TEDxCaltech
Angela Belcher: Using nature to grow batteries
Angela Belcher: At bruge naturen til at dyrke batterier
Filmed:
Readability: 4.7
971,791 views
Inspireret af abaloneskaller, programmerer Angela Belcher virusser til at lave strukturer i nanomålestoksforhold som mennesker kan bruge. Ved at vælge højeffektive gener gennem dirigeret evolution, producerer hun virusser der kan bygge kraftige nye batterier, ren hydrogenbrændstof og solceller der slår alle tidligere rekorder. Ved TEDxCaltech, viser hun os hvordan man gør.
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
Jeg tænkte at jeg vil tale en lille smule om hvordan naturen laver materialer.
00:18
I brought along with me an abalone shell.
1
3000
2000
Jeg tog en abaloneskal med mig.
00:20
This abalone shell is a biocomposite material
2
5000
3000
Denne abaloneskal er et biokomposit materiale
00:23
that's 98 percent by mass calcium carbonate
3
8000
3000
hvor massen er 98 procent kalciumkarbonat
00:26
and two percent by mass protein.
4
11000
2000
og to procent af massen er protein.
00:28
Yet, it's 3,000 times tougher
5
13000
2000
Ja, det er 3.000 gange mere hårdfør
00:30
than its geological counterpart.
6
15000
2000
end sit geologiske modstykke.
00:32
And a lot of people might use structures like abalone shells,
7
17000
3000
Og mange mennesker bruger måske strukturer som abaloneskaller,
00:35
like chalk.
8
20000
2000
ligesom kridt.
00:37
I've been fascinated by how nature makes materials,
9
22000
2000
Jeg er blevet fascineret af hvordan naturen laver materialer,
00:39
and there's a lot of sequence
10
24000
2000
og der har meget at gøre med rækkefølge
00:41
to how they do such an exquisite job.
11
26000
2000
måden hvorpå de laver sådan et elegant stykke arbejde.
00:43
Part of it is that these materials
12
28000
2000
En del af dette er at disse materialer
00:45
are macroscopic in structure,
13
30000
2000
har en makroskopisk struktur,
00:47
but they're formed at the nanoscale.
14
32000
2000
men de bliver formet på nano målestoksforhold.
00:49
They're formed at the nanoscale,
15
34000
2000
De bliver formet på nano målestoksforhold,
00:51
and they use proteins that are coded by the genetic level
16
36000
3000
og de bruger proteiner der er kodet af det genetiske niveau
00:54
that allow them to build these really exquisite structures.
17
39000
3000
der tillader dem at bygge disse virkelig elegante strukturer.
00:57
So something I think is very fascinating
18
42000
2000
Så noget som jeg synes er meget fascinerende
00:59
is what if you could give life
19
44000
3000
er hvis man kunne bringe liv
01:02
to non-living structures,
20
47000
2000
til ikke levende strukturer,
01:04
like batteries and like solar cells?
21
49000
2000
ligesom batterier og ligesom solceller?
01:06
What if they had some of the same capabilities
22
51000
2000
Hvad hvis de havde nogle af de samme evner
01:08
that an abalone shell did,
23
53000
2000
som en abaloneskal havde,
01:10
in terms of being able
24
55000
2000
med hensyn til at være i stand til
01:12
to build really exquisite structures
25
57000
2000
at bygge virkelig elegante strukturer
01:14
at room temperature and room pressure,
26
59000
2000
ved stuetemperatur og stue trykniveau,
01:16
using non-toxic chemicals
27
61000
2000
ved at bruge ikke giftige kemikalier
01:18
and adding no toxic materials back into the environment?
28
63000
3000
og tillægger ikke giftige materialer tilbage til miljøet?
01:21
So that's the vision that I've been thinking about.
29
66000
3000
Så det er den vision jeg har tænkt på.
01:24
And so what if you could grow a battery in a Petri dish?
30
69000
2000
Så hvad hvis man kunne dyrke et batteri i en petriskål?
01:26
Or, what if you could give genetic information to a battery
31
71000
3000
Eller, hvad hvis man kunne give genetisk information til et batteri
01:29
so that it could actually become better
32
74000
2000
så det faktisk kunne blive bedre
01:31
as a function of time,
33
76000
2000
med tiden,
01:33
and do so in an environmentally friendly way?
