Каталог статей
Поиск по базе статей  
Статья на тему Наука и образование » Открытия и изобретения » Обученные вирусы варят в кастрюле литий-ионные аккумуляторы

 

Обученные вирусы варят в кастрюле литий-ионные аккумуляторы

 

 

Много лет развитие литиевых аккумуляторов идёт по пути совершенствования электродов. Кажется, что тут перепробовали всё. Но учёные из США смогли по-настоящему удивить мир, приспособив для такой несвойственной им роли вирусы.

Профессор Анжела Белчер (Angela Belcher) из Массачусетского технологического института (MIT) и её научная группа – лаборатория биомолекулярных материалов (MIT Biomolecular Materials Laboratory) заняты делом воистину удивительным. Они превращают вирусы в маленьких рабочих на невидимой для глаз фабрике.

загрузка...

 

 

Ряд вирусов обладает способностью "прилипать" к наночастичкам из неорганических материалов – строго определённых веществ. Точнее, эту связь обеспечивают специфические белки на поверхности вируса.

Этим интересным свойством вирусов и воспользовалась Анжела и её подчинённые, чтобы "нанять" микроскопических помощников к себе на работу.

Главное тут – научиться управлять процессом прилипания. Как только американские учёные разобрались, какие белки — какие неорганические элементы привлекают – они просто применили генную инженерию, чтобы модифицировать существующие вирусы под свои нужды.

Анжела Белчер научила вирусы собирать самые разнообразные наноструктуры (фото с сайта dmse.mit.edu).

Анжела Белчер научила вирусы собирать самые разнообразные наноструктуры (фото с сайта dmse.mit.edu).
Проект синтеза вирусами литий-ионной батареи, пожалуй, является одним из самых ярких в череде исследований группы.

Белчер использовала хорошо известный вирус M13. Добавляя последовательности нуклеотидов к ДНК этого вируса, исследователи создали его модификацию, которая при размножении в клетке синтезирует специфические белки, страсть как "обожающие" ионы кобальта.

Дальше поступили так. Взяли пластину из твёрдого полимера-электролита (это один из ключевых элементов самых совершенных на сегодняшний день аккумуляторов – литий-полимерных) и опустили в раствор из таких вирусов.

Вирусы охотно налипли на полимере. Тогда пластину опустили в раствор с ионами кобальта, которые прилипли к вирусам, а, в конечном счёте, после реакции с водой, образовали слой оксида кобальта – передового материала для электрода литий-ионных и литий-полимерных батарей.

Эта удивительная работа Белчер и её коллег, как из её собственной группы, так и соавторов из других институтов опубликована в журнале Science.

Схема процесса сборки элементов литиевой батареи вирусами М13 (иллюстрация Angela Belcher/MIT).

Схема процесса сборки элементов литиевой батареи вирусами М13 (иллюстрация Angela Belcher/MIT).

Но, спросите вы, зачем такие сложности, если можно просто изготовить пластинку из оксида кобальта?

Всё дело в форме поверхности на микроуровне. Она должна быть не гладкой, а максимально пористой, рыхлой, с огромной суммарной площадью – от этого напрямую зависит удельная ёмкость и мощность батареи.

Вирусы образовали регулярную кристаллическую структуру, также упаковав и молекулы оксида кобальта. Так что параметры опытной батареи, которую исследователи собрали на основе своего "вирусного" электрода, оказались вдвое выше обычной. И ещё на 30% удалось поднять плотность энергии, добавив к вирусу фрагмент ДНК, обеспечивающий синтез белка, привлекающего частицы золота.

Пока, разумеется, метод не пригоден для массового производства батарей. Это лишь опыт, показывающий возможное направление развития данной отрасли.

Однако тут есть заманчивые перспективы. Сами вирусы можно размножать в огромных количествах. Процесс сборки вирусами электрода, вырастающего прямо на разделяющем электроды твёрдом электролите, идёт при комнатной температуре. И вирусы можно ещё модифицировать, обучая их сборке самых разных веществ.

Схема фага М13. Чёрные нити справа – ДНК в белковой оболочке (иллюстрация с сайта ucm.es).

Схема фага М13. Чёрные нити справа – ДНК в белковой оболочке (иллюстрация с сайта ucm.es).

Тут, поясняют авторы исследования, подходит известный метод "направленной эволюции". Берут кучу вирусов со случайными изменениями в коде и помещают их в раствор нужного вещества.

Затем выделяют из пробирки это вещество, а из него – прицепившиеся вирусы – те, кто лучше всех с ними соединился.

Им дают размножиться, а потом снова выпускают в раствор с целевым веществом – опять отсеивают горсть самых удачных и опять размножают их. Так, через несколько поколений вирусов, и выводится "порода" с самым сильным прилипанием к заданным частицам.

