Известно, что некоторые бактерии вырабатывают собственное электричество, что может сделать их полезными для изготовления батарей и топливных элементов. Однако до вчерашнего дня попытки были неэффективными и негибкими.
Сегодня хорошие новости в области инновационные батареи. Исследователи из Технологического института Карлсруэ (KIT) создали «биогибридную» структуру, построенную на основе гидрогеля, которая может поддерживать микробы, поскольку они эффективно собирают свою энергию. Бактерии в центре этой системы известны как экзоэлектрогенные бактерии: это семейство микробов может производить электроны, переносить их через внешнюю мембрану, а затем из клетки. Если мы сможем захватить эти электроны, экзоэлектрогенные бактерии могут существенно помочь построить живую батарею.
Но существует хрупкий баланс, и, очевидно, предыдущие попытки его не соблюли. Для отклонения электронов на электрод необходимы проводящие материалы, но большинство из них не идеальны для выживания бактерий. С другой стороны, те, кто более приветлив к жизни, не являются эффективными проводниками. Вкратце: если был хороший проводник, он убивал бактерии и, следовательно, не давал энергии. Никаких живых барабанов. Если проводник был плохим, бактерии оставались живыми, но вырабатывалось недостаточно энергии.
Новое исследование для живой батареи
Для нового исследования учёные разработали собственный материал, целью которого было выйти из этого тупика и спасти «козу и капусту», а точнее «проводник и бактерии». Он состоит из гидрогеля, состоящего из углеродных нанотрубок и наночастиц кремнезема, которые проводят электричество. Все это удерживается нитями ДНК. Затем к этой инфраструктуре добавляются экзоэлектрогенные бактерии вместе с богатой питательными веществами культуральной средой, чтобы поддерживать их жизнь.
Исследователи говорят, что рецепт может быть изменен, чтобы изменить некоторые свойства материала, в частности, путем изменения размера и последовательности нитей ДНК.
Команда обнаружила, что бактерии хорошо размножаются на материале, проникая глубоко в поры гидрогеля. Гидрогель также хорошо проводил электричество. Исследователи также разработали способ отключения аккумулятора. Когда энергия больше не нужна, можно добавить фермент, который «разрезает» нити ДНК и вызывает разрушение материала.
Исследование было опубликовано в журнале Прикладные материалы и интерфейсы ACS .
источник: Американского химического общества
