Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рисунок 1. а) Схематическое изображение электрохимической ячейки. b) Электрохимическая ячейка, помещенная в раствор, содержащий глюкозу, и подключенная к внешней цепи.
Рисунок 2. а) Схематическое изображение электрохимической ячейки, подключенной к внешней цепи. b),c) Отклик биосенсора по току, измеряющего уровень содержания глюкозы, без перемешивания и при перемешивании раствора. d) Отклик pH-метра по току. e) Отклик фотонного сенсора по току.

Глюкоза - топливо для наноустройств

Ключевые слова:  глюкоза, нанонить, электрохимическая ячейка

Опубликовал(а):  Шуваев Сергей Викторович

29 октября 2010

Прогресс в разработке наноразмерных устройств различного назначения не стоит на месте. Однако не менее важно, чтобы параллельно с ними развивались столь же миниатюрные, но вместе с тем достаточно мощные источники питания. Именно недостаточная мощность - основной недостаток разработанных к настоящему времени источников питания для наноустройств. Поэтому вполне логично, что определенный интерес вызывают источники питания, используемые в живых организмах, например, молекулы глюкозы.

В частности, международный коллектив исследователей предложил электрохимическую ячейку оригинальной конструкции (рис.1). В качестве катализаторов на катоде и аноде используются лакказа и глюкозоксидаза, соответственно. Глюкозоксидаза катализирует окисление beta-D-глюкозы молекулярным кислородом, однако ее активность довольно ограничена, поскольку ее кофактор, флавинадениндинуклеотид (ФАД), закрыт белковой оболочкой. В то же время известно, что иммобилизованная на поверхности углеродной нанотрубки (УНТ) глюкозоксидаза демонстрирует биокаталитическую активность. Поэтому нанонити из композита Нафион / поливинилпирролидон ("протонный мостик"), соединяющий золотые электроды, предварительно диспергировали в растворе УНТ. Таким образом, при заправке рассматриваемой ячейки "топливом", а именно раствором содержащем глюкозу, на аноде глюкоза окисляется до глюконолактона, в то же время на катоде происходит восстановление кислорода с образованием воды.

Чтобы продемонстрировать потенциал предложенной электрохимической ячейки, авторы статьи интегрировали ее в pH-метр и биосенсор для измерения уровня содержания глюкозы. Полученные устройства продемонстрировали быстрый отклик при добавлении щелочи и раствора глюкозы соответственно (рис.2). Что же касается мощности ячейки, то, как и предполагалось, она значительно превосходит другие источники питания, например, наноразмерная солнечная батарея на основе одиночной нанонити обладает мощностью 50-200 пВт, в то время как мощность рассмотренной в статье электрохимической ячейки составляет 0.5-3 мкВт. Кроме того, ячейка может применяться для питания наноустройств, которые предназначены для использование в условиях с ограниченным доступом света, когда невозможно применение солнечных батарей.


Источник: Advanced Materials



Комментарии


Схема с использованием АТФ, по идее должная быть проще и надёжнее.
Или, с чего и начиналась нанобиофотоника, АТФ-синтетаза в сочетании с бактериородопсином в общей мембране/липосоме. Публикации на сей счёт продолжают появляться до сих пор... (см. журнал "Российские Нанотехнологии")
Л В А, 31 октября 2010 18:48 
Лучше не делать на веществах встречающихся в наших организмах. Чревато в перспективе большими неприятностями, по сравнению с которыми биологическое оружие мелочью покажется.
С другой стороны для имплантантов - вполне может и сгодится, если хорошо изучить реакцию организма.
Режабек Борис Георгиевич, 12 декабря 2010 23:11 
Использовать лакказу - остроумное решение!
Где они её покупали?

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Ну что, Данила-мастер, не выходит каменный цветок ?
Ну что, Данила-мастер, не выходит каменный цветок ?

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ» (Интересные научные события 2020 года от Американского физического общества (APS): Новый век сверхпроводимости. Магические углы в графене. Новые рекорды LIGO и Virgo: сверхмассивные и асимметричные слияния черных дыр. Свет от темной материи в эксперименте Xenon. Чего не хватает для создания квантового интернета? Коперниканский переворот в нейронных сетях. Червякомешалка. Вселенский метроном и предел точности атомных часов. Благородные металлы и графен против токсичных газов. Мультиферроик с ферродолинным упорядочением. Борные сенсоры азотосодержащих загрязнителей.

Наносистемы: физика, химия, математика (2020, Т. 11, № 6)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume11/11-6
Там же можно скачать номер журнала целиком.

С Новым годом!
Дорогие друзья и коллеги!
Поздравляем с наступающим 2021 годом!
Желаем всем хорошего настроения и здоровья, удачи во всем и новых достижений!

Спинтроника и iPod
В.В.Уточникова
В 1988 году Альберт Ферт и Петер Грюнберг независимо друг от друга обнаружили, что электросопротивление композитов, составленных из чередующихся слоев магнитного и немагнитного металла может невероятно сильно меняться при приложении магнитного поля. В течение десятилетия это, казалось бы, эзотерическое наблюдение революционным образом изменило электронную промышленность, позволяя накапливать на жестких дисках все возрастающий объем информации.

ДНК правит компьютером
Бидыло Тимофей Иванович
Наиболее вероятно, что главным революционным отличием процессоров будущего станут объемная (3D) архитектура и наноразмер составляющих, что позволит головокружительно увеличить количество элементов. Сегодня кремниевые технологии приближаются к своему технологическому пределу, и ученые ищут адекватную замену кремниевой логике. Клеточные автоматы, спиновые транзисторы, элементы логики на молекулах, транзисторы на нанотрубках, ДНК-вычисления…

Будущее техники отразилось в идеальном нанозеркале
Кушнир Сергей Евгеньевич
Свыше 99,9% падающего излучения отражает новое зеркало, построенное физиками США. А ведь толщина его составляет всего-то 0,23 микрометра. Специалисты говорят, что новинка способна улучшить параметры многих компьютерных устройств, где применяется лазерная оптика.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.