TEDxCaltech
Angela Belcher: Using nature to grow batteries
Angela Belcher: Využití přírody k pěstování baterií
Filmed:
Readability: 4.7
971,791 views
Inspirována škeblí, programuje Angela Belcher viry tak, aby vytvářely nanoskopické struktury využitelné člověkem. Výběrem vysoce výkonných genů skrze řízenou evoluci produkuje viry, které mohou vytvořit nové silné baterie, čistá vodíková paliva a nepřekonatelné solární články. Na TEDxCaltech nám předvede, jak to funguje.
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
Double-click the English transcript below to play the video.
00:15
I thought I would talk a little bit about how nature makes materials.
0
0
3000
Napadlo mě, že bych řekla něco o tom, jak příroda tvoří materiály.
00:18
I brought along with me an abalone shell.
1
3000
2000
Přinesla jsem si s sebou škebli ušně.
00:20
This abalone shell is a biocomposite material
2
5000
3000
Škeble je z biokompozitního materiálu,
00:23
that's 98 percent by mass calcium carbonate
3
8000
3000
což je z 98% uhličitan vápenatý
00:26
and two percent by mass protein.
4
11000
2000
a ze 2% bílkovina.
00:28
Yet, it's 3,000 times tougher
5
13000
2000
Přesto je 3000krát tužší
00:30
than its geological counterpart.
6
15000
2000
než jeho geologický protějšek.
00:32
And a lot of people might use structures like abalone shells,
7
17000
3000
A spousta lidí možná využívá látky s podobným složením.
00:35
like chalk.
8
20000
2000
Například křídu.
00:37
I've been fascinated by how nature makes materials,
9
22000
2000
Fascinovalo mě, jak příroda vytváří různé materiály
00:39
and there's a lot of sequence
10
24000
2000
a je docela řád v tom,
00:41
to how they do such an exquisite job.
11
26000
2000
jak odvádí tak dokonalou práci.
00:43
Part of it is that these materials
12
28000
2000
Částečně je to tím, že tyto materiály
00:45
are macroscopic in structure,
13
30000
2000
mají makroskopickou strukturu,
00:47
but they're formed at the nanoscale.
14
32000
2000
ale jsou vytvářeny nanoskopicky.
00:49
They're formed at the nanoscale,
15
34000
2000
Jsou vytvářeny nanoskopicky
00:51
and they use proteins that are coded by the genetic level
16
36000
3000
a používají bílkoviny sestavované na genetické úrovni,
00:54
that allow them to build these really exquisite structures.
17
39000
3000
což jim umožňuje vytvořit tyto vskutku dokonalé struktury.
00:57
So something I think is very fascinating
18
42000
2000
Takže co považuji za velice zajímavé, je,
00:59
is what if you could give life
19
44000
3000
co kdybychom mohli oživit
01:02
to non-living structures,
20
47000
2000
neživé struktury
01:04
like batteries and like solar cells?
21
49000
2000
jako baterie nebo solární články?
01:06
What if they had some of the same capabilities
22
51000
2000
Co kdyby měly některé z vlastností,
01:08
that an abalone shell did,
23
53000
2000
které má škeble,
01:10
in terms of being able
24
55000
2000
jako třeba
01:12
to build really exquisite structures
25
57000
2000
schopnost tvořit dokonalé struktury
01:14
at room temperature and room pressure,
26
59000
2000
při pokojové teplotě a tlaku,
01:16
using non-toxic chemicals
27
61000
2000
bez použití toxických chemikálií
01:18
and adding no toxic materials back into the environment?
28
63000
3000
a bez škodlivých látek, které by se vracely do životního prostředí?
01:21
So that's the vision that I've been thinking about.
29
66000
3000
Takže tohle je představa, o které jsem uvažovala.
01:24
And so what if you could grow a battery in a Petri dish?
30
69000
2000
No a co kdybychom mohli vypěstovat baterii v petriho misce?
01:26
Or, what if you could give genetic information to a battery
31
71000
3000
Nebo, co kdybychom předali baterii genetickou informaci,
01:29
so that it could actually become better
32
74000
2000
takže by se stala lepší
01:31
as a function of time,
33
76000
2000
a vydržela déle
01:33
and do so in an environmentally friendly way?
34
78000
2000
a přitom to udělali způsobem šetrným k životnímu prostředí?
