Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Theo một nhóm nghiên cứu, con người một ngày nào đó có thể tự sản xuất năng lượng điện giống như cách làm của lươn điện hay cá trình điện. Đó là mục tiêu cuối cùng bắt đầu bằng việc hiểu chính xác làm thế nào các ‘động cơ’ nhỏ bên trong vi khuẩn duy trì cân bằng sinh học.
Theo một nhóm nghiên cứu có trụ sở tại Nhật Bản, con người một ngày nào đó có thể tự sản xuất năng lượng điện của mình giống như cách làm của lươn điện. Đó là mục tiêu cuối cùng bắt đầu bằng việc hiểu chính xác làm thế nào “động cơ” nhỏ bên trong vi khuẩn duy trì cân bằng sinh học.
Các nhà nghiên cứu đặc biệt tập trung vào một động cơ quay có tên là V1 hoạt động như một phần của máy bơm di chuyển các ion natri qua màng như một phần của các quá trình tế bào khỏe mạnh. Họ đã công bố kết quả của họ trên Tạp chí Hóa học Sinh học trực tuyến vào ngày 13 tháng 9 và trong phiên bản in vào ngày 8 tháng 11.
Hiệu suất chuyển đổi năng lượng của động cơ phân tử quay cao hơn nhiều so với động cơ do con người tạo ra. Và chuyển đổi năng lượng bằng động cơ phân tử quay là có thể đảo ngược. Nếu chúng ta hoàn toàn hiểu cơ chế, nó sẽ dẫn đến việc thực hiện các động cơ nhân tạo hiệu quả cao trong tương lai.
Để hiểu cơ chế này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng đầu dò hạt nano vàng để quan sát trực tiếp một phân tử duy nhất được tinh chế từ vi khuẩn- Enterococcus hirae có thể gây nhiễm trùng huyết ở người. Bằng cách chụp ảnh một phân tử duy nhất ở độ phân giải cao như vậy, các nhà nghiên cứu có thể quan sát hành vi của nó theo thời gian và xác định cách động cơ quay cho các phần khác nhau để tương tác với các đầu vào khác nhau. Giống như một cái bơm giếng mà một người phải quay để đưa nước chảy ngược lên, chống lại trọng lực, bơm phân tử quan sát được phải lấy một lượng năng lượng đầu vào để tạo ra nhiều năng lượng hơn để vận chuyển các ion chống lại độ dốc của màng vi khuẩn. Năng lượng mà con người đưa vào bơm tay bị hạn chế nhưng tương tác thì nặng nề so với lượng năng lượng cần thiết để nước chảy lên trên.
Nhóm nghiên cứu bắt đầu bằng cách làm việc để hiểu làm thế nào năng lượng hóa học được chuyển đổi thành vòng quay cơ học của động cơ V1. Họ thấy rằng trong khi cấu trúc ba chiều của động cơ quay V1 và động cơ quay có liên quan tương tự nhau, cơ chế khớp nối hóa học và cơ học của chúng rất khác nhau cho thấy các chức năng tế bào đã quyết định sự tiến hóa của các cơ chế chức năng khác nhau.
Với nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã hiểu rõ hơn về cách thức động cơ V1 tạo thành phức hợp với một động cơ quay khác có tên Vo để chủ động bơm các ion natri qua màng tế bào. Nói cách khác, tổ hợp động cơ sử dụng năng lượng hóa học từ tế bào để quay cơ học và chuyển đổi năng lượng thành tiềm năng điện hóa – giống như con người sử dụng năng lượng thu được từ thức ăn để bơm cơ bắp, dẫn đến năng lượng của dòng nước được tạo ra.
Tiếp theo sau đó các nhà khoa học muốn hiểu chính xác cơ chế chuyển đổi năng lượng của tổ hợp động cơ hoạt động như thế nào.
Theo trưởng nhóm nghiên cứu, lươn điện tạo ra năng lượng điện từ năng lượng hóa học với cơ chế tương tự như phức hợp động cơ trong nghiên cứu này.
Nếu hoàn toàn có thể hiểu cơ chế này, chúng ta có thể phát triển một loại pin có khả năng chuyển đổi năng lượng để cấy vào một con lươn điện nhân tạo hoặc thậm chí ở người.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Viện Khoa học Tự nhiên Quốc gia . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :