News image News image News image News image News image News image News image News image


Искусственные клетки могут вырабатывать энергию
Нанотехнологии как наука - Нанотехнологии в энергетике

искусственные клетки могут вырабатывать энергию

В статье исследователей из Йельского университета и Национального института стандартов (NIST) (США), вышедшей в журнале Advanced Materials, описана чрезвычайно упрощенная модель клетки.

Она не просто поможет пролить свет на то, каким образом некоторые клетки создают электрические импульсы, эта модель работает, как маленькая батарея.

Такие искусственные клетки могут стать альтернативой традиционным твердотельным источникам энергии.

Синтетические клетки, созданные сотрудником NIST Дэвидом Лавэном и его коллегами, представляют собой окруженные липидной оболочкой капли водно-солевого раствора, содержащего ионы калия и хлора.

Молекулы липидов примечательны тем, что один конец молекулы притягивается к молекулам воды, другой конец их отталкивает. Когда две такие клетки соприкасаются друг с другом, гидрофобные концы липидов на внешней стороне клетки реагируют друг на друга, образуя стабильную двухслойную перегородку, разделяющую содержимое клеток - точно так же, как это делают настоящие клеточные мембраны.

Однако этим работа исследователей отнюдь не исчерпывается. Они внесли в двуслойную перегородку модифицированный белок - альфа-гемолизин, производимый бактерией Staphylococcus aureus. Эти добавленные белки создают в перегородке поры, способные пропускать ионы туда и обратно - точно так же, как поры в биологической клетке.

Таким образом, либо положительные, либо отрицательные ионы могут преодолевать перегородку, создавая электрический потенциал, - пишет Лавэн. - Пользуясь этим потенциалом, мы можем получить электрический ток .

Если растворы в двух клетках изначально обладают разными концентрациями, то, введя в клетки металлические электроды, мы получим настоящий гальванический элемент. Компенсируя ток ионов через каналы, в соединяющем электроды проводнике возникнет электрический ток. Постепенно концентрации ионов в клетках уравняются - система разрядится.

По мнению Лавэна, создание искусственных копий сложных клеток - например, клеток электрического угря, позволяющих ему оглушать добычу электрическим импульсом - пока что слишком сложная задача. Пока что ученые заняты исследованием построенной ими простейшей системы, работу которой удобно изучать именно в силу минимального набора элементарных свойств - таких, как размер капель, концентрации водных растворов и количества ионных каналов в перегородке между клетками.

Миниатюрная батарея из двух искусственных клеток, содержащая всего 200 нанолитров раствора, способна поддерживать электрический ток в течение почти 10 минут. Большая по размерам система, содержащая порядка 11 микролитров, продержалась более четырех часов.

По соотношению производимой энергии и данного объема биологические батареи в двадцать раз менее эффективны, чем традиционные свинцово-кислотные аккумуляторы. Но в отношении денежной стоимости превращения химической энергии в электрическую искусственные клетки уже вполне сравнимы с твердотельными устройствами, превращающими тепло, свет или механическое напряжение в электричество - таким образом, рано или поздно синтетические клетки могут занять их место в инструментарии нанотехнологий.

 


Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Применение нанотехнологий

Однофазная интеркаляция/деинтеркаляция л

News image

Рис.1. Рентгенограммы образцов LiFePO4 S40 и S140: (a) общий вид профиля, (b) увеличение пика (211/020), де...

Нанотехнологии, которые нас убивают

News image

Мне всегда было интересно: какие отечественные нанотехнологии применяются для обеспечения хорошей погоды на политически важ...

Химики предлагают новый метод очистки во

News image

Очистка водорода необходима перед его применением в качестве топлива для топливных элементов, но существующие методы не...

Космический лифт и нанотехнологии

News image

От фантастики к реальности КОСМИЧЕСКИЙ ЛИФТ - это лента, один конец которой присоединен к по...

