.jpeg){kind=spacer}
Американскими нанотехнологами было разработано устройство, вырабатывающее электрический ток при помощи механической деформации большого количества частиц вирусов.
Затем ими была опубликована «инструкция» по сборке аналогичного источника энергии в журнале Nature Nanotechnology.
Как известно, открытие феномена возникновения электрического тока при механической деформации или сжатии определенных материалов, так называемого пьезоэлектрического эффекта, было сделано в конце 19 века, и принадлежит французским физикам Жаку и Пьеру Кюри.
За прошедшие полтора века это свойство смогло найти себе применение как в быту – как источник напряжения в зажигалках и чувствительный элемент в микрофонах, так и в науке, которая использует пьезоэлектрический эффект для сверхточного манипулирования микроскопами.
Группой физиков из Калифорнийского университета под руководством Seung-Wuk Lee было замечено, что безвредный для людей вирус-бактериофаг М13 и его частицы обладают особенной структурой, которая способствует появлению пьезоэффекта.
Как объяснили ученые, строение белковой оболочки вируса обладает одной особенностью – при механической деформации на поверхности этой оболочки возникает дипольный момент, то есть возникает асимметрия распределения отрицательных и положительных зарядов. Так называемый «перекос» в концентрации противоположных носителей зарядов способствует тому, что в проводнике, который был подключен к разным концам пьезоэлектрика, появляется электрический ток.
Физики отлили из раствора частиц вирусов тонкую пленку, высушили ее и затем проверили на пьезоэлектрические свойства. В ходе эксперимента было доказано, что бактериофаг М13, вернее, его частицы, действительно способен участвовать в пьезоэффекте.
Так как Ли и его коллеги не были удовлетворены силой электрического тока, получаемого при деформации вирусной пленки, они решили модифицировать геном бактериофага, чтобы улучшить ее свойства.
Для этого исследователям пришлось "отредактировать" несколько участков в гене, который отвечает за "сборку" белковых составляющих оболочки вируса, после чего в белок добавили небольшое количества аминокислотных "хвостов", обладающих частично отрицательным зарядом. Дополнительные аминокислоты позволили повысить разницу между отрицательным и положительным полюсами диполя, качественно улучшив пьезоэлектрические свойства созданной вирусной пленки.
Когда ученые убедились в том, что новый штамм вируса достаточно эффективен, они собрали так называемый «экспериментальный генератор электричества». Для проведения эксперимента им понадобилось вырастить множество вирусных частиц и отлить двадцать отдельных пленок, которые затем были наложены друг на друга и соединены с помощью электродов.
Как отмечают Ли и его коллеги, сжатие такой пленки позволяет выработать достаточно электричества, чтобы можно было включить жидкокристаллический дисплей и увидеть на нем изображение цифры «1» в течение нескольких секунд. По утверждению исследователей, пленка способна вырабатывать ток напряжением до 400 мВ и силой до 6 нА.
Как полагают физики, такие пленки могут быть интегрированы в обувь и одежду, а также смогут служить в качестве источника питания и зарядки для мобильных электронных устройств. Но для этого потребуется провести работу по многократному улучшению пьезоэлектрических свойств созданной пленки.
.jpeg)
.jpeg)
.jpeg)
.jpeg)
.jpeg)
.jpeg)
.jpeg)
.jpeg)
