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

Drie VUB-wetenschappers worden coördinator bij CERN

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

>> Meer verwant nieuws
Carrièrekansen (meer)
Agenda

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

Certified ISO 31000 Risicomanagement 

IMF Academy Utrecht (NL)

van 17/06/2020 tot 19/06/2020

Keuze van de redactie

(2/6) Meest massieve botsingsproduct ooit in versneller waargenomen

(2/6) Alle offshore windparken aangesloten op MOG in Noordzee

(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

>> 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...

Belgische ICT-dienstverleners bundelen krachten

Computerland en NRB bundelen hun krachten met als doel hun dienstenaanbod uit te breiden om tegemoet te komen aan de behoeften van klanten en aan de eisen van de digitale transformatie.

Port of Antwerp onderzoekt ook CO2-reductie

Met het project Antwerp@C onderzoeken Air Liquide, BASF, Borealis, ExxonMobil, INEOS, Fluxys, Port of Antwerp en Total samen de mogelijkheden van innovatieve CO2 reductie.

500.000 euro voor internationale expansie van scale-up BioRICS

BioRICS, een spin-off van de KU Leuven, is er in deze coronacrisis toch in geslaagd om 500.000 euro op te halen en benoemde tegelijkertijd ook Hans Wilmots tot CEO.

Intuïtieve software voor draagbare X-stralen

X-Ray Imaging Solutions, de ontwerper en bouwer van digitale draagbare x-straaltoestellen en oplossingen uit Herstal, lanceerde onlangs zijn intuïtieve Maestro-beeldbewerkingssoftware.

Start project om CO2-uitstoot in Schelde-Deltaregio te verminderen

Een grensoverschrijdend consortium onder de vleugels van Smart Delta Resources zet een eerste stap om de CO2-uitstoot vergaand te verminderen in het havengebied van North Sea Port.

CTG lanceert Europese GDPR-stresstest

IT-dienstenleverancier CTG heeft in België een stresstest rond GDPR ontwikkeld. De nieuwe dienst moet ervoor zorgen dat GDPR-procedures bij bedrijven in Europa geen dode letter blijven.

Lancering digitale marktplaats voor logistieke bedrijven

VIL en Logistics in Wallonia lanceren een nieuwe digitale marktplaats, die logistieke bedrijven toelaat om capaciteit te delen in de huidige onzekere tijden. Logimarket is sinds kort online.

Agoria DigiCoach zet versnelt digitalisering bedrijven

Technologiefederatie Agoria lanceerde een nieuw programma om bedrijven te helpen bij hun digitalisering. Het project ‘DigiCoach’ krijgt Vlaamse, Waalse en Brusselse ondersteuning.

B&R-breidt gamma compacte PLC’s uit

B&R biedt een nieuwe Compact-S PLC aan met 512 MB RAM en 2 GB intern flash-geheugen. Dit geeft de X20CP0484-1 meer RAM-capaciteit dan eerdere modellen uit deze serie. Dit is ideaal voor toepassingen met hoge eisen aan geheugen en prestaties. Met Ethernet, POWERLINK, USB en RS232 biedt deze PLC tal van communicatie-opties.

Partners