TEDxCaltech
Angela Belcher: Using nature to grow batteries
Angela Belcher: Baterias feitas a partir da Natureza
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Inspirada pelas conchas de haliote (molusco que produz a madrepérola), Angela Belcher programa vírus que produzem estruturas complexas e úteis, visíveis a olho nú. Através de processos de selecção genética, Angela consegue obter vírus que podem construir novas e poderosas baterias, células de hidrogénio e células solares de desempenho muito superior às obtidas por vias tradicionais. No TEDxCaltech, ela mostra-nos como.
Angela Belcher - Biological engineer
Angela Belcher looks to nature for inspiration on how to engineer viruses to create extraordinary new materials. Full bio
Angela Belcher looks to nature for inspiration on how to engineer viruses to create extraordinary new materials. Full bio
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00:15
I thought I would talk a little bit about how nature makes materials.
0
0
3000
(Palmas) Pensei em falar-Vos um pouco de como a Natureza cria os materiais;
00:18
I brought along with me an abalone shell.
1
3000
2000
Trouxe comigo uma concha de haliote.
00:20
This abalone shell is a biocomposite material
2
5000
3000
esta concha é um material "biocompósito"
00:23
that's 98 percent by mass calcium carbonate
3
8000
3000
98% (massa) é carbonato de cálcio
00:26
and two percent by mass protein.
4
11000
2000
e os restantes 2% (massa) é proteína.
00:28
Yet, it's 3,000 times tougher
5
13000
2000
Com esta constituição, é 3000 vezes mais resistente
00:30
than its geological counterpart.
6
15000
2000
que o carbonato de cálcio simples.
00:32
And a lot of people might use structures like abalone shells,
7
17000
3000
E muitas pessoas usam estruturas como estas conchas,
00:35
like chalk.
8
20000
2000
como o giz, por exemplo
00:37
I've been fascinated by how nature makes materials,
9
22000
2000
Fascina-me, saber como a Natureza cria estes materiais,
00:39
and there's a lot of sequence
10
24000
2000
e há processos extremamente complexos
00:41
to how they do such an exquisite job.
11
26000
2000
para conseguir criá-los.
00:43
Part of it is that these materials
12
28000
2000
Um aspecto relevante é que estes materiais
00:45
are macroscopic in structure,
13
30000
2000
apresentam uma estrutura macroscópica,
00:47
but they're formed at the nanoscale.
14
32000
2000
mas o processo de formação ocorre a uma "nano-escala" -
00:49
They're formed at the nanoscale,
15
34000
2000
Estes materiais formam-se a uma "nano-escala",
00:51
and they use proteins that are coded by the genetic level
16
36000
3000
e usam proteínas, codificadas a nível genético
00:54
that allow them to build these really exquisite structures.
17
39000
3000
que permitem a criaçãoo destes estruturas complexas.
00:57
So something I think is very fascinating
18
42000
2000
Uma coisa que considero fascinante
00:59
is what if you could give life
19
44000
3000
o que aconteceria se pudessemos dar vida
01:02
to non-living structures,
20
47000
2000
a estruturas não-vivas,
01:04
like batteries and like solar cells?
21
49000
2000
como pilhas, baterias, e células fotovoltaicas?
01:06
What if they had some of the same capabilities
22
51000
2000
Como seria se elas tivessam as mesmas capacidades
01:08
that an abalone shell did,
23
53000
2000
que a concha de haliote
01:10
in terms of being able
24
55000
2000
em termos de serem capazes
01:12
to build really exquisite structures
25
57000
2000
de construir estruturas complexas
01:14
at room temperature and room pressure,
26
59000
2000
a pressão e temperatura ambientes,
01:16
using non-toxic chemicals
27
61000
2000
usando materiais não-tóxicos
01:18
and adding no toxic materials back into the environment?
28
63000
3000
e não poluindo o ambiente com resíduos tóxicos?
01:21
So that's the vision that I've been thinking about.
