Wetenschappers ontdekken elektrische geleiding in bacteriën (+video)

Onderzoek & Wetenschap 11/09/2019 16:08:05

Wetenschappers van de UAntwerpen, de TU Delft en de UHasselt hebben bacteriën ontdekt die leven op elektriciteit en stroom over lange afstanden door sterk geleidende kabels kunnen sturen.

Lees hieronder verder   
Verwant

Onderzoekers bouwen sensor van slechts 11 atomen

Wereldprimeur: metaoppervlaklaser produceert eerste superchirale licht

Oprichting onderzoeksfaciliteit om micro-organismen beter te benutten

Nieuw type lens op nanoschaal met aan/uitschakelaar

Micro-organismen overleven hoge temperaturen door samenwerking

Nieuwe impuls voor assemblage fotonische chips

>> Meer verwant nieuws
Carrièrekansen (meer)
Agenda

EPLAN Online Forum 2020

Virtuele kennisdeling

woensdag 3 juni 2020

3D-printing in Business

Engie Fabricom - Zwijndrecht

donderdag 4 juni 2020

Artificial Intelligence

IMF Academy Haarlem (NL)

van 6/06/2020 tot 23/06/2020

Seanergy 2020

Nantes (FR)

van 10/06/2020 tot 12/06/2020

Contract Management (IACCM)

IMF Academy (centraal Nederland)

van 11/06/2020 tot 18/06/2020

METAV Web Sessions: innovation

online

van 15/06/2020 tot 19/06/2020

Keuze van de redactie

(28/5) CTG lanceert Europese GDPR-stresstest

(27/5) Worden natrium-ion batterijen de toekomst?

(25/5) 75 miljoen euro Europese steun voor emissie­verlagingen ArcelorMittal

(25/5) Wereldprimeur: metaoppervlaklaser produceert eerste superchirale licht

(19/5) UAntwerpen maakt nieuwe database voor klimaatverandering op bodemniveau

(19/5) Logistieke sites duurzamer door smart microgrid-technologie

>> Meer blikvangers

ENGINEERINGNET.BE - Uit deze nieuwe studie blijkt dat bacteriën op de zeebodem elektrische netwerken kunnen aanleggen. Kabelbacteriën zijn micro-organismen die bestaan uit duizenden cellen op een rij, samen ruim een centimeter lang.

Prof. Filip Meysman (UAntwerpen). “Onderzoek toont aan dat er elektrische stromen door de zeebodem lopen, en alle gegevens wijzen erop dat kabelbacteriën deze stromen opwekken en geleiden. Hun ‘elektrisch metabolisme’ geeft hen een groot voordeel, aangezien ze in staat zijn om energie te halen uit diepere lagen van de zeebodem.”

Een zeer fascinerend idee, dat wel, maar tot nu toe was er geen rechtstreeks bewijs dat kabelbacteriën wel degelijk geleidend zijn. De nieuwe studie van het multidisciplinaire team van biologen, chemici en fysici heeft dit raadsel nu opgelost.

De wetenschappers ontwikkelden een procedure om één enkele ‘bacteriedraad’ uit een zeebodemstaal te isoleren en bevestigden dit microscopische filament (50 keer dunner dan een mensenhaar) aan een zelfgemaakte opstelling met minuscule elektroden.

Prof. Herre van der Zant, een natuurkundige van de TU Delft: “Het heeft ons veel moeite gekost om de bacteriedraad aan te sluiten, maar uiteindelijk lukte het en de resultaten waren verbluffend. We stelden vast dat er een sterke stroom door deze dunne kabelbacterie liep.”

Het behandelingsproces van de bacteriën werd vervolgens verder verfijnd, tot er op een gegeven moment stroom meetbaar was in een filament van meer dan 1 cm lang.

Prof. Jean Manca (UHasselt): “Dit betekent dat de afstand waarover biologisch elektronentransport plaats grijpt, veel groter is dan tot nu toe werd aangenomen. Tot nu toe was het record ongeveer 1 micrometer (een tienduizendste van een centimeter). Kabelbacteriën hebben een mechanisme gevonden om ladingen efficiënt te transporteren over afstanden van centimeters.”

Deze vaststelling riep meteen een nieuwe vraag op: wat zijn dan de geleidende structuren in de bacteriën die zulke sterke elektrische stromen mogelijk maken? Via geavanceerde microscopie zag men dat er in de celwand een parallel netwerk van vezels loopt, over de hele lengte van de bacterie.

Meysman: “We hebben een soort chemische carwash uitgevonden waarmee stapsgewijs celmateriaal wordt verwijderd, tot uiteindelijk alleen nog de vezelstructuur achterblijft.”