Вездесущий графен

News image

Как известно, существует два подхода к синтезу пленок графена большой площади. Первый подход заключается в х...

Нано-цирконийполикарбосилан — прорыв в п

News image

Нано-цирконийполикарбосилан (HZrПКС) — предкерамический полимер для получения высокопрочной жаростойкой бескислородной композиционной керамики, обладающей стабилизированной структурой. Но...

Украинцы вырастили самый большой сапфир

News image

Новости по теме: На Тайване ученые вырастили трех светящихся зеленых свинейВ Мексике залили самый большой в ...

Навигация и управление

News image

Компания Crossbow, специализирующаяся на разработке различных электронных устройств, выпустила систему навигации NAV420, которая позволяет управлять во...

Новости нанотехнологий

Кремниевые нанотрубки выращивают без применения золота

Кремниевые нанопроволоки помогут уменьшить размеры микрочипов. Ученые из Института Физики микроструктур Макса Планка в Галле впервые разработали нанопроволоки на кре...

Казавшаяся трудноразрешимой задача придания изделиям из

Казавшаяся трудноразрешимой задача придания изделиям из графена желаемой формы оказалась подвластна капелькам воды – о пластичности графеновых наноструктур сообщают химики из...

Влияние полярности электрического поля на рост вертикал

Одно из наиболее перспективных направлений использования углеродных нанотрубок (УНТ) связано с разработкой холодных полевых эмиттеров на их основе. Уникальные особенности та...

Наноальтернатива таблеткам

  Одним из первых медицинских применений нанотехнологии стало разработанное учеными из США быстродействующее лекарство от импотенции, которое сможет соперничать таблетками Частицы препарата ...

Композиты медицинские «MBM — ЛН»

Справка о применении в клинической практике композитного материала «MBM — ЛН» Композитный материал «MBM — ЛН» представляет собой ткань черного цвета. Развитая по...

More in: Технологии, Наноматериалы, Наномедицина, НаноТехника , Новости

Популярные заметки:

Космический лифт и нанотехнологии

От фантастики к реальности КОСМИЧЕСКИЙ ЛИФТ - это лента, один конец которой присоединен к поверхности Земли, а другой находится на...

Ученые слепили самого маленького в мире снеговика

Фигурка получилась высотой всего в одну сотую миллиметра – впятеро меньше толщины человеческого волоса. Как правило, дети состязаются друг с другом в ...

Kyosemi использует в солнечных ячейках фотодиоды шарооб

На 2-ой Международной выставке по генерации электроэнергии с помощью фотовольтаических приборов (Second International Photovoltaic Power Generation Expo), проходившей 27 – 29...

Распыляемые фотоэлементы заряжают энергией практически

Громоздкие и дорогие фотоэлектрические панели уже в прошлом. Что готовит нам будущее? На целые здания, крыши и даже окна распыляются революционные че...

Инновационный термометр поможет физикам, работающим со

Когда физики стремятся охладить атомы до еще более низких температуры, они сталкиваются с непростой задачей по разработке новых, более надежных сп...

Your are currently browsing this site with Internet Explorer 6 (IE6).

Your current web browser must be updated to version 7 of Internet Explorer (IE7) to take advantage of all of template's capabilities.

Why should I upgrade to Internet Explorer 7? Microsoft has redesigned Internet Explorer from the ground up, with better security, new capabilities, and a whole new interface. Many changes resulted from the feedback of millions of users who tested prerelease versions of the new browser. The most compelling reason to upgrade is the improved security. The Internet of today is not the Internet of five years ago. There are dangers that simply didn't exist back in 2001, when Internet Explorer 6 was released to the world. Internet Explorer 7 makes surfing the web fundamentally safer by offering greater protection against viruses, spyware, and other online risks.

Get free downloads for Internet Explorer 7, including recommended updates as they become available. To download Internet Explorer 7 in the language of your choice, please visit the Internet Explorer 7 worldwide page.