Biologisia nanojohteita

Biotieteissä on väitelty pitkään siitä, onko mikrobi Geobacterilla mikrobisia proteiinisäikeitä, joita pitkin se voisi siirtää sähkövarauksia kuten sähköjohteissa konsanaan.

Nyt University of Massachusetts at Amherstin tutkijat ovat tuottaneet todisteita väitteen tueksi. He ovat kuvanneet ilmiötä uudenlaisella sähköstaattisen voiman mikroskopian (EFM) kuvausmenetelmällä.

Tutkijat toteavat tiedotteessaan, että pistäessään elektroneja yhteen pisteeseen mikrobisia nanolankoja, niin koko säie loistaa elektronien edetessä sen läpi. Kyseessä on sama vaste, joka voidaan nähdä hiilinanoputkella tai muulla johtavalla nanolangalla.

Ilmiö tuo esiin monia uusia mahdollisuuksia biologiassa. Perinteisesti biologiassa tiedetään, että biologisissa aineissa elektronit liikkuvat hyppimällä biokemiallisista yhden elektronin pisteestä toiseen.

Sen sijaan tutkituissa nanosäikeissä elektronit eivät liity vain yhteen molekyyliin vaan liikkuvat johdemaisesti. Johdemaisesta liikkumisesta on saatu erilaisia todisteita jo vuodesta 2011 lähtien mutta nyt EFM tarjoaa lopullisen vahvistuksen aiheesta, toteaa fyysikko Nikhil Malvankar.

Mikrobiologisti Derek Lovley puolestaan toteaa, että todetulla ilmiöllä on tärkeitä ympäristöllisiä ja käytännön seurauksia. "Mikrobilajit kommunikoivat sähköisesti näiden johtojen kautta ja jakavat energiaa tärkeille prosesseille, kuten jätteiden muuntaminen metaanikaasuksi.

Johtavat nanosäikeet mahdollistavat Geobacterien tuottaa sähköä sekä elää raudassa ja muissa maaperän metalleissa. Tutkijat uskovatkin, että tekniikalla on merkittäviä vaikutuksia monilla aloilla joissa fysiikka ja biologia kohtaavat.

Fysiikan professori Mark Tuominen toteaa, että tämä löytö ei vain esitä uutta tärkeää periaatetta biologiassa vaan myös materiaalitieteissä. Se avaa mielenkiintoisia mahdollisuuksia proteiinipohjaisesta nanoelektroniikasta.

Ne ovat myös potentiaalisia vihreän elektroniikan komponentteja. Ne voidaan valmistaa uusiutuvista ja myrkyttömistä materiaaleista. Nyt tiedetään miten säikeet toimivat ja niitä voidaan geneettisesti manipuloida erilaisia ​​sovelluksia varten.

Parhaillaan Geobacterista kehitetään jo sähköistä anturia havaitsemaan ympäristön epäpuhtauksia. Toinen sovellusmahdollisuus on Geobacteriin perustuva mikrobiologinen tietokone.

Aiheesta aiemmin:

Biologista taajuuskanavointia