مهار ويروس‌ها براي خلق انرژي

 

مسابقه بر سر ريزسازي هر چه بيشتر قطعات و لوازم الكترونيك گويا تمامي ندارد و هر روز شاهد اخبار متنوع ابداعات و پيشرفت‌ها در اين حوزه هستيم كه هرچند ظاهر امر از همت دانشمندان و محققان دانش مهندسي انرژي و قدرت حكايت دارد، ولي بي‌ترديد نتايج و دستاوردهاي آن حوزه‌هاي ديگر دانش را نيز متاثر خواهد ساخت. در اين ميان و طي سال‌هاي اخير، ميكروارگانيسم‌هايي همچون باكتري‌ها و ويروس‌ها به دستمايه‌هاي قابلي براي رويكردهاي مختلف مهندسي زيست بنيان و ارائه طيف متنوعي از تجهيزات حوزه مهندسي الكترونيك و انرژي بدل شده‌اند.در ادامه همين تلاش‌ها محققان بار ديگر پاي اين مصالح زيستي را به آزمايشگاه‌هاي خود باز كرده‌اند تا از آنها براي ساخت ادوات خرد و ظريفي جهت مهار انرژي استفاده كنند؛ در اين سناريوي تازه قرار است ويروس‌ها نقش ريزمولدهايي را ايفا كنند كه انرژي حاصل از فشارها و ضربات مكانيكي ظريفي در حد فشار و ضربه انگشت را مهار كرده و اين توان جمع‌آوري شده را براي به كارانداختن دستگاهي مانند يك نمايشگر كوچك كريستال مايع خرج كنند. با اين اوصاف، يك الكترود در اندازه يك تمبر پستي كه با چنين ويروس‌هاي مهندسي شده مخصوصي روكش شده باشد مي‌تواند فشار كوچكي مثل ضربه انگشت را به برق تبديل كند؛ پيشرفتي كه در نوع خود مي‌تواند به ساخت مولدهاي ظريفي به ضخامت كاغذ منجر شود و دنياي الكترونيك و چه بسا حوزه‌هاي بسيار مهم و حساسي همچون پزشكي را متاثر كند. البته اين رويكرد جالب نيازمند كار و تحقيقات بيشتري است ولي به قول محققان مي‌تواند نخستين گام‌هاي نويدبخش در جهت توسعه فناوري‌هايي نظير مولدهاي برق شخصي، فعال‌سازهاي مورد استفاده در نانوافزارها و ساير ادوات و تجهيزات الكترونيك ويروس بنيان به‌شمار رود. به عنوان نمونه يكي از گام‌هاي نخست اين رويكرد مي‌تواند به ايجاد ريزافزاري با كاركرد يك ژنراتور بسيار ظريف و نازك به ضخامت كاغذ منجر شود.

طي سال‌هاي اخير، ميكروارگانيسم‌هايي همچون باكتري‌ها و ويروس‌ها به دستمايه‌هاي قابلي براي رويكردهاي مختلف مهندسي زيست بنيان و ارائه طيف متنوعي از تجهيزات حوزه مهندسي الكترونيك و انرژي بدل شده‌اند

چنين مولدي مي‌تواند داخل كفشمان جاسازي شده و همچنان كه راه مي‌رويم موجب توليد انرژي و مثلا شارژ شدن تلفن همراه‌مان شود چراكه در آن قطعه ظريف الكترونيكي جمعيتي از ويروس‌هاي بي‌ضرر مهار شده‌ است و همان‌ها انرژي مكانيكي راه رفتن ما را به برق تبديل مي‌كند.رويكرد مورد آزمايش دانشمندان براي ساخت ژنراتوري ويروسي كه نيروي ضرب انگشت را به بار الكتريكي تبديل مي‌كند، هرچند از مهندسي مهمي حكايت دارد ولي ساز و كار اصلي‌اش از يك خاصيت شناخته شده موسوم به فيزوالكتريك سود مي‌جويد.محققان براي احراز صلاحيت ويروس‌ها يك آزمون ميدان الكتريكي ترتيب دادند و پس از اعمال يك ميدان الكتريكي به غشايي از ويروس‌هاي كانديد شده با استفاده از ميكروسكوپ مخصوصي به تماشاي نتيجه كار نشستند. پروتئين‌هاي مارپيچي روكش ويروس‌ها در واكنش به ميدان الكتريكي دچار پيچ و تاب و چرخش شدند كه نشانه‌اي قطعي از وجود اثر فيزوالكتريك نزد آنها بود. محققان در مرحله بعد با دستكاري ژن‌هاي ويروسي و افزودن چهار ملكول با بار منفي به پوشش بيروني ويروس‌ها سعي كردند تأثير موجود را تقويت كنند. اين بارهاي منفي باعث مي‌شد ظرفيت ايجاد ولتاژ ويروس‌ها افزايش پيدا كند.اتفاق برجسته‌اي كه در اين مرحله رخ مي‌دهد مي‌تواند همان فرآيند زمينه‌ساز براي ساخت ادواتي باشد كه انرژي برق را با استفاده از لرزش‌ها و ارتعاشات رويدادهاي زندگي روزمره ما توليد مي‌كند و به اين وسيله روش آسان‌تري براي ساخت ريزافزارهاي الكترونيك به دست مي‌آيد. محققان از اين مرحله نيز فراتر رفته و براي اين كه معلوم شود چنين غشاي ويروسي قابليت تقويت شدن دارد، چند لايه از آنها را روي هم انباشته كردند. نتيجه كار نشان داد كه پشته‌اي به ضخامت حدود 20 لايه مي‌تواند قوي‌ترين تأثير را به نمايش بگذارد. اما دامنه عملكرد ريزافزارهاي الكترونيك ويروسي از اين دست براي تأمين نيروي برق چگونه است؟ محققان يك ريز مولد ويروس بنيان به ابعاد يك سانتي‌متر تهيه كردند كه مابين دو الكترود طلا اندود پيچيده شده و الكترودها با سيم به يك نمايشگر كريستال مايع متصل شده بودند.زماني كه فشار به مولد اعمال مي‌شد مي‌توانست تا 6 نانو آمپر جريان و 400 ميلي ولت برق توليد كند. چنين جرياني براي روشن كردن رقم «1» روي صفحه نمايشگر كفايت مي‌كند و تقريبا يك‌چهارم ولتاژ يك باتري قلمي سايز متوسط مي‌شود.هرچند رويكردهاي ويروس بنيان براي ساخت ريزافزارهاي تأمين‌كننده انرژي در ابتداي راه است، اما محققان معتقدند با توجه به اين كه ابزارهاي زيست فناوري امكان توليد ويروس‌هاي مهندسي شده ژنتيكي در مقياس وسيع را فراهم مي‌آورد، مواد فيزوالكتريكي مبتني بر ويروس‌ها مي‌تواند مسير آسان‌تري را به سوي آينده ريزافزارهاي الكترونيك مهيا كند.






تاريخ : چهار شنبه 7 تير 1391برچسب:, | | نویسنده : مقدم |