研究者们利用这种噬菌体,通过将机械能转化为电的方式产生电能。
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有些病毒会导致疾病,大范围疫情甚至死亡。但是科学家们找到了一种新的方法可以使病毒起到好的作用。一个研究团队已经“驯服”了一种被细菌感染的病毒,并通过将机械能转化为电的方式来产生能源。这种病毒能源目前还不足以支持你的手机或iPod。但因为这种微生物对人类是无害的,也许有一天它们能够为植入人体的医学传感器提供能量。
将机械能转化为电的装置并不是什么新产品,其原理在于“压电效应”,这一效应在1880年首次被发现,是某些特定晶体、蛋白质和DNA的特性。压电材料所包含的分子,一端的正电压比另一端高,这些分子以一种重复性的序列牢固地连接在一起,带有正电荷的一端全都朝向同一方向,带有负电荷的一端则朝向相反的方向。一旦按压这种物质,就会增强这种物质的极化并产生电压。同时,如果增强电流,你也可以改变压电物质的形状。今天,压电效应已经被普遍运用于各个方面,从电子打火机到隧道扫描显微镜。
今天使用的大部分压电物质是一种PZT晶体,但这种晶体很昂贵而且制造工艺难度很大,因此加州大学伯克利分校的生物工程学家Seung-Wuk Lee和他的同事们试图把病毒作为压电物质。
这个主意其实一点也不古怪。Seung-Wuk Lee和他的同事们发现了一种叫做M13的噬菌体,这种微生物有着薄薄的、管状的外壳,外壳中包含着2700个杆状蛋白质,这些蛋白质一端是正电荷,另一端是负电荷。为了验证这种噬菌体能否产生电能,Lee和同事们创造性地在这种噬菌体的蛋白质中加入一个多余的带有负电荷的氨基酸,以增强蛋白质的负电荷以及压电效应。
研究人员把数以百万计的噬菌体平铺在一层膜上,制成一个微型发电机,然后把几层这样的薄膜叠加在一起,并在最上一层添加第二电极。如果用一个指头按压顶层的电极,使薄膜中的噬菌体压缩到一定程度,就能产生电流。
这一研究结果刊发在近日出版的《自然—纳米技术》上。
(郭勉愈译自www.science.com,5月15日)
《中国科学报》 (2012-05-16 A2 国际)