TEDxCaltech
Angela Belcher: Using nature to grow batteries
Angela Blecher: Mit der Natur Batterien schaffen
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Von einer Abalone-Muschel inspiriert, programmiert Angela Belcher Viren darauf, elegante Nanostrukturen zu erzeugen, die von Menschen genutzt werden können. Durch die Auswahl hochleistungsfähiger Gene mittels gesteuerter Evulotion erzeugt sie Viren, die kraftvolle neue Batterien hervorbringen, saubere Wasserstoff-Treibstoffe und rekordbrechende Solarzellen. Bei TEDxCaltech zeigt sie uns, wie das geht.
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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I thought I would talk a little bit about how nature makes materials.
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3000
Ich dachte, ich erzähle ein wenig davon, wie die Natur Stoffe schafft.
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I brought along with me an abalone shell.
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2000
Hier habe ich eine Abalone-Muschel.
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This abalone shell is a biocomposite material
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5000
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Diese Abalone-Muschel ist ein Biokomposit,
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that's 98 percent by mass calcium carbonate
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das zu 98 Massenprozent aus Calziumkarbonat besteht
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and two percent by mass protein.
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und zwei Massenprozent Eiweiß.
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Yet, it's 3,000 times tougher
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13000
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Dennoch ist es 3000 Mal so hart
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than its geological counterpart.
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wie sein geologisches Gegenstück.
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And a lot of people might use structures like abalone shells,
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Und viele Menschen nutzen wohl Strukturen wie die Abalone-Muschel,
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like chalk.
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wie zum Beispiel Tafelkreide.
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I've been fascinated by how nature makes materials,
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Mich fasziniert schon lang, wie die Natur Stoffe hervorbringt,
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and there's a lot of sequence
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und es kommt eine Menge zusammen,
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to how they do such an exquisite job.
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dass sie darin so hervorragend ist.
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Part of it is that these materials
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28000
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Ein Teil ist, dass diese Materialien
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are macroscopic in structure,
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eine makroskopische Struktur haben,
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but they're formed at the nanoscale.
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jedoch auf der Nanoebene gebildet werden.
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They're formed at the nanoscale,
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34000
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Sie werden auf der Nanoebene gebildet,
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and they use proteins that are coded by the genetic level
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und sie nutzen Proteine, die auf genetischer Ebene kodiert sind
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that allow them to build these really exquisite structures.
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3000
und ihnen erlauben, diese wirklich vorzüglichen Strukturen hervorzubringen.
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So something I think is very fascinating
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Daher bin ich manchmal fasziniert von der Idee
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is what if you could give life
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3000
diesen unbelebten Strukturen
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to non-living structures,
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Leben einzuhauchen,
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like batteries and like solar cells?
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wie Batterien und Solarzellen.
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What if they had some of the same capabilities
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Was, wenn sie einige der Fähigkeiten
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that an abalone shell did,
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2000
der Abalone-Muschel hätten,
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in terms of being able
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55000
2000
also in der Lage wären,
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to build really exquisite structures
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57000
2000
diese vorzüglichen Strukturen zu schaffen,
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at room temperature and room pressure,
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bei Raumtemperatur und -druck,
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using non-toxic chemicals
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2000
ohne giftige Chemikalien
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and adding no toxic materials back into the environment?
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63000
3000
und ohne Umweltvergiftung?
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So that's the vision that I've been thinking about.
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66000
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Das ist also die Vision, die ich seit langem habe.
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And so what if you could grow a battery in a Petri dish?
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Und was, wenn man eine Batterie in einer Petrischale züchten könnte?
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Or, what if you could give genetic information to a battery
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71000
3000
Oder man einer Batterie genetische Information geben könnte,
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so that it could actually become better
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so dass sie tatsächlich
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as a function of time,
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mit der Zeit besser wird,
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and do so in an environmentally friendly way?
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und das auf umweltfreundliche Art?
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And so, going back to this abalone shell,
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80000
3000
Und wenn wir nun zur Abalone-Muschel zurückkehren,
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besides being nano-structured,
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83000
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abgesehen von ihrer Nanostruktur
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one thing that's fascinating,
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85000
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begeistert eine Sache:
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is when a male and a female abalone get together,
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2000
wenn eine männliche und eine weibliche Abalone zusammen kommen,
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they pass on the genetic information
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geben sie genetische Information weiter,
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that says, "This is how to build an exquisite material.
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die sagt: "So baut man ein vorzügliches Material.
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Here's how to do it at room temperature and pressure,
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So macht man es bei Raumtemperatur und -druck,
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using non-toxic materials."
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ohne giftige Stoffe."
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Same with diatoms, which are shown right here, which are glasseous structures.
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98000
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Genauso bei Kieselalgen, gläsernen Strukturen, die man hier sieht.
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Every time the diatoms replicate,
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Jedes Mal, wenn die Kieselalgen sich vermehren,
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they give the genetic information that says,
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103000
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geben sie genetische Information weiter, die sagt:
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"Here's how to build glass in the ocean
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105000
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"So wird Glas im Meer gemacht,
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that's perfectly nano-structured.