34
78000
2000
og gøre det på en miljøvenlig måde?
01:35
And so, going back to this abalone shell,
35
80000
3000
Så, når man går tilbage til abaloneskallen,
01:38
besides being nano-structured,
36
83000
2000
ud over at være nanostruktureret,
01:40
one thing that's fascinating,
37
85000
2000
en ting der er fascinerende,
01:42
is when a male and a female abalone get together,
38
87000
2000
er når en mandlig og en kvindelig abalone finder sammen,
01:44
they pass on the genetic information
39
89000
2000
giver de genetisk information videre
01:46
that says, "This is how to build an exquisite material.
40
91000
3000
der siger, "Dette er hvordan man bygger et elegant materiale.
01:49
Here's how to do it at room temperature and pressure,
41
94000
2000
Her er hvordan man gør det ved stuetemperatur og trykniveau,
01:51
using non-toxic materials."
42
96000
2000
ved hjælp af ikke giftige materialer."
01:53
Same with diatoms, which are shown right here, which are glasseous structures.
43
98000
3000
Det samme med kiselalger, der er vist her til højre, der er glasagtige strukturer.
01:56
Every time the diatoms replicate,
44
101000
2000
Hver gang kiselalgerne formerer sig,
01:58
they give the genetic information that says,
45
103000
2000
giver de genetisk information der fortæller,
02:00
"Here's how to build glass in the ocean
46
105000
2000
"Sådan bygger man glas i havet
02:02
that's perfectly nano-structured.
47
107000
2000
der er perfekt nanostruktureret.
02:04
And you can do it the same, over and over again."
48
109000
2000
Og man kan lave det ens, igen og igen."
02:06
So what if you could do the same thing
49
111000
2000
Så hvad hvis man kunne gøre det samme
02:08
with a solar cell or a battery?
50
113000
2000
med en solcelle eller et batteri?
02:10
I like to say my favorite biomaterial is my four year-old.
51
115000
3000
Jeg kan godt lide at sige at mit yndlings biomateriale er min fire-årige.
02:13
But anyone who's ever had, or knows, small children
52
118000
3000
Men alle der nogensinde har haft, eller kender, små børn
02:16
knows they're incredibly complex organisms.
53
121000
3000
ved at de er utrolig komplicerede organismer.
02:19
And so if you wanted to convince them
54
124000
2000
Så hvis man ville overbevise dem
02:21
to do something they don't want to do, it's very difficult.
55
126000
2000
om at gøre noget de ikke vil gøre, er det meget vanskeligt.
02:23
So when we think about future technologies,
56
128000
3000
Så når vi tænker på fremtidige teknologier,
02:26
we actually think of using bacteria and virus,
57
131000
2000
vi tænker faktisk på at bruge bakterier og virusser,
02:28
simple organisms.
58
133000
2000
simple organismer.
02:30
Can you convince them to work with a new toolbox,
59
135000
2000
Kan man overbevise dem om at arbejde med en ny værktøjskasse,
02:32
so that they can build a structure
60
137000
2000
så de kan bygge en struktur
02:34
that will be important to me?
61
139000
2000
der vil være vigtig for mig?
02:36
Also, when we think about future technologies,
62
141000
2000
Ligeledes, når vi tænker på fremtidige teknologier,
02:38
we start with the beginning of Earth.
63
143000
2000
begynder vi med begyndelsen på Jorden.
02:40
Basically, it took a billion years
64
145000
2000
Dybest set, tog det en milliard år
02:42
to have life on Earth.
65
147000
2000
før der var liv på Jorden.
02:44
And very rapidly, they became multi-cellular,
66
149000
2000
Og meget hurtigt, blev det multicellulær liv,
02:46
they could replicate, they could use photosynthesis
67
151000
3000
som de kunne reproducere, de kunne bruge fotosyntese
02:49
as a way of getting their energy source.
68
154000
2000
som deres energikilde.
02:51
But it wasn't until about 500 million years ago --
69
156000
2000
Men det var ikke indtil for 500 millioner år siden --
02:53
during the Cambrian geologic time period --
70
158000
2000
i den cambriske geologiske tids periode --
02:55
that organisms in the ocean started making hard materials.
71
160000
3000
at organismerne i havet begyndte at lave hårde materialer.
02:58
Before that, they were all soft, fluffy structures.
