Chào mừng Quý độc giả đến với trang thông tin điện tử của Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp miền Nam

Tin nổi bật
Thành tích

Huân chương Ðộc lập

- Hạng 1 - Hạng 2 - Hạng 3

Huân chương Lao động

- Hạng 1 - Hạng 2 - Hạng 3

Giải thưởng Nhà nước

- Nghiên cứu dinh dưởng và thức ăn gia súc (2005)

- Nghiên cứu chọn tạo và phát triển giống lúa mới cho xuất khẩu và tiêu dùng nội địa (2005)

Giải thưởng VIFOTEC

- Giống ngô lai đơn V2002 (2003)

- Kỹ thuật ghép cà chua chống bệnh héo rũ vi khuẩn (2005)

- Giống Sắn KM 140 (2010)

Trung tâm
Liên kết website
lịch việt
Thư viện ảnh
Video
Thiết lập chuỗi giá trị nông sản thông minh và an toàn tại Việt Nam Cà chua bi

Thống kê truy cập
 Đang trực tuyến :  49
 Số lượt truy cập :  34088859
Hạt phỏng sinh học tự lắp ráp để thu ánh sáng
Thứ hai, 02-06-2014 | 08:07:33

Lấy cảm hứng từ những cyborgs hư cấu như Terminator (Kẻ hủy diệt), một nhóm các nhà nghiên cứu tại Đại học Michigan và Đại học Pittsburgh đã có những hạt phỏng sinh học (bionic) đầu tiên từ chất bán dẫn và protein.

 

Những hạt này tái tạo trung tâm của quá trình cho phép cây cối biến ánh sáng mặt trời thành nhiên liệu. “Nỗ lực của con người để biến đổi năng lượng của ánh sáng mặt trời thành nhiên liệu sinh học bằng cách sử dụng vật liệu nhân tạo hoặc thuần sinh vật chỉ có hiệu quả thấp”, Nicholas Kotov, Giáo sư kỹ thuật tại Đại học Michigan, người đứng đầu thí nghiệm, cho biết.

 

Cách tiếp cận phỏng sinh học có thể thay đổi điều đó. Các hạt phỏng sinh học pha trộn những điểm mạnh của các vật liệu vô cơ, có thể dễ dàng chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện tử, với các phân tử sinh học có chức năng hóa học đã được phát triển cao qua quá trình tiến hóa.

 

Nhóm nghiên cứu đầu tiên thiết kế các hạt kết hợp cadmium telluride, một chất bán dẫn thường được sử dụng trong pin năng lượng mặt trời, với cytochrome C, một protein được cây cối sử dụng để vận chuyển điện tử trong quang hợp. Với sự kết hợp này, chất bán dẫn có thể biến tia nắng mặt trời thành một điện tử, còn cytochrome C có thể lấy điện tử đó đi để sử dụng trong các phản ứng hóa học có thể làm sạch ô nhiễm hoặc sản xuất nhiên liệu.

 

Để diễn ra phản ứng, các phân tử cytochrome C và các hạt nano cadmium telluride phải trao đổi điện tử. Quá trình này sẽ hiệu quả nhất nếu các thành phần được kết nối với nhau, vì vậy nhóm nghiên cứu đã thiết kế một quá trình cho phép chúng tự lắp ráp thành các siêu hạt (superparticles).

 

Sharon Glotzer, Giáo sư  kỹ thuật hóa học, người chỉ đạo việc mô phỏng, so sánh sự tự lắp ráp với cách mà các bề mặt tế bào sống hình thành, sử dụng lực hấp dẫn vốn mạnh ở quy mô nhỏ nhưng yếu đi khi cấu trúc phát triển. Nhóm nghiên cứu đã khẳng định rằng các hạt bán dẫn và protein lắp ráp một cách tự nhiên thành các hạt lớn hơn, đường kính khoảng 100 nanomet (0,0001 mm).

 

Nhóm đã sử dụng công thức này cho phản ứng thử nghiệm. Họ biến chất nitrat gây ô nhiễm thành nitrit và oxy, chứng minh rằng các hạt phỏng sinh học có thể khai thác ánh sáng mặt trời để thúc đẩy phản ứng hóa học. Đối với quá trình này, chất bán dẫn và cytochrome C cần sự giúp đỡ từ các enzym khác, được nhóm nghiên cứu đưa vào siêu hạt. Nhờ các điện tử từ cytochrome C, enzyme này có thể loại bỏ oxy từ các phân tử nitrat.

