Углеродные нанотрубки повышают эффективность «нанобионических» бактериальных солнечных фотоэлементов.

Фото: Depositphotos

Нанотехнологии
Инструменты
Шрифты

Инженеры нашли способ вставлять углеродные нанотрубки в фотосинтезирующие бактерии, что значительно увеличивает их электрическую мощность. Они даже передают эти нанотрубки своим потомкам при делении посредством того, что команда называет «унаследованной нанобионикой».

Солнечные батареи являются ведущим источником возобновляемой энергии, но их производство оказывает большое влияние на окружающую среду. Как и во многих других случаях, мы можем брать у природы подсказки о том, как улучшить наши собственные устройства, и в этом случае фотосинтезирующие бактерии, которые получают энергию от солнечного света, могут быть использованы в микробных топливных элементах.

В новом исследовании команда Федеральной политехнической школы Лозанны EPFL дала этим бактериям толчок, вставив углеродные нанотрубки — крошечные свернутые листы графена, материала, который известен своей проводимостью. Бактерии с техническим внедрением нанотрубок могли производить в 15 раз больше электричества, чем их немодифицированные собратья, из того же количества солнечного света.

Исследователи говорят, что поместить нанотрубки внутрь бактерий — непростая задача, но они справились с этим, украсив их поверхность положительно заряженными белками. Это притягивает их к внешним мембранам бактерий, которые заряжены отрицательно. Это сработало на двух видах бактерий, Synechocystis и Nostoc, которые имеют очень разные формы.

Но, возможно, самая интригующая часть заключается в том, что когда бактерии делятся, они передают углеродные нанотрубки — и, следовательно, лучшие электрические свойства — новым клеткам. Однако со временем это уменьшается, поскольку концентрация углеродных нанотрубок распределяется между все большим количеством клеток, но это интересное доказательство концепции того, что команда называет унаследованной нанобионикой.

«Это похоже на искусственную конечность, которая дает вам возможности, превосходящие те, которые вы можете достичь естественным образом», — сказал профессор Ардемис Богоссян, автор исследования. «А теперь представьте, что ваши дети могут унаследовать эти свойства от вас, когда родятся. Мало того, что мы придали бактериям это искусственное поведение, это поведение также унаследовано их потомками. Это наша первая демонстрация унаследованной нанобионики».

Команда говорит, что, помимо производства новых фотоэлектрических устройств, этот метод введения углеродных нанотрубок также может быть полезен для мониторинга внутренней работы бактерий или для отслеживания родословной между поколениями в популяции.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Nanotechnology.

Источник: EPFL.