Najnowsze

Niezwykłe odkrycie naukowców. Bakterie mogą napędzać mikroelektrownie

Najnowsze


Zespół naukowców z Uniwersytetu Oksfordzkiego udowodnił, że naturalny ruch bakterii może napędzać mikroskopijne elektrownie wiatrowe lub inne maleńkie urządzenia budowane przez ludzi. Naturalnie organizmy te poruszają się chaotycznie, jednak badacze sprawili, że działają w bardzo zorganizowany sposób.

Najnowsze badania zostały opublikowane w czasopiśmie Science Advances. Naukowcy wykorzystali m.in. symulacje komputerowe, by pokazać, że chaotyczny ruch aktywnej materii, takiej jak bakterie, może zostać zorganizowany, a następnie poruszyć wirniki cylindryczne tak, by zapewnić stałe źródło zasilania.

Według badaczy, biologicznie napędzane elektrownie mogą być kiedyś wykorzystywane do tworzenia mikroskopijnych silników do małych urządzeń wykonanych przez ludzi. Takich, które są zdolne do samoistnego montażu i zasilania, począwszy od przełączników optycznych do mikrofonów w smartfonach.

- Wiele wyzwań energetycznych społeczeństwa rozpatrywanych jest w skali gigawatów, ale niektóre są wręcz mikroskopijne. Jednym z możliwych sposobów, aby wygenerować małe ilości energii dla mikromaszyn, jest pozyskanie ich bezpośrednio z systemów biologicznych, takich jak zawiesiny bakteryjne - mówi współautor badań, Tyler Shendruk z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Oksfordzkiego.

Zorganizować chaos

Gęste zawiesiny bakteryjne są świetnym przykładem aktywnych płynów, które poruszają się spontanicznie. Pływające bakterie posiadają zdolność do grupowania się i poruszania w chaotyczny sposób, są jednak zbyt mało zorganizowane, by mogła powstać w ten sposób użyteczna energia.

Jednak naukowcy z Oksfordu postanowili coś z tym zrobić. Gdy w aktywnym płynie zanurzyli siatkę 64 symetrycznych mikrosilników, odkryli, że bakterie spontanicznie zorganizowały się w taki sposób, że sąsiadujące wirniki zaczęły się kręcić w przeciwnych kierunkach. Prosta organizacja przywodziła na myśl elektrownię wiatrową.

- Zadziwiające jest to, że nie musieliśmy wstępnie projektować mikroskopijnych turbin. Wirniki zmontowały się samoistnie i stworzyły coś na kształt farmy wiatrowej zasilanej przez bakterie - mówi Shendruk. - Gdy zrobiliśmy symulację z wykorzystaniem jednego wirnika, bakterie tylko otoczyły go losowo, ale gdy w żywym płynie umieściliśmy tablicę z wirnikami, nagle utworzył się regularny wzór - dodaje.

To bardzo istotne odkrycie

Według badaczy uzyskanie energii przy pomocy bakterii jest bardzo cenne. A jeśli nauczymy się wykorzystywać takie mechanizmy, będziemy mogli ich używać.

- Zdolność uzyskania nawet niewielkiej ilości pracy z takich systemów biologicznych jest cenna, bo nie potrzebują one mocy wejściowej, tylko do poruszania wykorzystują wewnętrzne procesy biochemiczne - mówi współautor badań, Amin Doostmohammadi z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Oksfordzkiego. - W skali mikro, nasze symulacje wskazują, że ruch zespołów biologicznych jest zdolny do reorganizacji w taki sposób, by generować trwałą energię mechaniczną do obracania mikrowirników na tablicy - dodał.

- Natura jest genialna w tworzeniu małych silników. Jeśli zrozumiemy jak wykorzystywać podobne projekty, ma to ogromny potencjał - mówi autorka badań Julia Yeomans z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Oksfordzkiego.

Bakterie wykorzystuje się obecnie w wielu niezwykłych celach. Naukowcy z Michigan State University dowiedli, że pewien szczep wyjątkowo odpornych mikroorganizmów może zmienić toksyczne substancje występujące w naturze w 24-karatowe złoto.

Autor: zupi/jap / Źródło: science daily

Pozostałe wiadomości