Mereka menjumpainya di tebing sungai Potomac yang berlumpur lebih dari tiga dekad yang lalu: 'organisma sedimen' yang pelik yang dapat melakukan perkara yang tidak pernah diharapkan oleh bakteria.
Mikroba yang tidak biasa ini, yang tergolong dalam genus Geobacter, terkenal dengan kemampuannya menghasilkan magnetit tanpa oksigen, tetapi lama-kelamaan, para saintis mendapati bahawa ia dapat membuat benda lain, seperti kawat nanow bakteria yang mengalirkan elektrik.
Selama bertahun-tahun, para penyelidik telah berusaha mencari cara untuk memanfaatkan hadiah semula jadi ini, dan tahun ini mereka melancarkan peranti yang mereka namakan Air-gen. Menurut pasukan, peranti mereka dapat menghasilkan elektrik dari … baik, hampir tidak ada.
“Kami benar-benar membuat elektrik dari udara tipis,” kata jurutera elektrik Jun Yao dari University of Massachusetts Amherst pada bulan Februari. 'Air-gen menghasilkan tenaga bersih 24 jam sehari.'
Tuntutan itu mungkin terdengar seperti keterlaluan, tetapi satu kajian baru-baru ini oleh Yao dan pasukannya menerangkan bagaimana penjana berkuasa udara hanya dapat menjana elektrik apabila terdapat udara di sekitarnya. Ini semua berkat kawat nano protein konduktif elektrik yang dihasilkan oleh Geobacter (dalam kes ini, G. serreducens).
Air-gen terdiri daripada lapisan tipis nanowire protein, setebal hanya 7 mikrometer, terjepit di antara dua elektrod.
Filem nanowire mampu menyerap wap air yang ada di atmosfera, yang membolehkan peranti menghasilkan arus elektrik berterusan yang dilakukan di antara dua elektrod.
Para saintis mengatakan cas itu dibuat oleh kecerunan kelembapan yang menyebarkan proton ke dalam bahan nanowire.
“Penyebaran cas ini diharapkan dapat menyebabkan medan elektrik pengimbang atau potensi yang serupa dengan potensi membran rehat dalam sistem biologi,” penulis menjelaskan dalam kajian mereka.
“Kecerunan kelembapan berterusan, yang pada dasarnya berbeza dari apa yang dilihat pada sistem sebelumnya, menjelaskan voltan keluaran berterusan dari peranti nanowire kami.”
Penemuan itu dibuat secara tidak sengaja ketika Yao memperhatikan bahawa alat yang dia uji coba nampaknya akan membuat elektrik dengan sendirinya.
“Saya melihat bahawa ketika kabel nano bersentuhan dengan elektrod dengan cara tertentu, mereka menghasilkan arus,” kata Yao.
“Saya mendapati bahawa pendedahan kepada kelembapan atmosfera adalah penting dan protein nanowires menyerap air, mewujudkan kecerunan tekanan.”
Kajian terdahulu menunjukkan bahawa penjanaan tenaga hidroelektrik dihasilkan menggunakan jenis nanomaterial lain seperti graphene, tetapi percubaan ini kebanyakannya menghasilkan hanya denyutan elektrik pendek yang hanya bertahan beberapa saat.
Sebaliknya, Air-gen menghasilkan sekitar 0,5 V DC dengan arus sekitar 17 mikroamper per sentimeter persegi.
Tidak banyak tenaga, tetapi pasukan mengatakan bahawa menyambungkan banyak peranti dapat menghasilkan tenaga yang cukup untuk mengecas peranti kecil seperti telefon pintar dan elektronik peribadi lain – semuanya tanpa membuang dan menggunakan apa-apa kecuali kelembapan persekitaran (walaupun dalam keadaan kering kawasan seperti Gurun Sahara).
“Tujuan utamanya adalah untuk membangun sistem berskala besar,” kata Yao, menjelaskan bahawa sangat memerlukan teknologi ini dapat digunakan untuk memberi tenaga kepada rumah dengan kabel nanowow yang tertanam di cat dinding.
“Sebaik sahaja kita beralih ke pengeluaran wayar berskala perindustrian, saya sepenuhnya berharap bahawa kita akan dapat membina sistem besar yang akan memberikan sumbangan yang signifikan terhadap pengeluaran tenaga lestari.”
Kajian berkaitan oleh ahli mikrobiologi rakan sekerja Derek Lowley, yang pertama kali mengenal pasti mikrob Geobacter pada tahun 1980-an, dapat membantu dengan ini: membuat genetik mikrob lain, seperti E. coli, untuk melakukan trik yang sama pada skala besar.
“Kami telah menjadikan E. coli menjadi kilang protein nanowire,” kata Lovli.
Hasilnya dilaporkan di Nature.
Sumber: Foto: (Makmal UMass Amherst / Yao dan Lovley / Ella Maru Studio)