29
66000
3000
Esta é a perspectiva que tenho aprofundado.
01:24
And so what if you could grow a battery in a Petri dish?
30
69000
2000
... e se fosse possível fazer crescer uma bateria numa placa de Petri?
01:26
Or, what if you could give genetic information to a battery
31
71000
3000
... ou se fosse possível passar informação genética para uma bateria?
01:29
so that it could actually become better
32
74000
2000
... de forma a que ela pudesse melhorar o seu desempenho
01:31
as a function of time,
33
76000
2000
... ao longo do tempo
01:33
and do so in an environmentally friendly way?
34
78000
2000
... e fazer isso de forma amiga do ambiente?
01:35
And so, going back to this abalone shell,
35
80000
3000
Assim, voltando a esta concha de haliote,
01:38
besides being nano-structured,
36
83000
2000
além da sua estrutura "nanoscópica"
01:40
one thing that's fascinating,
37
85000
2000
outro aspecto fascinante
01:42
is when a male and a female abalone get together,
38
87000
2000
é que um haliote macho e uma haliote fêmea
01:44
they pass on the genetic information
39
89000
2000
quando passam a informação genética,
01:46
that says, "This is how to build an exquisite material.
40
91000
3000
dizem: "É assim que se constrói um material complexo."
01:49
Here's how to do it at room temperature and pressure,
41
94000
2000
"É assim que se faz, a pressão e temperatura ambientes"
01:51
using non-toxic materials."
42
96000
2000
"utilizando materiais não tóxicos"
01:53
Same with diatoms, which are shown right here, which are glasseous structures.
43
98000
3000
O mesmo se passa com diatomáceas (que mostro aqui), que são estruturas vítreas
01:56
Every time the diatoms replicate,
44
101000
2000
Sempre que uma diatomácea se reproduz,
01:58
they give the genetic information that says,
45
103000
2000
a sua informação genética "diz"
02:00
"Here's how to build glass in the ocean
46
105000
2000
"Aqui está a forma de construir vidro"
02:02
that's perfectly nano-structured.
47
107000
2000
"com uma nano-estrutura perfeitamente definida"
02:04
And you can do it the same, over and over again."
48
109000
2000
"E este processo é transferível, vezes sem conta."
02:06
So what if you could do the same thing
49
111000
2000
E se fosse possível fazer a mesma coisa
02:08
with a solar cell or a battery?
50
113000
2000
com uma célula fotovoltaica ou com uma bateria?
02:10
I like to say my favorite biomaterial is my four year-old.
51
115000
3000
Gosto de brincar e dizer que o meu biomaterial favorito é o meu filho de quatro anos :-)
02:13
But anyone who's ever had, or knows, small children
52
118000
3000
Todos os que conhecem crianças pequenas
02:16
knows they're incredibly complex organisms.
53
121000
3000
sabem que as crianças são organismos muito complexos
02:19
And so if you wanted to convince them
54
124000
2000
é muito difícil convencê-los
02:21
to do something they don't want to do, it's very difficult.
55
126000
2000
a fazer algo que não queiram
02:23
So when we think about future technologies,
56
128000
3000
Assim, quando pensamos em tecnologias do futuro,
02:26
we actually think of using bacteria and virus,
57
131000
2000
e pensamos em utilizar bactérias, e e vírus,
02:28
simple organisms.
58
133000
2000
organismos simples...
02:30
Can you convince them to work with a new toolbox,
59
135000
2000
... seremos capazes de levá-los a trabalhar com outras matérias-primas,
02:32
so that they can build a structure
60
137000
2000
de forma a que construam uma estrutura
02:34
that will be important to me?
61
139000
2000
que será importante para nós?
02:36
Also, when we think about future technologies,
62
141000
2000
Para projectar as tecnologias do futuro
02:38
we start with the beginning of Earth.
63
143000
2000
baseamo-nos no nascimento do nosso planeta, a Terra.
