علماء إيرانيون يبتكرون بطارية قابلة للتحلل

رمز الخبر: ۲۰۷۷۵۰

تأريخ: 08 June 2025 - 22:04

طهران/مهر:- أظهر بحث جديد أجرته العالمة الإيرانية "مائده محمدي‌فر" و"مريم رضايي" إمكانية استخدام البروبيوتيك في تصنيع بطاريات جديدة وقابلة للتحلل.

أفادت وكالة مهر للأنباء، نقلت "يورك أليرت" عن "سيوخيون شان تشوي"، أستاذ في جامعة "بينغهامتون"، أنه على مدار عشرين عامًا، أجرى أبحاثًا حول الورق الإلكتروني القابل للاستخدام مرة واحدة، لكن أصعب جزء في تصنيع المكونات الإلكترونية المعروفة بـ "الزائلة" هو البطارية.

وقال تشوي: "يمكن استخدام المكونات الإلكترونية الزائلة في التطبيقات الطبية والبيئية، ولكن يجب أن تتحلل بطريقة آمنة بيولوجيًا. بالتأكيد، لا ترغب في وجود بقايا سامة في جسمك". تُعرف هذه الأنواع من المكونات بـ "المكونات الإلكترونية القابلة للتحلل البيولوجي". التحدي الرئيسي لمكونات الإلكترونية الزائلة أو القابلة للتحلل هو مصدر الطاقة، حيث تحتوي معظم مصادر الطاقة مثل بطاريات الليثيوم-أيون على مواد سامة.

استفاد تشوي وفريقه من أبحاثهم السابقة حول البطاريات الحيوية وطبقوا تلك الدروس في فكرة جديدة. في دراستهم الجديدة، أظهروا إمكانية استخدام البروبيوتيك، وهي كائنات حية دقيقة تقدم فوائد صحية عند استهلاكها وتكون غير ضارة للبيئة أو الإنسان.

ابتكرت الدكتورة "مائده محمدي‌فر"، خريجة مختبر تشوي في البيوالكترونيات والميكروأنظمة، أول بطارية قابلة للتحلل خلال فترة دراستها في جامعة بينغهامتون.

وأشار تشوي إلى أنهم استخدموا بكتيريا معروفة بإنتاج الكهرباء والتي تعتبر آمنة بيولوجيًا، لكنهم لم يكونوا متأكدين مما سيحدث إذا تم إطلاق هذه البكتيريا في الطبيعة. "كلما تحدثت في الاجتماعات، كان الناس يسألون: هل تستخدمون البكتيريا؟ هل يمكننا استخدامها بأمان؟"

قادت "مريم رضايي"، طالبة الدكتوراه في جامعة بينغهامتون، هذه الدراسة الجديدة باستخدام مزيج من 15 نوعًا من البروبيوتيك المُعد مسبقًا.

قال تشوي: "لقد ثبت أن البروبيوتيك آمنة وقابلة للتكيف مع البيئة، لكننا لم نكن متأكدين مما إذا كانت قادرة على إنتاج الكهرباء أم لا. كانت النتائج الأولية مخيبة للآمال، لكننا لم نستسلم. استخدمنا البوليمرات وبعض الجسيمات النانوية لتعديل سطح أحد الأقطاب، مما قد يكون أكثر ملاءمة للبكتيريا. كان هدفنا تحسين السلوك الكهروكيميائي للبروبيوتيك ومنحها قوة أكبر".

كان القطب المعدل مساميًا وخشنًا، مما وفر ظروفًا ممتازة لارتباط ونمو البكتيريا، مما عزز القدرة الكهربائية للميكروبات. زادت تغطية الورق القابل للتحلل باستخدام بوليمر حساس لدرجة الحموضة المنخفضة - مما يعني أنه يعمل فقط في بيئة حمضية مثل منطقة ملوثة أو في الجهاز الهضمي للإنسان - من جهد البطارية ومدة تشغيلها.

على الرغم من أن البروبيوتيك أنتجت كمية صغيرة من الكهرباء، إلا أن تشوي يعتبر هذه التجارب بمثابة إثبات مفهوم له وللطلاب المستقبليين للعمل بناءً عليه. وأضاف: "يجب إجراء أبحاث أخرى. استخدمنا تركيبات بروبيوتيك، لكنني أريد دراسة أي منها يحتوي على جينات كهربائية إضافية وكيف يمكن أن تحسن التفاعلات التآزرية إنتاج الكهرباء. في هذه الدراسة، ابتكرنا أيضًا وحدة بطارية حيوية. أريد توصيلها بشكل متسلسل أو متوازي لتحسين إنتاج الكهرباء".