Det pågår ständiga ansträngningar för att utveckla bättre och mer hållbara alternativ till icke-förnybara resurser. Nyligen, i en ny studie, har forskare vid UNSW utvecklat grön elektronik med bakterienanotrådar. De har modifierat proteinfilament tillverkade av bakterier för att låta dem bära elektricitet. De avslöjade att dessa modifierade proteinnanotrådar kan leda elektricitet över korta avstånd genom att använda fukt i luften.
Dr. Lorenzo Travaglini , huvudförfattare till artikeln, sa: ”Våra resultat öppnar upp möjligheter för att utveckla hållbara och miljövänliga elektriska komponenter och apparater, baserade på proteiner.” Han tillade vidare: ”Dessa konstruerade nanotrådar kan en dag leda till innovationer inom energiutvinning, biomedicinska tillämpningar och miljöavkänning.”
Denna utveckling inom det tvärvetenskapliga området som blandar både proteinteknik och nanoelektronik ger upphov till vissa löften. De kan bidra till att skapa innovativa tekniker som länkar samman biologiska system med elektroniska apparater.
Dr. Travaglini, som handleds av Dr. Dominic Glover vid SYNbioLAB vid School of Biotechnology and Biomolecular Sciences, sa följande om dessa utvecklingar: ”I slutändan är vårt mål att modifiera de material som produceras av bakterier för att skapa elektroniska komponenter. Detta kan leda till en helt ny era av grön elektronik och bidra till att forma en mer hållbar framtid.”
Ursprungligen ville både Dr. Travaglini och Dr. Glover förvandla ett naturligt material till en ledande tråd. Men de stötte på något oväntat.
Angående detta sa Dr. Travaglini: ”Vi började märka att under vad som betraktas som 'omgivningsförhållanden', mellan 20 % och 30 % luftfuktighet, var den elektriska strömmen starkare.”
Naturlig inspiration
De naturligt förekommande bakterierna använder också sina ledande filament eller nanotrådar för att flytta elektroner genom sina membran. Dessa speciella filament kan ansluta till levande celler. De kan bli mycket användbara i biosensorer för att spåra signaler inuti kroppen med hjälp av en människa-maskin-förbindelse.
Men när de extraheras direkt från bakterier blir det svårt att modifiera dessa naturliga nanotrådar och deras funktionalitet begränsas. Forskargruppen insåg att proteinet som produceras av bakterierna inte leder elektricitet bra på egen hand. De behövde inkludera en specifik ingrediens, en hemmolekyl . Det visade sig vara den saknade pusselbiten.
Här kommer bakterierna som kan rädda planeten från det ständigt växande plastproblemet.
Använda fuktighet för att generera energi
Hem är som en liten cirkel med en järnatom i mitten. Denna cirkulära struktur, även kallad porfyrinringen, hjälper till att transportera syre i röda blodkroppar från lungorna till andra kroppsdelar.
- Teamet analyserade hur väl dessa filament ledde elektricitet. För att testa det, placera materialet på en elektrod och applicera en elektrisk potential.
- Sedan bestämde de sig för att genomföra några fler tester. De har nu använde tjockare mängder av materialet placerat mellan två guldelektroder.
- Efter att ha insett att glödtråden reagerade på fuktighet utvecklade de en enkel fuktighetssensor.
- Genom att helt enkelt andas in i apparaten låter den dem mäta hur strömmen förändras med luftfuktigheten.
"Vi fann att varje topp i fiberns konduktivitet motsvarade en utandning", tillade Dr. Travaglini.
Ta reda på hur modifierade bakterier spelar en nyckelroll i mineralåtervinning från använda elbilsbatterier.
Många framtida möjligheter
UNSW-forskare utvecklar grön elektronik med bakteriella nanotrådar och detta kan bana väg för produktion av elektriska apparater av miljövänliga och säkra material , vilket kräver extremt låg effekt.
Genom att ändra hemets kemiska struktur eller filamentets omgivning kan egenskaperna hos dessa proteingrupper justeras. Forskarteamet testar för närvarande olika porfyrinmolekyler för att förändra materialets egenskaper, som ljuskänsliga. ”Denna kontrollnivå är svår att uppnå med naturliga bakteriella nanotrådar, vilket belyser mångsidigheten och potentialen i vår syntetiska metod”, kommenterade Dr. Travaglini.
Dr. Travaglini betonar att hans team fortfarande befinner sig i de tidiga faserna av sin forskning. Han menar att det fortfarande dröjer innan de får bevittna implementeringen av dessa konstruerade filament i vår dagliga elektronik.
Källa : Bakteriernas "nanotrådar" kan hjälpa forskare att utveckla grön elektronik