72
163000
3000
Før det, var de alle bløde, dunagtige strukturer.
03:01
And it was during this time
73
166000
2000
Og det var i denne periode
03:03
that there was increased calcium and iron
74
168000
2000
at der var forhøjet kalcium og jern
03:05
and silicon in the environment,
75
170000
2000
og silikone i miljøet,
03:07
and organisms learned how to make hard materials.
76
172000
3000
og organismerne lærte hvordan man laver hårde materialer.
03:10
And so that's what I would like be able to do --
77
175000
2000
Så det er det jeg gerne ville være i stand til at gøre --
03:12
convince biology
78
177000
2000
overbevise biologi
03:14
to work with the rest of the periodic table.
79
179000
2000
om at arbejde sammen med resten af det periodiske system.
03:16
Now if you look at biology,
80
181000
2000
Hvis man kigger på biologi,
03:18
there's many structures like DNA and antibodies
81
183000
2000
er der mange strukturer som DNA og antistoffer
03:20
and proteins and ribosomes that you've heard about
82
185000
2000
og proteiner og ribosomer som man har hørt om
03:22
that are already nano-structured.
83
187000
2000
som allerede er nanostruktureret.
03:24
So nature already gives us
84
189000
2000
Så naturen giver os allerede
03:26
really exquisite structures on the nanoscale.
85
191000
2000
virkelig elegante strukturer på nanoniveau.
03:28
What if we could harness them
86
193000
2000
Hvad ville der sker hvis vi kunne udnytte dem
03:30
and convince them to not be an antibody
87
195000
2000
og overbevise dem om ikke at være et antistof
03:32
that does something like HIV?
88
197000
2000
der gør noget ligesom HIV?
03:34
But what if we could convince them
89
199000
2000
Men hvis vi kunne overbevise dem
03:36
to build a solar cell for us?
90
201000
2000
om at bygge en solcelle for os?
03:38
So here are some examples: these are some natural shells.
91
203000
2000
Så her er der nogle eksempler: dette er nogle naturlige skaller.
03:40
There are natural biological materials.
92
205000
2000
Det er naturlige biologiske materialer.
03:42
The abalone shell here -- and if you fracture it,
93
207000
2000
Abaloneskallen her -- og hvis man brækker det,
03:44
you can look at the fact that it's nano-structured.
94
209000
2000
kan man se på det faktum at det er nanostruktureret.
03:46
There's diatoms made out of SIO2,
95
211000
3000
Der er diatomer lavet af SIO2,
03:49
and they're magnetotactic bacteria
96
214000
2000
det er magnetotaktiske bakterier
03:51
that make small, single-domain magnets used for navigation.
97
216000
3000
der laver små, enkelt område magneter der bruges til navigation.
03:54
What all these have in common
98
219000
2000
Det som alle disse har tilfælles
03:56
is these materials are structured at the nanoscale,
99
221000
2000
er at disse materialer er struktureret på nanoniveau,
03:58
and they have a DNA sequence
100
223000
2000
og de har en DNA sekvens
04:00
that codes for a protein sequence
101
225000
2000
der koder en bestemt proteinsekvens
04:02
that gives them the blueprint
102
227000
2000
der giver dem grundtegningen
04:04
to be able to build these really wonderful structures.
103
229000
2000
til at være i stand til at bygge disse virkelig vidunderlige strukturer.
04:06
Now, going back to the abalone shell,
104
231000
2000
Går vi tilbage til abaloneskallen,
04:08
the abalone makes this shell by having these proteins.
105
233000
3000
laver abalonen denne skal ved at have disse proteiner.
04:11
These proteins are very negatively charged.
106
236000
2000
Disse proteiner er meget negativt ladede.
04:13
And they can pull calcium out of the environment,
107
238000
2000
Og de kan trække kalcium ud af miljøet,
04:15
put down a layer of calcium and then carbonate, calcium and carbonate.
108
240000
3000
lægge et lag kalcium og så karbonat, kalcium og karbonat.
04:18
It has the chemical sequences of amino acids,
109
243000
3000
Den har den kemiske sekvens af aminosyrer,
04:21
which says, "This is how to build the structure.
110
246000
2000
der siger, "Dette er hvordan man bygger strukturen.