01:35
And so, going back to this abalone shell,
35
80000
3000
A tak se vracíme ke škebli.
01:38
besides being nano-structured,
36
83000
2000
Kromě toho, že má nanostrukturu,
01:40
one thing that's fascinating,
37
85000
2000
je na ní fascinující to,
01:42
is when a male and a female abalone get together,
38
87000
2000
že když se samčí a samičí škeble páří,
01:44
they pass on the genetic information
39
89000
2000
vymění si genetickou informaci,
01:46
that says, "This is how to build an exquisite material.
40
91000
3000
která říká: "Takhle se dělá dokonalý materiál.
01:49
Here's how to do it at room temperature and pressure,
41
94000
2000
Tady máš, jak to udělat za pokojové teploty a tlaku
01:51
using non-toxic materials."
42
96000
2000
a bez toxických látek."
01:53
Same with diatoms, which are shown right here, which are glasseous structures.
43
98000
3000
Stejné je to s rozsivkami, které můžete vidět zde, což jsou skelné struktury.
01:56
Every time the diatoms replicate,
44
101000
2000
Pokaždé, když se rozsivky dělí,
01:58
they give the genetic information that says,
45
103000
2000
předávají si genetickou informaci, která říká:
02:00
"Here's how to build glass in the ocean
46
105000
2000
"Tady je, jak vytvořit perfektně
02:02
that's perfectly nano-structured.
47
107000
2000
nano-strukturované sklo v oceánu.
02:04
And you can do it the same, over and over again."
48
109000
2000
A ty to pak můžeš dělat pořád znovu a znovu."
02:06
So what if you could do the same thing
49
111000
2000
Takže co kdybyste mohli udělat to samé
02:08
with a solar cell or a battery?
50
113000
2000
se solárním článkem nebo baterií?
02:10
I like to say my favorite biomaterial is my four year-old.
51
115000
3000
Ráda říkám, že můj oblíbený biomateriál je moje čtyřleté dítě.
02:13
But anyone who's ever had, or knows, small children
52
118000
3000
Avšak každý, kdo někdy měl, nebo zná malé děti,
02:16
knows they're incredibly complex organisms.
53
121000
3000
ví, že jsou to neuvěřitelně složité organismy.
02:19
And so if you wanted to convince them
54
124000
2000
A tak, pokud je chcete přesvědčit,
02:21
to do something they don't want to do, it's very difficult.
55
126000
2000
aby udělali něco, co nechtějí, je to náročné.
02:23
So when we think about future technologies,
56
128000
3000
Takže pokud přemýšlíme o budoucích technologiích,
02:26
we actually think of using bacteria and virus,
57
131000
2000
ve skutečnosti přemýšlíme o využití bakterií a virů -
02:28
simple organisms.
58
133000
2000
jednoduchých organismů.
02:30
Can you convince them to work with a new toolbox,
59
135000
2000
Můžeme je přesvědčit, aby pracovali s novými nástroji tak,
02:32
so that they can build a structure
60
137000
2000
že budou schopny vytvořit strukturu,
02:34
that will be important to me?
61
139000
2000
která pro mě bude důležitá?
02:36
Also, when we think about future technologies,
62
141000
2000
Mimo to, uvažujeme o budoucích technologiích,
02:38
we start with the beginning of Earth.
63
143000
2000
Začneme se vznikem Země.
02:40
Basically, it took a billion years
64
145000
2000
Obecně to trvalo miliardy let,
02:42
to have life on Earth.
65
147000
2000
než na Zemi vznikl život.
02:44
And very rapidly, they became multi-cellular,
66
149000
2000
A velmi rychle se stal mnohobuněčným,
02:46
they could replicate, they could use photosynthesis
67
151000
3000
schopným replikace, mohl využívat fotosyntézu
02:49
as a way of getting their energy source.
68
154000
2000
jako zdroj energie.
02:51
But it wasn't until about 500 million years ago --
69
156000
2000
Ale nebylo to dříve, než před 500 miliony lety -
02:53
during the Cambrian geologic time period --
70
158000
2000
během Kambria -
02:55
that organisms in the ocean started making hard materials.
71
160000
3000
kdy organismy v oceánu začaly vytvářet pevné látky.
02:58
Before that, they were all soft, fluffy structures.
72
163000
3000
Předtím to byly měkké, nadýchané struktury.
