Oops! It appears that you have disabled your Javascript. In order for you to see this page as it is meant to appear, we ask that you please re-enable your Javascript!
Τεχνολογία-Νέες Εφαρμογές

Ηλεκτρική ενέργεια από βακτηριοφάγους ιούς

Written by physics4u

Ακίνδυνοι ιοί μπορούν να μετατραπούν σε υλικά παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με τρόπο περιβαλλοντικά φιλικότερο από τις συμβατικές μπαταρίες, σύμφωνα με νέα έρευνα.

Share

Ακίνδυνοι ιοί μπορούν να μετατραπούν σε υλικά παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με τρόπο περιβαλλοντικά φιλικότερο από τις συμβατικές μπαταρίες, σύμφωνα με νέα έρευνα.

Μεγέθυνση της επιφάνειας του πιεζοηλεκτρικού υλικού

Μια ηλεκτρογεννήτρια σε μέγεθος γραμματοσήμου δημιουργημένη από αυτούς τους ιούς μπορεί να τροφοδοτήσει με ενέργεια μια μικρή οθόνη υγρών κρυστάλλων και να παράξει το ένα τέταρτο του βολτάζ μιας μπαταρίας ΑΑΑ.

Ο βακτηριοφάγος Μ13 έχει μήκος 880 νανομέτρων και διάμετρο 6,6 νανομέτρων. Είναι επικαλυμμένος με 2.700 ηλεκτρικά φορτισμένες πρωτεΐνες που διευκολύνουν τους επιστήμονες να χρησιμοποιήσουν τους ιούς ως πιεζοηλεκτρικές νανοΐνες.

Ο πιεζοηλεκτρισμός είναι η ιδιότητα κάποιων υλικών (κυρίως κρυσταλλικών υλικών αλλά και μερικών κεραμικών υλικών) να παράγουν ηλεκτρική τάση όταν δέχονται κάποια μηχανική τάση/πίεση ή ταλάντωση.

Η μετατροπή της μηχανικής ενέργειας σε ηλεκτρική μοιάζει ως ένα βαθμό με τον τρόπο που τα φωτοβολταϊκά παράγουν ηλεκτρισμό από το ηλιακό φως.

Οι ερευνητές ενδιαφέρονται στην εφαρμογή του πιεζοηλεκτρισμού σε καθημερινές λειτουργίες. Κάποιος λόγου χάρη θα μπορούσε να παράξει ηλεκτρική ενέργεια περπατώντας, μέσω λεπτών πιεζοηλεκτρικών υμενίων στις σόλες των παπουτσιών.

Το πρόβλημα με τα πιεζοηλεκτρικά υλικά είναι η τοξικότητα των υλικών που απαιτούνται για την κατασκευή τους, αλλά και η πολυπλοκότητα κατασκευή τους, γεγονός που περιορίζει τη διάδοσή τους.

Ωστόσο, ερευνητές του Εθνικού Εργαστηρίου Λόρενς Μπέρκλεϋ του υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ παρατήρησαν ότι πιεζοηλεκτρικές ιδιότητες έχουν και φυσικά υλικά όπως τα οστά.

Έτσι, κατασκεύασαν μια καινοτόμο πιεζοηλεκτρική ουσία από γενετικά μεταλλαγμένους ιούς. Πρόκειται για τον βακτηριοφάγο ιό Μ13, ο οποίος επιτίθεται μόνο σε βακτήρια και όχι στον άνθρωπο.

Ο Μ13 αναπαράγεται κατά εκατομμύρια φορές εντός ορισμένων ωρών όταν διοχετευτεί μέσα σε βακτήρια, με τη διάταξη του στελεχών του ιού να είναι συμμετρική. Επίσης, είναι εύκολη η γενετική του μετάλλαξη.

Όταν οι επιστήμονες δημιούργησαν ένα ηλεκτρικό πεδίο σε έναν υμένα ιών Μ13, σπειροειδείς πρωτεΐνες που καλύπτουν τον ιό αντέδρασαν, σημάδι ενεργοποίησης του πιεζοηλεκτρικού φαινομένου.

Η πρόσθεση τεσσάρων αρνητικά φορτισμένων αμινοξέων στη μια πλευρά των σπειροειδών πρωτεϊνών αύξησαν την πιεζοηλεκτρική ισχύ μέσω της ενίσχυσης της διαφοράς του θετικού και αρνητικού ηλεκτρικού φορτίου.

Η τοποθέτηση 20 λεπτών φύλλων του ιού σε αλλεπάλληλα στρώματα και η εν συνεχεία τοποθέτηση του φιλμ ανάμεσα σε δύο επιχρυσωμένα ηλεκτρόδια, παρήγαγε ρεύμα έως 6 nA και 400 mV, ενέργεια ικανή να τροφοδοτήσει μια οθόνη υγρών κρυστάλλων.

About the author

physics4u

Leave a Comment

Share