بطارية تعمل بالتنقيط مستوحاة من ثعبان السمك

ووفقا لوكالة آنا للعلوم والتكنولوجيا، وفقا لتقرير نشر في مجلة نيتشر، استخدم الباحثون التدرج الأيوني، المستوحى من طريقة توليد الكهرباء في الثعابين.

لسنوات عديدة، حاول الباحثون تصميم أجهزة صغيرة تتكامل مباشرة مع الخلايا في جسم الإنسان. وتفتح القدرة على القيام بذلك أساليب علاجية جديدة، مثل توصيل الأدوية مباشرة إلى الخلايا. إلا أن التطورات في هذا المجال كانت تواجه تحديات بسبب عدم توفر مصدر مناسب للطاقة.

لا يمكن تصميم البطاريات للعمل على نطاق صغير مع التقنيات الحالية، لكن الباحثين في كلية الكيمياء بجامعة أكسفورد طوروا الآن مصدر طاقة مصغر أطلقوا عليه اسم بطارية القطرة.

ولهذا الغرض، استلهموا من ثعبان البحر، حيث أن هذا الحيوان قادر بشكل طبيعي على توليد الكهرباء بمساعدة التدرجات الأيونية الداخلية.

استخدم الباحثون سلسلة من 5 قطرات نانولتر من هيدروجيل موصل في تصميم البطارية. الهيدروجيل هو في الواقع شبكة ثلاثية الأبعاد من سلاسل البوليمر التي يمكنها امتصاص كمية كبيرة من الماء والاحتفاظ بها. تحتوي كل قطرة على تركيبة مختلفة حتى يتمكن الباحثون من إنشاء تدرجات ملحية في السلسلة.

تم فصل القطرات عن بعضها البعض باستخدام طبقة دهنية ثنائية، والتي لم تمنع الأيونات من التدفق بينها فحسب، بل قدمت أيضًا دعمًا ميكانيكيًا لذلك.

لتمكين البطارية، تم خفض درجة حرارة الهيكل إلى 29 درجة فهرنهايت (4 درجات مئوية) وتم تغيير الوسط المحيط أيضًا. أدى هذا إلى تعطيل طبقات ثنائية الدهون وتكوين هيدروجيل المستمر.

وكانت القطرات التي تحتوي على نسبة عالية من الملح موجودة في كليهما، وفي الوقت نفسه، تم وضع قطرات تحتوي على كمية أقل من الملح في وصلة السلسلة، وبمجرد ربط الأقطاب الكهربائية بطرفي القطرات، تمكن الباحثون من استخدام الدوامات الأيونية لتوليد الكهرباء.

وعندما استخدم الباحثون 50 قطرة نانوية، تمكنوا من إنتاج أقصى كفاءة للطاقة تبلغ 65 نانو واط، والتي استمرت لمدة 30 دقيقة. ومن المثير للاهتمام أن البطارية يمكن تخزينها لمدة 36 ساعة وتظل تنتج نفس الكمية من الكهرباء.

ومن أجل إظهار إمكانية استخدام بطارية القطرات أيضًا في الخلايا البشرية، قام الباحثون بربطها بخلايا سلفية بشرية ملطخة بالأصباغ. عند تشغيل البطارية، تعرض الخلايا أيضا إشارات داخل الخلايا.