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2000
das eine perfekte Nanostruktur hat.
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And you can do it the same, over and over again."
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Und das kann man beliebig wiederholen."
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So what if you could do the same thing
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2000
Was wäre, wenn man dassselbe
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with a solar cell or a battery?
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2000
mit einer Solarzelle oder Batterie machen könnte?
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I like to say my favorite biomaterial is my four year-old.
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Mein liebstes Biomaterial ist ja mein Vierjähriger.
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But anyone who's ever had, or knows, small children
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Aber jeder der mal eins hatte, oder kleine Kinder kennt weiß,
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knows they're incredibly complex organisms.
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dass sie unglaublich komplexe Organismen sind.
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And so if you wanted to convince them
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Wenn man sie also überzeugen wollte,
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to do something they don't want to do, it's very difficult.
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etwas zu tun, das sie nicht wollen, ist das sehr schwierig.
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So when we think about future technologies,
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3000
Wenn wir über zukünftige Technologien nachdenken,
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we actually think of using bacteria and virus,
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denken wir daher eher an den Gebrauch von Bakterien und Viren,
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simple organisms.
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einfachen Organismen.
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Can you convince them to work with a new toolbox,
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135000
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Kann man sie dafür gewinnen, mit einem neuen Werkzeugsatz zu arbeiten,
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so that they can build a structure
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damit sie Strukturen hervorbringen,
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that will be important to me?
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die für mich bedeutsam sind?
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Also, when we think about future technologies,
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141000
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Daneben denken wir an zukünftige Technologien.
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we start with the beginning of Earth.
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143000
2000
Wir beginnen beim Anfang der Welt.
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Basically, it took a billion years
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145000
2000
Im Grunde brauchte es eine Milliarde Jahre,
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to have life on Earth.
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147000
2000
bis auf der Erde Leben enstand.
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And very rapidly, they became multi-cellular,
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149000
2000
Und sehr schnell wurde es vielzellig,
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they could replicate, they could use photosynthesis
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151000
3000
die Zellen konnten sich teilen, sie konnten Photosynthese
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as a way of getting their energy source.
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154000
2000
zur Energiegewinnung einsetzen.
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But it wasn't until about 500 million years ago --
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2000
Aber erst vor etwa 500 Millionen Jahren –
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during the Cambrian geologic time period --
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158000
2000
während der Kambrischen Ära –
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that organisms in the ocean started making hard materials.
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160000
3000
begannen Meeresorganismen, harte Stoffe zu bilden.
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Before that, they were all soft, fluffy structures.
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163000
3000
Davor gab es nur weiche, flockige Strukturen.
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And it was during this time
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166000
2000
Und während dieser Zeit
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that there was increased calcium and iron
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168000
2000
gab es vermehrt Kalzium, Eisen
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and silicon in the environment,
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170000
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und Silikon in der Lebenswelt.
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and organisms learned how to make hard materials.
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172000
3000
Da lernten die Organismen, harte Stoffe zu bilden.
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And so that's what I would like be able to do --
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175000
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Das würde ich also gern können –
03:12
convince biology
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2000
die Biologie dazu bringen,
03:14
to work with the rest of the periodic table.
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179000
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mit dem übrigen Teil des Periodensystems zu arbeiten.
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Now if you look at biology,
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Wenn man nun die Biologie betrachtet,
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there's many structures like DNA and antibodies
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183000
2000
gibt es viele Strukturen wie DNS und Antikörper
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and proteins and ribosomes that you've heard about
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185000
2000
und Proteine und Ribosomen von denen man gehört hat,
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that are already nano-structured.
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dass sie bereits nanostrukturiert sind.
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So nature already gives us
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Die Natur zeigt uns also bereits
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really exquisite structures on the nanoscale.
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2000
wirklich bemerkenswerte Strukturen im Nanomaßstab.
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What if we could harness them
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193000
2000
Was, wenn wir sie einspannen könnten,
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and convince them to not be an antibody
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195000
2000
und überzeugen, kein Antikörper zu sein,
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that does something like HIV?
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197000
2000
der etwas wie HIV hervorbringt?
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But what if we could convince them
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199000
2000
Was aber, wenn wir sie dazu bringen könnten,
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to build a solar cell for us?
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201000
2000
eine Solarzelle für uns zu bauen?
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So here are some examples: these are some natural shells.
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203000
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Hier nun einige Beispiele: dies sind einige natürliche Muscheln.
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There are natural biological materials.
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205000
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Es gibt natürliche biologische Materialien.
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The abalone shell here -- and if you fracture it,
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207000
2000
Die Abalone-Muschel hier – und wenn man sie bricht,
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you can look at the fact that it's nano-structured.
94
209000
2000
kann man feststellen, das sie eine Nanostruktur hat.
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There's diatoms made out of SIO2,
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211000
3000
Diese Diatome sind aus Siliziumdioxid,
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and they're magnetotactic bacteria
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214000
2000
und sie sind magnetotaktische Bakterien,
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that make small, single-domain magnets used for navigation.
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216000
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die kleine einpolige Magneten zur Navigation ausbilden.
