
Вирусное электричество
А знаете ли вы, что аккумуляторы делают не только используя достижения физики и химии. Вместо всем известных графита, оксида лития с кобальтом или марганцем, или даже перспективного кремниевого нанопроводника, части аккумуляторов в будущем могут делаться с использованием биомолекулярных технологий. В 2009 году группа ученых из Массачусетского Технологического Университета попала в Книгу Рекордов Гиннеса, разработав первый в мире аккумулятор, где использовала генетически измененные вирусы для создания положительных и отрицательных пластин. Такая технология позволяет создавать гораздо более точную (т.к. вирусы идеально точно копируют себя), «зеленую», и эффективную (по оценкам специалистов, такие аккумуляторы будут в 10 раз более емкими, и смогут перезаряжаться более чем 100 раз больше, до того как иссякнут) технологию.
Работа исследователей опубликована в журнале Science. Ее основные положения изложены в пресс-релизе Массачусетского технологического института (MIT), сотрудники которого принимали участие в исследовании.
В своей работе ученые использовали бактериофаги М13 - вирусы, заражающие бактерий,- для создания катода аккумулятора. В результате изменения двух генов М13 в оболочке бактериофагов появились две пептидные (белковые) группы. Одна из них характеризуется способностью "прилипать" к углеродным нанотрубкам, а вторая может захватывать фосфат железа.
За счет "работы" второй пептидной группы вирусы покрываются оболочкой из фосфата железа, а затем, используя первую, выстраиваются вдоль "подброшенных" исследователями нанотрубок. Фосфат железа обычно применяется при создании катодов литий-ионных аккумуляторов, так как при реакции с ионами лития он способен накапливать энергию. Однако это соединение является плохим проводником, что затрудняет отдачу энергии и снижает качество аккумулятора.
Сформированные вирусами "провода" позволяют преодолеть эту трудность, так как углеродные нанотрубки обладают очень хорошими проводящими качествами. Авторы исследования показали, что использование новой технологии существенно улучшает проводящие характеристики катода, не сильно утяжеляя его. В лабораторных тестах аккумуляторы, содержащие собранные вирусами катоды, перезаряжались без потери емкости около ста раз. Это несколько ниже, чем в используемых сейчас стандартных литий-ионных аккумуляторах. В ближайшем будущем исследователи рассчитывают улучшить конструкцию своего катода.
Три года назад та же группа ученых "приспособила" бактериофаги для создания анодов. Вирусы покрывали себя оксидом кобальта и золотом и самоорганизовались в тонкие волокна. Теперь исследователи смогли создать полностью "вирусный" аккумулятор. Пилотные аккумуляторы имеют размер монеты. В перспективе ученые намерены уменьшить их и сделать более гибкими.
PS. Кстати, эти же вирусы, но уже в этом году
...предложили новый материал для производства энергии в результате пьезоэлектрического эффекта. В качестве основы для производства были взяты безвредные для человека вирусы-бактериофаги M13. Статья ученых появилась в журнале Nature Nanotechnology.