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.