globuli rossi dai polmoni ad altre parti del corpo.
- Il team ha analizzato quanto bene questi filamenti conducessero l'elettricità. Per testarlo, hanno posizionare il materiale su un elettrodo e applicare un potenziale elettrico.
- Poi hanno deciso di effettuare altri test. Ora sono state utilizzate quantità più spesse di materiale posto tra 2 elettrodi d'oro.
- Dopo aver scoperto che il filamento reagiva all'umidità, hanno sviluppato un sensore di umidità di base.
- Semplicemente respirando nel dispositivo, è possibile misurare come la corrente cambia in base all'umidità presente nell'aria.
"Abbiamo scoperto che ogni picco nella conduttività della fibra corrispondeva a un'espirazione", ha aggiunto il dottor Travaglini.
Numerose possibilità future
I ricercatori dell'UNSW stanno sviluppando dispositivi elettronici ecocompatibili con nanofili di batteri, il che potrebbe aprire la strada alla produzione di dispositivi elettrici realizzati con materiali sicuri ed ecocompatibili , che richiederanno un consumo energetico estremamente basso.
Modificando la struttura chimica dell'eme o l'ambiente circostante del filamento, è possibile regolare le proprietà di questi gruppi proteici. Il team di scienziati sta attualmente sperimentando diverse molecole di porfirina per alterare le caratteristiche del materiale, come ad esempio la sensibilità alla luce. "Questo livello di controllo è difficile da raggiungere con i nanofili batterici naturali, il che evidenzia la versatilità e il potenziale del nostro approccio sintetico", ha commentato il Dott. Travaglini.
Il dottor Travaglini sottolinea che il suo team è ancora nelle fasi iniziali della ricerca. Suggerisce che ci vorrà ancora del tempo prima di poter assistere all'implementazione di questi filamenti ingegnerizzati nei dispositivi elettronici di uso quotidiano.
