Oxford University araştırmacıları bakterilerin doğal hareketlerinin mikroskobik rüzgar santralleri kuracak şekilde kullanılabileceğini ve bu enerjinin akıllı telefon bileşenleri gibi insan yapımı bazı mikro-makinelere güç sağlayabileceğini gösterdi.
Science Advances’da yayımlanan çalışmada, bakteriler gibi yoğun ve aktif hareket edebilen maddelerin kaotik toplanma etkilerini göstermek üzere bilgisayar simülasyonlarından yararlanıldı ve bu etkinin organize edilmesi ile silindirik rotorların döndürülebileceği ve istikrarlı güç kaynakları üretilebileceği ortaya koyuldu.
Araştırmacılar, birgün kendiliğinden kurulan ve kendi enerjisini sağlayan minik insan-yapımı cihazların mikroskobik motorlarını bu tip biyolojik güç kaynaklarının oluşturabileceğini öne sürüyor. Bu cihazların içine akıllı telefon mikrofonlarından, optik anahtarlama bileşenlerine kadar birçok yapı dahil edilebileceği ön görülüyor.
Enerji, güç kaynağı veya batarya kaynaklı sorunların çoğunluğu gigawattlarla ölçülen aralıklarda olsa da, bazıları da çok daha alt seviyede mikroskobik düzeyde olabiliyor. Bu anlamda, küçük ölçekteki enerji problemlerini çözmenin yolu belki de, direkt olarak bu enerjiyi küçük enerji kaynakları olabilecek bakteriler gibi bir takım biyolojik temelli süspansiyonlardan elde etmekten geçiyor olabilir.
Yoğun bakteriyel süspansiyonların, spontane biçimde akış gerçekleştiren aktif sıvıların en mükemmel örneklerinden biri olduğunu belirten araştırmacılar, yüzmekte olan bakterilerin bir araya gelme ve organize olmayan bir akış sağlama yeteneğinin; genelde olandan farklı olarak organize edilmesi yolu ile kullanılabilir enerji kaynağı haline gelebileceğini öne sürüyorlar.
Oxford’lu araştırma ekibi, deney aşamasında 64 simetrik mikrotordan oluşan örgü kafesi bu aktif sıvının içine daldırdığında, bakterilerin kendilerini organize ettiğini ve bu sayede hareket ederken hemen yakınlarındaki rotorların ters yönde dönmeye başladığını tespit etti. Rüzgar türbinlerini döndüren akış etkisine benzer bir yapısal organizasyonu elde eden araştırmacılar, kullanılabilir mikro enerji kaynağı yaratmayı da başarmış oldu.
Araştırmanın ilgi çekici yanlarından birisi, bilimcilerin herhangi bir dişli-benzeri mikroskobik bir rotor dizayn etmek zorunda kalmaması idi. Bu rotor organizasyon kurulduğu anda kendiliğinden oluşmuş ve bir anlamda bakteriyel bir rüzgar santrali kurulmuş oldu.
Araştırmacılar simülasyonlar üzerinde bakteriyel türbülansın içine yalnızca tek bir rotor koyarak neler olabileceğini de görmek istedi. Bu durumda tekil rotorun rasgele hareket ettiği akıştan stabil bir enerji kaynağı yaratamadığı ancak bir rotor ağı (örgüsü) eklendiğinde düzenli bir hareket paterni oluştuğu ve rotorların ters yönde dönmeye başladığı gözlemlendi.
Bu tip biyolojik sistemlerden minik çapta da olsa mekanik bir kazanç elde edilebilmesinin çok değerli olduğu çünkü bir enerji girdisi gerekmeden, biyolojik sistemin içindeki biyokimyasal süreçlerden gelen enerjinin sonunda mekanik bir sistemi hareket ettiren bir enerji çıktısı haline gelmesi eşi bulunmaz bir enerji kaynağı niteliği taşıyor.
Mikro düzeyde, araştırmada kullanılan simülasyonlar; kalıcı ve sürekli enerji kaynağı yaratmak için, potansiyel biyolojik enerjinin kullanılarak hem kendini organize eden hem de kendi enerjisini sağlayan mikro-sistemler kurulabileceğini gösteriyor.
Kaynak :
- Bilimfili,
- University of Oxford Websitesi, Scientists simulate tiny bacteria-powered ‘windfarm’, 8 Temmuz 2016, www.ox.ac.uk/news/2016-07-08-scientists-simulate-tiny-bacteria-powered-windfarm
Makale Referans : S. P. Thampi et al. Active micromachines: Microfluidics powered by mesoscale turbulenceence. Science Advances, 2016 DOI:10.1126/sciadv.1501854
