การรวมจุลินทรีย์และเครื่องจักรอย่างเต็มที่เป็นครั้งแรกนักวิทยาศาสตร์ได้สร้างแบคทีเรียชุบทองที่สามารถรับรู้ถึงความชื้น
การพัฒนาเป็น "เซลอร์ก" คนแรกในสิ่งที่อาจกลายเป็นอุปกรณ์ที่อาจรู้สึกถึงก๊าซที่อันตรายหรือสารอันตรายอื่น ๆ
อุปกรณ์ทางชีวภาพอิเล็กทรอนิคส์พองตัวและสัญญาเพื่อตอบสนองต่อปริมาณไอน้ำในอากาศ มันเรียกว่าเซ็นเซอร์ความชื้น Cellborg และมีความไวมากกว่าอย่างน้อยสี่เท่ากว่าที่เป็นอิเล็กทรอนิกส์เพียงอย่างเดียว มันทำงานได้แม้ในขณะที่ชิ้นส่วนทางชีวภาพนั้นตายไปนาน
มันถูกสร้างขึ้นอย่างไร
นักวิทยาศาสตร์เคลือบชิปซิลิกอนครั้งแรกด้วยชั้นของชีวิตBacillus cereusแบคทีเรีย. จุลินทรีย์ที่มีรูปก้านยาวบางตัวพักอยู่ระหว่างขั้วไฟฟ้าสลักสองตัวบนพื้นผิวของชิปก่อตัวเป็นสะพาน จากนั้นชิปจะถูกล้างในสารละลายที่มีอนุภาคทองคำเล็ก ๆ แต่ละอันประมาณ 30 นาโนเมตรข้าม
นาโนเมตรเป็นหนึ่งพันล้านเมตร ผมของมนุษย์มีความกว้างประมาณ 100,000 นาโนเมตร
อนุภาคนาโนทองคำที่ติดอยู่กับโปรตีนคล้ายผมยาวบนพื้นผิวของแบคทีเรียเปลี่ยนเป็นสะพานชุบทองที่เสร็จสิ้นวงจรอิเล็กทรอนิกส์
โปรตีนคล้ายผมเรียกว่าโมเลกุลของกรด Teichoic พวกเขามีประจุลบและให้พื้นผิวสำหรับอนุภาคนาโนทองคำที่มีประจุบวกเพื่อแนบ หากไม่มีพวกเขาอนุภาคนาโนทองคำจะขับไล่ซึ่งกันและกันเนื่องจากค่าชาร์จที่เหมือนกันและไม่มีสะพานเชื่อมระหว่างขั้วไฟฟ้าทั้งสองที่สามารถเกิดขึ้นได้
ด้วยการล้อมรอบอนุภาคนาโนทองคำโมเลกุลของกรด teichoic จึงทำหน้าที่เป็นฉนวนโลหะสร้างสิ่งที่วิศวกรเรียกว่า "สิ่งกีดขวางอิเล็กทริก"
“ สำหรับคนอิเล็กทรอนิกส์ทุกคนนั่นคือวันสนาม” Ravi Saraf วิศวกรเคมีของมหาวิทยาลัยเนบราสก้ากล่าวซึ่งเป็นผู้นำการค้นพบ “ คุณสามารถไปกับมันได้”
ครั้งแรกของมัน
ร่างกายของแบคทีเรียที่ชุบทองพองตัวเมื่อความชื้นเพิ่มขึ้นและดูดซับความชื้น พวกเขาหดตัวเมื่อความชื้นลดลง อาการบวมทำให้เกิดอนุภาคนาโนทองคำบนพื้นผิวของแบคทีเรียที่จะเติบโตห่างกันมากขึ้นเช่นสติกเกอร์บนบอลลูนที่พองตัว
แม้แต่การแยกขนาดเล็ก 0.2 นาโนเมตรระหว่างอนุภาคนาโนทองคำก็เพียงพอที่จะรบกวนการไหลของกระแสไฟฟ้าระหว่างขั้วไฟฟ้าทั้งสองของวงจร นั่นเป็นเพราะอนุภาคทองคำที่อยู่ห่างไกลออกไปไกลออกไปบนพื้นผิวของแบคทีเรียยิ่งยากขึ้นสำหรับอิเล็กตรอนที่จะ“ กระโดด” ระหว่างอนุภาคและรับจากอิเล็กโทรดหนึ่งไปอีกอันหนึ่ง
เซ็นเซอร์ Cellborg มีความอ่อนไหวอย่างมาก: ลดลงจาก 20 เปอร์เซ็นต์เป็นศูนย์ความชื้นส่งผลให้การไหลของกระแสลดลง 40 เท่า ในเซ็นเซอร์ความชื้นที่เป็นอิเล็กทรอนิกส์เพียงอย่างเดียวการลดลงเพียง 10 เท่า
จากข้อมูลของ Saraf เซ็นเซอร์ไฮบริดของพวกเขาเป็นคนแรกที่รวมจุลินทรีย์ลงในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
ในอดีตนักวิจัยได้ตั้งโปรแกรมแบคทีเรียให้มีพฤติกรรมเหมือนคอมพิวเตอร์ชีวภาพหรือสร้างวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ตอบสนองต่อแบคทีเรียที่เรืองแสงเป็นวิธีในการตรวจจับสารเคมี แต่ในกรณีเหล่านั้นเส้นที่แยกจุลินทรีย์และเครื่องยังคงแตกต่างกัน
ความพยายามอื่น ๆ ที่ใกล้ที่สุดในการรวมทั้งสองเกิดขึ้นในเดือนมีนาคมเมื่อนักวิจัยที่มหาวิทยาลัยวิสคอนซิน-แมดิสันรายงานโดยใช้อิเล็กโทรดเพื่อดักจับและตรวจสอบแบคทีเรีย นักวิจัยคนหนึ่งจากทีมนั้นทำนายการทดลองโดย Saraf และนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของเขา Vikas Berry กล่าวว่าอาจเป็นไปได้ที่จะแนบอนุภาคทองคำด้วยกล้องจุลทรรศน์เข้ากับเปลือกของแบคทีเรียเพื่อสร้าง“ ลวดทองคำนาโน”
ซอมบี้แบคทีเรีย
เมื่อหลอมรวมแบคทีเรียทองคำสามารถอยู่รอดได้เพียงประมาณสองวัน แต่ถึงแม้จะตายแล้วร่างกายของพวกเขาก็ยังคงบวมและหดตัวเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงความชื้น พวกเขาสามารถทำงานได้ด้วยวิธีนี้เป็นเวลาหลายเดือน Saraf กล่าว
หากนักวิทยาศาสตร์สามารถเคลือบแบคทีเรียด้วยอนุภาคนาโนทองคำได้โดยไม่ต้องฆ่าพวกเขาอาจเป็นไปได้ที่จะทำให้เซ็นเซอร์ Cellborgพลังวงจรอิเล็กทรอนิกส์แทนที่จะทำเสร็จแล้ว Saraf บอกกับLiveScience-
ความเป็นไปได้อีกอย่างหนึ่งอาจคือการปรับแต่งแบคทีเรียเพื่อให้พวกเขาตอบสนองต่อสิ่งอื่นนอกเหนือจากความชื้น พวกเขาสามารถทำเพื่อบวมหรือทำสัญญาตัวอย่างเช่นเมื่อพวกเขากินก๊าซหรือสารเคมีอันตรายบางอย่าง
การศึกษามีรายละเอียดในวารสารฉบับวันที่ 21 ตุลาคมเคมีประยุกต์-
