چکیده:
باکتری‌هایی یافت می‌شود که می‌توان از آنها الکتریسیته بدست آورد. این باکتریها جهت انجام این کار به محیطی طبیعی نیاز دارند. اکنون دانشمندان از قارچ به عنوان محیط طبیعی باکتریهای مورد نظر استفاده کرده و توانسته‌اند به کمک آنها برق تولید کنند. هرچند این میزان برق هنوز به قدر کافی جهت روشن نمودن دستگاه‌های الکترونیکی نیست.
تعداد کلمات: 1070 / تخمین زمان مطالعه: 5 دقیقه
باکتری‌هایی یافت می‌شود که می‌توان از آنها الکتریسیته بدست آورد. این باکتریها جهت انجام این کار به محیطی طبیعی نیاز دارند. اکنون دانشمندان از قارچ به عنوان محیط طبیعی باکتریهای مورد نظر استفاده کرده و توانسته‌اند به کمک آنها برق تولید کنند. هرچند این میزان برق هنوز به قدر کافی جهت روشن نمودن دستگاه‌های الکترونیکی نیست.
تعداد کلمات: 1070 / تخمین زمان مطالعه: 5 دقیقه
مترجم: رزیتا ملکی‌زاده
بعضی باکتریها دارای قدرتی فوق‌العاده هستند که دانشمندان تمایل داشته آنها را تحت کنترل درآورند. این میکروبها همانند گیاهان، انرژی مورد نیاز خود را از نور دریافت می‌کنند. دانشمندان قصد داشته‌اند که از این باکتریها جهت تولید برق استفاده کنند. اما در تحقیقات صورت گرفته پیشین، آنها در محیط‌های غیر طبیعی یا سطوح مصنوعی مدت زمان زیادی دوام نیاوردند. اکنون دانشمندان این موجودات را به محیطی زنده یعنی یک قارچ انتقال داده‌اند. ابتکار آنها نخستین قارچی است که تولید برق می‌کند.
چاپ سه بعدی چیست؟
سودیپ جوشی (Sudeep Joshi ) فارغ‌التحصیل فیزیک کاربردی بوده که در انستیتوی فناوری استیونز در هوبوکن نیوجرسی مشغول به کار است. او و همکارانش این قارچ را به یک مزرعه مینی انرژی تبدیل کردند. این قارچ بیونیکی از ترکیب چاپ سه بعدی، جوهر رسانا و باکتری، جهت تولید برق بهره می‌برد. این طرح می‌تواند به دستیابی شیوه‌هایی نو در ترکیب طبیعت با الکترونیک منتهی شود.
سیانوباکتریها که گاهی تحت عنوان جلبک‌های سبز ـ آبی شناخته می‌شوند، غذای خود را از نور خورشید دریافت می‌کنند. آنها نیز همانند گیاهان این کار را از طریق فتوسنتز انجام می‌دهند. فتوسنتز فرایندی است که در آن مولکولهای آب تجزیه شده و الکترون آزاد می‌شود. این باکتریها بسیاری از این الکترونهای سرگردان را به خارج از بدن می‌ریزند. زمانی که به قدر کافی الکترون در یک مکان جمع شود، می‌تواند جریان الکتریکی ایجاد نماید.
این پژوهشگران نیاز داشتند که مقدار زیادی از این باکتری را نزدیک به هم قرار داده و به صورت توده درآورند. آنها تصمیم گرفتند از چاپ سه بعدی جهت قرار دادن دقیق آنها روی یک سطح استفاده کنند. تیمِ جوشی از قارچ به عنوان محیط طبیعی زندگی باکتریها استفاده کردند. آنها متوجه شده بودند که قارچها به طور طبیعی میزبان باکتریها و سایر میکروبها هستند. یافتن نمونه‌های آزمایشی برای آزمایش کردن آنها کار آسانی بود. جوشی به فروشگاه مواد غذایی رفته و مقداری قارچ دکمه‌ای خریداری نمود.
چاپگرهای سه بعدی برای چاپ بر روی سطوح صاف طراحی شده‌اندهرچند معلوم گشت که چاپ کردن بر روی این قارچها حقیقتاً چالش بزرگی است. چاپگرهای سه بعدی برای چاپ بر روی سطوح صاف طراحی شده بودند. اما در اینجا کلاهک‌های قارچ به صورت منحنی هستند. این پژوهشگران ماه‌ها صرف آن کردند تا با نوشتن کدهای کامپیوتری بتوانند این مشکل را حل کنند. در نهایت به برنامه‌ای دست یافتند که جوهر آنها را به صورت سه بعدی بر روی قسمت بالایی کلاهک منحنی شکل قارچ چاپ می‌نمود.
تصویر میکروسکوپی از جلبک سبز ـ آبی در زیر یک فیلتر سبز. این سیانوباکتریها از فرایند فتوسنتز جهت غذاسازی از نور خورشید استفاده می‌کنند. گاهی به آنها جلبک سبز ـ آبی نیز می‌گویند.
