Фізики навчилися виробляти електрику за допомогою вірусів

Амеріканскіе вчені розробили новий пристрій, що виробляє електричний струм за допомогою механічної деформації величезної кількості частинок вірусів, і представили інформацію щодо складання такого джерела електрики у виданні Nature Nanotechnology.

Группа нанотехнологів на чолі з Син-вук Лі (Seung-Wuk Lee), фізиком з університету штату Каліфорнія в Берклі, помітила, що частинки вірусу-бактеріофага М13, який не несе шкоди людському організму, володіють незвичайною структурою, сприяє виникненню пьезоеффекта (одержання електріческого тока шляхом стиснення або механічної деформації матеріалів певного типу).

Как пояснюють вчені, оболонка вірусу білкового походження побудована таким чином, що за умови механічної деформації на поверхні її з'являється так званий дипольний момент, який являє собою асиметричний розподіл позитивних і негативних зарядів. Відмінності в концентрації носіїв зарядів сприяє виникненню електричного струму в провіднику, який підключений до різних кінцях п'єзоелектричного джерела.

Учение створили тонку плівку з розчину численних частинок вірусів і, попередньо висушивши, спробували визначити її п'єзоелектричні властивості. В результаті експерименту з'ясувалося, що частки бактеріофага М13 можуть брати активну участь у п'єзоефекті.

Научно-дослідна група Лі не зупинилася на силі струму, що виробляється при деформації вірусної плівки, яка була досягнута в першому досвіді. Тому вони вирішили удосконалювати її властивості, виконавши модифікування геному бактеріофага.

Ізменів деякі ділянки в гені, відповідальному за накопичення білкових компонентів в оболонці вірусу, фізики додали у білок амінокислоти з негативним зарядом. Додаткові амінокислоти збільшили різницю між полюсами диполя, що істотно поліпшило п'єзоелектричні властивості плівки, що складається з вірусів.

Убедівшісь в ступені ефективності нового штаму віруса, нанотехнологи виконали збірку експериментального генератора електрики. Для цієї мети вони виростили велику кількість вірусних частинок і створили 20 окремих плівок, наклавши їх, один на одного і з'єднавши за допомогою електродів.

Как відзначають дослідники, стиснення даної плівки виробляє електрики в кількості необхідній для роботи рідкокристалічного дисплея, а саме його включення і зображення протягом декількох секунд цифри "один". За словами фізиків, плівка була здатна виробляти струм напругою в 400 мілівольт і силою в 6 наноампер.

Учение вважають, що плівки подібного роду можна інтегрувати в одяг або взуття, і вони можуть служити джерелом живлення для портативної електроніки. Але для цього необхідно посилення п'єзоелектричних властивостей такої пленкі.

• Грибы как компьютерные чипы: учёные создают «живую память» из шиитаке
• Учёные создали трёхслойное микрофлюидное устройство для сверхэффективного охлаждения электроники
• Обычный кристалл оказался идеальным материалом для технологий на сверхнизких температурах
• Учёные научились превращать снимки атомно-силового микроскопа в точные 3D-модели движений белков
• Учёные создали уникальный гидрогель для «неклонируемых» меток безопасности
• Роботы нового поколения: в Caltech создали систему, которая может ходить, ездить и летать
• Учёные создали 3D-печатные материалы, которые полностью гасят вибрации
• Квантовые кристаллы: как учёные из Оберна открыли путь к новой технологической революции