美高校研发出病毒发电技术 可为手机充电
美国加州大学巴克利分校的科学家近日研发出利用病毒发电的技术,未来可用于手机充电。这种技术采用的病毒名为M13噬菌体,它具有压电性,即在受到挤压时能够将机械能转化为电能。
研究人员把噬菌体平铺在一层膜上,然后把几层这样的薄膜叠加在一起,在这些薄膜上加上电极,通过按压薄膜就能产生微小的电流。
研究人员相信,在不久的将来可以开发出类似“病毒充电器”一类的设备,人们走路等身体活动的机械能可以被这种设备“收集”起来,转化为电能给手机充电。
科学家称,M13噬菌体是一种潜在的完美能源,因为这种病毒仅吞食细菌,对人体无害,绿色环保。此外,这种能源也很廉价,并且容易获得,从一个盛放被感染细菌的烧瓶中就可以培养出上万亿个病毒。
M13噬菌体(M13 bacteriophage)只攻击细菌,对人体无害。因为是病毒,所以,它在几个小时内就可以自我复制出数以百万计,所以,总是有稳定的供应。很容易进行基因工程设计。数量庞大的杆状病毒会自然地进行自我排列,形成整齐有序的薄膜,很像筷子整齐地对齐,码放在盒子里。
这些特点就是科学家寻找的,见于纳米基础材料中。但是,伯克利实验室的研究人员第一次必须确定,M13病毒是否具有压电性。李承旭去找拉梅什,这位专家研究电性薄膜,是在纳米尺度进行。他们采用电场,施加到M13病毒薄膜上,观察发生什么,这要使用一种特殊的显微镜。螺旋蛋白质涂在病毒表面,会扭曲和转向,以进行响应,这就是一个确切标志,说明压电效应在起作用。
接着,科学家们增加了病毒的压电强度。他们利用基因工程,添加4个带负电荷的氨基酸残基(amino acid residues),就添加在螺旋蛋白质的一端,这种蛋白质涂在病毒表面。这些残基会增加蛋白质正负两端之间的电荷差异,提高病毒的电压。
科学家们进一步增强了这种系统,他们堆叠薄膜,这些薄膜包含单层病毒,彼此堆叠起来。他们发现,堆叠约20层,会产生最强的压电效应。