Акумулятор насичений вірусами: нова технологія батарей

 Батареї наступного покоління можуть бути виготовлені із вірусів. За допомогою технологій генної модифікації ці мікроорганізми можуть стати ключовим елементом при створенні електродів у акумуляторів високої ємності. Завдяки вірусам електроди будуть збиратися із атомів майже самостійно.

Концепція вірусних акумуляторів розвивається вже більше десятиліття, а в 2009 році один з її авторів професор Массачусетського технологічного інституту Ангела Бельхер продемонструвала практичний прототип тодішньому президенту США. Створена із вірусів літій-іонна батарея змогла засвітити світлодіод.

Ідею Бельхер підглянула у живої природи, спостерігаючи як організми вибудовують складні та міцні структури, наприклад, панцирі, використовуючи доступні навколо хімічні речовини. Наприклад, равлики збирають оточуючий їх кальцій для розбудови свого панцира. Увесь механізм при цьому знаходиться в ДНК равлика.

Бельхер подумала, що можна модифікувати ДНК таким чином, щоб живий організм збирав такі матеріали як мідь, золото та інші метали. Ідеальним кандидатом вона назвала віруси – їхнє ДНК легко редагувати і вони мають нанометровий масштаб – 6 нанометрів в діаметрі та 880 нанометрів у довжину.

Піддослідним став бактеріофаг (тип вірусів, що атакують лише бактерій) M13. Відредагувавши його ДНК Бельхер отримала вірус, який збирає молекули потрібних речовин. Загалом модифіковані віруси збирають 150 типів матеріалів.

Для виготовлення вірусної батареї створюється сприятливе середовище у вигляді насиченого бактеріями та металами розчину. Бактеріофаг розмножується у тілі бактерій, і мільярди його копій приваблюють необхідну кількість металів.

Уся поверхні вірусу покривається металом, створюючи тим самим дріт нанорозміру. Комбінуючи їх з іншими матеріалами вдалося отримати електрод батареї.

Перевага вірусних батарей в тому, що вони можуть бути тонкими, гнучкими, а також їх можна виготовляти нестандартних форм. При цьому процес виготовлення такого акумулятора більш екологічний.

Однак до комерційного втілення таких вірусних батарей ще далеко – за минуле десятиліття вченим ще не вдалося вирішити проблему масштабування виробництва. Хоча вже є компанії, які намагаються комерціалізувати цю технологію.

Джерело