未来的电池可能由病毒制成…

未来的电池可能由病毒制成…

这种创新的核心是利用病毒最擅长的东西:DNA劫持。病毒一直让我们头疼,因为严格来说它们是没有生命的;它们含有遗传物质——DNA或RNA,这取决于我们谈论的是哪种病毒——但它们不能自我复制。他们必须将自己的遗传物质注入活细胞,然后让那个细胞为他们复制自己的遗传物质。未来的电池可能由病毒制成…

它们有点像微型海盗。

虽然这使得它们在疾病方面很危险,但在生物工程方面也很有帮助。麻省理工学院有一个特别开创性的团队,他们在自己的设备上使用病毒。

他们认识到,虽然病毒可能会将它们的基因组插入到我们的细胞中以达到破坏的目的,但我们也可以将信息插入到它们的基因组中来制造东西。未来的电池可能由病毒制成…他们正在研究M13噬菌体,噬菌体是一种只感染细菌的病毒,其环状基因组相对简单,易于操作。

科学家们将这种病毒分批暴露在他们想让它附着的物质上,比如一种特定的金属。然后,病毒基因组中的自然或工程突变将改变病毒的表面,使其能够锁定所选择的材料。然后,科学家们将那些已经“学会”依附于这些材料的病毒放入病毒通常会感染的细菌中,然后这些细菌就会复制出数百万份经过修改的病毒。未来的电池可能由病毒制成…如果你一遍又一遍地重复这个过程,这些细菌基本上就变成了病毒复制工厂,可以制造出一种精磨细磨的病毒工具,来执行你的生物工程命令。

这太酷了。但你到底是怎么把像金属病毒这样的东西变成电池之类的东西?嗯,这种金属很重要。科学家可以制造出一批附着在氧化钴上的病毒。未来的电池可能由病毒制成…或者另一批能吸附氧化锰。这就是在相对简单的生物体中进行基因改造的美妙之处——它有点像剪切和粘贴。你可以对元素周期表上的很多元素这样做,但如果我刚刚提到的特定材料听起来很熟悉,那是因为我们在一些电池中使用它们。

这项技术的特别之处在于,这些病毒不仅可以被设计成让金属附着在它们上面,而且这些金属涂层的病毒可以开始相互粘附。这就形成了所谓的纳米线——一种金属涂层的病毒纳米线——可以用于电池电极。未来的电池可能由病毒制成…

早在2009年,麻省理工学院的团队就利用这种病毒组装技术制造出了锂离子电池——而且电池还能工作!它为LED灯供电!现在,该团队还在利用这些微生物工厂来制造锂氧电池,也被称为锂空气电池。这实际上是一种电池,其中氧气刺激化学反应,使电池工作。这意味着,在持续供应氧气的情况下——而不是在电池单元内供应有限的电解质——锂氧电池理论上可以储存比锂离子替代品多十倍的能量(相对于其质量)。

病毒特别适合用纳米材料制造纳米线,因为它们已经存在,在微观和纳米尺度上发挥作用和复制,所以我们只是入侵了自然界现有的微小工具箱,而不是从头开始建造。

但也许这种病毒电池生产过程中最令人兴奋的事情是它的清洁程度。

传统的制造电极的方法会产生有毒的副产品,并且需要非常高的温度,而这里所需要的只是基因工程病毒、水和金属——当然,这仍然存在采矿等方面的一系列问题。锂氧电池本身也有其局限性。它们目前的反应性很强。在将氧气输送到电池之前,你必须去除氧气中的杂质,而且它们的充电效率仍然相对较低。

为了继续将这种令人兴奋的电池生产技术应用于各种电池,麻省理工学院的团队现在正专注于让他们的病毒有序生长——从字面上说,让它们以更有序的3D结构生长,而不是随机生长。

所以,所有这些技术仍然处于研究和江南体育全站app发展阶段,但有了像病毒介导电极组装这样的技术,也许我们离在路上看到一辆病毒驱动的汽车比我们在这篇文章之前想象的更近了。

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