این محققان دو نوع «جوهر» را بر روی قارچهای خود چاپ نمودند. یکی از آنها جوهر سبز ساخته شده از سیانوباکتری بود. آنها از آن جهت ایجاد الگویی مارپیچ روی کلاهک استفاده کردند. و همچنین از یک جوهر سیاه ساخته شده از گرافن استفاده نمودند. گرافن ورقه نازکی از اتم‌های کربن است که در هدایت الکتریسیته بسیار عالی عمل می‌کند. آنها این جوهر را به روش الگوی شاخه‌ای یا منشعب در سرتاسر کلاهک قارچ چاپ کردند. سپس زمان نوردهی به آنها فرارسید.
به گفته‌ی جوشی: «سیانوباکتریها در اینجا قهرمانان حقیقی هستند». هنگامی که تیم او بر روی قارچها نور تاباندند، میکروبهای موجود بر روی سطح قارچها الکترونهایی را از خود خارج ساختند. این الکترونها درون گرافن جریان یافته و یک جریان الکتریکی را تولید کردند.
این تیم نتایج کار خود را در 7 نوامبر 2018 در نشریه Nano Letters منتشر ساخت.
آزمایشاتی این چنینی را «اثبات مفهوم یا اثبات مدعا» گویند که امکان پذیر بودن یک ایده را مورد تأیید قرار می‌دهند. این محققان نشان دادند که ایده آنها به درستی کار می‌کند، ولو آنکه هنوز برای استفاده عملی آماده نشده است. حتی رسیدن به این میزان نیز نیازمند کمی خلاقیت هوشمندانه بود. نخستین نوآوری آنها وادار ساختن میکروبها به قبول یک قارچ به عنوان خانه جدید خود بود. دومین مورد مهم یافتن راهی جهت چاپ یا قرار دادن آنها بر روی یک سطح منحنی بود.
گروه جوشی تا به امروز موفق به تولید حدود 70 نانو آمپر جریان برق شده‌اند. این مقدار حقیقتاً مقدار کمی است یعنی چیزی حدود 7 میلیونیوم جریان لازم است تا یک لامپ 60 واتی روشن شود، قارچهای بیونیکی وسایل الکترونیکی ما را بلافاصله به کار نخواهند انداخت.
با این وجود جوشی عنوان می‌کند که نتایج حاصله نویدبخش ترکیب موجودات زنده (همچون باکتریها و قارچها) با مواد بی‌جان (مانند گرافن) است.
مارین ساوا مهندس شیمی از کالج امپریال لندن در انگلستان عنوان می‌کند که پژوهشگران این میکروبها و قارچها را به همکاری با یکدیگر برای مدت زمان کوتاهی ترغیب نموده‌اند که این خود امری جالب توجه است. با وجود آنکه او بر روی سیانوباکتریها کار می‌کند اما خود در این مطالعه جدید دخیل نبوده است.
او می‌گوید که جفت کردن دو نوع موجود زنده بخش هیجان انگیز تحقیقات در زمینه الکترونیک سبز است. منظور او از سبز، فناوری سازگار با محیط زیست است که تولید ضایعات را محدود می‌سازد.
محققان سیانوباکتریها را بر روی دو سطح دیگر یعنی قارچهای مرده (چیده شده) و سطوح سیلیکونی چاپ کردنداین محققان سیانوباکتریها را بر روی دو سطح دیگر یعنی قارچهای مرده (چیده شده) و سطوح سیلیکونی چاپ کردند. در هر یک از سطوح، میکروبها در عرض یک روز از بین رفتند. اما با قرار گرفتن بر روی قارچهای زنده بیش از دو برابر آن زمان عمر کردند. جوشی تصور می‌کند که عمر بیشتر این میکروبها بر روی قارچ زنده دلیلی بر همزیستی دو موجود است. و آن زمانی است که دو موجود زنده به نحوی با یکدیگر همزیستی می‌کنند که دست کم یکی از آنها به دیگری کمک نماید.
اما ساوا از این موضوع اطمینان چندانی ندارد. او عنوان می‌کند برای آنکه این مورد را همزیستی بنامیم لازم است که قارچ و باکتری مدت زمان طولانی‌تری با یکدیگر زندگی کنند که این مدت دست کم بایستی یک هفته باشد.
با این وجود جوشی فکر می‌کند که این کار ارزش کمی تغییر را دارد. او تصور می‌کند که این سیستم می‌تواند تا حد زیادی پیشرفت کند. او در حال جمع‌آوری اطلاعات از سایر پژوهشگران است. بعضی پیشنهاد داده‌اند که قارچهای متفاوتی را امتحان کند. دیگران توصیه نموده‌اند که در ژنهای سیانوباکتریها تغییرات جزئی ایجاد نموده به طوریکه بتوانند الکترونهای بیشتری تولید کنند.
به گفته‌ی جوشی: «طبیعت بسیار الهام بخش است». او متذکر می‌شود که اجزاء معمولی می‌توانند با یکدیگر همکاری کرده و نتایج شگفت انگیزی را ببار آورند. قارچها و سیانوباکتریها در بسیاری از نقاط رشد می‌کنند و حتی گرافن نیز تنها یک کربن است. به گفته‌ی او «شما آن را مشاهده کرده، وارد آزمایشگاه شده و شروع به آزمایش می‌کنید». «چنانچه به قدر کافی بخت با شما یار باشد، ایده‌ای عالی به ذهن‌تان خطور خواهد کرد».