04:23
Here's the DNA sequence, here's the protein sequence
111
248000
2000
Her er DNA sekvensen, her er proteinsekvensen
04:25
in order to do it."
112
250000
2000
til at kunne gøre det."
04:27
And so an interesting idea is, what if you could take any material that you wanted,
113
252000
3000
Så en interessant ide er, hvad hvis man kunne tage et hvilket som helst materiale man ville,
04:30
or any element on the periodic table,
114
255000
2000
eller hvilket som helst element i det periodiske system,
04:32
and find its corresponding DNA sequence,
115
257000
3000
og finder dens tilsvarende DNA sekvens,
04:35
then code it for a corresponding protein sequence
116
260000
2000
og så koder den til en tilsvarende proteinsekvens
04:37
to build a structure, but not build an abalone shell --
117
262000
3000
for at bygge en struktur, men ikke bygger en abaloneskal --
04:40
build something that, through nature,
118
265000
2000
men bygger noget der, gennem naturen,
04:42
it has never had the opportunity to work with yet.
119
267000
3000
har den aldrig fået muligheden til at arbejde endnu.
04:45
And so here's the periodic table.
120
270000
2000
Så her er det periodiske system.
04:47
And I absolutely love the periodic table.
121
272000
2000
Og jeg elsker absolut det periodiske system.
04:49
Every year for the incoming freshman class at MIT,
122
274000
3000
Hvert år ved den tiltrædende førsteårselev klasse ved MIT,
04:52
I have a periodic table made that says,
123
277000
2000
har jeg lavet en periodisk tabel der siger,
04:54
"Welcome to MIT. Now you're in your element."
124
279000
3000
"Velkommen til MIT. Du er nu i dit rette element."
04:57
And you flip it over, and it's the amino acids
125
282000
3000
Og man vender den om, og det er aminosyrer
05:00
with the PH at which they have different charges.
126
285000
2000
med PH værdien hvor de har forskellige ladninger.
05:02
And so I give this out to thousands of people.
127
287000
3000
Så jeg giver dette til tusindevis af mennesker.
05:05
And I know it says MIT, and this is Caltech,
128
290000
2000
Og jeg ved der står MIT, og dette er Caltech,
05:07
but I have a couple extra if people want it.
129
292000
2000
men jeg har et par ekstra hvis folk vil have dem.
05:09
And I was really fortunate
130
294000
2000
Og det var virkelig heldigt
05:11
to have President Obama visit my lab this year
131
296000
2000
at have President Obama på besøg i mit laboratorium sidste år
05:13
on his visit to MIT,
132
298000
2000
på hans visit til MIT,
05:15
and I really wanted to give him a periodic table.
133
300000
2000
og jeg ville virkelig gerne give ham det periodiske system.
05:17
So I stayed up at night, and I talked to my husband,
134
302000
2000
Så jeg blev oppe om natten, og jeg talte med min mand,
05:19
"How do I give President Obama a periodic table?
135
304000
3000
"Hvordan giver jeg President Obama det periodiske system?
05:22
What if he says, 'Oh, I already have one,'
136
307000
2000
Hvad hvis han siger, 'Åh, den har jeg allerede.'
05:24
or, 'I've already memorized it'?" (Laughter)
137
309000
2000
eller, 'Jeg har allerede lært den udenad'?" (Latter)
05:26
And so he came to visit my lab
138
311000
2000
Så han kom og besøgte mit laboratorium
05:28
and looked around -- it was a great visit.
139
313000
2000
og kiggede omkring -- det var et storartet besøg.
05:30
And then afterward, I said,
140
315000
2000
Og bagefter, sagde jeg,
05:32
"Sir, I want to give you the periodic table
141
317000
2000
"Sir, jeg vil give dig det periodiske system
05:34
in case you're ever in a bind and need to calculate molecular weight."
142
319000
4000
for det tilfælde at du kommer i knibe og har brug for at beregne molekylevægt."
05:38
And I thought molecular weight sounded much less nerdy
143
323000
2000
Og jeg troede molekylær vægt lød meget mindre nørdet
05:40
than molar mass.
144
325000
2000
end molær masse.
05:42
And so he looked at it,
145
327000
2000
Så han kiggede på den,
05:44
and he said,
146
329000
2000
og han sagde,
05:46
"Thank you. I'll look at it periodically."
147
331000
2000
"Tak. Jeg vil kigge på det periodisk."
