მეცნიერებმა ის 30 წლის წინ, აშშ-ის მდინარე პოტომაკის ტალახიან ნაპირებში ჩამარხული იპოვეს — უცნაური, „დანალექი ორგანიზმი“, რომელსაც ისეთი რამის გაკეთება შეუძლია, რაც აქამდე არავის ენახა ბაქტერიაში.
გეობაქტერიის (Geobacter) გვარის წარმომადგენელი ეს უჩვეულო მიკრობი პირველად მისი უცნაური უნარის გამო შენიშნეს — მაგნეტიტის წარმოქმნის უნარი ჟანგბადის გარეშე; თუმცა, დროთა განმავლობაში მეცნიერებმა დაადგინეს, რომ მას სხვა რამის გაკეთებაც შეუძლია, კერძოდ, ბაქტერიული ნანოსადენის წარმოქმნა, რომელიც ელექტროდენს ატარებს.
Მეცნიერები წლების განმავლობაში ცდილობდნენ ეპოვათ ბუნების ამ საჩუქრის სასარგებლო გამოყენების გზები; მართლაც, ახლახან მათ შექმნეს მოწყობილობა, რომელსაც ეარ-ჯენს ეძახიან (Air-gen). მკვლევართა ჯგუფის ცნობით, ამ მოწყობილობას შეუძლია ელექტროენერგია გამოიმუშაოს ფაქტობრივად არაფრისგან.
„ელექტროენერგიას ვაწარმოებთ თხელი ჰაერიდან. აირ-ჯენი სუფთა ენერგიას 24/7-ზე გამოიმუშავებს“, — ამბობს მასაჩუსეტსის უნივერსიტეტის ელექტროინჟინერი ჯუნ იაო.
მათი განცხადება შეიძლება გაზვიადებულად ჟღერს, მაგრამ იაოსა და მისი კოლეგების მიერ ჩატარებული ახალი კვლევა აღწერს, როგორ შეუძლია ჰაერზე მომუშავე გენერატორს მართლაც გამოიმუშაოს ელექტროენერგია მის გარშემო არსებული ჰაერისგან. ამას ის გეობაქტერიის (ამ შემთხვევაში G. Sulfurreducens) მიერ წარმოქმნილი ელექტროგამტარი ცილის ნანოსადენების საშუალებით ახერხებს.
აირ-ჯენი შედგება 7 მიკრომეტრის სისქის ცილის ნანოსადენების ფენისაგან, რომელიც ორ ელექტროდს შორის არის მოთავსებული, მაგრამ ამავე დროს, ასევე მოშიშვლებულია ჰაერზე.
იმის გამო, რომ ჰაერი ეხება, ნანოსადენების ფენას შეუძლია შეიწოვოს (ადსორბცია) ჰაერში არსებული წყლის ორთქლი, რისი წყალობითაც მოწყობილობა გამოიმუშავებს ორ ელექტროდს შორის მოძრავ უწყვეტ ელექტროდენს.
ჯგუფის განცხადებით, მუხტს სავარაუდოდ წარმოქმნის ტენიანი გრადიენტი, რომელიც ქმნის პროტონების დიფუზიას ნანოსადენების მასალაში.
ავტორთა განმარტებით, ბიოლოგიურ სისტემებში, მუხტების დიფუზია იწვევს გამოყოფილი მემბრანის პოტენციალის ელექტრული ველის კონტრბალანსს ან პოტენციურ ანალოგს.
„შენარჩუნებული ტენიანობის გრადიენტი, რომელიც ფუნდამენტურად განსხვავდება აქამდე სხვა სისტემებში ნანახისგან, კარგად ხსნის უწყვეტი ძაბვის გამომუშავებას ჩვენი ნანოსადენების მოწყობილობიდან“, — წერენ მკვლევრები.
აღმოჩენა თითქმის შემთხვევით მოხდა, როცა იაომ შენიშნა, რომ მოწყობილობები, რომლითაც ის ექსპერიმენტს ატარებდა, ელექტროენერგიას თავისით წარმოქმნიდა.
„შევნიშნე, რომ ნანოსადენებისა და ელექტროდების სპეციფიკური კონტაქტის დროს, მოწყობილობები ელექტროდენს წარმოქმნიდნენ. დავადგინე, რომ გადამწყვეტ როლს ასრულებდა ატმოსფერულ ტენიანობასთან შეხება, რომ ნანოსადენები წყალს იწოვდნენ და მოწყობილობის მასშტაბით წარმოქმნიდნენ ძაბვის გრადიენტს“, — ამბობს იაო.
წინა კვლევამ აჩვენა, რომ სხვა სახის ნანომასალებით, მაგალითად, გრაფენით შესაძლებელია ჰიდროვოლატური ენერგიის წარმოება, მაგრამ ყოველი მცდელობისას წარმოიქმნებოდა ელექტროენერგიის მხოლოდ ხანმოკლე ანთება, რამდენიმე წამის განმავლობაში.
შედარებისათვის, აირ-ჯენიგამოიმუშავებს დაახლოებით 0,5 ვოლტის სტაბილურ ძაბვას, დენის სიმკვრივე კი 17 მიკროამპერია კვადრატულ სანტიმეტრზე. ეს არ გახლავთ ბევრი ენერგია, მაგრამ მკვლევართა განცხადებით, რამდენიმე ასეთი მოწყობილობის შეერთებამ შეიძლება გამოიმუშაოს პატარა მოწყობილობების, მაგალითად, სმარტფონის დასამუხტად საკმარისი ენერგია; თანაც, ყოველგვარი ნარჩენების გარეშე, მხოლოდ ჰაერში არსებული ტენის საშუალებით (საჰარის მსგავსად მშრალ რეგიონებშიც კი).
იაოს თქმით, მისი საბოლოო მიზანი უფრო ფართომასშტაბიანი სისტემების შექმნაა, რადგან ამ ტექნოლოგიის გამოყენება შესაძლებელია ელეტროენერგიით სახლების მოსამარაგებლად, ამისათვის კი საჭირო იქნება ნანოსადენების შერევა კედლის საღებავში.
მიუხედავად წარმოუდგენელი პოტენციალისა, G. Sulfurreducens-ი შეზღუდული რაოდენობის ნანოსადენებს წარმოქმნის.
კიდევ ერთი მსგავსი კვლევის ფარგლებში, მიკრობიოლოგმა დარეკ ლოვლიმ, რომელმაც პირველმა აღმოაჩინა გეობაქტერია 1980-იან წლებში, ამ პრობლემიდან გამოსავალი იპოვა — სხვა ბაქტერიების გენმოდიფიცირება (მაგალითად, ნაწლავის ჩხირის) ისე, რომ მათაც იგივე ფუნქცია შეასრულონ.
ლოვლის განცხადებით, ამ მეთოდის გამოყენებით, ნაწლავის ჩხირი მათ ცილების ნანოსადენების ქარხანად გარდაქმნეს.
კვლევა ჟურნალ Nature-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია umass.edu-სა და ScienceAlert-ის მიხედვით.
