Elektrownia dla nanorobotów

Światło w podczerwieni można przetworzyć w energię elektryczną za pomocą miniaturowej, przypominającej włos nanoelektrowni. Proces ten można prowadzić kilka milimetrów pod skórą, dzięki czemu możliwe jest generowanie energii elektrycznej, wewnątrz organizmu żywego, na potrzeby różnorakich biomedycznych nanourządzeń - donosi "Energy & Environmental Science". 

Ludzkość w XXI wieku niemal całkowicie uzależniła się od prądu elektrycznego, gdyż większość gadżetów elektronicznych codziennego użytku wymaga - od czasu do czasu - zasilania energią elektryczną. Niestety, podobnie dzieje się w nanoświecie, gdzie nanotechnolodzy wytwarzają coraz to bardziej zaawansowane nanourządzenia, które w pewnej części również działają w oparciu o energię elektryczną.

Szczęśliwie nanotechnologia, dziedzina nauki zajmująca się światem mierzonym w nanometrach, czyli miliardowych częściach metra, umożliwiła rozwiązanie tego energetycznego problemu.

Naukowcy z National Chiao Tung University (Tajwan) opracowali - jako pierwsi na świecie - nanoelektrownię, która przetwarza światło w podczerwieni w prąd elektryczny. Co ważniejsze cały proces może zachodzić pod kilku milimetrowej grubości warstwą skóry.

Układ składa się z nałożonych jedna na drugą warstw, w tym warstwy szkła-ITO (ang. indium tin oxide), mieszaniny polimerów i fulerenów (węglowych "piłek"), anodowego bufora i glinowo-wapniowej katody. Całość jest mała i morfologicznie przypomina włókno.

W eksperymentach naukowcy pokryli nanoelektrownię 3 milimetrową warstwą tkanki skórnej pobranej od świni i naświetlili układ światłem w podczerwieni o długości fali równej 980 nm. Okazało się, że wykorzystane w badaniach promieniowanie podczerwone (o intensywności równej maksymalnej tolerowanej przez skórę), na tyle skutecznie przenikało przez żywą tkankę, że za pomocą nanoelektrowni przetwarzane było na energię elektryczną o mocy 0.32 mikro watta.

Według naukowców, wydajność włóknistej nanoelektrowni jest wystarczająca by zasilić w energię elektryczną nie jedno, a wiele nanourządzeń pracujących wewnątrz żywego organizmu (zwykle zużywają one około 10 nW energii).

Nowo opracowana nanoelektrownia może znacząco przyspieszyć rozwój nanobiomedycyny, w tym między innymi użycie szeregu nanorobotów do super precyzyjnej neurostymulacji, naprawy tkanek, bezpośredniego ograniczania bólu lub kontroli wydzielania leków. 

PAP - Nauka w Polsce