این باتریها زنده هستند

 یکی از مشکلات موجود در زمینه باتری‌ها، افزایش دمای باتری حین کار است. این افزایش دما به علت تولید حرارت داخل باتری که بر اثر انجام واکنش‌های شیمیایی و الکتروشیمیایی تولید می‌شود، به وجود می‌آید. اگر بین حرارت تولید شده و اتلاف حرارت از دیواره‌های باتری به خارج موازنه‌ای صورت نگیرد، این عدم توازن باعث می‌شود دمای باتری بسیار بالا برود و به پدیده‌ای به نام گریز حرارتی (Thermal Runaway) منجر شود.  تلاش برای رفع این مشکل منجر به خلق نسل خیره‌کننده‌ای از ریز تامین‌کنندگان انرژی شد که به‌نظر می‌رسد نسل آینده باتری‌ها محسوب خواهند شد.

خداحافظی با باتری‌های قلمی

اگر بخواهیم با هم روراست باشیم باید از شما بخواهیم که خودتان را برای خداحافظی با باتری‌های 9 ولتی، قلمی و نظایر آنها آماده کنید، چون در آینده‌ای نه چندان دور انرژی مورد نیاز برای راه‌اندازی سیستم‌های الکترونیکی مینیاتوری از میکروباتری‌هایی تامین خواهد شد که تنها به اندازه نصف سلول انسانی ابعاد داشته و با استفاده از ویروس‌های انسانی ساخته خواهند شد.

در واقع به دنبال موفقیتی که دانشمندان برای ارائه شیوه‌ای به منظور خلق و نصب میکروباتری‌ها کسب کرده‌اند، در آینده‌ای نه چندان دور طیف وسیعی از سیستم‌های الکترونیکی آزمایشگاهی روی تراشه قرار گرفته و حسگرهای پزشکی قابل کاشت، تنها به واسطه آنها فعال خواهند شد.

به این ترتیب برای نخستین بار در جهان از ویروس به عنوان مبنای اصلی کار این میکروباتری‌ها استفاده می‌شود.

باتری‌های ویروسی به اندازه یک دانه برنج

در واقع سال گذشته بود که دانشمندان موسسه فناوری ماساچوست (MIT) در آمریکا موفق شدند با استفاده از ویروس‌ها نوعی باتری لیتیومی بسیار نازک تولید کنند که میزان انرژی ذخیره شده در آن 3 برابر بیشتر از باتری‌های لیتیومی معمولی است. این دانشمندان با فعال کردن ژن‌های درون این ویروس‌ها درصدند آنها را به تکثیر وادارند و به این ترتیب با شبیه‌سازی میلیون‌ها ویروس، باتری‌هایی به ابعاد یک دانه برنج یا بزرگ‌تر از آن تولید کنند.

 در این پژوهش با ایجاد تغییرات ژنتیکی در نوعی ویروس، آن را به جذب مولکول‌های ماده اکسید کبالت و همچنین مولکول‌های طلا واداشتند. این ویروس‌ها همچنین در پی تغییرات ژنتیکی به‌گونه‌ای پشت سر هم قرار می‌گیرند که در واقع سیم‌های بسیار نازکی را ایجاد کرده که به عنوان الکترودهای قطب مثبت آند درون باتری می‌توان از آنها استفاده کرد.

محققان عقیده دارند با استفاده از این روش می‌توان باتری‌های بسیار کارآمدی تولید کرد که قادر به تامین انرژی الکتریسیته مورد نیاز در نسل بعدی خودروهای الکتریکی به منظور رقابت با خودروهای بنزینی باشند.

ویروس‌هایی که مولکول‌های فلزی را جذب می‌کنند

واقعیت آن است که انگیزه اولیه برای استفاده از ویروس‌های زنده در باتری‌ها به دنبال تلاش‌ فراوان دانشمندان در زمینه طراحی و ساخت ماشین‌های بسیار کوچک شکل گرفت و آنها را به استفاده از نیروهای طبیعی موجود در طبیعت ترغیب کرد. به این ترتیب محققان به مهندسی نوعی ویروس پرداختند که فلزات را جذب می‌کرد و از آنها برای ساخت سیم‌های بسیار کوچک در باتری‌های میکروسکوپی استفاده کردند.

نانوسیم‌های تولید شده این قابلیت را داشتند که در الکترودهای باتری لیتیومی بسیار کوچک مورد استفاده قرار گیرند و از باتری‌های تولید شده می‌شد در راه‌اندازی ماشین‌های بسیار کوچک استفاده کرد.

تامین انرژی حسگر‌های پزشکی کاشتنی

حال پرسش اینجاست که کاربرد اصلی باتری‌های میکروسکوپی ویروسی چیست؟

این باتری‌های ظریف که در آینده تولید خواهند شد، به اندازه نصف یک سلول انسانی هستند و از ویروس‌ها ساخته شده‌اند. در عین حال می‌توانند نسبت به اندازه و وزنشان 3 برابر بیشتر انرژی معمولی تولید کنند.

در حال حاضر مهندسان دانشگاهMIT  دو بخش از سه قطعه این میکروباتری را طراحی کرده‌اند. ازجمله کاربردهای این میکروباتری‌ها تامین انرژی حسگرهای پزشکی کاشتنی یا آزمایشگاه‌هایی به اندازه یک تراشه رایانه و دیگر قطعات و تجهیزات بسیار ظریف است؛ بعلاوه از این فناوری می‌توان در باتری‌های خودرو نیز بهره برد، زیرا باتری آن بسیار سنگین و ضعیف است.

این باتری را همچنین می‌توان به شیوه‌هایی که هنوز جزییات آنها مشخص نشده است، به دیگر موجودات زنده پیوند زد. زمانی که دانشمندان این ویروس را تغییر می‌دهند، ویروس‌ها می‌توانند میلیون‌ها بار تولیدمثل کنند تا باتری‌هایی به کوچکی دانه برنج یا به بزرگی باتری سمعک تولید کنند. همچنین با استفاده ازاین میکروباتری‌ها می‌توان بسته‌های کوچک انرژی را مستقیم روی سطح یک وسیله چاپ کرد. دانشمندان می‌گویند این تکنیک به تجهیزات گرانقیمت نیاز ندارد و در دمای عادی اتاق قابل انجام است. هر باتری معمولی شامل‌ آند، کاتد و الکترولیت است که تاکنون آند و الکترولیت این باتری میکروسکوپی ساخته شده است.

پونه شیرازی