Động cơ đầu tiên hoạt động bằng vi khuẩn
Một loại động cơ mới đã được các nhà khoa học Nhật Bản thiết kế, dựa trên cả hai nhân tố: hữu sinh và vô sinh. Cái động cơ tí hon này hoạt động bằng sự di chuyển của các vi khuẩn trên một đường đi silicon và làm quay một rôto bằng silicon dioxide. Đây là một tiến bộ của lĩnh cơ khí chính xác và cũng là một cỗ máy có hiệu suất năng lượng cao, có khả năng được áp dung cho những hệ sinh học tự sửa chữa trong tương lai.
Yuichi Hiratsuka và các cộng sự đã sử dụng một loại vi khuẩn có tên là Mycoplasma mobile (M. mobile) để chế tạo loại động cơ này. M. mobile có kích thước tế bào cỡ micromet và có thể trượt liên tục trên các bề mặt rắn với tốc độ lên tới 5 micromet mỗi giây. Các nhà khoa học vẫn chưa biết chắc chắn được nguyên nhân khiến các vi khuẩn này di chuyển, có lẽ là có sự tham gia của một số protein.
Hiratsuka nói: “Dựa trên việc sử dụng những con vi khuẩn như thế này, có lẽ chúng tôi cũng có thể chế tạo những máy phát điện nhỏ xíu, biến năng lượng hoá học dồi dào trong cơ thể thành điện năng. Trong tương lai xa, chúng tôi muốn làm những con robot tí hon, hoạt động bằng những động cơ sinh học này”.
Mặc dù được thiết kế một cách đơn giản và hiệu quả như vậy nhưng loại động cơ này (có đường kính rôto 20 micromet) đòi hỏi những kỹ thuật bôi trơn đặc biệt. Các tế bào M. mobile cần đến các protein sialic (ở đây, loại fetuin được sử dụng) để có thể trượt trên những bề mặt rắn.
Nhóm của Hiratsuka đã sử dụng một chủng M. mobile bị làm đột biến cho chuyển động chậm đi. Rôto quay với tốc độ 2,6 vòng mỗi phút. Mặc dù các nhà khoa học đã không thể quan sát được số tế bào đã đẩy rôto trong trường hợp này, nhưng họ đã nhận định rằng, chỉ một số tế bào là cần thiết cho sự quay của động cơ. Họ cũng hy vọng rằng, việc làm các vi khuẩn hoạt động đồng bộ hơn cùng sự tăng cường cơ chế bôi trơn sẽ làm tăng tốc độ quay của rôto.
Hiratsuka và các cộng sự cũng đề xuất đến việc sử dụng các kỹ thuật gien để tạo ra những M. mobile có khả năng liên kết mạnh hơn với đường trượt và rôto. Họ cũng có thể thêm vào những chất hoá học để kích thích các vi khuẩn chuyển động theo cùng một hướng. Tuy nhiên, để tránh những nguy hại sinh học, các nhà khoa học cũng đang xem xét một loại thay thế, được mô tả trong nghiên cứu của các nhà khoa học Uenoyama và Miyata. Đó là “những con ma” M. mobile, tuy đã chết vì màng tế bào bị hủy hoại nhưng vẫn có thể di chuyển được.
Hiratsuka nói: “Dựa trên việc sử dụng những con vi khuẩn như thế này, có lẽ chúng tôi cũng có thể chế tạo những máy phát điện nhỏ xíu, biến năng lượng hoá học dồi dào trong cơ thể thành điện năng. Trong tương lai xa, chúng tôi muốn làm những con robot tí hon, hoạt động bằng những động cơ sinh học này”.
Mặc dù được thiết kế một cách đơn giản và hiệu quả như vậy nhưng loại động cơ này (có đường kính rôto 20 micromet) đòi hỏi những kỹ thuật bôi trơn đặc biệt. Các tế bào M. mobile cần đến các protein sialic (ở đây, loại fetuin được sử dụng) để có thể trượt trên những bề mặt rắn.
Nhóm của Hiratsuka đã sử dụng một chủng M. mobile bị làm đột biến cho chuyển động chậm đi. Rôto quay với tốc độ 2,6 vòng mỗi phút. Mặc dù các nhà khoa học đã không thể quan sát được số tế bào đã đẩy rôto trong trường hợp này, nhưng họ đã nhận định rằng, chỉ một số tế bào là cần thiết cho sự quay của động cơ. Họ cũng hy vọng rằng, việc làm các vi khuẩn hoạt động đồng bộ hơn cùng sự tăng cường cơ chế bôi trơn sẽ làm tăng tốc độ quay của rôto.
Hiratsuka và các cộng sự cũng đề xuất đến việc sử dụng các kỹ thuật gien để tạo ra những M. mobile có khả năng liên kết mạnh hơn với đường trượt và rôto. Họ cũng có thể thêm vào những chất hoá học để kích thích các vi khuẩn chuyển động theo cùng một hướng. Tuy nhiên, để tránh những nguy hại sinh học, các nhà khoa học cũng đang xem xét một loại thay thế, được mô tả trong nghiên cứu của các nhà khoa học Uenoyama và Miyata. Đó là “những con ma” M. mobile, tuy đã chết vì màng tế bào bị hủy hoại nhưng vẫn có thể di chuyển được.
P.V (Theo www.physorg.com)
Tác giả
(Visited 5 times, 1 visits today)