Цивилизация
Американские нанотехнологи разработали устройство, которое вырабатывает электрический ток благодаря механической деформации множества частиц вирусов, сообщает РИА «Новости» со ссылкой на публикацию в журнале Nature Nanotechnology.
Группа физиков под руководством Сын-вук Ли из университета штата Калифорния в Беркли обратила внимание на то, что частицы безвредного для человека вируса-бактериофага М13 обладают особой структурой, способствующей появлению пьезоэффекта.
Как объясняют ученые, белковая оболочка вируса построена таким образом, что при механической деформации на ее поверхности возникает так называемый дипольный момент - асимметрия распределения положительных и отрицательных зарядов. «Перекос» в концентрации разных носителей зарядов приводит к появлению электрического тока в проводнике, подключенном к разным концам пьезоэлектрика.
Ученые отлили тонкую пленку из раствора частиц вирусов, высушили ее и проверили ее пьезоэлектрические свойства. Эксперимент подтвердил, что частицы бактериофага М13 способны участвовать в пьезоэффекте.
Ли и его коллеги не были довольны силой тока, который вырабатывался при деформации вирусной пленки, и поэтому они решили улучшить ее свойства, модифицировав геном бактериофага.
Для этого исследователи «отредактировали» несколько участков в гене, отвечающем за «сборку» белковых компонентов оболочки вируса, и добавили в белок несколько аминокислотных «хвостов» с частично отрицательным зарядом. Добавление дополнительных аминокислот повысило разницу между положительным и отрицательным полюсами диполя, что улучшило пьезоэлектрические свойства вирусной пленки.
Убедившись в достаточной эффективности нового штамма вируса, ученые собрали экспериментальный генератор электричества. Для этого они вырастили множество вирусных частиц и отлили 20 отдельных пленок, которые они наложили друг на друга и соединили при помощи электродов.
По словам Ли и его коллег, сжатие данной пленки вырабатывает достаточное количество электричества для включения жидкокристаллического дисплея и изображения на нем цифры «один» в течение нескольких секунд. Как утверждают исследователи, пленка вырабатывала ток напряжением в 400 милливольт и силой в 6 наноампер.
Физики полагают, что подобные пленки могут быть интегрированы в одежду или обувь и послужат источником питания или зарядки для мобильной электроники. Однако для этого потребуется многократное улучшение пьезоэлектрических свойств разработанной пленки.
