Wetenschappers ontdekken elektrische geleiding in bacteriën (+video)

Onderzoek & Wetenschap 11/09/2019 16:08:05

Wetenschappers van de UAntwerpen, de TU Delft en de UHasselt hebben bacteriën ontdekt die leven op elektriciteit en stroom over lange afstanden door sterk geleidende kabels kunnen sturen.

Lees hieronder verder   
Verwant

2X scherper beeld door combinatie microscopie­technieken

Slim algotritme analyseert grafeen 50 keer sneller

Zonlicht als brandstof voor duurzame chemische processen

VUB opent innovatiecentrum voor kunstmatige intelligentie

Onderzoek naar economische haalbaarheid duurzame waterstof

Bijzondere supergeleider dankzij vrij hangende laagjes

>> Meer verwant nieuws
Carrièrekansen (meer)
Agenda

Milieumanagementsystemen - ISO 14001:2015

Ramada Plaza - Antwerpen

donderdag 12 december 2019

Interface tussen EPLAN en Phoenix Contact

EPLAN Webinar

donderdag 12 december 2019

Safety validation training

Pilz Academy - Gent

donderdag 12 december 2019

Mondiale Magazijnverkoop met megakortingen

Mondiale - Gentsesteenweg - Zele

van 13/12/2019 tot 14/12/2019

Gezondheid en veiligheid op het werk (ISO 45001:2018)

Ramada Plaza - Antwerpen

dinsdag 17 december 2019

Bruggenbouw: ontwerp en berekening

Het Ingenieurshuis - Antwerpen

van 19/12/2019 tot 14/05/2020

Keuze van de redactie

(10/12) War for Talent: job in life sciences hoeft niet altijd in R&D te zijn

(9/12) WKK maakt Limburgs tropisch zwembad duurzamer

(4/12) Janssen Pharmaceutica gestart met diepe geothermieboringen

(4/12) Wereldprimeur: koffie roosteren op 100% zonne-energie

(3/12) Organ-on-a-chip helpt ziektes beter begrijpen

(2/12) Winnaars van Junior STEM Olympiade 2019 bekend gemaakt

>> Meer blikvangers

ENGINEERINGNET.BE - Uit deze nieuwe studie blijkt dat bacteriën op de zeebodem elektrische netwerken kunnen aanleggen. Kabelbacteriën zijn micro-organismen die bestaan uit duizenden cellen op een rij, samen ruim een centimeter lang.

Prof. Filip Meysman (UAntwerpen). “Onderzoek toont aan dat er elektrische stromen door de zeebodem lopen, en alle gegevens wijzen erop dat kabelbacteriën deze stromen opwekken en geleiden. Hun ‘elektrisch metabolisme’ geeft hen een groot voordeel, aangezien ze in staat zijn om energie te halen uit diepere lagen van de zeebodem.”

Een zeer fascinerend idee, dat wel, maar tot nu toe was er geen rechtstreeks bewijs dat kabelbacteriën wel degelijk geleidend zijn. De nieuwe studie van het multidisciplinaire team van biologen, chemici en fysici heeft dit raadsel nu opgelost.

De wetenschappers ontwikkelden een procedure om één enkele ‘bacteriedraad’ uit een zeebodemstaal te isoleren en bevestigden dit microscopische filament (50 keer dunner dan een mensenhaar) aan een zelfgemaakte opstelling met minuscule elektroden.

Prof. Herre van der Zant, een natuurkundige van de TU Delft: “Het heeft ons veel moeite gekost om de bacteriedraad aan te sluiten, maar uiteindelijk lukte het en de resultaten waren verbluffend. We stelden vast dat er een sterke stroom door deze dunne kabelbacterie liep.”

Het behandelingsproces van de bacteriën werd vervolgens verder verfijnd, tot er op een gegeven moment stroom meetbaar was in een filament van meer dan 1 cm lang.

Prof. Jean Manca (UHasselt): “Dit betekent dat de afstand waarover biologisch elektronentransport plaats grijpt, veel groter is dan tot nu toe werd aangenomen. Tot nu toe was het record ongeveer 1 micrometer (een tienduizendste van een centimeter). Kabelbacteriën hebben een mechanisme gevonden om ladingen efficiënt te transporteren over afstanden van centimeters.”

Deze vaststelling riep meteen een nieuwe vraag op: wat zijn dan de geleidende structuren in de bacteriën die zulke sterke elektrische stromen mogelijk maken? Via geavanceerde microscopie zag men dat er in de celwand een parallel netwerk van vezels loopt, over de hele lengte van de bacterie.

Meysman: “We hebben een soort chemische carwash uitgevonden waarmee stapsgewijs celmateriaal wordt verwijderd, tot uiteindelijk alleen nog de vezelstructuur achterblijft.”