02:40
Basically, it took a billion years
64
145000
2000
De uma forma simplista, foram necessários mil milhões de anos
02:42
to have life on Earth.
65
147000
2000
para que a vida surgisse na Terra.
02:44
And very rapidly, they became multi-cellular,
66
149000
2000
Rapidamente, tornou-se multi-celular,
02:46
they could replicate, they could use photosynthesis
67
151000
3000
pôde reproduzir-se, utilizou a fotossíntese
02:49
as a way of getting their energy source.
68
154000
2000
como forma de obter energia
02:51
But it wasn't until about 500 million years ago --
69
156000
2000
mas foi só há cerca de 500 milhões de anos atrás
02:53
during the Cambrian geologic time period --
70
158000
2000
-- durante o Câmbrico --
02:55
that organisms in the ocean started making hard materials.
71
160000
3000
que os organismos marinhos começaram a produzir materiais resistentes
02:58
Before that, they were all soft, fluffy structures.
72
163000
3000
antes disso, os organismos marinhos apresentavam estruturas moles e fofas.
03:01
And it was during this time
73
166000
2000
Foi durante esse período
03:03
that there was increased calcium and iron
74
168000
2000
com grandes quantidades de cálcio, ferro
03:05
and silicon in the environment,
75
170000
2000
e silício disponíveis no ambiente
03:07
and organisms learned how to make hard materials.
76
172000
3000
que os organismos vivos aprenderam a produzir materiais resistentes.
03:10
And so that's what I would like be able to do --
77
175000
2000
E é isto que eu pretendo fazer ---
03:12
convince biology
78
177000
2000
convencer os organismos vivos
03:14
to work with the rest of the periodic table.
79
179000
2000
a trabalhar com o resto da Tabela Periódica.
03:16
Now if you look at biology,
80
181000
2000
Na perspectiva da Biologia,
03:18
there's many structures like DNA and antibodies
81
183000
2000
há muitas estruturas como DNA e anticorpos
03:20
and proteins and ribosomes that you've heard about
82
185000
2000
proteínas e ribossomas - de que já devem ter ouvido falar -
03:22
that are already nano-structured.
83
187000
2000
que apresentam uma estrutura "nanoscópica";
03:24
So nature already gives us
84
189000
2000
A Natureza apresenta muitas alternativas
03:26
really exquisite structures on the nanoscale.
85
191000
2000
de estruturas nanoscópicas complexas.
03:28
What if we could harness them
86
193000
2000
E se fosse possível "domesticá-las"
03:30
and convince them to not be an antibody
87
195000
2000
convencê-las a não ser um anticorpo
03:32
that does something like HIV?
88
197000
2000
que provoca algo indesejado como a SIDA (HIV)?
03:34
But what if we could convince them
89
199000
2000
E se as conseguíssemos convencer
03:36
to build a solar cell for us?
90
201000
2000
a construir uma célula solar para nós?
03:38
So here are some examples: these are some natural shells.
91
203000
2000
Aqui estão alguns exemplos: estas são conchas naturais
03:40
There are natural biological materials.
92
205000
2000
materiais biológicos
03:42
The abalone shell here -- and if you fracture it,
93
207000
2000
A concha do haliote -- se nós a quebrarmos,
03:44
you can look at the fact that it's nano-structured.
94
209000
2000
podemos constatar a sua nano-estrutura
03:46
There's diatoms made out of SIO2,
95
211000
3000
Estas diatomáceas são essencialmente feitas de SiO2
03:49
and they're magnetotactic bacteria
96
214000
2000
e estas são bactérias com propriedades magnéticas
03:51
that make small, single-domain magnets used for navigation.
