ریز خرد فتوسنتزی زنده

میکرو جلبکهای زنده - بین دو آینه نوری - که میکرو یکساننده نوری فتوسنتزیکی را تشکیل می دهند ، تشکیل می دهند. بیوالکتریکی پیشرفته با اثر اتصال انرژی قوی تولید می شود.

یک تیم تحقیقاتی بین المللی در دانشگاه فن آوری نانیانگ ، سنگاپور ، یک رویکرد جدید را برای تقویت انرژی نانو انرژی و نانو الکتریسیته تولید شده توسط میکرو جلبکهای زنده که معمولاً در پوندها از طریق محوطه سازی در یک میکرورساننده نوری زنده تولید شده اند ، ایجاد کرده است. جلبکهای آب شیرین تک هسته ای کلرلا ، به دلیل پتانسیل امیدوار کننده بودن به عنوان منابع بیولوژیکی شناخته شده اند. واکنش های فتوسنتزی با تعبیه سلول بیو-فوتوالکتروشیمیایی در ریزجمع ، که در آن حفره Fabry-Perot توسط دو آینه بسیار بازتابنده مربوط به سیستم های فتوسیمی تشکیل می شود ، به طور قابل توجهی افزایش یافت.

بدون نیاز به سیستم حجیم ، هدف از طراحی افزایش بهره وری بیوشیمیایی فتوسنتزیکی در میکرو جلبک های ریز با استفاده از اتصال انرژی قوی در یک میکرو حفره است. این تیم همچنین با استفاده از همان رویکرد از طریق تقویت نانوذرات ، پیشرفت چشمگیری را در یک نانوسیمه بیومیمی نشان داده است. این تیم معتقد است که این مفهوم جدید امکانات جدیدی را برای برنامه های کاربردی دستگاه های انرژی در آینده و بیوفاوتونیک پایدار باز خواهد کرد.

از آنجا که جهان به دنبال راه حل های فناوری برای تولید انرژی پایدار و تهدید تغییرات آب و هوا است ، موضوع مهمی که در این زمینه ظهور می شود ، زیست فناوری است. انرژی زیستی انرژی تجدید پذیر تولید شده توسط موجودات زنده است ، و سیستمهای فتوسیمی موجود در گیاهان ، سیانوباکتریها ، جلبکها و سایر موجودات زنده منابع امیدوارکننده ای برای برداشت بیولوژی و تولید بیولوژیکی برق هستند. با توجه زیاد علاقه مند به این منطقه ، استخراج زیست انرژی از موجودات زنده فتوسنتزی همیشه یک کار چالش برانگیز است ، خصوصاً در سطح کل سلول مانند میکرو جلبک ها. بزرگترین چالش ناشی از نرخ انتقال بسیار کم از نور به برق است ، احتمالاً به دلیل محافظت از سیستم های غشایی پیچیده و سد بین کلروپلاست درون سلولی به الکترود.

روش جدید فن آوری فوتونیک تیم با استفاده از تشدید کننده نوری برای افزایش واکنش های فتوسنتزی در سلول های الکتروشیمیایی است. آنها به جای افزایش راندمان تبدیل نور ، در کار حاضر ، امکان بهبود بازده انتقال انرژی در سیستمهای فتوسنتزی را از طریق محوطه سازی یک مرکز فتوسنتزی زنده در یک ریزسنجی نوری مورد بررسی قرار دادند. در حالیکه از ریزسنجی ها برای تقویت سیگنال های بیو نوری از بسیاری جهات استفاده شده است ، آنها هرگز برای تقویت سیگنال های بیوالکتریک مورد استفاده قرار نگرفته اند.

در اینجا حفره نوری ، که توسط دو آینه تشکیل شده است ، به طور خاص طراحی شده است که تنها طول موج انتشار قرمز را منعکس می کند تا با انتشار فلورسانس مطابقت داشته باشد که توسط کلروفیل ها در میکرو جلبک ها تولید می شود. هنگامی که نور هیجان زده می شود ، انتشار فلورسانس از جلبک ها یک رزونانس اتصال قوی در آینه ها را تشکیل می دهد ، بنابراین می تواند باعث تقویت تابش زیستی شود. مطالعات سیستمیک بر روی فلورسانس فتوسنتز و نورپرداخت افزایش قدرت احتمالی بازده انتقال انرژی درون سلولی را نشان می دهد.

این کار پتانسیل عظیمی از استفاده از حفره نوری را برای تقویت تولید بیوالکتری و برداشت بیولوژیکی برای اولین بار نشان داد. فتوسنتز مصنوعی و زنده در جلبکهای زنده مورد بررسی قرار گرفت ، جایی که قدرت به ترتیب به طور قابل توجهی بیش از 600٪ و 200٪ افزایش یافته است. سرانجام ، ما یک دستگاه Optofluidic را برای نشان دادن کاربرد بالقوه چنین تشدید کننده های نوری فتوسنتزی زنده تهیه کردیم.

یو چنگ چن در دانشگاه فنی نانیانگ خاطرنشان کرد: ریزسختی فتوسنتزی توسعه یافته نه تنها می تواند روی گونه های مورد استفاده در این کار اعمال شود ، بلکه می توان به طیف گسترده ای از گونه های زنده فتوسنتزی زنده از مولکولی تا سطح میکروارگانیسم ، مانند سیانوباکتری ها ، پروتئین های فتوسنتزی و بیوفیلم ها. ما پیش بینی می کنیم که نوآوری های کلیدی موجود در این مطالعه ، امکانات جدیدی را برای برنامه های کاربردی در تولید بیولوژیکی ، دستگاه های سوخت رسانی به سوخت بیوفاوتونیک پایدار ارائه دهد.