Logo UHasselt

menu

UHasselt


Nieuws

Logo UHasselt Universiteit Hasselt - Knowledge in action

< OVERZICHT

Nieuw inzicht in hoe kabelbacteriën elektrische stroom geleiden    9 jun 2020

Nieuw inzicht in hoe kabelbacteriën elektrische stroom geleiden
9 jun 2020

CONTACTPERSOON

De heer Ragha THIRUVALLUR EACHAMBADI

32-11-268749

ragha.thiruvallur@uhasselt.be


Lang voor het tijdperk van de micro-elektronica ontwikkelde een groep draadvormige micro-organismen genaamd kabelbacteriën een gestructureerd elektrisch netwerk binnenin hun celstructuur. Uit metingen met atoomkrachtmicroscopie (AFM) blijkt dit biologische circuit te bestaan uit parallelle vezels met een ingebouwde zekering om beveiligd te zijn in geval van een defect.

We vergroten massaal onze afvalberg: aan het tempo dat we elektronica verbruiken, groeit het globale elektronische afval of e-waste dat niet gerecycleerd wordt jaarlijks met 40 miljoen ton. De zoektocht naar alternatieve elektronica die biodegradeerbaar is, wordt belangrijker dan ooit.

Enkele jaren geleden vonden wetenschappers een organisme in de zeebodem dat elektrische stroom kan geleiden met een geleidbaarheid zoals halfgeleiders in onze elektronica vandaag de dag. Men noemde het kabelbacteriën. In tegenstelling tot ander elektronentransport in de natuur, zenden deze bacteriën elektrische signalen over centimeter afstanden door een ketting van meer dan 10.000 cellen te vormen. Waar die stromen lopen en hoe de interne structuur gebouwd is in de bacterie was tot nu toe nog onbekend.

Nieuwe inzichten

Onderzoekers aan X-LAB, UHasselt, deden een nanoscopische studie naar hoe de stroom vloeit door de bacterie en vonden een verbazingwekkend geordende structuur die veel weg heeft van onze elektronica. Stroom loopt niet door de hele bacterie, maar door een bundel van 10 tot 60 parallelle vezels aan de buitenkant (net onder het buitenste membraan) van de bacterie. Vergeleken met neurale netwerken of andere netwerken van bacteriën, vinden we hier een niveau van organisatie dat ongezien is in de natuur.

Natuurlijke evolutie heeft dit idee goed doordacht. Net zoals wij onze elektronica niet willen zien falen in het geval van een klein defect, organiseerden kabelbacteriën een extra zekering in hun structuur. Uit onze experimenten vonden we dat de vezels samenkomen tussen elke twee cellen om zo extra elektrische paden te creëren zodat er nog steeds stroom kan vloeien bij lokale schade van de vezels.

Stap naar biodegradeerbare elektronica?

Het lijkt erop dat de natuur een eigen gestructureerde elektrisch circuit met zekering heeft ontwikkeld lang voor het tijdperk van de micro-elektronica. Nu is het aan ons om geïnspireerd te raken om onze elektronica biodegradeerbaar te maken. Misschien wel met kabelbacteriën in plaats van silicium?

 

Het volledige onderzoek kan u hier terugvinden.

“An Ordered and Fail‐Safe Electrical Network in Cable Bacteria”

Raghavendran Thiruvallur Eachambadi & Robin Bonné, Rob Cornelissen, Silvia Hidalgo‐Martinez, Jaco Vangronsveld, Filip J. R. Meysman, Roland Valcke, Bart Cleuren, Jean V. Manca

 

Dit onderzoek werd geleid door prof. Jean Manca van de interdisciplinaire fysica onderzoeksgroep X-LAB (UHasselt) in samenwerking met de biologie groepen van UHasselt en UAntwerpen. Het werd uigevoerd met financiële steun van het Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek (FWO).