Araştırmacılar Mikroişlemciyi Algler, Işık ve Suyla Çalıştırıyor

Cambridge Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, mikroişlemci alanında etkileyici bir başarı elde ettiler. Takım, yaygın bir alg türünü kullanarak bir mikroişlemciyi yalnızca ortam ışığı ve su ile bir yıl boyunca sürekli olarak çalıştırdı. Yeni sistem, küçük cihazları çalıştırmak için güvenilir ve yenilenebilir bir yöntem olabilir.

Araştırma, Energy & Environmental Science dergisinde yayımlandı.

Alglere Dayalı Küçük Sistemleri Çalıştırma

Sistem, bir AA piline benzer boyutlarda ve Synechocystis olarak bilinen bir tür zehirsiz algden oluşur. Bu alg, fotosentez süreci aracılığıyla güneşten enerji elde eder ve bu da bir alüminyum elektrod ile etkileşime giren küçük bir elektrik akımı üretir. Bu, alglerin bir mikroişlemciyi çalıştırmasını sağlar.

Sistem, ucuz ve büyük ölçüde geri dönüştürülebilir malzemelerden yapılmıştır, bu nedenle yüz binlerce kez çoğaltılabilir ve Nesnelerin İnterneti (IoT) içinde birçok küçük cihazı çalıştırabilir. Ekibe göre, bu sistem, off-grid durumlar veya uzak bölgelerde küçük miktarlardaki enerjiyi kullanmak için kullanılabilir.

Cambridge Üniversitesi Biyokimya Bölümü’nden Profesör Christopher Howe, makalenin kıdemli yazarıdır.

“Nesnelerin İnterneti giderek daha fazla güce ihtiyaç duyuyor ve bunu enerji depolayan piller yerine enerji üreten sistemlerden elde etmek zorunda kalacağız” dedi Profesör Howe. “Fotosentetik cihazımız, bir pil gibi tükenmiyor çünkü sürekli olarak ışığı enerji kaynağı olarak kullanıyor.”

Sistemin Oluşturulması ve Test Edilmesi

Ekibin yaptığı deney, cihazın bir Arm Cortex M0+ mikroişlemciyi, genellikle IoT cihazlarında kullanılan bir mikroişlemciyi çalıştırmasını içeriyordu. Ev ortamında ve yarı açık hava koşullarında doğal ışık ve ilgili sıcaklık değişimleri altında, araştırmacılar altı ay boyunca sürekli güç üretimi sonrasında sağlam sonuçlar elde ettiler.

Cambridge Üniversitesi Biyokimya Bölümü’nden Dr. Paolo Bombelli, makalenin ilk yazarıdır.

“Sistemimizin uzun bir süre boyunca nasıl tutarlı bir şekilde çalıştığını görmek bizi etkiledi – birkaç hafta sonra duracağını düşündük ama devam etti” dedi Dr. Bombelli.

Sistem için kullanılan alg türü, fotosentez yoluyla kendi yiyeceğini ürettiği için beslenmeye gerek duymaz. Fotosentez ışık gerektirse de, cihaz karanlık dönemlerde bile enerji üretebiliyor. Ekibe göre, bu, alglerin bazı yiyeceklerini ışık olmayan koşullarda işlediğinden ve bu da elektrik akımını üretmeye devam etmesine yardımcı olabileceğinden kaynaklanabilir.

Trilyonlarca IoT cihazını lityum iyon pillerle çalıştırmanın son derece pratik olmadığı ve geleneksel fotovoltaik cihazların çevreye zararlı malzemelerden yapıldığı düşünüldüğünde, bu yeni gelişme, bu alanda büyük etkileri olabilir.

Araştırma, üniversite ve mikroişlemci tasarımı alanında lider bir şirket olan Arm arasında bir işbirliği olarak gerçekleştirildi. Arm Araştırma, Arm Cortex M0+ test çipi geliştirmekten, kartı oluşturmaktan ve deneylerde veri toplama bulut arabirimini ayarlamaktan sorumluydu.