Какая связь между бактериями и солнечными технологиями? Какие чудесные искры вызовет столкновение между ними? Это может быть трудно представить. Но наука настолько замечательна, что сегодня я представлю бумажный микробный солнечный элемент. Исследователи из Имперского колледжа Лондона использовали новую струйную технологию для «печати» цианобактерий на солнечных элементах, которые могут не только служить датчиками для регистрации показателей физического здоровья, но также контролировать качество воздуха и собирать энергию, в качестве покрытия.
Цианобактерии не новы и существуют уже миллиарды лет. Они синтезируют себе пищу посредством фотосинтеза, поглощая солнечный свет и превращая его в энергию. Как и растения, в процессе они выделяют кислород, и именно их присутствие изменяет состав земной атмосферы, позволяя более крупным организмам дышать и процветать на Земле. Теперь у цианобактерий есть еще одна особая цель — делать крошечные биологические солнечные батареи.
Эти крошечные существа используются для создания «живых» чернил, которые можно напечатать на бумаге или даже на других поверхностях, получая солнечнечные батареи. Исследователи из Имперского колледжа Лондона, Кембриджского университета и Центра Святого Мартина использовали струйный принтер для рисования цианобактерий в виде четких узоров на тонких пленках проводящих углеродных нанотрубок, которые также были напечатаны на той же поверхности. Крошечные существа не только пережили процесс печати, но и смогли генерировать определенное количество электроэнергии посредством фотосинтеза в течение 100 часов. Устройство не производит выработать много электроэнергии: девять одинаковых микробных солнечных панелей на бумажной основе, соединенных последовательно, могут питать электронные часы или светодиодные фонари.
По сравнению с солнечными панелями, установленными на крыше, их срок службы может показаться относительно коротким, но «бумажные биофотоэлектрические элементы (BPV) не предназначены для замены традиционной технологии солнечных элементов для крупномасштабного производства электроэнергии, вместо этого их можно использовать в небольших устройствах». которые требуют небольшого количества ограниченной электрической энергии, такие как датчики окружающей среды и носимые биосенсоры.Они одноразовые, биоразлагаемые, и они также могут работать в темноте, высвобождая электричество через свет.
По словам доктора Андреа из Департамента наук о жизни Имперского колледжа Лондона, бумажные микробные солнечные панели можно комбинировать с биосенсорной технологией для мониторинга показателей здоровья, таких как уровень сахара в крови у людей с диабетом. Поскольку новая технология очень рентабельна, она может «проложить путь к ограниченным медицинским бюджетам и нехватке ресурсов в развивающихся странах», — сказал он.
Хейзел Ассендер, адъюнкт-профессор материалов Оксфордского университета, Великобритания, считает, что применение бактерий открывает совершенно новые возможности в области зондирования, но все еще есть некоторые сложные проблемы, например, какие «атмосферные» компоненты могут использовать такие сенсоры. монитор? Как он будет реагировать на возможные изменения окружающей среды?
В настоящее время микробные солнечные элементы на бумажной основе, все еще находятся на стадии концепции, то есть в периоде теоретической осуществимости. Биосолнечные панели пилотной стадии небольшие, размером с ладонь, и следующая задача состоит в том, чтобы сделать более прочные и долговечные солнечные панели, которые, по мнению исследователей, можно увеличить до размера бумаги формата А4.
Ответственный редактор/Чжу Чжанъюй
