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サイエンス

キノコと細菌の共生が電気を生む

The New Bionic Mushroom

2018年12月11日(火)17時20分
ハナ・オズボーン(サイエンス担当)

マッシュルーム上に回路をつくり、バクテリアが光合成で放出する電子を集めて発電する。そんなユニークな仕組みの有効性が実証された ZAKHAROVA_NATALIA/ISTOCKPHOTO

<ナノ素材で特殊な加工を施したバイオニックマッシュルームを使って微弱電流を起こす実験に米チームが成功>

ナノ素材で加工したキノコが、バクテリアの力を借りて電気を生む「キノコ発電」。そんなユニークな発想がエネルギー問題の解決に新たな視点を与えてくれそうだ。

加工に使用された新素材とは、ハチの巣状の構造を持つ炭素原子のシート状物質グラフェン。その細長い一片であるグラフェンナノリボンでキノコの傘の上に回路をつくり、光合成するバクテリアを利用して発電を行う。

今のところごく微弱な電流が発生するだけだが、いくつかの技術的な課題をクリアできれば、実用化も夢ではない。

スティーブンズ工科大学(ニュージャージー州)の研究チームが実験に使ったのは、近くのスーパーで購入したマッシュルーム。その傘に3Dプリンターでグラフェンナノリボンの電子インクを吹き付け、網の目状のパターンを描いた。次にシアノバクテリア入りのインクをらせん状に吹き付けた。

シアノバクテリアは植物のように光合成をする。そのエネルギーを発電に利用するアイデアは以前からあったが、人工物の上では長く生存できない点がネックになっていた。

学術誌ナノレターズに掲載された論文によると、マッシュルームにのせたシアノバクテリアは長期間生存して活発に光合成を行った。細菌と菌類を組み合わせたハイブリッドシステムで発電が可能なことを実証できたと、論文の執筆者の1人スディープ・ジョシは本誌に語った。

キノコは自然界でも多様な細菌と共生しているので、マッシュルームはシアノバクテリアの快適なすみかになるはずだと、研究チームは考えた。

3Dプリンターで加工したマッシュルームに光を当てると、バクテリアは光合成を始めた。「そのときに発生する電子が一定の電圧を持つグラフェンナノリボンに流れ込み」、電気が生まれるのを確認できたと、ジョシは説明する。

実験で発生したのは65ナノアンペア。ごくごく微弱な電流だが、マッシュルームをいくつもつなげばLED電球を点灯させることも可能になるという。

「実験の目的は、バクテリアのような微生物とナノ素材(グラフェンナノリボン)、それに菌類が相互作用する3次元構造を設計し、精密につくり上げるアプローチを提示することだった」と、ジョシは言う。「今後は相互作用を最適化し、より高い電流を発生させたい」

庭の一隅に並んだキノコで家の消費電力が賄える。そんなメルヘンっぽい未来図も悪くない。

<本誌2018年12月04日号掲載>



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