03:01
And it was during this time
73
166000
2000
A bylo to během této doby,
03:03
that there was increased calcium and iron
74
168000
2000
kdy se v prostředí zvýšilo množství
03:05
and silicon in the environment,
75
170000
2000
vápníku, železa a křemíku.
03:07
and organisms learned how to make hard materials.
76
172000
3000
A organismy se naučily jak vytvářet pevné látky.
03:10
And so that's what I would like be able to do --
77
175000
2000
A to je přesně to, co bych se chtěla naučit -
03:12
convince biology
78
177000
2000
přesvědčit biologii,
03:14
to work with the rest of the periodic table.
79
179000
2000
aby pracovala se zbytkem periodické tabulky.
03:16
Now if you look at biology,
80
181000
2000
Když se teď podívám na biologii,
03:18
there's many structures like DNA and antibodies
81
183000
2000
je zde mnoho struktur jako DNA, protilátky
03:20
and proteins and ribosomes that you've heard about
82
185000
2000
proteiny a ribozomy, o kterých jste slyšeli,
03:22
that are already nano-structured.
83
187000
2000
které mají už teď nano strukturu.
03:24
So nature already gives us
84
189000
2000
Takže příroda nám už teď
03:26
really exquisite structures on the nanoscale.
85
191000
2000
dává skutečně dokonalé nano struktury.
03:28
What if we could harness them
86
193000
2000
Co když je můžeme ovládnout
03:30
and convince them to not be an antibody
87
195000
2000
a přesvědčit, aby nebyly protilátkami,
03:32
that does something like HIV?
88
197000
2000
které způsobují něco jako HIV?
03:34
But what if we could convince them
89
199000
2000
Co kdybychom je mohli přesvědčit,
03:36
to build a solar cell for us?
90
201000
2000
aby nám vytvořily solární články?
03:38
So here are some examples: these are some natural shells.
91
203000
2000
Takže tady jsou nějaké příklady: tohle jsou přírodní schránky.
03:40
There are natural biological materials.
92
205000
2000
Jsou to přírodní biologické látky.
03:42
The abalone shell here -- and if you fracture it,
93
207000
2000
Tady je skeble - a když ji rozlomíte,
03:44
you can look at the fact that it's nano-structured.
94
209000
2000
můžete si ověřit, že má nano strukturu.
03:46
There's diatoms made out of SIO2,
95
211000
3000
Támhle jsou rozsivky tvořené SiO2
03:49
and they're magnetotactic bacteria
96
214000
2000
a magnetotactická bakterie,
03:51
that make small, single-domain magnets used for navigation.
97
216000
3000
která vytváří jedno pólové magnety použité k navigaci.
03:54
What all these have in common
98
219000
2000
Co mají všechny tyhle společené
03:56
is these materials are structured at the nanoscale,
99
221000
2000
je, že všechny tyto materiály jsou vytvořené na nano úrovni
03:58
and they have a DNA sequence
100
223000
2000
a mají DNA sekvenci,
04:00
that codes for a protein sequence
101
225000
2000
která se kóduje na proteinovou sekvenci,
04:02
that gives them the blueprint
102
227000
2000
která jim dává plány,
04:04
to be able to build these really wonderful structures.
103
229000
2000
jak vytvořit skutečné úžasné struktury.
04:06
Now, going back to the abalone shell,
104
231000
2000
Teď se vraťme ke škebli.
04:08
the abalone makes this shell by having these proteins.
105
233000
3000
Ušeň vytváří svou škebli tak, že má tyto proteiny.
04:11
These proteins are very negatively charged.
106
236000
2000
Tyto proteiny jsou záporně nebité
04:13
And they can pull calcium out of the environment,
107
238000
2000
a mohou odebírat vápník z prostředí.
04:15
put down a layer of calcium and then carbonate, calcium and carbonate.
108
240000
3000
Pokládají vrstvu vápníku a pak uhlíku, vápníku a uhlíku...
04:18
It has the chemical sequences of amino acids,
109
243000
3000
Má chemickou sekvenci aminokyselin,
04:21
which says, "This is how to build the structure.
110
246000
2000
která říká: "Takhle se vytváří struktura.
04:23
Here's the DNA sequence, here's the protein sequence
111
248000
2000
Tady je DNA sekvence, tady je proteinová sekvence,
04:25
in order to do it."
112
250000
2000
aby to šlo vytvořit."
