مزرعه بادی میکروسکوپی که با باکتری کار می کند
بسیاری از جوامع با چالش های انرژیکی ویژه ای روبرو هستند که برای رفع آنها نیاز به توان بالایی در سطح گیگاوات وجود خواهد داشت. با این وجود برخی از نیازها تنها در سطح میکروسکوپی قرار دراند و هدف اصلی برای رفع چالش های آنها به ساخت یک میکرومکانیزم بسیار کوچک شده که بتواند داروها را به مقصد دقیق ارسال کرده و یا آثار آلودگی را از بین ببرد باز می گردد. به همین دلیل نیز دانشمندان برای دست یابی به این هدف به صورت دائمی در حال تلاش جهت پیشرفت هستند.
دانشمندان می توانند از این تحقیقات به عنوان پایه ای مهم و بزرگ برای ساخت نخستین نسل از سیستم های روباتیک زیستی استفاده کنند که می توانند انرژی خود را از این توربین های میکرو مهندسی شده کوچک و باکتری های موجود در آن دریافت کنند.
به تازگی یک مقاله علمی در ژورنال بین المللی پیشرفت های علمی منتشر شده است که در آن دانشمندان یک نوع خاص و بسیار کوچک از مزارع بادی را معرفی کرده اند. این مزرعه بادی به کمک یک سری باکتری با قابلیت چیده شدن خودکار، کار می کند و یک گام کوچک رو به جلو در راستای برداشت و استخراج انرژی از میکرواورگانیزم ها به حساب می آید.
این تیم تحقیقاتی برای مدل سازی حرکت شنا مانند باکتری هایی مانند ای کولی در بدن انسان، به شبیه سازی کامپیوتری دست زدند. جمعیت متراکمی از این باکتری های شناور، چندان با مایعات پسیو متفاوت نیستند ولی یک تفاوت عمده را می توان بین آنها یافت که آن هم جریان خودکار و خود به خود این باکتری ها با حرکات و جریان های داخلی چرخشی همراه هستند. فیزیکدانان به تازگی هر چیزی که این نوع جریان خود به خودی را دارد را مایعات اکتیو می نامند.
این تیم تحقیقاتی ابتدا یک توربین چرخشی را در مرکز این جریان قرار دادن، از آن جایی که این توربین در جای خود ثابت شده بود ولی برای چرخیدن آزادی داشت، تلاطم به صورت تصادفی در تمامی جهات بر روی آن تجربه می شوند که این امر درست شبیه به حرکت پره های دستگاه های هواشناسی در شرایط طوفان به نظر می رسید.
با این وجود هنگامی که یک آرایه که به صورت نزدیک بر روی سطح شبکه توربین قرار گرفته اند را به صورت کلی در نظر بگیریم، شاهد رخ دادن فعالیتی جالب خواهیم بود. هنگامی که سیستم سازمان یابی خودبه خود و پیچیده زیستی، شبیه سازی می شود، حرکات چرخشی نیز به صورت خودکار سازمان یافته به نظر می رسند و هر یک از توربین ها دقیقا شروع به حرکت در جهت مخالف حرکت توربین همجوار خود خواهند کرد.
تک تک توربین های به کار رفته در این شبیه سازی تا هنگامی که به اندازه کافی به یکدیگر نزدیک بوده و جریان باکتری را در اطراف خود تجربه می کردند، از این ساختار تبعیت می کردند. این چرخش منظم برای دانشمندان دقیقا یادآور یک مزرعه بادی بود که البته در این مورد خاص با کمک باکتری ها به عملکرد یاد شده دست می زد.
به این ترتیب دانشمندان می توانند از این تحقیقات به عنوان پایه ای مهم و بزرگ برای ساخت نخستین نسل از سیستم های روباتیک زیستی استفاده کنند که می توانند انرژی خود را از این توربین های میکرو مهندسی شده کوچک و باکتری های موجود در آن دریافت کنند.
منبع: science20
ترجمه: احمد محمد حسینی
No tags for this post.
