Bakterilerle Çalışan Bir Kağıt Akü
Fotoğraf : Araştırmacılar bu kağıt pillere güç sağlamak için bakterilerden yararlandılar.
Dünyanın uzak bölgelerinde, elektrik prizleri ve piller gibi günlük ürünler lükstür. Bu bölgelerdeki sağlık çalışanları genellikle teşhis cihazlarına güç sağlamak için elektrikten yoksundur ve ticari piller çok pahalı olabilir. Bugün, araştırmacılar, bu zorlukların üstesinden gelebilecek yeni bir tür pilden ve bakteri tarafından beslenen bir pilden bahsetmişler.
Araştırmacılar bugün sonuçlarını Amerikan Kimya Derneği’nin (ACS) 256. Ulusal Toplantısı ve Fuarında sunacaklar.
“Kağıt, biyosensörler için bir malzeme olarak benzersiz avantajlara sahip” diyor, toplantıda çalışmaları sunan Seokheun (Sean) Choi. “Ucuz, tek kullanımlık, esnek ve yüksek bir yüzey alanına sahip. Ancak, gelişmiş sensörler bir güç kaynağına ihtiyaç duyarlar. Ticari piller çok israfçı ve pahalıdırlar ve kağıt yüzeylere entegre edilemezler. En iyi çözüm ise tabanlı biyo-bataryalar.”
Araştırmacılar daha önce hastalıkların ve sağlık koşullarının ucuz ve elverişli bir şekilde teşhis edilmesinin yanı sıra çevrede kirleticileri tespit etmek için tek kullanımlık kağıt bazlı biyosensörler geliştirdiler. Bu tür birçok cihaz bir sonucu bildirmek için renk değişikliklerine dayanır, ancak çoğu zaman çok hassas değildirler. Hassasiyeti artırmak için, biyosensörler bir güç kaynağına ihtiyaç duyar. Choi, bu tek kullanımlık cihazlara kolayca eklenebilen, bakteriler tarafından beslenen ucuz bir kağıt aküsü geliştirmek istedi.
Böylece Choi ve New York Eyalet Üniversitesi’ndeki meslektaşları Binghamton, kağıt katmanına ince tabaka metaller ve diğer malzemeler basarak bir kağıt pil yaptı. Daha sonra kağıda dondurarak kurutulmuş “exoelectrojenler” yerleştirdiler. Exoelectrojenler, hücrelerinin dışındaki elektronları aktarabilen özel bir bakteri türüdür. Bakteriler kendileri için enerji ürettiklerinde oluşan elektronlar hücre zarından geçer. Daha sonra harici elektrotlarla temas kurabilir ve bataryayı çalıştırabilirler. Pili etkinleştirmek için araştırmacılar su veya tükürük ekledi. Birkaç dakika içinde sıvı, ışık yayan diyot ve hesap makinesi için yeterli elektron üreten bakterileri canlandırdı.
Araştırmacılar ayrıca, oksijenin cihazlarının performansını nasıl etkilediğini de araştırdı. Kağıttan kolayca geçen oksijen, elektrodlara ulaşmadan önce bakterilerin ürettiği elektronları emebilir. Ekip, oksijenin enerji üretimini hafif düşürmesine rağmen, etkinin minimum olduğunu buldu. Bunun nedeni, bakteriyel hücrelerin kağıt liflerine sıkıca bağlanmasıdır, bu da oksijenin müdahale edebilmesi için elektronları anotta hızlı bir şekilde çırpmıştır.
Bir kez kullanılıp atılan kağıt pil, şu anda yaklaşık dört aylık bir raf ömrüne sahiptir. Choi, dondurularak kurutulmuş bakterilerin hayatta kalmasını ve performansını iyileştirmek için şartlar üzerinde çalışarak daha uzun bir raf ömrüne sahip piller üzerinde çalışıyor.Choi, “Güç performansının, çoğu pratik uygulama için yaklaşık 1000 kat artırılması da gerekiyor” diyor. Bu, birden çok kağıt pili istifleyerek ve bağlayarak başarılabilir, diye de not ediyor. Choi, batarya için bir patent başvurusunda bulundu ve ticarileştirmek için endüstri ortakları arıyor.
Araştırmacılar, Ulusal Bilim Vakfı, Deniz Araştırmaları Ofisi ve New York Eyalet Üniversitesi Araştırma Vakfı’ndan destek ve finansman sağlamayı kabul ediyorlar.
Kaynak : sciencedaily.com