04:27
And so an interesting idea is, what if you could take any material that you wanted,
113
252000
3000
A tak vzniká zajímavá myšlenka, co kdybyste mohli vzít jakýkoliv materiál chcete
04:30
or any element on the periodic table,
114
255000
2000
nebo jakýkoliv prvek periodické tabulky
04:32
and find its corresponding DNA sequence,
115
257000
3000
a najít odpovídající DNA sekvenci,
04:35
then code it for a corresponding protein sequence
116
260000
2000
poté to zakódovat do odpovídající proteinové sekvence
04:37
to build a structure, but not build an abalone shell --
117
262000
3000
k vytvoření struktury, ale ne k vytvoření ušně -
04:40
build something that, through nature,
118
265000
2000
k vytvoření něčeho, skrze přírodu,
04:42
it has never had the opportunity to work with yet.
119
267000
3000
co ještě nikdy nemělo příležitost vzniknout.
04:45
And so here's the periodic table.
120
270000
2000
A tak tady máme periodickou tabulku.
04:47
And I absolutely love the periodic table.
121
272000
2000
A já naprosto zbožňuju periodickou tabulku.
04:49
Every year for the incoming freshman class at MIT,
122
274000
3000
Každý rok mám pro nově příchozí ročník na MIT
04:52
I have a periodic table made that says,
123
277000
2000
připravenou periodickou tabulku, která říká:
04:54
"Welcome to MIT. Now you're in your element."
124
279000
3000
"Vítejte na MIT. Nyní jste mezi stejnými prvky."
04:57
And you flip it over, and it's the amino acids
125
282000
3000
A když ji otočíte, jsou tam aminokyseliny
05:00
with the PH at which they have different charges.
126
285000
2000
s úrovněmi PH, při kterých mají rozdílné náboje.
05:02
And so I give this out to thousands of people.
127
287000
3000
No a tak je rozdávám tisícům lidí.
05:05
And I know it says MIT, and this is Caltech,
128
290000
2000
Vím, že je tam napsáno MIT a tohle je Caltech (americké univerzity),
05:07
but I have a couple extra if people want it.
129
292000
2000
ale mám jich tu pár navíc, kdyby někdo chtěl.
05:09
And I was really fortunate
130
294000
2000
A měla jsem velké štěstí,
05:11
to have President Obama visit my lab this year
131
296000
2000
že prezident Obama loni naštívil moji laboratoř
05:13
on his visit to MIT,
132
298000
2000
při návštěvě MIT
05:15
and I really wanted to give him a periodic table.
133
300000
2000
a hrozně jsem mu chtěla dát tuhle periodickou tabulku.
05:17
So I stayed up at night, and I talked to my husband,
134
302000
2000
Tak jsem zůstala v noci vzhůru a bavila se s manželem:
05:19
"How do I give President Obama a periodic table?
135
304000
3000
"Jak mám dát prezidentu Obamovi periodickou tabulku?
05:22
What if he says, 'Oh, I already have one,'
136
307000
2000
Co když řekne: 'Oh, už jednu mám',
05:24
or, 'I've already memorized it'?" (Laughter)
137
309000
2000
nebo, ''Už jsem si ji zapamatoval'?
05:26
And so he came to visit my lab
138
311000
2000
A tak navštívil moji laborku
05:28
and looked around -- it was a great visit.
139
313000
2000
a porozhlédl se kolem -- byla to skvělá návštěva.
05:30
And then afterward, I said,
140
315000
2000
A když bylo po všem, řekla jsem:
05:32
"Sir, I want to give you the periodic table
141
317000
2000
"Pane, Ráda bych Vám dala periodickou tabulku
05:34
in case you're ever in a bind and need to calculate molecular weight."
142
319000
4000
pro případ, že byste se dostal do potíží a potřeboval spočítat molekulární váhu."
05:38
And I thought molecular weight sounded much less nerdy
143
323000
2000
A říkala jsem si, že molekulární váha zní mnohem méně šprtsky
05:40
than molar mass.
144
325000
2000
než molární hmotnost.
05:42
And so he looked at it,
145
327000
2000
A tak se na ni podíval
05:44
and he said,
146
329000
2000
a řekl:
05:46
"Thank you. I'll look at it periodically."
147
331000
2000
"Děkuji. Budu se na ní dívat periodicky."
