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科学家用病毒制造出微型电池

研究人员在展示病毒微型电池。(图片来自MIT网站)

  8月20日,美国麻省理工学院(MIT)的网站上发布了这样一条消息:“请大家忘掉9伏特电池、5号(AA)电池和7号(AAA)电池吧。MIT的研究人员研究出了仅有半个人体细胞大小的微型超前主义电池,这种电池将由病毒微生物构成。”

  这项研究美国陆军研究所(Army Research Office Institute)、大卫和露西尔·帕卡德基金会(David and Lucille Packard Foundation)资助完成的。

目前,麻省理工学院工程师已完成这种微型电池三个部分中的两部分设计,该微型电池可向植入式医学传感器或实验室计算机芯片提供动力,以及那些非常小的物体。这一研究结果发表在最近一期的《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。

  麻省理工学院教授Paula T. Hammond、Angela M. Belcher、Yet-Ming Chiang和研究小组同事共同负责此项研究,他们指出,这是用于制作和安装微电池电极的第一个微实例,同时这也是首次将病毒用于微型电池制造。

  Belcher说:“这项技术自身并不涉及任何昂贵装置,同时该实验需要在室温下完成。”微型电池包括两个相反电极——阴极和阳极,它们由电解液进行隔离。在当前的研究状态中,麻省理工学院的研究小组已建立了阳极和电解液。

  首先,研究小组在光亮的橡胶材料上使用一种叫做“软平版印刷术”(soft lithography)的普通技术建立微型电池接头模型,这些微型电池接头的直径仅有4~8微米。在电池接头的顶部,研究小组堆积了多个双聚合体层,其作用是电解液和电池离析器。然后将病毒自装配在电池接头的聚合体层顶部,最终形成阳极。这样便形成了一个微型电池接头装置,每个电池接头都覆盖着电解层和氧化钴阳极。

  Hammond解释说:“在实验中我们制造出电池接头装置,并将电解液和阳极转移至一个铂金结构。连同锂薄片一起进行测试。目前,研究小组着眼于建立完整电池的第三个部分——阴极。在研制过程中,我们将采用滤过性毒菌装配技术。”

  Belcher说,“我们对采用生物有机体整合这种微型电池非常感兴趣。”此前,Belcher曾表示:“我们是受海洋生物鲍鱼的启发,尝试利用转基因病毒制造这种新一代微型电池的。”

  他们发现:鲍鱼分泌的一种蛋白质可迫使碳酸钙分子定向排列,形成鲍鱼坚硬的外壳。受到这一启发,Belcher等人通过基因工程培养出携带这种特异蛋白的病毒,这种蛋白不但可以让病毒首尾相接地连成一线,而且还能在病毒外层制造一种特殊的分子。这种分子能自动攫取钴离子和金离子使它们包裹在“病毒链”上。研究人员希望将来只需将所有“零件”混合在一起,“零件”就能自动排列成电池,而且所有过程都能在常温下完成,不需要现在生产电池所必需的高温环境。 Belcher等人此前的研究结果曾发表在美国《科学》杂志网络版上。

  此外,Belcher还表示:“希望这种技术研制的电池可以顺利植入其他生命体内。”

(责任编辑:罗园)

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