Відомо, що деякі бактерії виробляють свою власну електрику, що може зробити їх корисними для батарей і паливних елементів. Але поки такі спроби були неефективними і негнучкими. Тепер дослідники з Технологічного інституту Карлсруе (KIT) створили «біогібридну» систему, побудовану навколо гідрогелю, яка може підтримувати мікроби, ефективно збираючи їх енергію.
Бактерії в основі цієї системи відомі як екзоелектрогени. Це сімейство мікробів може виробляти електрони, переміщати їх через зовнішню мембрану і потім віддалятися від клітини. Якщо ми зможемо зловити ці електрони, екзоелектрогенні бактерії можуть суттєво допомогти у створенні живих батарей.
Але в цьому є одна велика проблема, яка досі не була вирішена. Матеріали, які проводять, необхідні, щоб переносити електрони до електроду, але більшість з них не дуже гарні для бактерій. З іншого боку, ті матеріали, які більш підходять для бактерій, не є ефективними провідниками.
Для нового дослідження вчені розробили власний матеріал. Він починається з гідрогелю, виготовленого з вуглецевих нанотрубок і наночастинок кремнезему, які проводять електрику. Це все тримається разом з нитками ДНК. Потім додаються екзоелектрогенні бактерії разом з живильним середовищем для підтримки їх життєдіяльності.
Дослідники виявили, що бактерії добре росли на матеріалі, проникаючи глибоко в пори гідрогелю. Гідрогель також добре впорався з проведенням електрики.
Вчені також створили спосіб вимкнути батарею. Коли гель більше не потрібен, можна додати фермент, який розрізає нитки ДНК і викликає руйнування матеріалу.
Крім того, «рецепт гелю» може бути покращений, щоб змінити деякі властивості матеріалу, зокрема, шляхом зміни розміру і послідовності ниток ДНК.
Дослідження було опубліковано в журналі ACS Applied Materials & Interfaces.