Elektriangerjas andis inspiratsiooni uute akude loomiseks

Siim Sepp Skype: siim.sepp@ut.ee

Loe kommentaare (1) Samal teemal (0)

Eelmise aasta detsembrikuus kasutasid jaapanlased akvaariumis olevaid elektriangerjaid jõulupuu tulede süütamiseks. Akvaariumi otstesse kinnitatud metallplaadid kogusid angerjate toodetud elektrit, mida kasutati lambikeste varustamiseks energiaga. Nüüd on ameerika teadlased välja töötanud aku, mis toodab elektrit sarnasel põhimõttel.

Paljud organismid kasutavad oma kehas toimuvate protsesside läbiviimiseks erinevust elektriliselt laetud aatomite ehk ioonide kontsentratsioonis. Näiteks inimese aju vajab elektrilisi impulsse kaltsiumi ioonide vabastamiseks, mis seonduvad seejärel neurotransmitteritega, mis toimetavad omakorda info edasi ülejäänud närvisüsteemile, kirjutas The Economist.

Elektriangerjas kasutab tugeva elektrivoolu tekitamiseks naatriumi ioonide kontsentratsiooni erinevust umbes 6000 spetsialiseerunud rakus. Tavaolekus on need rakud üksteisest isoleeritud. Kui angerjas oma saagi asupaiga kindlaks määrab, avanevad mitmed rakkudevahelised ühendused, mida mööda ioonid saavad liikuda. Elektrit juhtivas merevees tekitab selline laetud osakeste liikumine elektrivoolu.

David LaVan ja tema kolleegid uurisid põhjalikult elus rakkude membraane ja seal sisalduvaid valke ning hakkasid ehitama samal põhimõttel töötavaid tehislikke algelisi protorakke. Sarnaselt päris rakkudele olid tehisrakud ümbritsetud rasvamolekulidest koosneva membraaniga. Membraanist pääsevad läbi vaid need ioonid, mille jaoks on olemas valgulised kanalid. Seda süsteemi kasutades avastasid teadlased, et nad suudavad jäljendada elektriangerja elektritootmise mehhanismi.

Teadlased panid kokku kaks protorakku, nii et rakkudel oli osaliselt ühine membraan. Seejärel lisati ühte protorakku lahjemat ja teise kangemat kaaliumkloriidi lahust. Kaaliumi- ja kloriidiioonide kontsentratsioonide erinevus põhjustaks normaalolukorras ioonide liikumise kangemast lahusest lahjemasse. Ioonide liikumist protorakkude vahel takistas aga paks rakumembraan.

Teadlased lisasid protorakkude membraani valgu nimega alfa-hemolüsiin. See valk töötas selektiivse kanalina, mis lasi läbi positiivse laenguga kaaliumi ioone, kuid mitte negatiivse laenguga kloriidioone. Kui ioonid liikusid ühest rakust teise, liikusid samal ajal vastassuunas negatiivse laenguga elektronid. Elektrivoolu kasutamiseks kinnitati protorakkudele väikesed elektroodid.

Ajakirjas Advanced Materials avaldatud artikli põhjal suutsid teadlased nii tekitatud elektrivoolu hoida piisavalt kaua, et seda oleks võimalik kasutada akus. Suurema hulga protorakkude kasutamine pikendaks aku eluiga. LaVan arvab, et kahe protoraku abil saaks MP3-mängijat töös hoida umbes kümme tundi.