फिल्म में द मैट्रिक्स, डॉकाइल, सेमी-सेंसिटिव ह्यूमन (स्पॉइलर) एक महान यांत्रिक शक्ति के लिए बैटरी के रूप में उपयोग किए जाते हैं। हालांकि यह सिद्धांत स्पष्ट रूप से दूर की कौड़ी है, लेकिन जैवविविधताएँ वास्तविक हैं। एडवांस्ड साइंस न्यूज के नवीनतम अंक में, स्टेट यूनिवर्सिटी ऑफ न्यूयॉर्क-बिंघमटन के वैज्ञानिकों ने बैक्टीरिया को छोटे सेंसर के रूप में बैटरी का उपयोग करने का एक नया तरीका बताया। जबकि लो-पावर इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए बायो-बैटरियों का उपयोग किया गया है, वे व्यापक उपयोग के लिए कभी भी सरल या कुशल नहीं रहे हैं। तो बिंघमटन समूह ने माइक्रोबियल ईंधन कोशिकाओं को बनाने और वितरित करने के लिए एक नया, आसान, तरीका विकसित किया है, जिसे एमएफसी के रूप में जाना जाता है, कागज की एक शीट और फ्रीज-ड्राय बैक्टीरिया का उपयोग किया जाता है जिसे बस थोड़ी लार के साथ सक्रिय किया जा सकता है।
MFCs का एक महत्वपूर्ण उद्देश्य, विशेष रूप से पेपर-आधारित, कम-शक्ति वाले इलेक्ट्रॉनिक्स, विशेष रूप से सेंसर के उपयोग को सक्षम करना है, जब एक नियमित बैटरी ओवरकिल और लागत निषेधात्मक दोनों होती है। ये किसी के फोन को चार्ज नहीं कर रहे हैं, लेकिन वे एक एलईडी, या अधिक संभावना है, नैदानिक सेंसर है कि एचआईवी या कैंसर का पता लगाने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, ग्लूकोज की निगरानी, और अधिक करने के लिए इस्तेमाल किया जाएगा।
"एमएफसी" का उपयोग विकासशील देशों की तरह, संसाधन-सीमित वातावरण में किया जा सकता है, "निर्माता सेखुइन" सीन "चोई कहते हैं, जो बिंघमटन में इलेक्ट्रिकल और कंप्यूटर इंजीनियरिंग के सहायक प्रोफेसर हैं। “हालांकि, समस्या शक्ति है। हम व्यावसायिक रूप से उपलब्ध बैटरी या हाल ही में ऊर्जा फसल प्रौद्योगिकियों का उपयोग नहीं कर सकते क्योंकि वे बहुत बेकार हैं और एक बार के उपयोग के लिए महंगे हैं, डिस्पोजेबल बायोसेंसर। ”
शीनीला वनिडेंसिस, चोई की टीम द्वारा उपयोग किए जाने वाले बैक्टीरिया, अक्सर नैनोटेक्नोलॉजी में उपयोग किया जाता है, इसकी वजह धातुओं को कम करने और ऑक्सीजन-गरीब वातावरण में रहने की क्षमता है। यह वह कमी है, जिसमें सकारात्मक आयनों को नकारात्मक से अलग किया जाता है, जो कि बायोबैटरीज में लम्बी, दो-माइक्रोमीटर कोशिकाओं को उपयोगी बनाता है - परिणाम मुक्त आवेशित कण होते हैं जिनका उपयोग शक्ति के रूप में किया जा सकता है।
एक नियमित बैटरी की तरह, एक सकारात्मक चार्ज चार्ज टर्मिनल (जिसे कैथोड कहा जाता है) को एक नकारात्मक चार्ज टर्मिनल (एनोड) से अलग करके एक जीवनी शक्ति काम करती है। जैसा कि बैक्टीरिया एक खाद्य स्रोत (आमतौर पर ग्लूकोज) को पचाता है, इसके श्वसन कार्य इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन को छोड़ते हैं, जिसका उपयोग ऊर्जा के रूप में किया जा सकता है।
"अगर हम उनके पर्यावरण को इंजीनियर करते हैं तो ऑक्सीजन सीमित है, और फिर हम एक ठोस इलेक्ट्रोड प्रदान करते हैं, फिर हम उन इलेक्ट्रॉनों को पकड़ सकते हैं, " चोई।