برگرفته از سایت sciencenewsforstudents
به گفته‌ی جوشی: «سیانوباکتریها در اینجا قهرمانان حقیقی هستند». هنگامی که تیم او بر روی قارچها نور تاباندند، میکروبهای موجود بر روی سطح قارچها الکترونهایی را از خود خارج ساختند. این الکترونها درون گرافن جریان یافته و یک جریان الکتریکی را تولید کردند.
این تیم نتایج کار خود را در 7 نوامبر 2018 در نشریه Nano Letters منتشر ساخت.
آزمایشاتی این چنینی را «اثبات مفهوم یا اثبات مدعا» گویند که امکان پذیر بودن یک ایده را مورد تأیید قرار می‌دهند. این محققان نشان دادند که ایده آنها به درستی کار می‌کند، ولو آنکه هنوز برای استفاده عملی آماده نشده است. حتی رسیدن به این میزان نیز نیازمند کمی خلاقیت هوشمندانه بود. نخستین نوآوری آنها وادار ساختن میکروبها به قبول یک قارچ به عنوان خانه جدید خود بود. دومین مورد مهم یافتن راهی جهت چاپ یا قرار دادن آنها بر روی یک سطح منحنی بود.
گروه جوشی تا به امروز موفق به تولید حدود 70 نانو آمپر جریان برق شده‌اند. این مقدار حقیقتاً مقدار کمی است یعنی چیزی حدود 7 میلیونیوم جریان لازم است تا یک لامپ 60 واتی روشن شود، قارچهای بیونیکی وسایل الکترونیکی ما را بلافاصله به کار نخواهند انداخت.
با این وجود جوشی عنوان می‌کند که نتایج حاصله نویدبخش ترکیب موجودات زنده (همچون باکتریها و قارچها) با مواد بی‌جان (مانند گرافن) است.
مارین ساوا مهندس شیمی از کالج امپریال لندن در انگلستان عنوان می‌کند که پژوهشگران این میکروبها و قارچها را به همکاری با یکدیگر برای مدت زمان کوتاهی ترغیب نموده‌اند که این خود امری جالب توجه است. با وجود آنکه او بر روی سیانوباکتریها کار می‌کند اما خود در این مطالعه جدید دخیل نبوده است.
او می‌گوید که جفت کردن دو نوع موجود زنده بخش هیجان انگیز تحقیقات در زمینه الکترونیک سبز است. منظور او از سبز، فناوری سازگار با محیط زیست است که تولید ضایعات را محدود می‌سازد.
محققان سیانوباکتریها را بر روی دو سطح دیگر یعنی قارچهای مرده (چیده شده) و سطوح سیلیکونی چاپ کردنداین محققان سیانوباکتریها را بر روی دو سطح دیگر یعنی قارچهای مرده (چیده شده) و سطوح سیلیکونی چاپ کردند. در هر یک از سطوح، میکروبها در عرض یک روز از بین رفتند. اما با قرار گرفتن بر روی قارچهای زنده بیش از دو برابر آن زمان عمر کردند. جوشی تصور می‌کند که عمر بیشتر این میکروبها بر روی قارچ زنده دلیلی بر همزیستی دو موجود است. و آن زمانی است که دو موجود زنده به نحوی با یکدیگر همزیستی می‌کنند که دست کم یکی از آنها به دیگری کمک نماید.
اما ساوا از این موضوع اطمینان چندانی ندارد. او عنوان می‌کند برای آنکه این مورد را همزیستی بنامیم لازم است که قارچ و باکتری مدت زمان طولانی‌تری با یکدیگر زندگی کنند که این مدت دست کم بایستی یک هفته باشد.
با این وجود جوشی فکر می‌کند که این کار ارزش کمی تغییر را دارد. او تصور می‌کند که این سیستم می‌تواند تا حد زیادی پیشرفت کند. او در حال جمع‌آوری اطلاعات از سایر پژوهشگران است. بعضی پیشنهاد داده‌اند که قارچهای متفاوتی را امتحان کند. دیگران توصیه نموده‌اند که در ژنهای سیانوباکتریها تغییرات جزئی ایجاد نموده به طوریکه بتوانند الکترونهای بیشتری تولید کنند.
به گفته‌ی جوشی: «طبیعت بسیار الهام بخش است». او متذکر می‌شود که اجزاء معمولی می‌توانند با یکدیگر همکاری کرده و نتایج شگفت انگیزی را ببار آورند. قارچها و سیانوباکتریها در بسیاری از نقاط رشد می‌کنند و حتی گرافن نیز تنها یک کربن است. به گفته‌ی او «شما آن را مشاهده کرده، وارد آزمایشگاه شده و شروع به آزمایش می‌کنید». «چنانچه به قدر کافی بخت با شما یار باشد، ایده‌ای عالی به ذهن‌تان خطور خواهد کرد».
برگرفته از سایت sciencenewsforstudents
.jpg)