05:48
(Laughter)
148
333000
2000
(Latter)
05:50
(Applause)
149
335000
4000
(Bifald)
05:54
And later in a lecture that he gave on clean energy,
150
339000
3000
Og senere i en forelæsning som han gav om ren energi
05:57
he pulled it out and said,
151
342000
2000
fandt han det frem og sagde,
05:59
"And people at MIT, they give out periodic tables."
152
344000
2000
"Og folkene ved MIT, de gav mig dette periodiske system."
06:01
So basically what I didn't tell you
153
346000
3000
Så det jeg dybest set ikke fortalte jer
06:04
is that about 500 million years ago, organisms starter making materials,
154
349000
3000
er at for cirka 500 millioner år siden, begyndte organismer at lave materialer,
06:07
but it took them about 50 million years to get good at it.
155
352000
2000
men det tog dem cirka 50 millioner år at blive gode til det.
06:09
It took them about 50 million years
156
354000
2000
Det tog dem cirka 50 millioner år
06:11
to learn how to perfect how to make that abalone shell.
157
356000
2000
at lære hvordan man perfektionerer det at lave abaloneskaller.
06:13
And that's a hard sell to a graduate student. (Laughter)
158
358000
2000
Og det er hårdt at sælge til kandidatstuderende. (Latter)
06:15
"I have this great project -- 50 million years."
159
360000
3000
"Jeg har dette imponerende projekt -- 50 millioner år."
06:18
And so we had to develop a way
160
363000
2000
Så vi skulle udvikle en måde
06:20
of trying to do this more rapidly.
161
365000
2000
til at prøve at gøre dette hurtigere.
06:22
And so we use a virus that's a non-toxic virus
162
367000
2000
Så vi bruger en virus der er en ikke giftig virus
06:24
called M13 bacteriophage
163
369000
2000
der hedder M13 bakteriofag
06:26
that's job is to infect bacteria.
164
371000
2000
hvis job er at inficere bakterie.
06:28
Well it has a simple DNA structure
165
373000
2000
Jamen den har en simpel DNA struktur
06:30
that you can go in and cut and paste
166
375000
2000
som man kan gå ind og klippe og klistre
06:32
additional DNA sequences into it.
167
377000
2000
yderligere DNA sekvenser i.
06:34
And by doing that, it allows the virus
168
379000
2000
Og ved at gøre det, tillader det viruset
06:36
to express random protein sequences.
169
381000
3000
at udtrykke tilfældige protein sekvenser.
06:39
And this is pretty easy biotechnology.
170
384000
2000
Og dette er ret nem bioteknologi.
06:41
And you could basically do this a billion times.
171
386000
2000
Og man kunne dybest set gøre dette en milliard gange.
06:43
And so you can go in and have a billion different viruses
172
388000
2000
Så man kan gå ind og have en milliard forskellige virusser
06:45
that are all genetically identical,
173
390000
2000
der alle er genetisk identiske,
06:47
but they differ from each other based on their tips,
174
392000
2000
men de er forskellige fra hinanden baseret på deres spids,
06:49
on one sequence
175
394000
2000
på en sekvens
06:51
that codes for one protein.
176
396000
2000
der koder et protein.
06:53
Now if you take all billion viruses,
177
398000
2000
Hvis man nu tager alle en milliard virusser,
06:55
and you can put them in one drop of liquid,
178
400000
2000
og man kan putte dem i en dråbe væske,
06:57
you can force them to interact with anything you want on the periodic table.
179
402000
3000
kan man tvinge dem til at interagere med hvad som helst man vil i det periodiske system.
07:00
And through a process of selection evolution,
180
405000
2000
Og gennem en evolutionær udvælgelsesproces,
07:02
you can pull one out of a billion that does something that you'd like it to do,
181
407000
3000
kan man vælge en ud af en milliard der gør noget man vil have det til,
07:05
like grow a battery or grow a solar cell.
182
410000
2000
som at dyrke et batteri eller en solcelle.
07:07
So basically, viruses can't replicate themselves; they need a host.
183
412000
3000
Så i bund og grund, kan virusser ikke reproducere; de har brug for en vært.