97
216000
3000
que podem ser utilizadas para orientação
03:54
What all these have in common
98
219000
2000
Todas estas conchas têm em comum
03:56
is these materials are structured at the nanoscale,
99
221000
2000
o facto de apresentarem uma nanoestrutura
03:58
and they have a DNA sequence
100
223000
2000
e terem uma sequência de ADN
04:00
that codes for a protein sequence
101
225000
2000
que codifica uma sequência de proteínas
04:02
that gives them the blueprint
102
227000
2000
que lhes dá um plano, uma ordem de construção,
04:04
to be able to build these really wonderful structures.
103
229000
2000
que lhes permite contruir estas estruturas maravilhosas.
04:06
Now, going back to the abalone shell,
104
231000
2000
Regressando à concha de haliote,
04:08
the abalone makes this shell by having these proteins.
105
233000
3000
o haliote produz estas conchas com proteínas
04:11
These proteins are very negatively charged.
106
236000
2000
Estas proteínas têm uma carga eléctrica negativa
04:13
And they can pull calcium out of the environment,
107
238000
2000
o que lhes permite "puxar", absorver, o cálcio do seu ambiente
04:15
put down a layer of calcium and then carbonate, calcium and carbonate.
108
240000
3000
e criar alternadamente camadas de cálcio / carbonato / cálcio / carbonato, etc...
04:18
It has the chemical sequences of amino acids,
109
243000
3000
O haliote tem uma sequência de amino-ácidos
04:21
which says, "This is how to build the structure.
110
246000
2000
que diz "é assim que se constrói a concha"
04:23
Here's the DNA sequence, here's the protein sequence
111
248000
2000
"Aqui está a sequência de ADN, aqui está a sequência de proteínas"
04:25
in order to do it."
112
250000
2000
"para construir a concha"
04:27
And so an interesting idea is, what if you could take any material that you wanted,
113
252000
3000
O que aconteceria se fosse possível escolher um qualquer material,
04:30
or any element on the periodic table,
114
255000
2000
ou um qualquer elemento da Tabela Periódica,
04:32
and find its corresponding DNA sequence,
115
257000
3000
encontrar a sua correspondente sequência de ADN
04:35
then code it for a corresponding protein sequence
116
260000
2000
codificar a sua respectiva sequência de proteínas
04:37
to build a structure, but not build an abalone shell --
117
262000
3000
para construir uma estrutura - não uma concha -
04:40
build something that, through nature,
118
265000
2000
mas algo que nunca foi produzido
04:42
it has never had the opportunity to work with yet.
119
267000
3000
de forma natural?
04:45
And so here's the periodic table.
120
270000
2000
Aqui está a Tabela Periódica
04:47
And I absolutely love the periodic table.
121
272000
2000
Acho a Tabela Periódica uma maravilha!
04:49
Every year for the incoming freshman class at MIT,
122
274000
3000
Todos os anos, para receber os Caloiros no MIT,
04:52
I have a periodic table made that says,
123
277000
2000
tenho uma Tabela Periódica que diz:
04:54
"Welcome to MIT. Now you're in your element."
124
279000
3000
"Bem-vindo ao MIT. Agora estás no teu elemento." (risos)
04:57
And you flip it over, and it's the amino acids
125
282000
3000
Do outro lado, uma tabela que indica
05:00
with the PH at which they have different charges.
126
285000
2000
as cargas que os aminoócidos apresentam para diferentes valores de pH.
05:02
And so I give this out to thousands of people.
127
287000
3000
E distribuo estas Tabelas a milhares de Alunos.
05:05
And I know it says MIT, and this is Caltech,
128
290000
2000
Eu seu que estas Tabelas dizem "MIT", e que nós estamos no "CalTech"
05:07
but I have a couple extra if people want it.
129
292000
2000
mas tenho mais algumas, se alguém as quiser...
05:09
And I was really fortunate
130
294000
2000
Tive muita sorte
05:11
to have President Obama visit my lab this year
131
296000
2000
por o Presidente Obama visitar o meu laboratório, este ano,
05:13
on his visit to MIT,
132
298000
2000
quando visitou o MIT,
05:15
and I really wanted to give him a periodic table.
