Ученые все чаще применяют вирусы для решения различных биотехнологических задач, например, в качестве инструмента генной инженерии или для уничтожения болезнетворных бактерий. Однако даже на этом фоне идея Анджелы Белчер из Массачусетского технологического института выглядит необычной. Она учит вирусы собирать нанокомпоненты для аккумуляторов. Собранные таким образом аккумуляторы работают эффективнее традиционных, а их производство нетоксично.
Как сообщает Wired, исследовательница намерена использовать вирусы для сборки электродов литий-ионных аккумуляторов. Она надеется, что это повысит производительность батарей, а также поможет сделать процесс их производства менее токсичным.
Вирус, с которым работает Белчер, называется бактериофаг M14. Исследовательница особым образом модифицирует его геном, а затем заражает им бактерий. Те, в свою очередь, производят нужные белки, из которых строится вирусная оболочка. У M14 ее форма напоминает сигару.
Определенные мутации могут привести к тому, что оболочка будет покрыта слоем белков, притягивающих оксид кобальта. Очистив ее от органики, можно получить кобальтовую нанопроволоку, которая пригодится при создании аккумуляторов. Другие мутации заставят вирус строить оболочку из белков, обладающих сродством к фосфату железа или 150 другим соединениям.
Пока собранные вирусами компоненты электродов обладают практически случайной структурой. Белчер и ее коллеги работают над тем, чтобы сделать ее более упорядоченной, но даже в нынешнем виде аккумуляторы, собранные с помощью вирусов, работают не хуже или даже лучше традиционных аналогов. У некоторых из них выше емкость, срок службы и скорость зарядки.
Однако главное преимущество «вирусной» сборки — экологичность, поскольку она не требует использования химикатов и высоких температур. Все, что необходимо для запуска процесса, — материалы для электродов, вода комнатной температуры, бактерии и генно-модифицированные вирусы.
Ранее Анджела Белчер уже использовала свои биотехнологические разработки для запуска двух стартапов. Компания Cambrios Technologies производит электронику для сенсорных экранов с помощью вирусного синтеза, а Siluria Technologies использует вирусы, чтобы синтезировать этилен из метана. Однако удастся ли коммерциализировать вирусную сборку аккумуляторов, пока неясно. Главная проблема заключается в том, что в производстве батарей обычно задействованы тонны материала. Адаптировать технологию Белчер до таких масштабов будет непросто.
Но даже если исследовательница не достигнет успеха с аккумуляторами, её идея с вирусной сборкой может найти применение в других сферах. Например, такая технология позволит создавать наночастицы для поиска и даже уничтожения раковых клеток.