Теоретически вирусы можно заставить собирать не только один электрод, но и всю батарею. С высочайшими удельными параметрами. Но самое интересное – данный метод может быть распространён и на другие продукты для электронной отрасли.

Так как вирусы имеют различные белки в разных местах, исследователи могут создать вирусы, которые будут связываться с одним материалом в середине и другими материалами — на своих концах.

Группа Белчер уже произвела вирусы, которые покрывают себя полупроводниками, а затем присоединяются к золотым электродам.

Эти опыты могут, в конечном счёте, привести к сборке с помощью вирусов россыпей транзисторов. И, чего уж ограничивать фантазию – целых микросхем.

Статья о науки и техники получена: Membrana.ru

 

 

Наверх


Постоянная ссылка на статью "Обученные вирусы варят в кастрюле литий-ионные аккумуляторы":


Рассказать другу

Оценка: 4.0 (голосов: 16)

Ваша оценка:

Ваш комментарий

Имя:
Сообщение:
Защитный код: включите графику
 
 



Поиск по базе статей:





Темы статей






Новые статьи

Противовирусные препараты: за и против Добро пожаловать в Армению. Знакомство с Арменией Крыша из сэндвич панелей для индивидуального строительства Возможно ли отменить договор купли-продажи квартиры, если он был уже подписан Как выбрать блеск для губ Чего боятся мужчины Как побороть страх перед неизвестностью Газон на участке своими руками Как правильно стирать шторы Как просто бросить курить

Вместе с этой статьей обычно читают:

Обучение в автошколах подорожает в несколько раз

Министерство внутренних дел (МВД) России начинает реформу автошкол. По оценке экспертов, это повысит стоимость обучения в несколько раз. МВД намерено сократить число образовательных учреждений, специализирующихся на подготовке водителей, запретить вечерние группы и разработать новую методику сдачи экзаменов.

» Разное - 3412 - читать


Партизаны, вирусы или скрытый маркетинг

Запрос «партизанский маркетинг» Результат поиска: страниц — 32 073, сайтов — не менее 1 602 Запрос «скрытый маркетинг» Результат поиска: страниц — 11 081, сайтов — не менее 1 212, в каталоге — 1 Запрос «вирусный маркетинг» Результат поиска: страниц — 180 338, сайтов — не менее 1 422 (По данным Яндекса на 19 июня 2007г.) Недавно к одной моей знакомой Маше, сотруднице оптимизаторской конторы, пришел клиент – косметическая компания. Оптимизация как таковая им была нужна не особ ...

» Продвижение и оптимизация - 3815 - читать


ФБР нарушает privacy и запускает вирусы

Информационное агентство NBC сообщает, что ФБР использует специальную программу, способную удаленно отслеживать действия, производимые на том или ином компьютере, подключенном к Интернету, для расследования дел о компьютерных преступлениях. Этот своего рода программный "жучок" на расстоянии документирует информацию, передаваемую от клавиатуры системному блоку. Таким образом, все действия, в том числе и незаконные, могут быть запротоколированы и впоследствии послужить доказа ...

» Интересное в сети - 1262 - читать


К борьбе с компьютерными вирусами подключается традиционная медицина

Специалисты считают, что компьютерные и человеческие вирусы ведут себя схожим образом, и значительного ущерба от заражения вирусами цифровых устройств можно избежать с помощью методов, применяемых в медицине. Исследование, проводившееся в течение года доктором Родом Дэниэлсом (Rod Daniels) из Национального Института Медицинских Исследований совместно с антивирусной компанией McAfee, продемонстрировало наличие параллелей в структуре и моделях заражения в вирусах, заражающих л ...

» Интересное в сети - 1749 - читать


Керамические волны вдохновляют аккумулятор мобильника на подвиг

Хотите увеличить ёмкость батареи своего сотового телефона раза в полтора? Теперь вам не нужно искать "продвинутые" аккумуляторы для своей модели, просто наклейте на вашу батарею "волшебную" наклейку (всего-то $12,95) и наслаждайтесь плодами прогресса. Когда нам встретилась информация об этой наклейке, в памяти почему-то всплыли популярные некоторое время назад стикеры, якобы защищающие владельцев сотовых телефонов от вредного электромагнитного излучения.

» Интересное в сети - 1910 - читать



Статья на тему Наука и образование » Открытия и изобретения » Обученные вирусы варят в кастрюле литий-ионные аккумуляторы

Все статьи | Разделы | Поиск | Добавить статью | Контакты

© Art.Thelib.Ru, 2006-2024, при копировании материалов, прямая индексируемая ссылка на сайт обязательна.

Энциклопедия Art.Thelib.Ru