133
300000
2000
... eu queria mesmo dar-lhe uma Tabela Periódica,
05:17
So I stayed up at night, and I talked to my husband,
134
302000
2000
e fiquei acordada pela noite dentro, e perguntei ao meu marido.
05:19
"How do I give President Obama a periodic table?
135
304000
3000
"- Como vou dar uma Tabela Periódica ao Presidente Obama?"
05:22
What if he says, 'Oh, I already have one,'
136
307000
2000
... e se ele me diz "- Oh, eu já tenho uma..."
05:24
or, 'I've already memorized it'?" (Laughter)
137
309000
2000
.. ou "- Já a memorizei, obrigado!" (risos)
05:26
And so he came to visit my lab
138
311000
2000
Assim, no dia seguinte, o Presidente Obama visitou o meu laboratório,
05:28
and looked around -- it was a great visit.
139
313000
2000
conversou sobre o trabalho em curso - foi uma visita interessante ! -
05:30
And then afterward, I said,
140
315000
2000
e, no final, eu disse:
05:32
"Sir, I want to give you the periodic table
141
317000
2000
"- Sr. Presidente, quero oferecer-lhe uma Tabela Periódica"
05:34
in case you're ever in a bind and need to calculate molecular weight."
142
319000
4000
"... para o caso se se encontrar numa situação embaraçosa e precisar de calcular o peso molecular" (risos)
05:38
And I thought molecular weight sounded much less nerdy
143
323000
2000
(pensei que "peso molecular" soaria menos técnico que
05:40
than molar mass.
144
325000
2000
"massa molecular") (risos)
05:42
And so he looked at it,
145
327000
2000
Ele olhou para a Tabela Periódica
05:44
and he said,
146
329000
2000
e disse
05:46
"Thank you. I'll look at it periodically."
147
331000
2000
"- Obrigado. Vou olhar para ela periodicamente."
05:48
(Laughter)
148
333000
2000
(risos)
05:50
(Applause)
149
335000
4000
(palmas)
05:54
And later in a lecture that he gave on clean energy,
150
339000
3000
Mais tarde, o Presidente fez um discurso sobre "energia limpa"
05:57
he pulled it out and said,
151
342000
2000
mostrou a Tabela Periódica e disse:
05:59
"And people at MIT, they give out periodic tables."
152
344000
2000
"- E as pessoas do MIT oferecem Tabelas Periódicas"
06:01
So basically what I didn't tell you
153
346000
3000
... o que eu não Vos disse
06:04
is that about 500 million years ago, organisms starter making materials,
154
349000
3000
... é que os organismos começaram a contruir conchas há 500 milhões de anos,
06:07
but it took them about 50 million years to get good at it.
155
352000
2000
... mas demoraram cerca de 50 milhões de anos para serem bem sucedidos;
06:09
It took them about 50 million years
156
354000
2000
demoraram cerca de 50 milhões de anos
06:11
to learn how to perfect how to make that abalone shell.
157
356000
2000
a conseguirem esta perfeição na produção desta concha de haliote
06:13
And that's a hard sell to a graduate student. (Laughter)
158
358000
2000
... isto é muito difícil explicar a um estudante (Risos):
06:15
"I have this great project -- 50 million years."
159
360000
3000
"- Tenho este projecto para fazer em 50 milhões de anos"
06:18
And so we had to develop a way
160
363000
2000
pelo que temos que desenvolver uma forma
06:20
of trying to do this more rapidly.
161
365000
2000
de conseguir realizá-lo mais rapidamente.
06:22
And so we use a virus that's a non-toxic virus
162
367000
2000
Utilizamos um virus que é inofensivo (não-tóxico)
06:24
called M13 bacteriophage
163
369000
2000
chamado bacteriófago M13
06:26
that's job is to infect bacteria.