05:48
(Laughter)
148
333000
2000
(Smích)
05:50
(Applause)
149
335000
4000
(Potlesk)
05:54
And later in a lecture that he gave on clean energy,
150
339000
3000
A později na své přednášce o čisté energii
05:57
he pulled it out and said,
151
342000
2000
ji vytáhl a řekl:
05:59
"And people at MIT, they give out periodic tables."
152
344000
2000
"A lidé na MIT rozdávají periodické tabulky."
06:01
So basically what I didn't tell you
153
346000
3000
Takže co jsem Vám ještě neřekla, je,
06:04
is that about 500 million years ago, organisms starter making materials,
154
349000
3000
že zhruba před 500 miliony lety začaly organismy vytvářet materiály,
06:07
but it took them about 50 million years to get good at it.
155
352000
2000
ale zabralo to asi 50 milionů let, než v tom začaly být dobré.
06:09
It took them about 50 million years
156
354000
2000
Trvalo 50 milionů let naučit se,
06:11
to learn how to perfect how to make that abalone shell.
157
356000
2000
jak excelovat v tom, jak vytvořit tu škebli.
06:13
And that's a hard sell to a graduate student. (Laughter)
158
358000
2000
A to vytváří tlak na postgraduálního studenta.
06:15
"I have this great project -- 50 million years."
159
360000
3000
"Mám tenhle bezva projekt -- 50 milionů let.."
06:18
And so we had to develop a way
160
363000
2000
A tak jsme museli najít způsob,
06:20
of trying to do this more rapidly.
161
365000
2000
jakým to udělat mnohem rychleji.
06:22
And so we use a virus that's a non-toxic virus
162
367000
2000
A tak jsme použili virus, je to netoxický virus,
06:24
called M13 bacteriophage
163
369000
2000
nazvaný M13 bakteriofág,
06:26
that's job is to infect bacteria.
164
371000
2000
jehož práce je nakazit bakterii.
06:28
Well it has a simple DNA structure
165
373000
2000
No a ten má jednoduchou DNA strukturu,
06:30
that you can go in and cut and paste
166
375000
2000
do které se můžete podívat a vyjmout
06:32
additional DNA sequences into it.
167
377000
2000
a vložit další DNA sekvence.
06:34
And by doing that, it allows the virus
168
379000
2000
A když tohle uděláte, dovolí to viru
06:36
to express random protein sequences.
169
381000
3000
provést expresi náhodných proteinových sekvencí.
06:39
And this is pretty easy biotechnology.
170
384000
2000
A tohle je vážně jednoduchá biotechnologie.
06:41
And you could basically do this a billion times.
171
386000
2000
A v podstatě to můžete provést milionkrát.
06:43
And so you can go in and have a billion different viruses
172
388000
2000
No a tak se do toho můžete pustit a mít miliardu různých virů,
06:45
that are all genetically identical,
173
390000
2000
které jsou všechny geneticky identické,
06:47
but they differ from each other based on their tips,
174
392000
2000
ale liší se od sebe na základě
06:49
on one sequence
175
394000
2000
jedné sekvence,
06:51
that codes for one protein.
176
396000
2000
která kóduje jeden protein.
06:53
Now if you take all billion viruses,
177
398000
2000
Když pak vezmete celou tu miliardu virů
06:55
and you can put them in one drop of liquid,
178
400000
2000
a dáte je do jediné kapky tekutiny,
06:57
you can force them to interact with anything you want on the periodic table.
179
402000
3000
můžete je donutit reagovat s jakýmkoliv prvkem periodické tabulky chcete.
07:00
And through a process of selection evolution,
180
405000
2000
A skrze proces výběrové evoluce,
07:02
you can pull one out of a billion that does something that you'd like it to do,
181
407000
3000
můžete vybrat jeden z miliardy, který dělá něco, co jste chtěli, aby dělal,
07:05
like grow a battery or grow a solar cell.
182
410000
2000
jako třeba vytváří baterii nebo solární článek.
07:07
So basically, viruses can't replicate themselves; they need a host.
183
412000
3000
Viry se ve skutečnosti nemohou replikovat, potřebují hostitele.
07:10
Once you find that one out of a billion,
184
415000
2000
Jakmile najdete toho jednoho z miliardy,
07:12
you infect it into a bacteria,
185
417000
2000
nakazíte jím bakterii
07:14
and you make millions and billions of copies
186
419000
2000
a můžete udělat miliony a miliardy kopií
07:16
of that particular sequence.