 

Giống như các cấu trúc thực hiện quang hợp ở thực vật, các hạt bionic mất dần chức năng sau xử lý năng lượng. Nếu như tự nhiên liên tục làm mới các bộ phận hoạt động này trong thực vật, thì các hạt này cũng có thể tự làm mới bản thân thông qua việc tự lắp ráp.

 

Kotov cho biết chúng có khả năng hoạt động trong chu kỳ cho phép các hạt có thời gian lắp ráp lại sau khi bị mòn trong quá trình hoạt động. Ông giải thích rằng việc tự lắp ráp xảy ra vì hai loại khối kiến thiết này có kích thước và điện tích giống nhau.

 

“Nếu các hạt nano vô cơ quá nhỏ, chúng sẽ không lắp ráp lại. Còn nếu quá lớn thì chúng sẽ tách khỏi các protein,” ông nói. “Và nếu các hạt nano và protein có điện tích trái nhau, họ tạo thành những khối lớn và rơi ra khỏi dung dịch”.

 

Glotzer nói rằng giờ đây họ biết được hiện tượng lắp ráp hoạt động như thế nào, “chúng tôi có thể tìm thấy cả hai nguyên lý thiết kế để tối ưu hóa các điều kiện và mở rộng những phát hiện của chúng tôi sang các loại hệ thống hạt nano-protein khác”.

 

Một mục tiêu là chuyển hóa cacbon dioxit và nước thành khí tự nhiên, cho phép nhiều cơ sở hạ tầng năng lượng hiện tại tiếp tục hoạt động mà không thải ra cacbon. Nhưng nhóm nghiên cứu xem xét thêm nhiều ứng dụng khác ngoài quang hợp nhân tạo.

 

“Những nguyên tắc thiết kế này có thể được sử dụng để hướng dẫn các thiết kế tương lai cho các hệ thống phỏng sinh học khác, bắt đầu từ các khối kiến thiết cơ bản của cơ thể sinh vật và máy vô cơ,” Kotov nói. “Rất có thể là Terminator của tương lai sẽ cần phải được chế tạo bắt đầu từ khối kiến thiết như vậy”.

 

N.M.Q - NASATI, theo Phys.org

Trở lại      In      Số lần xem: 905

[ Tin tức liên quan ]___________________________________________________
  • Bản đồ di truyền và chỉ thị phân tử trong trường hợp gen kháng phổ rộng bệnh đạo ôn của cây lúa, GEN Pi65(t), thông qua kỹ thuật NGS
  • Bản đồ QTL chống chịu mặn của cây lúa thông qua phân tích quần thể phân ly trồng dồn của các dòng con lai tái tổ hợp bằng 50k SNP CHIP
  • Tuần tin khoa học 479 (16-22/05/2016)
  • Áp dụng huỳnh quang để nghiên cứu diễn biến sự chết tế bào cây lúa khi nó bị nhiễm nấm gây bệnh đạo ôn Magnaporthe oryzae
  • Vai trò của phân hữu cơ chế biến trong việc nâng cao năng năng suất và hiệu quả kinh tế cho một số cây ngắn ngày trên đất xám đông Nam Bộ
  • Tuần tin khoa học 475 (18-24/04/2016)
  • Vi nhân giống cây măng tây (Asparagus officinalis L.)
  • Thiết lập cách cải thiện sản lượng sắn
  • Nghiên cứu xây dựng hệ thống dự báo, cảnh báo hạn hán cho Việt Nam với thời hạn đến 3 tháng
  • Liệu thủ phạm chính gây nóng lên toàn cầu có giúp ích được cho cây trồng?
  • Tuần tin khoa học 478 (09-15/05/2016)
  • Sinh vật đơn bào có khả năng học hỏi
  • Côn trùng có thể tìm ra cây nhiễm virus
  • Bản đồ QTL liên quan đến tính trạng nông học thông qua quần thể magic từ các dòng lúa indica được tuyển chọn
  • Nghiên cứu khẳng định số loài sinh vật trên trái đất nhiều hơn số sao trong giải ngân hà chúng ta
  • Cơ chế di truyền và hóa sinh về tính kháng rầy nâu của cây lúa
  • Vật liệu bọc thực phẩm ăn được, bảo quản trái cây tươi hơn 7 ngày mà không cần tủ lạnh
  • Giống đậu nành chống chịu mặn có GEN gmst1 làm giảm sự sinh ra ROS, tăng cường độ nhạy với ABA, và chống chịu STRESS phi sinh học của cây Arabidopsis thaliana
  • Khám phá hệ giác quan cảm nhận độ ẩm không khí ở côn trùng
  • Phương pháp bền vững để phát triển cây lương thực nhờ các hạt nano
Designed & Powered by WEBSO CO.,LTD