164
371000
2000
(a sua função é infectar bactérias)
06:28
Well it has a simple DNA structure
165
373000
2000
que tem uma estrutura de ADN particularmente simples
06:30
that you can go in and cut and paste
166
375000
2000
que podemos cortar, e onde podemos inserir
06:32
additional DNA sequences into it.
167
377000
2000
outras porções adicionais.
06:34
And by doing that, it allows the virus
168
379000
2000
Fazendo isto, permitimos ao vírus
06:36
to express random protein sequences.
169
381000
3000
codificar estruturas aleatórias de proteínas
06:39
And this is pretty easy biotechnology.
170
384000
2000
é uma forma muito básica de biotecnologia
06:41
And you could basically do this a billion times.
171
386000
2000
Podemos fazer isto milhões de vezes
06:43
And so you can go in and have a billion different viruses
172
388000
2000
podemos ter milhões de variantes do mesmo vírus
06:45
that are all genetically identical,
173
390000
2000
que são geneticamente idênticas
06:47
but they differ from each other based on their tips,
174
392000
2000
diferindo uma das outras num pequeno detalhe
06:49
on one sequence
175
394000
2000
numa sequência
06:51
that codes for one protein.
176
396000
2000
que codifica uma proteína
06:53
Now if you take all billion viruses,
177
398000
2000
Se tomarmos todas estas variantes,
06:55
and you can put them in one drop of liquid,
178
400000
2000
as colocarmos numa gota de um meio de crescimento
06:57
you can force them to interact with anything you want on the periodic table.
179
402000
3000
podemos força-las a interagir com os elementos que quisermos da Tabela Periódica
07:00
And through a process of selection evolution,
180
405000
2000
e, através de um processo de selecção, de evolução,
07:02
you can pull one out of a billion that does something that you'd like it to do,
181
407000
3000
podemos escolher de entre um milhão, qual o que faz o que nós queremos,
07:05
like grow a battery or grow a solar cell.
182
410000
2000
como produzir uma bateria ou uma célula fotovoltaica
07:07
So basically, viruses can't replicate themselves; they need a host.
183
412000
3000
Para que os vírus se possam replicar, eles precisam de um hospedeiro
07:10
Once you find that one out of a billion,
184
415000
2000
Assim que identifiquemos o vírus que procuramos,
07:12
you infect it into a bacteria,
185
417000
2000
podemos utilizá-lo para infectar uma bactéria,
07:14
and you make millions and billions of copies
186
419000
2000
e fazemos milhões e milhões de cópias
07:16
of that particular sequence.
187
421000
2000
dessa sequência em particular
07:18
And so the other thing that's beautiful about biology
188
423000
2000
Uma coisa maravilhosa na Biologia...
07:20
is that biology gives you really exquisite structures
189
425000
2000
... é que a Biologia produz estruturas complexas
07:22
with nice link scales.
190
427000
2000
com ligações entre diferentes escalas (de tamanho)
07:24
And these viruses are long and skinny,
191
429000
2000
Estes vírus são longos e finos
07:26
and we can get them to express the ability
192
431000
2000
pelo que podemos utilizá-los
07:28
to grow something like semiconductors
193
433000
2000
para produzir materiais como semicondutores
07:30
or materials for batteries.
194
435000
2000
ou componentes para baterias
07:32
Now this is a high-powered battery that we grew in my lab.
195
437000
3000
Esta é uma bateria que eu fiz crescer no meu laboratório
07:35
We engineered a virus to pick up carbon nanotubes.
196
440000
3000
Criámos um vírus para montar nanotubos de carbono...
07:38
So one part of the virus grabs a carbon nanotube.
197
443000
2000
... cada vez que o vírus encontra um nanotubo de carbono
07:40
The other part of the virus has a sequence
198
445000
2000
... outra parte do vírus tem uma sequência
07:42
that can grow an electrode material for a battery.
199
447000
3000
que produz um material para o eléctrodo de uma bateria
07:45
And then it wires itself to the current collector.
200
450000
3000
e que se liga ao colector.
