Một số loại vi khuẩn có khả năng tự sản sinh ra điện. Điều này có thể khiến chúng trở nên hữu ích, chẳng hạn được sử dụng để làm thành pin và cell nhiên liệu.

Các nhà nghiên cứu vừa phát triển một loại pin biohybrid lấy năng lượng từ vi khuẩn phát điện.

Nhưng đến nay, các nỗ lực vẫn chưa chứng tỏ được nhiều hiệu quả. Vì thế, một nhóm nghiên cứu tại Viện Công nghệ Karlsruhe (KIT), CHLB Đức, đang tìm cách thay đổi thực trạng. Họ vừa chế tạo thành công một hệ thống biohybrid (lai sinh học) từ hydrogel, để vừa nuôi dưỡng những vi khuẩn [phát điện] và thu năng lượng của chúng một cách hiệu quả.

Đóng vai trò trung tâm trong hệ thống này là các vi khuẩn exoelectrogens – có khả năng sản sinh electron, sau đó electron sẽ di chuyển xuyên qua lớp màng ngoài và rời khỏi tế bào [vi khuẩn]. Nếu bắt giữ được những electron này, chúng ta hoàn toàn có thể chế tạo ra các khối pin sống từ exoelectrogen.

Tuy nhiên, có một thách thức lớn mà nhiều nghiên cứu trước đó, mặc dù đã vật lộn song vẫn chưa thể giải quyết. Đó là: để electron di chuyển sang điện cực (electrode), phải cần môi trường dẫn điện, nhưng phần lớn vật liệu dẫn điện đều không tốt cho vi khuẩn sống. Và ngược lại, hầu hết vật chất sống đều không phải là thứ dẫn điện hiệu quả.

Vì thế, các nhà khoa học trong nghiên cứu mới đã tìm cách phát triển một môi trường vật liệu riêng, nhằm đạt được sự cân bằng. Đó là một hydrogel làm từ ống nano carbon và hạt nano silica dẫn điện. Tất cả sẽ được cho bám vào nhau tạo thành chuỗi (giống như chuỗi DNA), sau đó đưa thêm vi khuẩn exoelectrogen vào môi trường nuôi cấy chứa đầy chất dinh dưỡng.

Môi trường vật liệu (hydrogen) vừa nuôi dưỡng các vi khuẩn phát điện và truyền dẫn nguồn điện này một cách hiệu quả. 

Theo quan sát của nhóm, vi khuẩn đã phát triển rất tốt trên vật liệu và xâm nhập sâu vào các lỗ của hydrogel. Và hydrogel cũng làm rất tốt công việc dẫn điện. Ngoài ra, nhóm cũng xây dựng được cơ chế để ngắt pin. Khi không cần đến dung dịch nữa, họ sẽ cho vào một enzyme để cắt rời những chuỗi DNA và phá hủy vật liệu.

Các nhà nghiên cứu còn cho biết, công thức này hoàn toàn có thể được điều chỉnh (kích thước và trình tự chuỗi DNA) để làm thay đổi một số thuộc tính của vật liệu.

Kết quả của nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí ACS Applied Materials & Interfaces.