ABŞ Hərbi Dəniz Tədqiqat Laboratoriyası və Danimarkadakı Orhus Universiteti, tədqiqatçılar adətən kabel bakteriyaları olaraq adlandırılan filamentli Desulfobulbaceae boyunca 100 mikrometrdən çox məsafədə proton keçiriciliyini təsdiqlədilər. Tapıntılar mikrob proton daşıma mexanizmləri və bioelektronikada tətbiqlər üçün açıq yollar haqqında anlayışlar təmin edir.

Çöküntüdəki elektrik boruları mikroblara elektronları santimetr miqyaslı məsafələrə ötürməyə imkan verir. Müşahidələr göstərir ki, kabel bakteriyaları kükürdün oksidləşməsini oksigenin azaldılması ilə birləşdirərək çöküntüdə yerli kimyəvi dəyişikliklərə səbəb ola bilər və beləliklə, pH qradiyentlərini dəyişdirə bilər.

Sənədləşdirilmiş təsirlərə daha dərin təbəqələrdə turşulaşma və çöküntü-su interfeysləri yaxınlığında daha çox qələvi şərait daxildir. Bu lokallaşdırılmış fəaliyyətin daha geniş ekoloji təsirlərə çevrilib-çevrilməməsi hələ də aydın deyil. Bu mexanizmlərə dair anlayışlar mikrob rabitəsi və bioprotonik cihaz dizaynının daha geniş tədqiqatlarına xidmət edə bilər ki, bu da çöküntü mühitlərində təbii enerji axınlarının daha yaxşı qavranılmasına səbəb olur.

Proton keçiriciliyi biotik materialların geniş spektrində müşahidə edilmişdir. Bakteriya hüceyrələrinin xaricində proton keçiriciliyinin ölçülməsi çətin olaraq qalır, çünki protodların (bir elektrodun proton daşıyan ekvivalenti) üzərində yerləşdirilən bakteriyalar zəif və qeyri-sabit təmas nümayiş etdirirlər.

Bioloji əsaslı hesablamalar qurmağa cəhd edən tətbiqlərdə adi yarımkeçirici emal üsulları bioloji materialların yüksək temperatura, üzvi həlledicilərə, yüksək vakuuma və UV radiasiyaya həssaslığının məhdudiyyətlərinə məruz qalır.

Milli Elmlər Akademiyasının Protokolunda dərc edilən “Nəmlənmiş kabel bakteriyaları uzun məsafələrdə proton keçiriciliyi nümayiş etdirir” adlı araşdırmada tədqiqatçılar bakteriya hüceyrələrinin kövrək təbiəti kimi problemləri həll edərək proton keçiriciliyini ölçmək üçün dəyişdirilmiş köçürmə-çap texnikasını tətbiq etdilər. və uyğunsuz elektrod təması.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1737437698&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-01-cable-bacteria-protons-micrometers-hinting.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMxLjAuNjc3OC4yNjYiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzMS4wLjY3NzguMjY2Il0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMS4wLjY3NzguMjY2Il0sWyJOb3RfQSBCcmFuZCIsIjI0LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1737437698056&bpp=1&bdt=79&idt=117&shv=r20250114&mjsv=m202501160401&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1737437666%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1737437666%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1737437666%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=2492495838128&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=447&ady=2123&biw=1903&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31089806%2C95350243%2C31089852%2C95347432&oid=2&pvsid=2483553363058634&tmod=1717212429&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=121

Palladium-interdigitated protodlar və digər elektrodlar qeyri-canlı kabel bakteriyası nümunələrinə yapışdırıldı. Ölçmələr nəzarət olunan temperatur və rütubət şəraitində aparılmışdır.

Protonları daha yavaş hərəkət edən deyterium ionları ilə əvəz edən deyterium qazı (D ₂ ) ilə aparılan sınaqlar, Qrottus mexanizmi vasitəsilə proton nəqlinin rolunu dəstəkləyən keçiriciliyin azaldığını göstərdi.

_{Bu proses protonun su molekulları (H 2} O) və hidronium ionları (H ₃ O ⁺ ) arasında əmələ gələn H-bağ şəbəkəsindən keçdiyi bakteriya səthində davamlı proton yolları meydana gətirən su molekullarında hidrogen bağlarının mübadiləsinə əsaslanır .

Xətti süpürmə voltammetriyası olan xüsusi hazırlanmış ətraf mühit kamerası keçiriciliyin yoxlanılması üçün protonları təmin edən nəmləndirilmiş hidrogen (H _{2 ) qazı ilə} nisbi rütubətə (RH) dəqiq düzəlişlər etməyə imkan verir . Proton və elektron keçiriciliyi ayırd etmək üçün nəzarət elementləri kimi qızıl elektrodlardan (proton axını bloklayan) istifadə edilmişdir.

Nəticələr təsdiqlədi ki, proton keçiriciliyi rütubət səviyyəsinə görə dəyişir və 60% və 80% RH arasında 26 dəfə artım göstərir. Keçiricilik 70% RH və 25°C-də 114 ± 28 µS sm ^-1 səviyyəsində zirvəyə çatdı və bu, proton nəqlinin Grotthuss mexanizmi vasitəsilə su ilə əlaqəli proton naqilləri vasitəsilə baş verdiyi fərziyyəsini dəstəklədi.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklər əldə edin .Abunə ol

Microcoleus kimi qeyri-keçirici filamentli bakteriyalarla müqayisəli tədqiqatlar təsdiqlədi ki, müşahidə olunan keçiricilik kabel bakteriyalarına xasdır və təkcə suyun davamlı Grotthuss mexanizmi iskelelərinin əmələ gəlməsinin nəticəsi deyil.

Tədqiqatçılar həmçinin bakterial səthlər və elektrodlar arasında təmas müqavimətini və xüsusi müqaviməti qiymətləndirdilər. Kabel bakteriyalarının proton keçiriciliyi sintetik mikrotellərdən aşağı olsa da, nəticələr bioelektronikada mikrob interfeyslərinin potensialını ortaya qoydu.

Kabel bakteriyalarında proton keçiriciliyinin təkamül və ya ekoloji əhəmiyyəti və onun növlərarası qarşılıqlı təsirlərdə potensial rolu hələ tam müəyyən edilməsə də, müəlliflər proton keçiriciliyinin mikrobial qarşılıqlı təsirlərə və ətraf mühitin proton daşınmasına təsir göstərə biləcəyini təklif edirlər. Tapıntılar mikrob icmaları daxilində kabel bakteriyalarının gələcək tədqiqləri üçün zəmin yaradır .

Daha çox məlumat: Bradley G. Lusk et al, Nəmlənmiş kabel bakteriyaları uzun məsafələrdə proton keçiriciliyi nümayiş etdirir, Milli Elmlər Akademiyasının əsərləri (2025). DOI: 10.1073/pnas.2416008122

Jurnal məlumatı: Milli Elmlər Akademiyasının Materialları