Ученые из Университета Кейс Вестерн Резерв создали имплантируемую топливную ячейку, которая превращает химическую энергию живого организма в электричество.

Суть новой технологии заключается в преобразовании химической энергии с использованием ферментов на аноде. Первый фермент разрушает дисахарид трегалозу, который таракан постоянно выделяет из своей пищи, на два более простых сахара - моносахарида. Второй фермент окисляет моносахариды, освобождая электроны. Электрический ток создается, когда электроны притягиваются к катоду, где кислород из воздуха принимает электроны и превращается в воду. Таким образом с помощью организма таракана и топливной ячейки пища превращается в электричество, которое можно использовать, например, для питания крохотного датчика.

Новая технология открывает путь для создания высокоэффективных насекомых-киборгов. Небольшой блок питания имеет крошечные размеры и не требует солнечного света, движения или других источников энергии кроме обычного рациона насекомого.

Киборгизация насекомых является одним из приоритетных направлений научных исследований, финансируемых военными и разведывательными организациями США. Дело в том, что изготовить «с нуля» механических насекомых на современном уровне технологий очень сложно. Поэтому в ближайшей перспективе планируется использование живых насекомых. Для превращения насекомого в управляемого киборга нужно имплантировать электроды, возбуждающие определенные нейроны, собственно сами датчики и источники энергии, питающие всю электронику. Именно источник энергии до сих пор являлся главным техническим препятствием на пути производства миниатюрных кибершпионов.

Ученые уже провели тестирование своей новой энергосистемы. Прототипы электродов были подключены к сосудам в районе брюшка таракана, вдали от важных внутренних органов. Насекомые имеют открытую систему кровообращения и кровь в сосудах находится под небольшим давлением. Таким образом, в отличие от позвоночных, «подключение» к сосудам не вызывает кровотечения, поэтому в течение длительного времени наблюдений не было замечено никаких негативных последствий для здоровья «кибертараканов». Максимальная плотность энергии имплантируемой топливной ячейки достигла почти 100 микроватт на квадратный сантиметр при напряжении 0,2 вольт. Максимальная плотность тока составляла около 450 микроампер на квадратный сантиметр.

Сейчас в планах ученых создание полностью функционального комплекта для превращения насекомого в киборга. Комплект будет включать топливную ячейку, передатчик системы управления, крохотный аккумулятор, датчик-газоанализатор.