Бактерий заставили крутить микророторы в компьютерной симуляции

Схематическое изображение потоков в бактериальной культуре (черные линии) вокруг роторов (синие и красные круги). Круговые стрелки — направление вращения роторов. Иллюстрация из статьи

Группа химиков-технологов и физиков-теоретиков при помощи компьютерной симуляции показала, что хаотическое движение клеток в плотной бактериальной культуре можно превратить в упорядоченное и заставить эту систему выполнять полезную работу. Для этого к суспензии бактерий достаточно добавить регулярную систему микророторов.

Ученые использовали компьютерную симуляцию культуры бактерий как пример плотной среды, в которой образуются хаотические течения. Погружение одного микроротора в плотную суспензию живых клеток не дало эффекта — он только хаотично дергался от случайных столкновений. Однако когда культуру бактерий поместили на квадратную подложку с 64 симметрично расположенными микророторами, движение потоков упорядочилось. Диагональные роторы крутились в одну сторону, а соседние — в противоположные, как на ветряных электростанциях.

Компьютерная симуляция показала, что подложка с упорядоченным набором роторов может заставить хаотически движущихся бактерий совершать полезную работу на микромасштабе. Биологическая система хороша в качестве источника энергии тем, что она работает за счет внутренних биохимических процессов, для работы ее необходимо только «подкармливать». В будущем такие самоорганизующиеся системы пригодятся для питания небольших устройств — к примеру, микрофонов в смартфонах.

Исследование ученых из Индии и Великобритании опубликовано в журнале Science Advances.

Использование биологических систем, в частности бактерий, — популярное направление микро- и макроэнергетики. Недавно другая группа исследователей создала солнечную батарейку, которая работает за счет фотосинтезирующих микроорганизмов.
Теги:

Читать еще на Чердаке: