Générateur En couche mince d'Alimentation Électrique Piézoélectrique de Virus

Published on May 14, 2012 at 4:49 AM

Imagine chargeant votre téléphone car vous marchez, grâce à un générateur papier-mince a encastré dans la plante de votre chaussure. Ce scénario futuriste est maintenant plus près de la réalité. Les Scientifiques du Ministère De L'énergie des États-Unis le Laboratoire National de Lawrence Berkeley (Laboratoire de Berkeley) ont développé une voie de développer l'alimentation électrique utilisant les virus inoffensifs qui convertissent l'énergie mécanique en électricité.

Les scientifiques ont testé leur élan en produisant un générateur qui produit assez de courant pour faire fonctionner un petit écran à cristaux liquides. Cela fonctionne à côté de fileter un doigt sur une électrode estampille estampille d'affranchissement enduite des virus particulièrement conçus. Les virus convertissent la force de la prise en charge électrique.

Leur générateur est le premier pour produire l'électricité en armant les propriétés piézoélectriques d'un matériau biologique. La Piézoélectricité est l'accumulation d'une charge dans un solide en réponse au stress mécanique.

L'étape pourrait mener aux dispositifs minuscules qui moissonnent l'énergie électrique des vibrations des travaux quotidiens tels que fermer une trappe ou monter l'escalier.

Elle indique également une voie plus simple d'effectuer les dispositifs microélectroniques. C'est parce que les virus s'arrangent dans un film ordonné qui permet au générateur de fonctionner. En kit est un objectif beaucoup recherché dans le monde méticuleux de la nanotechnologie.

Le générateur Piézoélectrique moissonne l'alimentation électrique des virus inoffensifs d'actionner un Écran LCD.

Les scientifiques décrivent leur travail dans une publication en ligne à l'avance du 13 mai de la Nanotechnologie de Nature de tourillon.

« Plus de recherche est nécessaire, mais notre travail est une première étape prometteuse vers le développement des groupes électrogènes personnels, déclencheurs pour l'usage dans des nano-dispositifs, et d'autres dispositifs basés sur l'électronique virale, » dit Seung-Wuk Lee, un scientifique de corps enseignant dans la Division Matérielle des Biosciences du Laboratoire de Berkeley et un professeur agrégé d'Uc Berkeley de la bio-ingénierie.

Il a conduit la recherche avec une équipe qui inclut Ramamoorthy Ramesh, un scientifique dans la Division de Sciences Des Matériaux Du Laboratoire de Berkeley et un professeur des sciences des matériaux, du bureau d'études, et de la physique chez Uc Berkeley ; et Byung Yang Lee de Division Matérielle des Biosciences du Laboratoire de Berkeley.

L'effet piézoélectrique a été découvert en 1880 et a été depuis trouvé dans les cristaux, la céramique, l'os, les protéines, et l'ADN. Il également est mis à l'utilisation. Les briquets et les microscopes Électriques de sonde de lecture ne pourraient pas fonctionner sans lui, pour nommer quelques applications.

Mais les matières employées pour effectuer les dispositifs piézoélectriques sont toxiques et très difficiles à fonctionner avec, qui limite l'utilisation répandue de la technologie.

Lee et les collègues se sont demandés si un virus étudiait dans les laboratoires mondiaux offrait une meilleure voie. Le bactériophage M13 attaque seulement des bactéries et est bénin aux gens. Étant un virus, il se reproduit par les millions dans des heures, tellement il y a toujours une alimentation régulière. Il est facile de concevoir génétiquement. Et un grand nombre de virus en forme de tige s'installent naturellement dans les films bien-commandés, beaucoup la voie que les baguettes s'alignent dans un cadre.

Ce sont les traits que les scientifiques recherchent dans un synthon nano. Mais les chercheurs de Laboratoire de Berkeley ont dû déterminer la première fois si le virus M13 est piézoélectrique. Lee s'est tourné vers Ramesh, un expert en matière d'étudier les propriétés électriques des films minces au nanoscale. Ils ont appliqué un champ électrique à un film des virus M13 et ont observé ce qui s'est produit utilisant un microscope spécial. Les protéines Hélicoïdales qui vêtent les virus se sont déformées et ont tourné dans la réaction - un signe sûr de l'effet piézoélectrique au travail.

Ensuite, les scientifiques ont augmenté la force piézoélectrique du virus. Ils avaient l'habitude le génie génétique pour ajouter quatre négativement - résidus d'acide aminé chargés à une extrémité des protéines hélicoïdales qui vêtent le virus. Ces résidus augmentent la différence de charge entre les protéines positives et les extrémités négatives, qui amplifie la tension du virus.

Les scientifiques promeuvent amélioré le système en empilant des films composés de seules couches du virus sur l'un l'autre. Ils ont constaté qu'une pile environ 20 couches épaisses a montré l'effet piézoélectrique le plus intense.

La seule chose demeurant pour faire était un test de démonstration, ainsi les scientifiques ont fabriqué un générateur piézoélectrique virus-basé d'énergie. Ils ont produit les conditions pour que les virus génétiquement conçus dispensent spontanément en film multicouche ces mesures environ un centimètre carré. Ce film a été alors serré entre deux électrodes plaquées or, qui ont été connectées par des fils à un écran à cristaux liquides.

Quand de la pression est appliquée au générateur, elle produit jusqu'à six nanoamperes de courant et 400 millivolts de potentiel. C'est assez de courant à flasher le numéro « 1" sur l'affichage, et environ un quart la tension d'une batterie triple-A.

« Nous travaillons maintenant sur des voies de s'améliorer sur cette démonstration d'épreuve-de-principe, » dit Lee. « Puisque les outils de la biotechnologie activent la production à grande échelle des virus génétiquement modifiés, les matériaux piézoélectriques basés sur des virus pourraient offrir une artère simple à la microélectronique nouvelle à l'avenir. »

La première partie du vidéo affiche comment les scientifiques de Laboratoire de Berkeley arment les propriétés piézoélectriques d'un virus pour convertir la force d'une prise de doigt en électricité. La deuxième partie affiche les générateurs « viral-électriques » dans l'action, d'abord en appuyant seulement un des générateurs, puis en appuyant deux en même temps, qui produit plus actuel.

Last Update: 14. May 2012 05:34

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