Генетически модифицированный вирус стал генератором электроэнергии

В лаборатории Беркли Министерства энергетики США создан генератор, производящий при простом нажатии на его электрод пальцем достаточно энергии для питания небольшого ЖК-дисплея. В этом устройстве впервые нашли практическое применение пьезоэлектрические свойства биологического материала – на электроде размещена культура вируса, преобразующего механическую энергию в электричество.

Исследование, завершившееся данной концептуальной демонстрацией, описывается в статье, появившейся 13 мая в онлайновом журнале Nature Nanotechnology. Оно осуществлялось в несколько этапов. В качестве исходного материала ученые выбрали бактериофаг M13. Этот вирус продолговатой формы быстро размножается и образует плёнки с хорошо упорядоченной структурой. Кроме того он легко генетически модифицируется и безвреден для человека.

Под микроскопом было видно, как белковые спирали оболочки вируса сокращались под действием электрического поля. Обнаружив пьезоэлектрические свойства, ученые усилили их, добавив к одному окончанию протеиновой спирали четыре отрицательно заряженные аминокислоты. Продолжая совершенствовать систему, они разместили несколько пленок вируса одну на другой, и установили, что наилучший пьезоэффект дают 20 таких слоев.

В демонстрационной установке многослойная пленка площадью в один квадратный сантиметр, полученная спонтанным размножением вирусов, была помещена между двумя золотыми электродами, подключенными к жидкокристаллическому дисплею. Под действием давления устройство генерировало до 400 мВ (сила тока 6 наноампер), что составляет примерно треть напряжения батарейки AAA. Этого было достаточно для появления на экране цифры «1».

«Наша работа – многообещающий первый шаг к созданию персональных генераторов энергии, актуаторов для наноустройств и других приспособлений, базирующихся на вирусной электронике,» – отметил адьюнкт-профессор биотехнологии Калифорнийского университета в Беркли Сен Ву Ли (Seung-Wuk Lee).

Поскольку методики крупномасштабного производства генетически модифицированных вирусов хорошо отработаны, такие пьезоэлектрические материалы, по мнению Ли, могут стать оптимальным выбором для микроэлектроники следующих поколений.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365