Canlı Sistemlerden Doğal Elektrik Üretimi

Doğadaki enerji dönüşümleri yalnızca güneş ışığı veya rüzgar gibi büyük ölçekli kaynaklarla sınırlı değildir; canlı sistemler ve doğal malzemeler, moleküler düzeyde de elektrik üretme kapasitesine sahiptir. Örneğin bazı balık türleri, elektrogenik hücreler aracılığıyla düşük seviyede elektrik üretebilir ve proteinlerin düzenli dizilimleri (biyopolar yapılar) mikro volt seviyesinde elektrik potansiyeli oluşturabilir. Bunun yanında kuvars gibi doğal kristaller mekanik gerilimi elektrik enerjisine dönüştürme kapasitesine sahiptir ve piezoelektrik etkileri, biyolojik sistemlerdeki mekanik hareketlerin elektrik sinyallerine dönüşmesinde ilham kaynağıdır. Ancak tüm organik maddeler veya rastgele biyolojik dokular elektrik üretemez; bu yetenek yalnızca belirli düzenli moleküler yapılar veya kristal sistemlerde ortaya çıkar. Araştırmalar, bu biyolojik ve doğal piezoelektrik sistemlerin sınırlı enerji üretebildiğini, ancak mühendislikte sentetik veya doğal piezoelektrik malzemelerle desteklendiğinde enerji hasadı ve doku mühendisliği uygulamalarında etkili olabileceğini göstermektedir. Böylece, hem biyofizik hem malzeme bilimi perspektifinden bakıldığında, doğadan ilham alan organik elektroteknoloji kavramı ortaya çıkar ve sürdürülebilir, mikro ölçekte enerji üretimi ve biyouyumlu sensör sistemleri geliştirilmesine zemin hazırlar.

Kaynakça

1-Choi, Y., et al. Bio inspired energy harvesting using piezoelectric materials. Advanced Functional Materials, 2019.

2-Rosen, D., Electrogenic animals and bioelectricity. Journal of Experimental Biology, 2015.

3-Wang, Z.L., Piezoelectric nanogenerators for self-powered devices. ACS Nano, 2012.

4-Heys, J.G., Collagen and piezoelectricity in biological tissues. Biophysical Reviews, 2018.

5-Hodge, A., et al. Molecular mechanisms of electron transfer in biological systems. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 2017.