تبديل تپش قلب و تنفس به الكتريسيته

 فارس- دانشمندان مؤسسه فناوري جرجيا توانسته‌اند براي جمع‌آوري انرژي مكانيكي از حركات بدن تحت شرايط يك محيط مصنوعي، يك نانوژنراتور بسازند كه از حركات عضله‌ها نيرو مي‌گيرد. آنها با استفاده از اين نانوژنراتور تبديل انرژي زيست‌مكانيكي به الكتريسيته را شرح داده‌اند.

ژانگ لين وانگ، سرپرست اين تحقيقات گفت: اگر چه اين نانوژنراتورها تحت شرايط يك محيط طبيعي قابل استفاده هستند، اما قبل از به كارگيري آنها در داخل بدن بايد بعضي از مسائل مهم از قبيل زيست‌سازگاري و سميت‌شان بررسي شود.

اين پژوهشگران با كاشت يك نانوژنراتور در يك موش زنده براي جمع‌آوري انرژي توليدشده به ‌وسيله‌ تنفس و تپش قلبش، براي اولين بار بكارگيري فناوري‌نانو براي تبديل حركت فيزيكي بسيار كوچك به الكتريسيته در يك محيط طبيعي، را شرح داده‌اند.

وانگ افزود: مطالعه ما توان بالقوه به‌كارگيري نانوژنراتورها را براي جمع‌آوري انرژي عضله‌اي فركانس پايين توليدشده به ‌وسيله‌ يك حركت فيزيكي بسيار كوچك را نشان مي‌دهد. اين انرژي را مي‌توان به الكتريسيته تبديل كرد و براي راندن افزاره‌ها در داخل محيط طبيعي استفاده كرد.

نانوژنراتور انعطاف‌پذير ساخته شده به ‌وسيله‌ اين محققان بر كشيدن و رهاكردن دوره‌اي يك نانوسيم پيزوالكتريك كه در دو انتها به الكترودهاي فلزي متصل است، مبتني است. اين نانوسيم و الكترودهاي فلزي به يك بستر انعطاف‌پذير محكم متصل شده‌اند.

اين پژوهشگران براي آزمايشات خود از يك نانوسيم اكسيد روي پيزوالكتريك با قطري بين 100 تا 800 نانومتر و طولي بين 100 تا 500 ميكرومتر استفاده كردند. اين نانوسيم با استفاده از يك فرآيند ترسيب بخار فيزيكي رشد داده شده بود.

وانگ توضيح داد: ما دو انتهاي اين نانوسيم را با استفاده از چسب نقره محكم به سطح يك بستر پلي‌آميدي انعطاف‌پذير ثابت كرديم و دو سيم سربي نيز به اين دو انتها متصل كرديم. به ‌دليل حضور سيالات زيستي در محيط طبيعي، كل اين افزاره را با يك پليمر انعطاف‌پذيري پوشش داديم.

اين نانوژنراتور براي تبديل انبساط و انقباض دوره‌اي ديافراگم يك موش به الكتريسيته، به ‌وسيله‌ي يك چسب بافتي به سطح ديافراگم متصل شد. اين محققان در طول مدت استنشاق (دم) يك پالس جريان (ولتاژ مثبت) مشاهده مي‌كردند كه بلافاصله به هنگام بازدم به پالس جريان (ولتاژ منفي) تبديل مي‌شد. به‌طور متوسط، بزرگي اين سيگنال‌هاي ولتاژ و جريان به ترتيب يك ميلي ولت و يك پيكوآمپر بود.