07:10
Once you find that one out of a billion,
184
415000
2000
Når man finder den ene ud af milliarden,
07:12
you infect it into a bacteria,
185
417000
2000
inficerer man den ind i en bakterie,
07:14
and you make millions and billions of copies
186
419000
2000
og man laver millioner af millioner af kopier
07:16
of that particular sequence.
187
421000
2000
af den bestemte sekvens.
07:18
And so the other thing that's beautiful about biology
188
423000
2000
Så den anden ting der er smuk ved biologi,
07:20
is that biology gives you really exquisite structures
189
425000
2000
er at biologi giver os virkelig elegante strukturer
07:22
with nice link scales.
190
427000
2000
med flotte sammenkædede niveauer.
07:24
And these viruses are long and skinny,
191
429000
2000
Og disse virusser er lange og tynde,
07:26
and we can get them to express the ability
192
431000
2000
og vi kan få dem til at udtrykke evnen
07:28
to grow something like semiconductors
193
433000
2000
til at dyrke noget som halvledere
07:30
or materials for batteries.
194
435000
2000
eller materialer til batterier.
07:32
Now this is a high-powered battery that we grew in my lab.
195
437000
3000
Nu er dette et kraftigt batteri vi dyrkede i mit laboratorium.
07:35
We engineered a virus to pick up carbon nanotubes.
196
440000
3000
Vi designede et virus til at samle kulstof nanorør.
07:38
So one part of the virus grabs a carbon nanotube.
197
443000
2000
Så en del af virussen snupper et kulstof nanorør.
07:40
The other part of the virus has a sequence
198
445000
2000
Den anden del af virussen har en sekvens
07:42
that can grow an electrode material for a battery.
199
447000
3000
der kan dyrke et elektrode materiale til et batteri.
07:45
And then it wires itself to the current collector.
200
450000
3000
Og så tilslutter den sig selv til den nuværende samler.
07:48
And so through a process of selection evolution,
201
453000
2000
Så gennem en evolutionær udvælgelsesproces,
07:50
we went from being able to have a virus that made a crummy battery
202
455000
3000
gik vi fra at være i stand til at have en virus der lavede usselt batteri
07:53
to a virus that made a good battery
203
458000
2000
til en virus der lavede et godt batteri
07:55
to a virus that made a record-breaking, high-powered battery
204
460000
3000
til en virus der lavede kraftige batterier der slog tidlige rekorder,
07:58
that's all made at room temperature, basically at the bench top.
205
463000
3000
der alt sammen bliver lavet ved stuetemperatur, dybest set på brugsstedet.
08:01
And that battery went to the White House for a press conference.
206
466000
3000
Og det batteri var med ved det Hvide Hus til en pressekonference.
08:04
I brought it here.
207
469000
2000
Jeg tog det med her.
08:06
You can see it in this case -- that's lighting this LED.
208
471000
3000
Man kan se den i denne kasse -- den giver lys til denne LED.
08:09
Now if we could scale this,
209
474000
2000
Hvis man nu kunne lave det i et andet størrelsesforhold,
08:11
you could actually use it
210
476000
2000
kunne man faktisk bruge det
08:13
to run your Prius,
211
478000
2000
til at drive ens Prius,
08:15
which is my dream -- to be able to drive a virus-powered car.
212
480000
3000
hvilket er min drøm -- at være i stand til at køre en virus drevet bil.
08:19
But it's basically --
213
484000
2000
Men det er i bund og grund --
08:21
you can pull one out of a billion.
214
486000
3000
man kan vælge en ud af milliard.
08:24
You can make lots of amplifications to it.
215
489000
2000
Man kan lave mange suppleringer til det.
08:26
Basically, you make an amplification in the lab,
216
491000
2000
Dybest set, kunne man lave en supplering i laboratoriet,
08:28
and then you get it to self-assemble
217
493000
2000
og så kunne man få det til at samle sig selv
08:30
into a structure like a battery.
218
495000
2000
til en struktur ligesom et batteri.
08:32
We're able to do this also with catalysis.
219
497000
2000
Vi er i stand til også at gøre dette med katalyse.
08:34
This is the example
220
499000
2000
Dette er eksemplet
08:36
of photocatalytic splitting of water.
221
501000
2000
på fotokatalytisk deling af vand.
