ساخت آسمان خراش هایی برای باکتری ها! - وبلاگ عالی

به گزارش وبلاگ عالی، پژوهشگران دانشگاه کمبریج، آسمان خراش های کوچکی را برای باکتری ها ساخته اند تا از آنها برای فراوری انرژی استفاده نمایند.

به گزارش وبلاگ عالی و به نقل از وب سایت رسمی دانشگاه کمبریج(University of Cambridge)، پژوهشگران، آسمان خراش های کوچکی را برای گروهی از باکتری ها ساخته اند که به آنها یاری می نمایند تا از نور خورشید و آب، برق فراوری نمایند.

پژوهشگران دانشگاه کمبریج از فناوری چاپ سه بعدی برای ایجاد شبکه هایی از محفظه های نانویی بلند استفاده کردند که در آنها، باکتری های علاقمند به خورشید می توانند به سرعت رشد نمایند.

سپس، پژوهشگران توانستند الکترون های زائد باکتری را که از فتوسنتز به جای مانده بودند، استخراج نمایند. از این الکترون ها می توان برای تامین انرژی تجهیزات الکترونیکی کوچک استفاده کرد.

سایر گروه های پژوهشی، انرژی را از باکتری های فتوسنتزنماینده استخراج نموده اند اما پژوهشگران دانشگاه کمبریج دریافته اند که تامین خانه مناسب برای باکتری ها، میزان انرژی را که می توانند استخراج نمایند، افزایش می دهد. این یک روش رقابتی در برابر روش های سنتی فراوری انرژی تتازهپذیر به شمار می رود و می تواند با بسیاری از روش های کنونی فراوری سوخت زیستی رقابت کند.

نتایج این پژوهش، راه های تازهی را در فراوری انرژی زیستی باز می نماید و نشان می دهد که منابع بیوهیبریدی انرژی خورشیدی می توانند بخش مهمی در ترکیب انرژی با کربن صفر باشند.

فناوری های تتازهپذیر 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 نیز دارند. از جمله این محدودیت ها می توان به تکیه کردن بر معادن، چالش هایی در بازیافت و تکیه کردن بر کشاورزی و زمین اشاره نمود که به از دست دادن تنوع زیستی منجر می گردد.

دکتر جنی ژانگ(Jenny Zhang)، سرپرست این پژوهش گفت: روش ما، گامی به سوی ساخت دستگاه های پایدارتر فراوری انرژی تتازهپذیر برای آینده است.

ژانگ و همکارانش در بخش بیوشیمی و علوم مواد دانشگاه کمبریج سعی دارند تا انرژی زیستی را به صورت گزینه ای پایدار و مقیاس پذیر ارائه دهند.

باکتری های فتوسنتزنماینده یا سیانوباکتری ها(cyanobacteria)، فراوان ترین موجودات روی زمین هستند. پژوهشگران طی چندین سال کوشش نموده اند تا مکانیسم های فتوسنتز سیانوباکتری ها را دوباره تنظیم نمایند تا بدین صورت از آنها انرژی بگیرند.

ژانگ ادامه داد: از نظر میزان انرژی که می توان از سیستم های فتوسنتزنماینده استخراج کرد، یک تنگنا وجود دارد اما هیچ کس متوجه نشده که این تنگنا کجاست. بیشتر دانشمندان تصور می کردند که این تنگنا در بخش بیولوژیکی باکتری ها است اما ما دریافتیم که تنگنای قابل توجهی در بخش مربوط به ماده قرار گرفته است.

سیانوباکتری ها برای رشد، به میزان قابل توجهی نور خورشید احتیاج دارند؛ مانند سطح دریاچه در تابستان. بعلاوه، آنها برای استخراج انرژی که به وسیله فتوسنتز فراوری می نمایند، باید به الکترودها متصل شوند.

گروه پژوهشی دانشگاه کمبریج، الکترودهای چاپ سه بعدی را از نانوذرات اکسید فلز که برای کار با سیانوباکتری ها در حین انجام دادن فتوسنتز طراحی شده اند، ساختند. الکترودها به صورت ساختارهای ستونی بسیار منشعب و متراکم مانند یک شهر کوچک چاپ شدند.

گروه ژانگ، این روش چاپ را ابداع کردند که امکان کنترل مقیاس های طولی متعدد را فراهم می آورد و ساختارها را بسیار قابل تنظیم می نماید. این روش می تواند برای طیف وسیعی از زمینه ها مفید باشد.

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

پژوهشگران دریافتند هنگامی که سیانوباکتری ها در خانه تازه خود قرار گرفتند، کارآمدتر شدند. این روش، میزان انرژی استخراج شده را نسبت به روش های دیگر فراوری انرژی زیستی افزایش داد.

ژانگ گفت: سیانوباکتری ها، کارخانه های شیمیایی همه کاره هستند. این روش به ما امکان می دهد که در مراحل ابتدایی جهت تبدیل انرژی بهره ببریم. این کار به ما یاری می نماید تا بفهمیم که آنها چگونه تبدیل انرژی را انجام می دهند و بتوانیم از جهتهای طبیعی آنها برای فراوری سوخت تتازهپذیر یا مواد شیمیایی استفاده کنیم.

این پژوهش، در مجله Nature Materials به چاپ رسید.