دانشمندان ییل کشف کردند که نور رسانایی را در «شبکه الکتریکی» طبیعت تسریع می‌کند

منتشر شده در scitechdaily به تاریخ ۷ سپتامبر ۲۰۲۲
لینک منبع Yale Scientists Discover That Light Accelerates Conductivity in Nature’s “Electric Grid”

یک شبکه جهانی از نانوسیم‌های کوچک تولید شده توسط باکتری‌ها در خاک و اقیانوس‌ها وجود دارد که با بیرون دادن الکترون‌های اضافی نفس می‌کشند و یک شبکه الکتریکی درونی برای جهان طبیعی تشکیل می‌دهند.

در یک مطالعه تحقیقاتی جدید، دانشمندان دانشگاه ییل دریافتند که نور یک متحد شگفت‌انگیز در پرورش این فعالیت الکترونیکی درون باکتری بیوفیلم است. آن‌ها کشف کردند که قرار دادن نانوسیم‌های تولید شده توسط باکتری‌ها در معرض نور باعث افزایش ۱۰۰ برابری در رسانایی الکتریکی می‌شود.

این یافته‌ها ۷ سپتامبر ۲۰۲۲ در مجله ارتباطات طبیعت منتشر شد.

نیخیل مالوانکار، نویسنده ارشد و استادیار بیوفیزیک مولکولی و بیوشیمی (MBB) در موسسه علوم میکروبی دانشگاه ییل در غرب پردیس، می‌گوید: «افزایش چشمگیر در نانوسیم‌هایی که در معرض نور قرار گرفته‌اند، یک جریان نوری پایدار و قوی را نشان می‌دهد که ساعت‌ها ادامه دارد.»

نتایج می‌تواند دیدگاه‌های جدیدی را در زمانی که محققان به دنبال راه‌هایی برای بهره‌برداری از این جریان الکتریکی پنهان برای اهداف مختلف هستند، فراهم کند. به عنوان مثال، می توان از آن برای کمک به از بین بردن خطرات زیستی و یا ایجاد منابع جدید سوخت تجدید پذیر استفاده کرد.

تقریبا تمام موجودات زنده برای حذف الکترون‌های اضافی در هنگام تبدیل مواد غذایی به انرژی، اکسیژن تنفس می‌کنند. اما باکتری‌های خاکی که در اعماق اقیانوس زندگی می‌کنند و یا زیر زمین دفن شده‌اند به اکسیژن دسترسی ندارند. در طول میلیاردها سال، آن‌ها راهی را برای ورود به «مواد معدنی تنفس»، مانند خرناس کشیدن، از طریق رشته‌های کوچک پروتئینی به نام نانوسیم‌ها، ایجاد کرده‌اند.

وقتی این باکتری‌ها در معرض نور قرار گرفتند، افزایش جریان الکتریکی دانشمندان را شگفت‌زده کرد زیرا بیشتر باکتری‌های تست شده در اعماق خاک، دور از دسترس نور، زندگی می‌کنند. مطالعات قبلی نشان داده بودند که باکتری‌های تولید کننده نانوسیم وقتی در معرض نور قرار می‌گیرند سریع‌تر رشد می‌کنند.

مالونکار گفت: «هیچ‌کس نمی‌داند که این اتفاق چگونه می‌افتد.»

در مطالعه جدید، یک تیم دانشگاه ییل به رهبری محقق فوق‌دکترا جنز نو و دانشجوی تحصیلات تکمیلی کاترین شیپس به این نتیجه رسیدند که یک پروتئین حاوی فلز به نام سیتوکروم OmcS -که نانوسیم‌های باکتریایی را تشکیل می‌دهد- به عنوان یک رسانای نوری طبیعی عمل می‌کند: نانوسیم‌ها به شدت انتقال الکترون را هنگامی که بیوفیلم ها در معرض نور قرار می‌گیرند تسهیل می‌کنند.

مالونکار گفت: «این یک شکل کاملا متفاوت از فتوسنتز است. «در اینجا، نور به دلیل انتقال سریع الکترون بین نانوسیم‌ها، تنفس توسط باکتری‌ها را شتاب می‌بخشد.»

آزمایشگاه مالونکار در حال بررسی این موضوع است که چگونه این بینش در مورد هدایت الکتریکی باکتری‌ها می‌تواند برای تحریک رشد اپتوالکترونیک مورد استفاده قرار گیرد. این یک زیر مجموعه از فوتونیک‌ها است که دستگاه‌ها و سیستم‌هایی را مطالعه می‌کند که نور را پیدا و کنترل می‌کنند. آن‌ها می‌خواهند از این فن‌آوری برای گرفتن متان استفاده کنند، یک گاز گلخانه‌ای که به عنوان یک عامل مهم در تغییر آب و هوای جهانی شناخته شده‌است.

این متن با استفاده از ربات ترجمه مقالات علمی ترجمه شده و به صورت محدود مورد بازبینی انسانی قرار گرفته است.در نتیجه می‌تواند دارای برخی اشکالات ترجمه باشد.

مقالات لینک‌شده در این متن می‌توانند به صورت رایگان با استفاده از مقاله‌خوان ترجمیار به فارسی مطالعه شوند.