08:38
And what we've been able to do
222
503000
2000
Og det vi har været i stand til at gøre
08:40
is engineer a virus to basically take dye-absorbing molecules
223
505000
3000
er at designe et virus til dybest set at tage farvestof absorberende molekyler
08:43
and line them up on the surface of the virus
224
508000
2000
og sætte dem på linje på virussets overflade
08:45
so it acts as an antenna,
225
510000
2000
så det virker som en antenne,
08:47
and you get an energy transfer across the virus.
226
512000
2000
og man kan få en energi overførsel hen over virusset.
08:49
And then we give it a second gene
227
514000
2000
Og så giver vi det et andet gen
08:51
to grow an inorganic material
228
516000
2000
til at dyrke et uorganisk materiale
08:53
that can be used to split water
229
518000
2000
der kan bruges til at dele vand
08:55
into oxygen and hydrogen
230
520000
2000
til oxygen og hydrogen
08:57
that can be used for clean fuels.
231
522000
2000
der kan bruges til ren brændstof.
08:59
And I brought an example with me of that today.
232
524000
2000
Og jeg har taget et eksempel med mig i dag.
09:01
My students promised me it would work.
233
526000
2000
Mine studerende lovede mig at det ville virke.
09:03
These are virus-assembled nanowires.
234
528000
2000
Der er virus samlede nanotråde.
09:05
When you shine light on them, you can see them bubbling.
235
530000
3000
Når man skinner lys på dem, kan man se at de bobler.
09:08
In this case, you're seeing oxygen bubbles come out.
236
533000
3000
I dette tilfælde, ser man oxygen boblerne komme ud.
09:12
And basically, by controlling the genes,
237
537000
3000
Og dybest set, ved at kontrollere generne,
09:15
you can control multiple materials to improve your device performance.
238
540000
3000
kan man kontrollere adskillige materialer til at forbedre ens apparats præstation.
09:18
The last example are solar cells.
239
543000
2000
Det sidste eksempel er solceller.
09:20
You can also do this with solar cells.
240
545000
2000
Man kan også gøre dette med solceller.
09:22
We've been able to engineer viruses
241
547000
2000
Vi har været i stand til at designe virusser
09:24
to pick up carbon nanotubes
242
549000
2000
til at samle kulfiber nanorørene
09:26
and then grow titanium dioxide around them --
243
551000
4000
og så dyrke titaniumdioxid omkring dem --
09:30
and use as a way of getting electrons through the device.
244
555000
4000
og bruge som en måde til at få elektronerne gennem apparatet.
09:34
And what we've found is through genetic engineering,
245
559000
2000
Og det vi har fundet ud af gennem genetisk design,
09:36
we can actually increase
246
561000
2000
er at vi faktisk kan forhøje
09:38
the efficiencies of these solar cells
247
563000
3000
effektiviteten af disse solceller
09:41
to record numbers
248
566000
2000
til rekordhøje tal
09:43
for these types of dye-sensitized systems.
249
568000
3000
for denne type farvestof følsomme systemer.
09:46
And I brought one of those as well
250
571000
2000
Og jeg medbragte en af dem også
09:48
that you can play around with outside afterward.
251
573000
3000
som man kan lege rundt med udenfor bagefter.
09:51
So this is a virus-based solar cell.
252
576000
2000
Dette er en virusbaseret solcelle.
09:53
Through evolution and selection,
253
578000
2000
Gennem evolution og udvælgelse,
09:55
we took it from an eight percent efficiency solar cell
254
580000
3000
vi det fra en otte procent effektiv solcelle
09:58
to an 11 percent efficiency solar cell.
255
583000
3000
til en 11 procent effektiv solcelle.
10:01
So I hope that I've convinced you
256
586000
2000
Så jeg håber at jeg overbeviste jer
10:03
that there's a lot of great, interesting things to be learned
257
588000
3000
om at der er mange gode, interessante ting at lære
10:06
about how nature makes materials --
258
591000
2000
om hvordan naturen laver materialer --
10:08
and taking it the next step
259
593000
2000
og tage det næste skridt
10:10
to see if you can force,
260
595000
2000
for at se om man kan påvirke,
10:12
or whether you can take advantage of how nature makes materials,
261
597000
2000
eller om man kan udnytte hvordan naturen laver materialer,
10:14
to make things that nature hasn't yet dreamed of making.
262
599000
3000
til at lave ting som naturen endnu ikke har drømmet om at lave.
10:17
Thank you.
263
602000
2000
Tak.
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