Prof. Karolien De Wael (UAntwerpen): “Toen we die vezelstructuur op onze elektrodeopstelling plaatsten, zagen we opnieuw sterke stromen, wat aantoont dat het vezelnetwerk in de celwand wel degelijk de geleidende structuur is.”

De elektrische metingen toonden tevens aan dat de vezels een extreem hoge elektrische stroom aankunnen, die goed te vergelijken is met de stroomdichtheid in de koperdraden van onze huishoudtoestellen.

Nog spannender is dat de geleidbaarheid van de vezels ongewoon hoog is, met waarden van meer dan 20 S cm-1. waarmee ze niet moeten onderdoen voor de laatste nieuwe geleidende polymeren die in flexibele zonnepanelen of vouwbare telefoons worden gebruikt.

De ontdekking van de sterk geleidende vezels in kabelbacteriën is des te opmerkelijker omdat alle bekende biologische materialen (zoals eiwitten, koolhydraten, lipiden of nucleïnezuren) zeer slecht geleidend zijn.

Deze geleidende vezels openen dan ook de deur naar tal van mogelijkheden voor nieuwe materialen en technologieën. Zo zouden biologische materialen met uitzonderlijke elektrische eigenschappen de materiaalwetenschap en de elektronica ver voorbij hun huidige grenzen kunnen duwen.

Het gebruik van biomaterialen in de elektronica is een actief onderzoeksgebied, bijvoorbeeld om biologisch afbreekbare componenten te ontwikkelen en zo het elektronische afvalprobleem (het zogenaamde 'e-waste') aan te pakken.

Een andere mogelijke toepassing is in de gezondheidszorg, waar implanteerbare diagnostische en therapeutische apparaten gedurende een bepaalde periode hun werk zouden kunnen doen, om vervolgens langzaam in het lichaam te verdwijnen.

Misschien worden binnen enkele jaren wel medische implantaten of smartphones ontwikkeld, die uitgerust zijn met minuscule geleidende draden van onze kabelbacteriën. << (Guy Leysen) (foto: UAntwerpen)

Video:

Reageren
Abonneer op onze nieuwsbrief

Mis ook dit niet...

MIVB bestelt extra 128 hybride bussen bij Volvo

Volvo Bus ontving een tweede grote order voor 128 hybride bussen voor de MIVB Brussel. Daarnaast omvat de bestelling een optie voor service en onderhoud van de aandrijflijn en batterijen.

Enorme sluisdeur Pierre Vandammesluis onderweg voor renovatie

Een consortium van Jan De Nul, Algemene Ondernemingen Soetaert, Almex Metaal en Demako zal de sluisdeur in de ICO-terminal in de achterhaven van Zeebrugge grondig renoveren.

Belgian Cycling Factory neemt fietsincubator Bikeville over

Bikeville, de incubator voor bedrijven in de fiets- en mobiliteitsindustrie, wordt overgenomen door Belgian Cycling Factory (BCF), één van de toonaangevende spelers op de fietsmarkt.

75 miljoen euro Europese steun voor emissie­verlagingen ArcelorMittal

De Europese Investerings­bank Bank (EIB) en de Europese Commissie hebben een lening van 75 miljoen euro toegekend aan ArcelorMittal voor de bouw van twee baanbrekende projecten in Gent.

Efficiënt beheer van laagspanningsmotoren via de cloud

In zowat elke industriële omgeving draaien er laagspanningsmotoren: ventilatoren, pompen, … Dat zijn apparaten die u regelmatig moet onderhouden om de goede werking ervan te garanderen.

Wereldprimeur: metaoppervlaklaser produceert eerste superchirale licht

Superchiraal licht is licht met een ultrahoog hoekmoment en een draaiing van het licht rond haar eigen as, waardoor het licht zich voortplant volgens een helix.

Exportkabels SeaMade offshore windparken in dienst genomen

SeaMade laat weten dat de export kabelverbindingen van de offshore windparken Seastar en Mermaid naar het Modular Offshore Grid (MOG) succesvol zijn getest en in dienst zijn genomen.

Wisselend resultaat voor goederenoverslag Antwerpse haven

De totale goederen­overslag van Port of Antwerp kende een daling in april ten gevolge van de coronacrisis, maar steeg in de eerste vier maanden van dit jaar met 0,4% ten opzichte van 2019.

Conductieve geleidbaarheidssensor voor hygiënische toepassingen

De nieuwe conductieve geleidbaarheidssensor LDL100 van ifm onderscheidt razendsnel het verschil tussen verschillende media. Dit dankt hij aan zijn compacte bouwvorm, zonder verdere aanpassingen voor leidingen met kleine diameters, met als belangrijkste voordeel een bijzonder efficiënte besturing van CIP-processen. >>

Partners