07:48
And so through a process of selection evolution,
201
453000
2000
Através de um processo de selecção,
07:50
we went from being able to have a virus that made a crummy battery
202
455000
3000
conseguimos partir de um vírus que fazia uma bateria tosca
07:53
to a virus that made a good battery
203
458000
2000
e chegar a uma vírus que faz uma boa bateria;
07:55
to a virus that made a record-breaking, high-powered battery
204
460000
3000
uma bateria capaz de bater records, de alto desempenho,
07:58
that's all made at room temperature, basically at the bench top.
205
463000
3000
construída a temperatura ambiente, numa bancada de laboratório.
08:01
And that battery went to the White House for a press conference.
206
466000
3000
Essa bateria foi à Casa Branca, para uma conferência de imprensa
08:04
I brought it here.
207
469000
2000
e eu trouxe-a aqui, hoje.
08:06
You can see it in this case -- that's lighting this LED.
208
471000
3000
Podem vê-la nesta caixa - está a produzir electricidade capaz de manter este LED aceso;
08:09
Now if we could scale this,
209
474000
2000
Se fôssemos capazes de aumentar a escala desta bateria,
08:11
you could actually use it
210
476000
2000
poderíamos usá-la para
08:13
to run your Prius,
211
478000
2000
alimentar um carro eléctrico (Prius - modelo da Toyota)
08:15
which is my dream -- to be able to drive a virus-powered car.
212
480000
3000
aqui está o meu sonho - conduzir um carro eléctrico alimentado por um vírus (Risos e palmas).
08:19
But it's basically --
213
484000
2000
Essencialmente, é este o princípio
08:21
you can pull one out of a billion.
214
486000
3000
podemos escolher um vírus num milhão
08:24
You can make lots of amplifications to it.
215
489000
2000
e produzir inúmeras cópias...
08:26
Basically, you make an amplification in the lab,
216
491000
2000
Podemos amplificar o processo
08:28
and then you get it to self-assemble
217
493000
2000
criar condições para auto-organização
08:30
into a structure like a battery.
218
495000
2000
numa estrutura como uma bateria
08:32
We're able to do this also with catalysis.
219
497000
2000
Somos capazes de fazer isto com catalizadores
08:34
This is the example
220
499000
2000
Isto é um exemplo
08:36
of photocatalytic splitting of water.
221
501000
2000
de um separador catalítico de água (célula de hidrogénio)
08:38
And what we've been able to do
222
503000
2000
O que fomos capazes de fazer foi
08:40
is engineer a virus to basically take dye-absorbing molecules
223
505000
3000
criar um vírus que absorve moléculas de pigmentos
08:43
and line them up on the surface of the virus
224
508000
2000
armazenando-as na superfície do vírus
08:45
so it acts as an antenna,
225
510000
2000
o que funciona como uma antena
08:47
and you get an energy transfer across the virus.
226
512000
2000
conseguindo um mecanismo de transferência de energia
08:49
And then we give it a second gene
227
514000
2000
Associamos um segundo gene
08:51
to grow an inorganic material
228
516000
2000
que permite acumular um material inorgânico
08:53
that can be used to split water
229
518000
2000
que pode ser utilizado para separar a água nos seus componentes
08:55
into oxygen and hydrogen
230
520000
2000
oxigénio e hidrogénio
08:57
that can be used for clean fuels.
231
522000
2000
o que pode ser utilizado para produzir combustível limpo
08:59
And I brought an example with me of that today.
232
524000
2000
Trouxe um exemplo comigo, hoje
09:01
My students promised me it would work.
233
526000
2000
Os meus estudantes garantiram-me que iria funcionar
09:03
These are virus-assembled nanowires.
234
528000
2000
isto são nanofilamentos criados por vírus
09:05
When you shine light on them, you can see them bubbling.
235
530000
3000
quando os iluminamos, podemos vê-los borbulhar:
09:08
In this case, you're seeing oxygen bubbles come out.
