ScienCentral网2005年9月22日报道: 人们的生活越来越离不开日益更新的便携式电子设备,但它们仍是以传统电池来驱动的。麻省理工学院的科学家们正打算改变这一点。
从大自然中寻找能源 不用外接电源的情况下,手机等的电池肯定会很快就用光。麻省理工学院的科学家们认为他们找到了解决措施——使用大自然发明的办法。 材料学专家Angela Belcher对纳米技术的兴趣来自于对天然材料的研究。“鲍鱼恰巧就是一个自然生物材料的典型例子,原因之一是:它从纳米尺度上来看,是一种构造得非常好的材料。”她说,“所以我想到了这样的问题:你能使用自然进化的原理方法,并把它运用到自然本身没有机会使用到的物质(例如电子材料或磁性材料)上去吗?”自从那以后,她的目标就是,在实验室里,室温和普通压力下,制造便宜的纳米材料。这制造过程是质量稳定的,自聚合地,能自我纠正地,而且只产生少量废弃物,但却能提供有史以来最小、最强大的电子设备。 类似红鲍鱼“造”壳的方法,Belcher和她的小组开发出了一种用细菌精确“培养”可充电电池的办法,这些细菌是微小的微生物,以感染活性细胞的方式进行繁殖。用他们的技术生产纳米材料仅需数周,而不是像红鲍鱼构造一个完整的壳那样费时15年。 “我们迫使细菌与它们通常从未接触过的材料发生反应,所以现在细菌成为精确培养这一材料的模板……它把这些新型材料融入到其表皮上,” Belcher解释说。 这一小组使用能感染细菌的病毒,即抗菌素。但在与金属或其它材料混合后,在一块规整的表面可以排列堆积数百万这种病毒,这便产生出一种新型材料。 Belcher和她的小组扫描了数以百万计的病毒DNA来预测来它们所能化合生成的材料,从而为这一工作筛选出最好的候选病毒。她说:“我们连续几周用显微镜观察,以发现工作得最好得一组基因序列。”目前,他们正通过无害的微生物细胞来复制所选择的病毒,然后添加进金属一类的材料。 “我们正使用的构造材料正是目前一般电子元件上所采用的材料。但我们相信利用细菌可以有所改进,这些改进可以使电池变得更小,” Belche说,补充道:“自聚合过程在设计新型材料的过程中非常重要,它在纳米科学或纳米技术中扮演了很多角色,因为我们想让这些材料自己生成正确的架构。” 因为他们尺寸很小,Belcher的电池可以储存大量电力,很轻,甚至具有柔性,比大自然的产品更好一些。 最终这些微生物也许可以创造出许多种材料,从太阳能电池到涂料到各种纺织品。 这一研究是由美国国家科学基金会、美国陆军合成生物技术研究所、和陆军研究办公室联合资助的。 英文原文链接见:http://www.sciencentral.com/articles/view.php3?type=article&article_id=218392647 (责任编辑:泉水) |