Скоро ваш смартфон сможет работать на бактериях

Рои бактерий могут использоваться для питания смартфонов, говорят эксперты

Команда исследователей Оксфордского университета обнаружила, что естественное движение бактерий можно использовать для накопления и активации крошечных «ветряных электростанций» в смартфонах.

Исследователи объяснили в журнале Science Advances, как они использовали компьютерные симуляции, чтобы продемонстрировать, что случайный эффект роения плотных активных веществ, таких как бактерии, можно организовать для вращения цилиндрических ротор и обеспечения стабильного и надежного источника электрической энергии.

Соавтор доктор Тайлер Шендрук, долгосрочный стипендиат EMBO в Центре теоретической физики имени Рудольфа Пейерса при Оксфордском университете, и его коллеги утверждают, что эти биологически управляемые микроскопические электростанции в конечном итоге могут стать ультра-миниатюрными двигателями для крошечных, созданных человеком устройств, которые собираются и питаются самостоятельно – от оптических переключателей до микрофонов смартфонов.

«Многие энергетические проблемы общества находятся на уровне гигаватт, но некоторые из них совершенно микроскопические. Один из потенциальных способов генерации крошечных количеств энергии для микромашин может заключаться в том, чтобы собирать ее непосредственно из биологических систем, таких как суспензии бактерий», – сказал доктор Шендрук.

Рост или цветение бактерий обычно слишком неорганизованно, чтобы генерировать какую-либо значимую мощность. Поэтому, когда в ходе экспериментов был введен один ротор, он оказался неэффективным и просто «бросался» бактериями.

Тем не менее, исследователи разработали специальную решетку из 64 микро-роторов, и, когда бактерии «роились» вокруг, она спонтанно организовалась таким образом, что соседние роторы начали вращаться в противоположных направлениях – простая структурная организация, напоминающая ветряную электростанцию.

Доктор Шендрук добавил: «Удивительно то, что нам не пришлось заранее проектировать микроскопические турбины в форме шестерен. Роторы просто собрали себя в нечто вроде бактериальной ветряной электростанции.

«Когда мы проводили симуляцию с одним ротором в бактериальной турбулентности, он просто случайно перемещался. Но когда мы поместили массив ротор в живую жидкость, они внезапно образовали регулярный узор, при этом соседние роторы вращались в противоположных направлениях.»

Соавтор доктор Амин Дустмохаммади из Оксфордского университета, кафедра физики, сказал: «Способность получать даже крошечное количество механической работы из этих биологических систем ценна, потому что они не требуют внешнего источника энергии и используют внутренние биохимические процессы для движения.

«На микроуровне наши симуляции показывают, что поток, создаваемый биологическими структурами, способен реорганизовываться таким образом, чтобы генерировать постоянную механическую мощность для вращения массива микроротор.»

Старший автор профессор Джулия Йоманс из Оксфордского университета, кафедра физики, добавила: «Природа великолепно создает крошечные двигатели, и существует огромный потенциал, если мы сможем понять, как использовать подобные конструкции.»