Grafenkvantprickar deponerade på en sporande bakterie producerar en grafenbelagd spore. Vid fastsättning av elektroder över cellen, en bio-elektronisk enhet produceras som är mycket känslig för fukt. Här, sporen reagerar aktivt på fukt; och reaktionen översätts till ett elektroniskt svar från grafenkvantprickarna med gränssnitt. Kredit:Berry Research Laboratory vid UIC
Eftersom nanoteknik möjliggör en värld av maskiner för små för att se, forskare hittar sätt att kombinera levande organismer med icke-levande maskiner för att lösa en mängd olika problem.
Liksom andra första generationens biorobotar, den nya nanoboten som utvecklats vid University of Illinois i Chicago är långt ifrån Robocop. Det är en robotbakterie.
UIC-forskare skapade en elektromekanisk anordning - en fuktighetssensor - på en bakteriespor. De kallar det NERD, för nano-elektro-robotiska enheter. Rapporten finns online på Vetenskapliga rapporter , en Nature open access journal.
"Vi har tagit en spore från en bakterie, och satte grafenkvantprickar på dess yta - och fäste sedan två elektroder på vardera sidan av sporen, "sa Vikas Berry, UIC docent i kemiteknik och huvudforskare på studien.
"Då ändrar vi fuktigheten runt sporen, " han sa.
När luftfuktigheten sjunker, sporen krymper när vatten pressas ut. När den krymper, kvantprickarna kommer närmare varandra, öka deras ledningsförmåga, mätt med elektroderna.
"Vi får ett mycket rent svar - en mycket skarp förändring i samma ögonblick som vi ändrar luftfuktighet, " sa Berry. Svaret var 10 gånger snabbare, han sa, än en sensor gjord med de mest avancerade konstgjorda vattenabsorberande polymererna.
Det var också bättre känslighet vid extremt lågt tryck, situationer med låg luftfuktighet.
"Vi kan gå hela vägen ner till ett vakuum och se ett svar, sa Berry, vilket är viktigt i applikationer där luftfuktigheten måste hållas låg, till exempel, för att förhindra korrosion eller matförstöring. "Det är också viktigt i rymdapplikationer, där förändringar i luftfuktighet kan signalera läckage, " han sa.
För närvarande tillgängliga sensorer ökar i känslighet när luftfuktigheten stiger, sa Berry. NERD:s känslighet är faktiskt högre vid låg luftfuktighet.
"Detta är en fascinerande enhet, " sa Berry. "Här har vi en biologisk enhet. Vi har gjort sensorn på ytan av dessa sporer, med sporen ett mycket aktivt komplement till denna enhet. Det biologiska komplementet arbetar faktiskt för att svara på stimuli och tillhandahålla information."