187
421000
2000
určité sekvence.
07:18
And so the other thing that's beautiful about biology
188
423000
2000
A další věc, která je krásná na biologii, je,
07:20
is that biology gives you really exquisite structures
189
425000
2000
že biologie vám nabízí opravdu úžasné struktury
07:22
with nice link scales.
190
427000
2000
s pěkně propojenými skupinami.
07:24
And these viruses are long and skinny,
191
429000
2000
Tyhle viry jsou dlouhé a tenké
07:26
and we can get them to express the ability
192
431000
2000
a my je můžeme přinutit, aby si vytvořili schopnost
07:28
to grow something like semiconductors
193
433000
2000
nechat vyrůst něco jako polovodiče
07:30
or materials for batteries.
194
435000
2000
nebo materiály pro baterie.
07:32
Now this is a high-powered battery that we grew in my lab.
195
437000
3000
A teď, tohle je velice silná baterie, kterou jsem si vypěstovala ve své laboratoři.
07:35
We engineered a virus to pick up carbon nanotubes.
196
440000
3000
Vytvořili jsme virus, abychom získali uhlíkové nanotrubice.
07:38
So one part of the virus grabs a carbon nanotube.
197
443000
2000
Takže jedna část viru chytne uhlíkovou nanotrubici.
07:40
The other part of the virus has a sequence
198
445000
2000
Druhá číst viru má sekvenci,
07:42
that can grow an electrode material for a battery.
199
447000
3000
která umí vypěstovat materiál pro elektrodu baterie.
07:45
And then it wires itself to the current collector.
200
450000
3000
A pak se připojí jako elektrické vedení.
07:48
And so through a process of selection evolution,
201
453000
2000
A tak díky procesu výběrové evoluce
07:50
we went from being able to have a virus that made a crummy battery
202
455000
3000
jsme se dostali od viru, který vyrábí mizernou baterii,
07:53
to a virus that made a good battery
203
458000
2000
k viru, který vyrábí dobrou baterii,
07:55
to a virus that made a record-breaking, high-powered battery
204
460000
3000
až k viru, který vytváří velice silnou baterii, která láme rekordy,
07:58
that's all made at room temperature, basically at the bench top.
205
463000
3000
a která je kompletně vyrobená při pokojové teplotě a v podstatě na pracovním stole.
08:01
And that battery went to the White House for a press conference.
206
466000
3000
A tahle baterie putovala do Bílého domu na tiskovou konferenci.
08:04
I brought it here.
207
469000
2000
Přinesla jsem ji tam.
08:06
You can see it in this case -- that's lighting this LED.
208
471000
3000
Můžete ji vidět zde -- rozsvěcuje tuhle LEDku.
08:09
Now if we could scale this,
209
474000
2000
A kdybychom to mohli celé zvětšit,
08:11
you could actually use it
210
476000
2000
mohli byste to použít
08:13
to run your Prius,
211
478000
2000
k napájení svého Priusu,
08:15
which is my dream -- to be able to drive a virus-powered car.
212
480000
3000
což je můj sen -- mít možnost řídit virem poháněné auto.
08:19
But it's basically --
213
484000
2000
Ale tohle je začátek --
08:21
you can pull one out of a billion.
214
486000
3000
můžete vybrat jeden z miliardy.
08:24
You can make lots of amplifications to it.
215
489000
2000
Můžete provést spoustu zvětšení.
08:26
Basically, you make an amplification in the lab,
216
491000
2000
V podstatě děláte zvětšení v laboratoři.
08:28
and then you get it to self-assemble
217
493000
2000
A potom se to dostane do stavu sebe-uspořádání
08:30
into a structure like a battery.
218
495000
2000
do struktury jako baterie.
08:32
We're able to do this also with catalysis.
219
497000
2000
Tohle jsme schopni udělat i s katalýzou.
08:34
This is the example
220
499000
2000
Tady je příklad
08:36
of photocatalytic splitting of water.
221
501000
2000
fotokatalyckého rozkladu vody.
08:38
And what we've been able to do
222
503000
2000
A co se nám povedlo udělat,
08:40
is engineer a virus to basically take dye-absorbing molecules
223
505000
3000
bylo, že jsme donutili virus vzít barvivo absorbující molekuly
08:43
and line them up on the surface of the virus
224
508000
2000
a vyrovnat je na povrchu viru tak,
08:45
so it acts as an antenna,
225
510000
2000
že se chová jako antena
08:47
and you get an energy transfer across the virus.