चोई के नवाचार को पेपर MFC की संरचना के साथ करना है। कैसे, उन्होंने पूछा, क्या आप एक सस्ती पेपर बायोबेटरी बना सकते हैं जो सरल इलेक्ट्रॉनिक सेंसर को शक्ति देने में सक्षम है, लेकिन इसका उपयोग करना और परिवहन करना भी आसान है? उनके समाधान ने कुछ नई तकनीकों को नियोजित किया, मुख्य रूप से सुखाने और तह को फ्रीज किया।
बैटरी की संरचना क्रोमैटोग्राफी पेपर की एक शीट से बनाई गई है, जो क्रीज के ग्रिड में विभाजित है। एक खंड, चांदी नाइट्रेट से बना है और मोम से ढंका है, कैथोड बनाता है। प्रवाहकीय बहुलक का एक अन्य खंड एनोड के रूप में कार्य करता है, और तीसरे में बैक्टीरिया और इसके ऊर्जा स्रोत के लिए एक जलाशय होता है। चोई जलाशय को जीवाणुओं से मुक्त कर देती है और उन्हें फ्रीज कर देती है। इस तरह, उन्हें दो सप्ताह तक परिवहन या संग्रहीत किया जा सकता है।
उपयोग करने के लिए, बस जलाशय में थूकें और इसे कैथोड और एनोड के केंद्र में मोड़ें। हाँ, थूक; बैक्टीरिया को निकलने के लिए ऑर्गेनिक पदार्थों का थोड़ा बहुत ऑर्गेनिक उपयोग होता है, और लार में ग्लूकोज होता है। यह कुछ भी हो सकता है, लेकिन लार आमतौर पर उपलब्ध है और कुछ विकल्पों में से कम आपत्तिजनक है।
चोई का काम पैपर्ट्रोनिक्स के बढ़ते और महत्वपूर्ण क्षेत्र का हिस्सा है। (बिंघमटन यूनिवर्सिटी) रुटर्स में मैकेनिकल और एयरोस्पेस इंजीनियरिंग के एक सहायक प्रोफेसर आरोन माज़ेज़ो, लचीले मानव-मशीन इंटरफेस के लिए पैपर्ट्रोनिक्स बनाता है - कॉर्टिसोल के लिए पसीने की निगरानी के लिए पहनने योग्य कागज उपकरणों जैसी चीजें, तनाव का एक संकेतक। चोई जैसी बैटरी उसकी ज़रूरत का शक्ति स्रोत हो सकती है।
"हम इन उपकरणों को बिजली प्रदान करने की चल रही चुनौती जारी रखने जा रहे हैं, " Mazzeo कहते हैं। “विद्युत शक्ति होने से आप निदान कर सकते हैं, लेकिन यह संभावित रूप से संकेतों को बढ़ा सकता है, इसलिए आप छोटी मात्रा का पता लगाने में सक्षम हो सकते हैं। यह भविष्य में बाहर का रास्ता है, लेकिन इस तरह की चीज न केवल कोर्टिसोल को मापने के लिए उपयोगी हो सकती है, बल्कि शायद यह भी कोलेस्ट्रॉल या शराब या रक्त, मूत्र या पसीने में अन्य चिकित्सकीय प्रासंगिक मार्कर जैसी चीजें हैं। ”
Mazzeo's और Choi दोनों का काम पैपर्ट्रोनिक्स के बढ़ते और महत्वपूर्ण क्षेत्र का हिस्सा है। वैज्ञानिक कागज पर सर्किट, कैपेसिटर, बैटरी, और यहां तक कि सौर कोशिकाओं और उपयोगकर्ता इंटरफेस (जैसे मेज़ेज़ो के समूह करता है) को लगाने के लिए और बेहतर तरीके ढूंढ रहे हैं। चोई के काम से पहले, इन सभी अनुप्रयोगों को चलाने वाली बैटरियों को कागज के कई शीटों से बने जटिल मामलों से जोड़ा गया है, जिनका मिलान ठीक से किया जाना है।
"मुझे लगता है कि इस क्षेत्र के लिए पर्यावरण स्थिरता, सुरक्षा, संचार, स्वास्थ्य और प्रदर्शन में समाज के निरंतर प्रयासों में योगदान करने के लिए एक वास्तविक क्षमता है, " माज़ेज़ो कहते हैं।
लेकिन हमेशा उन इलेक्ट्रॉनिक्स को पावर करने की आवश्यकता होती है, इसलिए चोई अभी भी अपनी बैटरी को अधिक शक्तिशाली और कुशल बनाना चाहती है, और ऐसा करने के लिए वह उन्हें तह करने और उन्हें ढेर करने के विभिन्न माध्यमों की जांच कर रही है, साथ ही इंजीनियरिंग बैक्टीरिया भी शक्ति के बेहतर निर्माता बनते हैं।
