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伯克利实验室的科学家们已经开发出一种利用无害病毒发电的方法,这种病毒将机械能转化为电能

他们的发电机是利用生物材料的压电特性产生电能的第一种发电机,可能导致利用电能的设备来自日常工作的震动想象一下,当你走路时为你的手机充电,这要归功于你的鞋底嵌入了一个薄纸发生器这个未来主义的场景现在更接近现实美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室的科学家伯克利实验室(Berkeley Lab)开发出一种利用无害病毒发电的方法,将机械能转化为电能科学家们通过创造一种产生足够电流来操作小型液晶显示器的发电机来测试他们的方法它通过在邮票上敲击手指来工作涂有特殊工程病毒的大小电极病毒传播rt电荷充电的力量视频的第一部分显示伯克利实验室科学家如何利用病毒的压电特性将手指敲击的力量转换为电力

第二部分显示了“病毒 - 电”发生器动作,首先只按下其中一个发生器,然后同时按下两个,产生更多的电流

它们的发生器是第一个通过利用生物材料的压电特性来产生电压

压电是一个电荷的累积

坚固的机械应力里程碑里程碑可能会导致微小的设备从日常任务的振动中获取电能,例如关门或爬楼梯它也指向制造微电子设备的简单方法这是因为病毒将自己排列成一个有序的电影,使发电机工作自组装是纳米特的挑剔世界中一个备受追捧的目标科学家在5月13日在线出版的“自然纳米技术”杂志上描述了他们的工作“需要更多的研究,但我们的工作是朝着开发个人发电机,用于纳米器件的驱动器和其他方面迈出了有希望的第一步

基于病毒电子学的设备,“Seke-Wuk Lee说,他是伯克利实验室物理生物科学部的一名教师科学家,也是加州大学伯克利分校生物工程学副教授

他与一个团队进行了这项研究,该团队包括伯克利实验室材料科学部科学家Ramamoorthy Ramesh

和加州大学伯克利分校的材料科学,工程和物理学教授;伯克利实验室的物理生物科学部门的Byung Yang Lee M13噬菌体的长度为880纳米,直径为66纳米

它涂有约2700个带电荷的蛋白质,使科学家能够将这种病毒用作压电纳米纤维

压电效应于1880年被发现它已被用于水晶,陶瓷,骨骼,蛋白质和DNA中它也被用于使用电动打火机和扫描探针显微镜在没有它的情况下无法工作,仅举几例应用但用于制造压电器件的材料是有毒且非常难以使用,这限制了该技术的广泛使用Lee和同事们想知道在世界各地的实验室研究的病毒是否提供了更好的方法M13噬菌体只能攻击细菌并且对人类是良性的作为病毒,它通过以下方式复制数小时内的数百万,所以始终有稳定的供应很容易进行基因工程和大量的t棒状病毒自然地将自己定位为有序的薄膜,就像筷子在盒子中对齐的方式一样

这些是科学家在纳米构建块中寻找的特征但是伯克利实验室的研究人员首先必须确定是否有M13病毒压力李转向Ramesh,他是研究纳米级薄膜电学特性的专家

他们将一个电场应用于M13病毒的薄膜,并观察使用特殊显微镜发生的情况螺旋蛋白质覆盖病毒扭曲并转向响应 - 工作中压电效应的确定标志底部3-D原子力显微镜图像显示病毒如何在薄膜中并排排列

顶部图像映射薄膜依赖于结构的压电特性,电压更高更轻颜色 接下来,科学家增加了病毒的压电强度

他们利用基因工程将四个带负电荷的氨基酸残基添加到覆盖病毒的螺旋蛋白的一端

这些残基增加了蛋白质正负末端之间的电荷差异,从而增强了病毒的电压科学家通过将由单层病毒组成的薄膜堆叠在一起,进一步增强了系统

他们发现,厚度约为20层的叠层表现出最强的压电效应

唯一剩下的就是示范测试,因此,科学家们制造了一种基于病毒的压电能量发生器

他们为基因工程病毒创造条件,自发地组织成一个大约一平方厘米的多层薄膜

然后将这个薄膜夹在两个镀金电极之间,这些电极通过电线连接到液晶显示器当施加压力时ator,它可以产生高达6纳安的电流和400毫伏的电势

足够的电流可以在显示屏上闪烁数字“1”,大约是三A电池电压的四分之一“我们正在努力改进关于这种原理证明,“Lee说道”因为生物技术的工具能够大规模生产转基因病毒,基于病毒的压电材料可以为未来的新型微电子学提供一条简单的途径“左起,Byung Yang Lee,Seung-Wuk Lee和Ramamoorthy Ramesh开发了“病毒 - 电动”发生器(伯克利实验室的Roy Kaltschmidt的照片,视频和科学图像由Seung-Wuk Lee的实验室提供)伯克利实验室的实验室指导研究和发展基金和国家科学基金会支持这项工作资料来源:Dan Krotz,劳伦斯伯克利国家实验室图片:Seung-Wuk Lee的实验室

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