Verbindingen
In de natuur gebruiken sommige bacteriesoorten zogenaamde pili, een soort haartjes op hun , om elektrische verbindingen te leggen met andere microben of mineralen. Deze vorm van interactie is erg efficiënt en snel. Het onderzoeksteam ontdekte dat deze bacteriële nanodraden perfect geschikt zijn voor de productie van geleidende materialen, elektronische apparaten en sensoren die gebruikt worden in de medische en milieusector.
Geobacter sulfurreducens met supergeleidende pili (blauw).
Modder
De microbiologen zochten in een groep Geobacter-bacteriën naar de meest geleidende pili. Tussen de soorten bacteriën bleken opmerkelijk grote verschillen te zijn. Zo bleken de pili van Geobacter metallireducens, die het team al 30 jaar geleden uit de modder van de Potomac-rivier (VS) opviste, een miljoen keer meer geleidend dan die van G. uraniireducens. De microbiologen isoleerden het gen dat G. metallireducens gebruikt voor de aanleg van de nanodraden, en bouwden het in een modelsoort in (G. sulfurreducens). Zo waren ze in staat de supergeleidende draden van G. metallireducens op een gecontroleerde manier te produceren.
Revolutionair
De microbiële nanodraden zijn een revolutionair elektronisch materiaal dat veel voordelen heeft ten opzichte van kunstmatige materialen. Tijdens de productie van artificiële (nano)materialen worden giftige chemicaliën, hoge temperaturen en dure metalen gebruikt. Daarnaast is de hoeveelheid energie die hierbij komt kijken enorm. De massaproductie van de natuurlijke microbiële nanodraden vereist weinig energie, en vindt plaats bij kamertemperatuur in bioreactoren op basis van hernieuwbare organische grondstoffen. Het eindproduct bevat dus geen giftige stoffen.
Bacterie-smartphone
Door verschillende ‘nano-genen’ uit de natuur te isoleren en deze in een modelsoort te plaatsen, wordt tegelijkertijd een breed scala aan nanodraden geproduceerd door één enkel organisme. De onderzoekers denken dat deze onderzoeksmethode het mogelijk maakt om sneller en eenvoudiger nieuwe elektronische materialen uit de microwereld te ontdekken. Ze hopen daarnaast dat het in de toekomst mogelijk wordt om nog betere nanomaterialen te maken aan de hand van genen die zij zelf hebben ontworpen. Wellicht bellen en appen we straks dus wel op een bacterie-smartphone.