226
512000
2000
a Vám pak prochází energie skrz virus.
08:49
And then we give it a second gene
227
514000
2000
A pak jsme přidali druhý gen
08:51
to grow an inorganic material
228
516000
2000
pro růst neorganického materiálu,
08:53
that can be used to split water
229
518000
2000
který může být použit k rozkladu vody
08:55
into oxygen and hydrogen
230
520000
2000
na kyslík a vodík,
08:57
that can be used for clean fuels.
231
522000
2000
které pak mohou být použity jako čistá paliva.
08:59
And I brought an example with me of that today.
232
524000
2000
A já jsem dnes s sebou přinesla příklad.
09:01
My students promised me it would work.
233
526000
2000
Mí studenti mi slíbili, že to bude fungovat.
09:03
These are virus-assembled nanowires.
234
528000
2000
Tohle jsou virem vytvořené nano dráty.
09:05
When you shine light on them, you can see them bubbling.
235
530000
3000
Když na ně posvítíte světlem, všimnete si, že bublají.
09:08
In this case, you're seeing oxygen bubbles come out.
236
533000
3000
V tom případě se díváte na unikající bublinky kyslíku.
09:12
And basically, by controlling the genes,
237
537000
3000
A tak díky kontrole genů
09:15
you can control multiple materials to improve your device performance.
238
540000
3000
můžete k vylepšení svého zařízení použít více látek.
09:18
The last example are solar cells.
239
543000
2000
Posledním příkladem jsou solární články.
09:20
You can also do this with solar cells.
240
545000
2000
To samé můžete udělat se solárními články.
09:22
We've been able to engineer viruses
241
547000
2000
Povedlo se nám upravit viry tak,
09:24
to pick up carbon nanotubes
242
549000
2000
aby sebraly uhlíkové nanotrubice
09:26
and then grow titanium dioxide around them --
243
551000
4000
a potom je obalily oxidem titaničitým
09:30
and use as a way of getting electrons through the device.
244
555000
4000
a použily je jako způsob přenosu elektronů skrze zařízení.
09:34
And what we've found is through genetic engineering,
245
559000
2000
A co jsme zjistili bylo, že skrze genové inženýrství
09:36
we can actually increase
246
561000
2000
můžeme ve skutečnosti zvýšit
09:38
the efficiencies of these solar cells
247
563000
3000
výkonnost těchto solárních článků
09:41
to record numbers
248
566000
2000
na rekordní čísla
09:43
for these types of dye-sensitized systems.
249
568000
3000
právě pro tyto typy barvivem senzitizovaných systémů (Grätzelův článek)
09:46
And I brought one of those as well
250
571000
2000
A jeden jsem také přinesla,
09:48
that you can play around with outside afterward.
251
573000
3000
takže si s ním pak můžete venku pohrát.
09:51
So this is a virus-based solar cell.
252
576000
2000
Takže tohle jsou na virech založené solární články.
09:53
Through evolution and selection,
253
578000
2000
Pomocí evoluce a výběru
09:55
we took it from an eight percent efficiency solar cell
254
580000
3000
jsme se posunuli od solárních článků s efektivitou 8%
09:58
to an 11 percent efficiency solar cell.
255
583000
3000
k článkům s efektivitou 11%.
10:01
So I hope that I've convinced you
256
586000
2000
Takže doufám, že jsem Vás přesvědčila,
10:03
that there's a lot of great, interesting things to be learned
257
588000
3000
že v tom, jak příroda tvoří materiály, je k naučení spousta
10:06
about how nature makes materials --
258
591000
2000
skvělých a zajímavých věcí --
10:08
and taking it the next step
259
593000
2000
a ve výsledku, k tomu, abyste
10:10
to see if you can force,
260
595000
2000
viděli, jestli můžete přírodu donutit
10:12
or whether you can take advantage of how nature makes materials,
261
597000
2000
nebo jen využít toho, jak příroda tvoří materiály,
10:14
to make things that nature hasn't yet dreamed of making.
262
599000
3000
k výrobě věcí, o kterých se jí ani nesnilo.
10:17
Thank you.
263
602000
2000
Díky
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