Prof. Karolien De Wael (UAntwerpen): “Toen we die vezelstructuur op onze elektrodeopstelling plaatsten, zagen we opnieuw sterke stromen, wat aantoont dat het vezelnetwerk in de celwand wel degelijk de geleidende structuur is.”

De elektrische metingen toonden tevens aan dat de vezels een extreem hoge elektrische stroom aankunnen, die goed te vergelijken is met de stroomdichtheid in de koperdraden van onze huishoudtoestellen.

Nog spannender is dat de geleidbaarheid van de vezels ongewoon hoog is, met waarden van meer dan 20 S cm-1. waarmee ze niet moeten onderdoen voor de laatste nieuwe geleidende polymeren die in flexibele zonnepanelen of vouwbare telefoons worden gebruikt.

De ontdekking van de sterk geleidende vezels in kabelbacteriën is des te opmerkelijker omdat alle bekende biologische materialen (zoals eiwitten, koolhydraten, lipiden of nucleïnezuren) zeer slecht geleidend zijn.

Deze geleidende vezels openen dan ook de deur naar tal van mogelijkheden voor nieuwe materialen en technologieën. Zo zouden biologische materialen met uitzonderlijke elektrische eigenschappen de materiaalwetenschap en de elektronica ver voorbij hun huidige grenzen kunnen duwen.

Het gebruik van biomaterialen in de elektronica is een actief onderzoeksgebied, bijvoorbeeld om biologisch afbreekbare componenten te ontwikkelen en zo het elektronische afvalprobleem (het zogenaamde 'e-waste') aan te pakken.

Een andere mogelijke toepassing is in de gezondheidszorg, waar implanteerbare diagnostische en therapeutische apparaten gedurende een bepaalde periode hun werk zouden kunnen doen, om vervolgens langzaam in het lichaam te verdwijnen.

Misschien worden binnen enkele jaren wel medische implantaten of smartphones ontwikkeld, die uitgerust zijn met minuscule geleidende draden van onze kabelbacteriën. << (Guy Leysen) (foto: UAntwerpen)

Video:

Abonneer op onze nieuwsbrief

Reageer of publiceer aanvullende informatie
Mis ook dit niet...

WKK maakt Limburgs tropisch zwembad duurzamer

Luminus Solutions, Vanparijs Engineers en Center Parcs hebben een warmte­kracht­koppeling (WKK) geïnstalleerd in De Vossemeren die het subtropisch zwembad op duurzame wijze verwarmt.

VUB, UGent en KU Leuven werken samen rond impact AI

Hiertoe richten ze het nieuwe Kenniscentrum Data & Maatschappij op, dat kennis en ervaringen rond ethische, maatschappelijke en juridische aspecten van artificiële intelligentie verzamelt.

Vlaanderen focust op duurzame voedings­verpakkingen

Een consortium van Flanders’ FOOD (Agro-voeding), VIL (Logistiek), Catalisti (Chemie-Kunststoffen), SIM (Materialen) en Pack4Food lanceren de Roadmap ‘Voedselverpakking van de Toekomst’.

4D-printen van structuren met veranderende vorm

Onderzoekers van het MIT en van andere instituten ontwikkelen netten in maaswerk met verscheidene materialen waardoor ze complexe vormen kunnen aannemen en een dubbele kromming krijgen.

Natuurkundigen vragen zich af of een vijfde natuurkracht bestaat

Hebben Hongaarse natuurkundigen met een simpele meetopstelling een nieuwe natuurkracht ontdekt die alle grote versnellers en detectoren al decennia over het hoofd zien?

Schema´s genereren in de cloud met eBuild

Eplan heeft een nieuwe cloud-software eBuild gelanceerd voor het genereren van elektrische of fluïdschema's, waarmee gebruikers een eenvoudige maar krachtige tool aangereikt krijgen.

Mindset vormt grootste uitdaging bij digitale transformatie

Een onderzoek van Agoria, uitgevoerd door onderzoeksbureau Kantar, bevroeg 400 industriële kmo’s naar hun digitale transformatie, waaruit blijkt dat 83% industriële kmo’s digitaliseert.

Dataconversie Internet of Things energiezuiniger gemaakt

UTwente maakte een aantal onderdelen van IoT energiezuiniger, zoals de energie die het kost voor het altijd aanstaan van de sensor voor metingen en signalen om te zetten naar digitale data.

Opra Turbines levert OP16 gasturbine voor offshore platform

Opra Turbines meldt dat het een order heeft ondertekend met Spirit Energy om één OP16-3B gasturbine generatorset te leveren voor het Markham J6A offshore platform. De gasturbine vervangt de bestaande Dresser Rand KG2-3C gasturbine. Deze nieuwe turbine heeft een ultralage emissie en is veel energiezuiniger. >>

Partners