236
533000
3000
neste caso, vemos bolhas de oxigénio
09:12
And basically, by controlling the genes,
237
537000
3000
Através da manipulação dos genes,
09:15
you can control multiple materials to improve your device performance.
238
540000
3000
Podemos controlar muitos materiais para melhorar o funcionamento dos mais diversos dispositivos.
09:18
The last example are solar cells.
239
543000
2000
O último exemplo são células solares
09:20
You can also do this with solar cells.
240
545000
2000
Também podemos produzir células fotovoltaicas
09:22
We've been able to engineer viruses
241
547000
2000
Conseguimos manipular vírus
09:24
to pick up carbon nanotubes
242
549000
2000
para utilizarem nanotubos de carbono
09:26
and then grow titanium dioxide around them --
243
551000
4000
e fazerem crescer dióxido de titânio à volta deles
09:30
and use as a way of getting electrons through the device.
244
555000
4000
o que permite obter electrões livres
09:34
And what we've found is through genetic engineering,
245
559000
2000
o que conseguimos, através de manipulação genética,
09:36
we can actually increase
246
561000
2000
foi aumentar
09:38
the efficiencies of these solar cells
247
563000
3000
a eficiência destas células fotovoltaicas
09:41
to record numbers
248
566000
2000
para valores record
09:43
for these types of dye-sensitized systems.
249
568000
3000
para estes tipos de sistemas (baseados em dióxido de titânio)
09:46
And I brought one of those as well
250
571000
2000
Cá está uma célula desse tipo
09:48
that you can play around with outside afterward.
251
573000
3000
que poderemos experimentar lá fora, daqui a pouco
09:51
So this is a virus-based solar cell.
252
576000
2000
Uma célula fotovoltaica produzida por vírus.
09:53
Through evolution and selection,
253
578000
2000
Através de manipulação e selecção,
09:55
we took it from an eight percent efficiency solar cell
254
580000
3000
conseguimos levar uma célula fotovoltaica com 8% de eficiência
09:58
to an 11 percent efficiency solar cell.
255
583000
3000
a apresentar 11% de eficiência.
10:01
So I hope that I've convinced you
256
586000
2000
Espero tê-los convencido
10:03
that there's a lot of great, interesting things to be learned
257
588000
3000
que há um grande número de coisas interessantíssimas a aprender
10:06
about how nature makes materials --
258
591000
2000
sobre como alguns materiais são produzidos na Natureza
10:08
and taking it the next step
259
593000
2000
e, no passo seguinte,
10:10
to see if you can force,
260
595000
2000
compreender se somos capazes de fazer com que
10:12
or whether you can take advantage of how nature makes materials,
261
597000
2000
a forma como, na Natureza, estes materiais são produzidos,
10:14
to make things that nature hasn't yet dreamed of making.
262
599000
3000
seja utilizada para produzir materiais com que a Natureza nunca sonhou.
10:17
Thank you.
263
602000
2000
Obrigada! (palmas)
Translated by Pedro Pimenta
ABOUT THE SPEAKER
Angela Belcher - Biological engineerAngela Belcher looks to nature for inspiration on how to engineer viruses to create extraordinary new materials.
Why you should listen
With a bachelors in Creative Studies and a Ph.D. in Inorganic Chemistry, Angela Belcher has made a career out of finding surprising and innovative solutions to energy problems.
As head of the Biomolecular Materials Group at MIT, Belcher brings together the fields of materials chemistry, electrical engineering and molecular biology to engineer viruses that can create batteries and clean energy sources. A MacArthur Fellow, she also founded Cambrios Technologies, a Cambridge-based startup focused on applying her work with natural biological systems to the manufacture and assembly of electronic, magnetic and other commercially important materials. TIME magazine named her a climate-change hero in 2007.
Watch an animation of Angela Belcher's life story >>
Angela Belcher | Speaker | TED.com