Robocop-bacterie houdt van water
Nanotechnologie is een woord uit sciencefictionverhalen denken we nog al te vaak, maar niets is minder waar. Onderzoekers zijn volop bezig met het ontwikkelen van nanotoepassingen en hoewel het veld nog in zijn kinderschoenen staat zijn de uitvindingen al spectaculair. Onderzoekers van de Universiteit van Illinois in Chicago in de VS bouwden zo een cyborg recht uit de films. Of toch bijna.
Fusie van organisme en techniek
Ze fuseerden een levend wezen met grafeen om het zo de superkracht van vochtdetectie te schenken. Dat is, toegegeven, niet de spectaculairste superkracht en het filmgehalte keldert al helemaal wanneer je weet dat het wezen in kwestie een bacterieel spoor is, maar het concept spreekt desalniettemin tot de verbeelding.
De combinatie van levend organisme en robot gaven de onderzoekers de naam Nano-Electro-Robotic Device, ongetwijfeld enkel en alleen omdat ze nu het acroniem NERD kunnen gebruiken. Om NERD te maken startten de wetenschappers met een spoor van een bacterie. Een bacterieel spoor is afkomstig van een bacterie maar is een stuk resistenter. Het kan overleven in extreme omstandigheden om zich dan later eventueel opnieuw te ontpoppen tot bacterie. Het spoor werd gefuseerd met twee quantumpunten (een klein soort semiconductor die het midden houdt tussen een halfgeleider en een molecule) gemaakt uit grafeen. Aan de zijkanten kreeg het proefkonijn vervolgens twee electroden ingepland.
Vochtgevoelige cyborg
De electroden meten de spanning die door de quantumdots aan de oppervlakte van het spoor loopt. Wanneer de onderzoekers de omgevingsvochtigheid doen afnemen, dan vertrekt er ook water uit de microbencyborg. Die wordt dan kleiner zodat de quantumpunten aan de bovenkant dichter naar elkaar toe bewegen. Dat zorgt op zijn beurt voor een hogere spanning die de elektroden vervolgens meten. “De respons is zeer scherp en gebeurt onmiddellijk wanneer we de vochtigheidsgraad veranderen”, aldus professor Vikas Berry. Hij claimt dat de cyborgbacterie tien keer sneller reageert op wijzigingen in de luchtvochtigheid dan de meest geavanceerde sensor gemaakt met waterabsorberende polymeren.
Beter dan synthetisch
Bovendien is de organische robot aanzienlijk gevoeliger dan volledig door de mens ontwikkelde sensoren. Vooral bij lage druk en een erg lage vochtigheidsgraad is de respons van de levende sensor spectaculair snel. Het ding werkt zelfs in een vacuüm. Door de mens gemaakte sensoren werken in contrast beter wanneer de vochtigheid hoger ligt.
Die eigenschappen maken de NERD uitermate geschikt voor gebruik in de ruimtevaart, waar een goed werkende sensor bij lage druk in een droge omgeving erg nuttig is. “NERD is een fascinerende creatie”, besluit Berry. “De biologische entiteit werkt actief samen met de sensor om zo de nodige informatie door te spelen.”
Nanotechnologie is een woord uit sciencefictionverhalen denken we nog al te vaak, maar niets is minder waar. Onderzoekers zijn volop bezig met het ontwikkelen van nanotoepassingen en hoewel het veld nog in zijn kinderschoenen staat zijn de uitvindingen al spectaculair. Onderzoekers van de Universiteit van Illinois in Chicago in de VS bouwden zo een cyborg recht uit de films. Of toch bijna.
Fusie van organisme en techniek
Ze fuseerden een levend wezen met grafeen om het zo de superkracht van vochtdetectie te schenken. Dat is, toegegeven, niet de spectaculairste superkracht en het filmgehalte keldert al helemaal wanneer je weet dat het wezen in kwestie een bacterieel spoor is, maar het concept spreekt desalniettemin tot de verbeelding.
De combinatie van levend organisme en robot gaven de onderzoekers de naam Nano-Electro-Robotic Device, ongetwijfeld enkel en alleen omdat ze nu het acroniem NERD kunnen gebruiken. Om NERD te maken startten de wetenschappers met een spoor van een bacterie. Een bacterieel spoor is afkomstig van een bacterie maar is een stuk resistenter. Het kan overleven in extreme omstandigheden om zich dan later eventueel opnieuw te ontpoppen tot bacterie. Het spoor werd gefuseerd met twee quantumpunten (een klein soort semiconductor die het midden houdt tussen een halfgeleider en een molecule) gemaakt uit grafeen. Aan de zijkanten kreeg het proefkonijn vervolgens twee electroden ingepland.
Vochtgevoelige cyborg
De electroden meten de spanning die door de quantumdots aan de oppervlakte van het spoor loopt. Wanneer de onderzoekers de omgevingsvochtigheid doen afnemen, dan vertrekt er ook water uit de microbencyborg. Die wordt dan kleiner zodat de quantumpunten aan de bovenkant dichter naar elkaar toe bewegen. Dat zorgt op zijn beurt voor een hogere spanning die de elektroden vervolgens meten. “De respons is zeer scherp en gebeurt onmiddellijk wanneer we de vochtigheidsgraad veranderen”, aldus professor Vikas Berry. Hij claimt dat de cyborgbacterie tien keer sneller reageert op wijzigingen in de luchtvochtigheid dan de meest geavanceerde sensor gemaakt met waterabsorberende polymeren.
Beter dan synthetisch
Bovendien is de organische robot aanzienlijk gevoeliger dan volledig door de mens ontwikkelde sensoren. Vooral bij lage druk en een erg lage vochtigheidsgraad is de respons van de levende sensor spectaculair snel. Het ding werkt zelfs in een vacuüm. Door de mens gemaakte sensoren werken in contrast beter wanneer de vochtigheid hoger ligt.
Die eigenschappen maken de NERD uitermate geschikt voor gebruik in de ruimtevaart, waar een goed werkende sensor bij lage druk in een droge omgeving erg nuttig is. “NERD is een fascinerende creatie”, besluit Berry. “De biologische entiteit werkt actief samen met de sensor om zo de nodige informatie door te spelen.”
