Elektrický „orchestr“ virů

Naše každodenní činnost je plná různých mechanických úkonů. Od chůze a manipulace s předměty až po tlukot srdce. Různé piezoelektrické měniče přitom mohou z těchto mechanických procesů „zachytávat” drobné části energie ve formě elektřiny. Využít je pak můžeme např. pro činnost mp3 přehrávače, chirurgických implantátů nebo pro drobné osobní osvětlení.

Tým vědců z Lawrence Berkeley National Laboratory vedený Seung-Wukem Lee vyvinul první piezoelektrický měnič, který nefunguje na anorganické a fyzikální bázi – jeho podstatou je využití speciálního biologického materiálu. Konkrétně jde o podložku, která uvnitř obsahuje 20 vrstev člověku neškodných virů, které jsou umístěny mezi elektrodami pokrytými zlatem. Při stlačení podložky, např. při dotyku prstu, se v podložce generuje elektrický proud. Skoro to připomíná neviditelný orchestr složený z virů, který na pokyn dirigujícího impulsu vydává elektrické signály.

Tým konkrétně pracoval s bakteriofágem M13, což je tyčkovitý virus, který v přírodě likviduje a konzumuje různé bakterie. Také se snadno množí. Jeho inženýrskou výhodou je i fakt, že jej lze poměrně snadno geneticky upravovat a jeho kolonie se snadno uspořádávají do pravidelných paralelních struktur, které tvoří souvislé vrstvy.

Za piezoelektrické chování viru M13 je odpovědný jeho bílkovinný obal. Přidáním záporně nabitých molekul k obalu virů, které proběhlo díky genetické úpravě, se vědcům povedlo výrazně zvýšit základní napětí – dosáhli asi 400 miliVoltů – a 20 vrstev s viry navíc vykázalo maximální piezoelektrický jev. Tímto způsobem se nakonec podařilo napájet malý LCD displej. Čtyři takové podložky naplněné viry se efektivně vyrovnají malé baterii typu AAA.

Řada běžných piezoelektrických materiálů má toxické vlastnosti, výhodou použití viru M13 je fakt, že ten je oproti tomu člověku neškodný.

Zdroje: PhysOrg, Popular Science