Впервые в истории исследователям удалось в лабораторных условиях создать генетически модифицированные вирусы, которые способны генерировать как положительный, так и отрицательный электрические заряды. Новые вирусы исследователи из Массачусетского технологического института поместили в качестве микрогенераторов на положительные и отрицательные края батарей, чтобы те смогли производить электрическое поле.
Анжела Белчер, руководитель исследований, говорит, что новые "вирусные" батареи имеют ту же электрическую емкость и ту же выходную мощность, что и обычные аккумуляторные батареи, используемые в бензиновых и гибридных автомобилях. Помимо автомобилей, батареи можно оптимизировать и под другие сферы использования, например для ноутбуков, плееров, фотокамер или сотовых телефонов.
Подробно свое изобретение массачусетские физики описали в сегодняшнем номере научного журнала Science, где батареи, созданные на основе микроорганизмов называются дешевым и экологичным продуктом, готовым к массовому применению.
Анжела Белчер говорит, что химические реакции с участием генно-модифицированных вирусов могут происходить при комнатной температуре, а для их старта в батареях не требуется наличие каких-то вредных веществ, таких как свинец, ртуть и им подобные.
По словам исследователей, в традиционных литий-ионных аккумуляторных батареях ионы лития проходят сквозь отрицательно заряженные аноды (обычно из графита) и положительно заряженные катоды (обычно из оксида кобальта или фосфата железа). Однако около трех лет назад ученые из Массачусетского технологического института вывели семейство безвредных для человека вирусов, которые сами могли создавать аноды из композитного материала на основе углеродных нанотрубок. Вирусам для реакции требовался кобальт и небольшое количество золота, после чего они начинали самопроизводство наносоединений для генерации отрицательного заряда.
Однако в последней работе ученым предстояло найти способ производства похожим методом и катодов, которые по своей природе гораздо более мощны, чем аноды. Дополнительная проблема заключалась в необходимости создать значительно более проводящие катоды, чтобы электроны могли проходить сквозь них с минимальными помехами.
Так как вирусы были способны идентифицировать и связывать определенные материалы (в случаев "вирусных" батарей - углеродные нанотрубки), то исследователям удалось создать сеть катодных нанотрубок, по которым электроны могут беспрепятственно "бегать", передавая электроэнергию очень быстро и с минимальными потерями.
Анжела Белчер говорит, что в случае практической эксплуатации "вирусных" батарей, для человека нет опасности, так как использованные вирусы относятся к обычным бактериофагам, безопасным для живых организмов.
Группа физиков также выяснила, что использование углеродных нанотрубок для создания разветвленной сети катодов внутри батареи, позволяет увеличить производительность и электропроводность источника питания без увеличения его массы. Также в Массачусетсе сообщили, что уже первые образцы "вирусных" батарей способны без потери емкости выдерживать по крайней мере 100 циклов зарядки/разрядки.
"Этот показатель уступает традиционным батареям, но мы работаем над его улучшением", - говорит Белчер.
Источник: CyberSecurity
|
