ბინგჰემტონის უნივერსიტეტში, პროფესორი სეოხეუნ ჩოი უკვე ათ წელზე მეტია, რაც ბაქტერიებზე მომუშავე ბიობატარეებს ავითარებს. მის კვლევაში მნიშვნელოვანი წინსვლა მას შემდეგ დაიწყო, რაც მეზობლად მომუშავე კოლეგა მკვლევარს შეუერთდა.
ამ თანამშრომლობის შედეგად მაღალი წარმადობის ბიობატარეა შეიქმნა, რომელსაც მცირე ელექტრონიკის კვება ენდოსპორებისა და უჟანგავი ფოლადის გამოყენებით შეუძლია. ეს ტექნოლოგია ყოველგვარი ლითიუმისა თუ ტოქსიკური ქიმიკატების გარეშე მუშაობს.
ბიობატარეა ბაქტერიების მეშვეობით ელექტროენერგიის წარმოების საშუალებას იძლევა. როდესაც მიკრობები ორგანულ მასალას ქიმიურად შლიან ელექტრონები გამოიყოფა და ელექტროდებზე გროვდება.
ბიობატარეებში ჩვეულებრივ ელექტროგადამცემი ბაქტერიები, მაგალითად Geobacter sulfurreducens, გამოიყენება. მას ორგანული ნივთიერებების დაშლისას ელექტრონების გამოყოფა და მათი ელექტროდზე გადაცემა შეუძლია.
ასევე: ბაქტერიები, როგორც ბატარეები — შეიმუშავეს ბიობატარეები, რომლებიც კვირები ძლებს
ტრადიციული ლითიუმ-იონის ბატარეებისგან განსხვავებით, ბიობატარეის დამზადებას ძვირადღირებული მეტალები არ სჭირდება. ის არ შეიცავს ტოქსიკურ ქიმიკატებს და მისი კომპონენტები გარემოში უსაფრთხოდ შეიძლება გადამუშავდეს.
სამომავლოდ მსგავსი ბიობატარეების გამოყენება ბიოსენსორებში, ჭკვიან სამედიცინო მოწყობილობებსა და გარემოს მონიტორინგის სისტემებში შეიძლება.
ჩოი დიდი ხნის განმავლობაში ბატარეისთვის დადებითად დამუხტულ ელექტროდს, ანუ ანოდს ვერ ამზადებდა. მიუხედავად იმისა, რომ უჟანგავი ფოლადის ჩვეულებრივი ბადე საკმაოდ მყარი იყო, მას მაინც ჰქონდა შეზღუდვები. გუნდი ვერ აკონტროლებდა თუ რამდენად ფოროვანი ან უხეში უნდა ყოფილიყო ის. ეს ფაქტორები კი ძალიან მნიშვნელოვანია, რადგან ბაქტერიების ზრდა და მათ მიერ ელექტროენერგიის გამომუშავება სწორედ ამ დეტალებზეა დამოკიდებული.
სწორედ აქ გამოჩნდა ასისტენტ პროფესორი მექანიკური ინჟინერიის დეპარტამენტიდან დეჰაო ლიუ. ლიუ ლაზერული ფხვნილის ფენური შერწყმის ტექნოლოგიის (LPBF) ექსპერტია. ესაა 3D ბეჭდვის მეთოდი, რომელიც მეტალის სტრუქტურებს უმაღლესი სიზუსტით აგებს.
“LPBF ტექნიკა იდეალურია ბიობატარეისთვის. მას კომპლექსური ფორმის მქონე 3D სტრუქტურების მაღალი სიზუსტით შექმნა შეუძლია. ეს აუცილებელია ზედაპირის ფართობისა და ენერგიის სიმკვრივის მაქსიმალურად გაზრდისთვის”, — აღნიშნავს ლიუ.
3D პრინტერის გამოყენებით, მეცნიერებმა ბატარეისთვის საჭირო ანოდი, კათოდი და დალუქვის საფარი დაამზადეს.
თანამშრომლობის შედეგად ჩოის გუნდმა ყველაზე მაღალი წარმადობის ბაქტერიებზე მომუშავე ბიოელემენტი შექმნა. ამ ტექნიკით დამზადებულმა ექვსმა ბიოელემენტმა უკვე 1 მილივატი ელექტროენერგია გამოიმუშავა.
აღსანიშნავია, რომ უჟანგავი ფოლადის კომპონენტები მრავალჯერადი გამოყენების აღმოჩნდა.
“ჩვენ ვაჩვენეთ, რომ ბაქტერიული უჯრედების გამოყოფა და შემდეგ მათი ხელახლა გამოყენება ენერგიის დონის შენარჩუნებითაც კი შეიძლება”, — განაცხადა ჩოიმ.
მომავალში, გუნდი პროცესის გამარტივებას და ბატარეის ყველა კომპონენტისთვის 3D ბეჭდვის გამოყენებას გეგმავს. მათი მიზანია ენერგიის მართვის ისეთი სისტემის შემუშავება, რომელიც დატენასა და განმუხტვას ავტომატურად დაარეგულირებს.
ეს ინოვაცია გვიჩვენებს, თუ რამდენად მნიშვნელოვანია მეცნიერთა თანამშრომლობა და როგორ შეიძლება, ერთი შეხედვით მარტივმა გადაწყვეტილებამ მეცნიერებას დიდი წინსვლა მოუტანოს.
· გადახედვა კოსმოსი სატურნის თანამგზავრ ტიტანის ტბებში პროტოუჯრედების წარმოქმნაა შესაძლებელი — კვლევა სატურნის თანამგზავრ ტიტანის ტბებში პროტოუჯრედების წარმოქმნაა შესაძლებელი — კვლევა
· გადახედვა ფლორა და ფაუნა შავი ზეთისხილი ის არაა, რაც გგონიათ — რით განსხვავდება ის მწვანე ნაყოფისგან შავი ზეთისხილი ის არაა, რაც გგონიათ — რით განსხვავდება ის მწვანე ნაყოფისგან
