病毒也分「好壞」?麻省理工科學家利用病毒開發新型生物電池

2020-11-24 騰訊網

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新冠病毒已經成為目前全世界最大的敵人，全球疫情的發展導致人們的生活受到極大影響，股市暴跌油價暴跌。在這個特殊時期，人人談毒色變，似乎沒有人想和病毒扯上關係，但也有科學家想利用病毒造福人類。

麻省理工學院的一位生物工程教授安吉拉·貝爾徹（Angela Belcher），已經成功研製出用病毒製造的電池，而她的終極夢想，是能夠駕駛由「病毒電池」驅動的汽車。

製造病毒電池

2009年，由安吉拉·貝爾徹帶領的科研團隊曾經利用一種直徑只有6納米的病毒，製造出只有細胞大小的微型電池，開創了電池領域一個新的研究方向。

安吉拉 貝爾徹 （來源: MIT News）

在數千萬年的歷史中，鮑魚不斷進化，其DNA產生的蛋白質可以迫使碳酸鈣分子定向排列，並將其有序的沉積在其體內，形成輕巧堅固的鮑魚殼。受此啟發，貝爾徹修改了M13噬菌體病毒的DNA，使其可以吸附某種特定的材料。通過篩選這種有吸附能力的病毒，並通過感染細菌大量培養這種病毒，然後讓數以百萬計的病毒吸附同一種物質，比如氧化鈷，磷酸鐵等，並通過病毒的不斷繁殖和進化，便可製取相應的電極材料。

經過編輯的病毒可吸附不同的材料（來源：wired）

病毒的這種生物自組裝過程不需要高溫高壓，也不需要特別昂貴的設備，只要培養液合適，它們在常溫下就可以完成組裝。理論上這項技術可以擴展到元素周期表中的任何元素，只需尋找與其匹配的DNA序列即可。目前，貝爾徹製造出的不同病毒，可吸附150多種不同的材料。

用病毒製造的高度有序的電極結構，可以縮短離子通過電極時的路徑，能提高電池的充電和放電速率。雖然這種病毒電極基本上還是隨機結構，「有序」度不算高，然而即便如此，這種病毒電池的性能已經超過了傳統技術，擁有更高的容量、循環壽命和充電率，生產過程也更加環保，且這種電池具有透明、柔軟和可摺疊的優點。

貝爾徹的病毒電池原型機。（來源: MIT Museum）

約翰 霍普金斯大學應用物理實驗室的高級電池研究科學家Konstantinos Gerasopoulos表示，目前人們對研究納米結構的電池電極很感興趣，而病毒本身就以「納米」級的形式存在，本質上就很適合用來合成電池材料的天然模板。

雖然由病毒製成的電池想要像貝爾徹本人設想的用來驅動汽車難度不小，但是這種電池微、小的特點，使這種電池在很多特殊的設備和場合擁有廣泛的應用前景。

參考文獻：

1.www.sciencemag.org/news/2009/04/bugs-build-batteries

2.www.wired.com/story/the-next-generation-of-batteries-could-be-built-by-viruses/

3.science.sciencemag.org/content/324/5930/1051

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