Вирусы производят для нас электричество

В мае одно из ведущих научных учреждений США — Национальная лаборатория имени Лоуренса в калифорнийском городе Беркли, опубликовала сообщение, которое может изменить наш взгляд на перспективы развития электроэнергетики будущего. Ученым удалось создать безвредный вирус, который, будучи помещенным между двумя пластинками-электродами, производит электроэнергию, если эти пластинки установлены, скажем, в подошве ваших ботинок. Вы ходите и снимаете с ваших подошв постоянный электрический ток.

Вы также можете собрать эти вирусные пластинки в миниатюрную вафельную панель и разместить ее в обшивку футбольного мяча. Наигравшись вдоволь в футбол, вы потом подсоедините мяч к батарее и зарядите ее. Часть энергии, израсходованой при игре в футбол, аккумулируется в электричество, и его будет достаточно, чтобы какое-то время горела лампочка.

26-летний лондонец Лоуренс Кемболл-Кок основал компанию Pavegen, которая уже занялась реализацией открытия ученых из калифорнийского Беркли. Молодые предприниматели испытывают панели для установки на тротуарах в местах интенсивного движения людей, например, у станций метро. Собранной энергии пешеходов может оказаться достаточно для освещения, питания сигналов дорожного движения или для пользования интернетом посредством WiFi.

На одном из торговых моллов, прилегающих к спортивным объектам Лондонской олимпиады, будут установлены такие панели компании Pavegen. Они позволят снабжать электроэнергией почти всё наружное освещение молла. Компания также планирует установить вирусные электрические панели на полу концертных и танцевальных залов — энергии танцующей и пританцовывающей публики может хватить не только на освещение зала.

Как же были разработаны вирусы, производящие электричество?

Ничего фундаментально нового не было изобретено. Используется хорошо известный пьезоэлектрический эффект, то есть — преобразование энергии механического сжатия в электрическую энергию. Он был открыт еще в 1880 году. Вся изюминка состоит в том, что в качестве преобразователя выступают не традиционные пьезоэлектрические кристаллы (которые, кстати, токсичны), а собранные с помощью новейших технологий биологические структуры, которые совершенно безвредны и нетоксичны. Открытие может перенаправить развитие микроэлектроники. Теперь каждый человек за счет своего движения сможет заряжать батареи для своих гаджетов.

Трое ученых из лаборатории в Беркли — Сонг-Вок Ли, Рамамурти Рамеш и Байонг Янг Ли, использовали известный бактериофаг M13 (длиной 880 нанометров и диаметром 6,6 нанометров; нанометр — это одна миллиардная доля метра, или одна тысячная микрона) для создания вирусного нановолокна. Бактериофаги — это вирусы, избирательно поражающие бактерии и быстро размножающиеся в них. Бактериофаг М13 покрыт 2700-ми заряженными белками (протеинами), что и позволяет использовать этот вирус как пьезоэлектрическое волокно. И все это в масштабах нанометров!

Бактериофаг М13 атакует бактерии, но не трогает людей. Напав на бактерию, вирус репродуцирует себя в миллионах копий в течение нескольких часов. М13 легко использовать в генетической инженерии — стержни бактериофагов органично сами собой укладываются в хорошо структурированные нанопленки. Ученые из Беркли для увеличения силы пьезоэлектрического эффекта смогли скомпоновать пластинку из 20 слоев одиночных пленок бактериофагов. Далее ученые из Беркли смогли методами генетической инженерии из таких пленок скомпоновать пластинку площадью в один квадратный сантиметр, которая и использовалась в первых экспериментах.