Специалисты национальной лаборатории Лоуренса в Беркли создали устройство, которое заставляет вирусы генерировать электричество. Разработчикам пришлось изменить частицы, чтобы они работали эффективнее.
Небольшой электрод размерами не превышает почтовую марку, но способен вырабатывать достаточно энергии для питания миниатюрного дисплея. Постукивая по пластине-электроду пальцем, исследователь заставляет высвечиваться на экране цифру.
Питает дисплей плёнка из специально сконструированных вирусов. Вирусы (изменённые бактериофаги M13) при постукивании преобразуют механическую энергию в электрическую, как пьезоэлектрические материалы. Исследователи из Беркли изменили бактериофаги таким образом, чтобы на одном из концов белковой оболочки вирусов было четыре отрицательно заряженных молекулы. Эти дополнительные "хвосты" увеличили разность потенциалов между положительными и отрицательными концами белков, обеспечивая выработку электрического тока при нажатии.
Отметим сразу, что бактериофаги опасны для бактерий, но не для человека. При этом они воспроизводят себя миллионами копий в течение всего лишь нескольких часов. То есть у инженеров всегда есть достаточный запас исходного вещества для "батареи". Кроме того, генетический материал этих вирусов легко модифицируется.
Вирусы M13 учёные привлекли для работы и по другой причине – частицы самоорганизуются, то есть обладают способностью создавать упорядоченные структуры (плёнки), которые способствуют хорошей работе электрода.
Чтобы дополнительно усилить выработку тока, американские исследователи наложили слои из вирусных плёнок друг на друга. В статье, опубликованной в журнале Nature Nanotechnology, они пишут, что наилучшими пьезоэлектрическими свойствами обладал электрод, собранный из 20 слоёв.
В видеоролике ниже электрод площадью один квадратный сантиметр, представляющий собой бутерброд из плёнок и золотых контактов, питает жидкокристаллический дисплей. При приложении давления генератор выдаёт напряжение 400 милливольт. Этого достаточно, чтобы на миниатюрном экране появилась цифра 1.
В целом ток незначительный (около 6 наноампер), но глава работы доктор Сёнг-Вук Ли (Seung-Wuk Lee) надеется, что в дальнейшем группе удастся улучшить устройство, которое пока является, скорее, доказательством работоспособности принципа "выжимания энергии из вирусов".
"Требуется больше исследований, но наша работа – первый многообещающий шаг к созданию персональных генераторов энергии, приводов для наноустройств и прочих устройств, использующих вирусное электричество", — говорит учёный.
Скорее всего, такие миниатюрные генераторы энергии будут собирать электричество, используя какие-либо вибрации, например, появляющиеся при закрывании дверей или подъёме человека по лестнице.
Добавим, что группа Ли не первый год работает с вирусами, ранее те же бактериофаги использовались для восстановления нервной ткани.
Главные темы