В Массачусетском Технологическом Институте (MIT) завершились работы по созданию прототипного элемента электропитания на основе вирусных частиц - Гранит науки - 2009-04-14

В Массачусетском Технологическом Институте (MIT) завершились работы по созданию прототипного элемента электропитания на основе вирусных частиц – такая батарейка с наноэлектродами, по словам ее создателей, уже сейчас в состоянии обеспечить энергией простой светодиод.

Анджела Белчер (Angela Belcher) и руководимая ею группа биоинженеров последние пять лет занимаются реконструкцией бактериофага М13, вируса, который размножается в бактериях. Белковая оболочка фага М13, который модифицируют ученые, имеет сродство к неорганическим веществам. Путем генетической инженерии, в результате которой на белковой оболочке фага появилась новая для нее аминокислота, были получены вирусные частицы, притягивающие золото и оксид кобальта. Самосборка частиц оксида кобальта в виде сплошного покрытия на оболочке бактериофага сделала его отрицательно заряженным, цепочка из таких вирусов представляет собой анод, т.е. отрицательный полюс батареи. Он был получен несколько лет назад. Сейчас те же исследователи опубликовали в журнале Science (3 April 2009) статью о литий-ионном элементе питания, в котором есть и созданный ранее вирусный анод, и такой же катод, т.е. положительный полюс, сборка которого потребовала фосфата железа. Электролит в этом элементе литий-полимерный, как в сотовом телефоне. Но не обошлось и без углеродных нанотрубок. Наноразмеры компонентов как анода, так и катода, соответствуют размерам природного вируса, диаметр которого не больше 10 нанометров, а длина – 1 микрон.

Частицы фосфата железа собирались на поверхности белковой оболочки нового генетически-модифицированного бактериофага, к которому затем прикреплялись углеродные нанотрубки. Это обеспечило высокую электропроводность создаваемого катода. Углеродные нанотрубки, как известно, характеризуются очень высокой электропроводностью, а фосфат железа, хотя сам по себе хорошим проводником и не является, при переходе на наномасштаб меняет свойства. Присоединение нанотрубок было, по признанию исследователей, самым трудным этапом. Так, сродство к углеродным нанотрубкам обнаружилось лишь у двух вирусов из миллиарда различных их модификаций. Как сообщают авторы, «вирусную» литий-ионную батарейку отличает «отсутствие деградации как минимум при ста циклах перезарядки», кроме того она имеет ту же электрическую емкость и ту же выходную мощность, что и обычные аккумуляторные батареи. Предполагается, что продолжительность действия «вирусных батарей» втрое превысит ресурс современных литий-ионных аккумуляторов у ноутбуков и iPhone. И, наконец, по словам Анджелы Белчер, литий-ионные батареи на безвредных для человека бактериофагах работают при комнатной температуре, а запуск электролитической реакции в таком элементе питания происходит без токсичных веществ, таких как свинец или ртуть.