美研究發現病毒能將機械能轉換成電能
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[時間:2012-05-15 來源：中國科技網 關注度:0]
摘要:
想象一下，將輕薄如紙的發電機嵌入鞋底，當你走路時身上的手機即會充電，那該多好。據美國物理學家組織網5月14日（北京時間）報道，美國能源部勞倫斯伯克利國家實驗室的科學家利用一種對人類無害的病毒開發出將機械能轉換成電能的技術。該研究成果5...
想象一下，將輕薄如紙的發電機嵌入鞋底，當你走路時身上的手機即會充電，那該多好。據美國物理學家組織網5月14日（北京時間）報道，美國能源部勞倫斯伯克利國家實驗室的科學家利用一種對人類無害的病毒開發出將機械能轉換成電能的技術。該研究成果5月13日發表在《自然·納米技術》在線版上。
該新型發電技術是利用生物材料的壓電性能來產生電力。研究人員將經過特別設計的病毒涂在電極上，用手指輕敲郵票大小的電極，病毒即會將敲擊的力量轉換成電流。由于病毒自身可進入一個有序的薄膜中以驅動發電機工作，該新型發電機為制造微電子器件指出了一個簡單思路。研究人員稱，新技術首次向個人發電機、在納米器件中使用驅動器及基于濾過性毒菌的電子設備邁出了很有前景的一步。
在實驗室里，研究人員采用了只攻擊細菌而對人友好的病毒M13噬菌體，其在幾個小時內可復制數百萬，所以在供應上是穩定的。這些桿狀病毒可在薄膜中自然地確定方向，在盒子里像筷子一樣對齊，這是科學家在納米構件中尋找的特質。
研究人員在研究中增加了病毒的壓電強度，利用基因工程添加了4個帶負電荷的氨基酸殘基到螺旋蛋白質并覆蓋在病毒上。這些殘留物可增加蛋白質兩端之間的電荷差異，從而提高了病毒的電壓。研究還發現，厚度約20堆層具有最強的壓電效應。
他們還組裝出基于病毒的壓電能量發電機樣機。他們設法讓經遺傳工程處理過的病毒自發組織成約一平方厘米的多層膜，然后將膜夾在兩個鍍金的電極間，通過電線連接到液晶顯示器上。當向病毒施壓時，發電機能產生高達6毫微安培電流和400毫伏電壓，足夠的電流使屏幕上閃爍出數字“1”，相當于約一個3A電池1/4的電壓。
研究人員說，他們將對樣機中的原理進行改進。由于生物技術的工具可大規模生產轉基因病毒，而在未來基于病毒的壓電材料可為新型微電子科技提供一條簡單路徑。
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