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What all these have in common
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219000
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Sie alle haben gemeinsam,
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is these materials are structured at the nanoscale,
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221000
2000
dass diese Materialen im Nanomaßstab strukturiert sind,
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and they have a DNA sequence
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und sie haben eine DNS-Sequenz,
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that codes for a protein sequence
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225000
2000
die eine Proteinsequenz beschreibt,
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that gives them the blueprint
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227000
2000
die ihnen Vorlage ist,
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to be able to build these really wonderful structures.
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229000
2000
damit sie diese wunderbaren Strukturen bilden können.
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Now, going back to the abalone shell,
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231000
2000
Nun, kommen wir zurück zur Abalone-Muschel:
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the abalone makes this shell by having these proteins.
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233000
3000
die Abalone produziert diese Muschel, weil sie diese Proteine hat.
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These proteins are very negatively charged.
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236000
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Diese Proteine sind stark negativ geladen.
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And they can pull calcium out of the environment,
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238000
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Und sie können Kalzium aus der Umgebung anziehen,
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put down a layer of calcium and then carbonate, calcium and carbonate.
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240000
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und eine Schicht aus Kalzium und dann Karbonat bilden, Kalzium und Karbonat.
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It has the chemical sequences of amino acids,
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243000
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Sie hat die chemischen Strukturen von Aminosäuren
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which says, "This is how to build the structure.
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246000
2000
die sagen: "So wird diese Struktur gemacht.
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Here's the DNA sequence, here's the protein sequence
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248000
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Hier ist die DNS-Sequenz, hier die Proteinsequenz,
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in order to do it."
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250000
2000
damit es klappt."
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And so an interesting idea is, what if you could take any material that you wanted,
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252000
3000
Der interessante Aspekt ist, was man tun könnte, wenn man jedes beliebige Material
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or any element on the periodic table,
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255000
2000
oder jedes Element der Periodentafel nehmen könnte,
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and find its corresponding DNA sequence,
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257000
3000
und die korrespondierende DNS-Sequenz finden,
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then code it for a corresponding protein sequence
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260000
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diese dann für die entsprechende Proteinsequenz programmierte,
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to build a structure, but not build an abalone shell --
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262000
3000
damit eine Struktur einstünde, aber keine Abalone-Muschel –
04:40
build something that, through nature,
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265000
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etwas zu bauen, auf natürlichen Weg,
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it has never had the opportunity to work with yet.
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267000
3000
für das es vorher keine Gelegenheit hatte.
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And so here's the periodic table.
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270000
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Hier nun die Periodentafel.
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And I absolutely love the periodic table.
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272000
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Und ich liebe die Periodentafel sehr.
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Every year for the incoming freshman class at MIT,
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274000
3000
Jedes Jahr wenn die Neulinge ans MIT kommen,
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I have a periodic table made that says,
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277000
2000
lasse ich eine Periodentafel machen, auf der steht:
04:54
"Welcome to MIT. Now you're in your element."
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279000
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"Wilkommen am MIT, ihr seid nun in eurem Element."
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And you flip it over, and it's the amino acids
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282000
3000
Und wenn man es umschlägt sieht man die Aminosäuren
05:00
with the PH at which they have different charges.
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285000
2000
mit den PH-Werten, bei denen sie verschiedene Ladungen haben.
05:02
And so I give this out to thousands of people.
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287000
3000
So verteile ich das an tausende Leute.
05:05
And I know it says MIT, and this is Caltech,
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290000
2000
Und obwohl MIT draufsteht und wir hier in Caltech sind,
05:07
but I have a couple extra if people want it.
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292000
2000
habe ich ein paar mehr dabei, falls jemand eins will.
05:09
And I was really fortunate
130
294000
2000
Ich hatte das Glück,
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to have President Obama visit my lab this year
131
296000
2000
dass Präsident Obama dieses Jahr mein Labor besuchte,
05:13
on his visit to MIT,
132
298000
2000
während seines Besuchs am MIT,
05:15
and I really wanted to give him a periodic table.
133
300000
2000
und ich wollte ihm unbedingt eine Periodentafel schenken.
05:17
So I stayed up at night, and I talked to my husband,
134
302000
2000
Daher blieb ich die ganze Nacht auf, und redete mit meinem Mann,
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"How do I give President Obama a periodic table?
135
304000
3000
"Wie gebe ich Präsident Obama eine Periodentafel?
05:22
What if he says, 'Oh, I already have one,'
136
307000
2000
Was, wenn er sagt, 'Ah, ich habe schon eine', oder
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or, 'I've already memorized it'?" (Laughter)
137
309000
2000
'Die kenne ich schon auswendig'?"
05:26
And so he came to visit my lab
138
311000
2000
Er kam also in mein Labor,
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and looked around -- it was a great visit.
139
313000
2000
sah sich um – es war ein großartiger Besuch.
05:30
And then afterward, I said,
140
315000
2000
Danach sagte ich dann,
05:32
"Sir, I want to give you the periodic table
141
317000
2000
"Sir, ich möchte Ihnen eine Periodentafel schenken,
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in case you're ever in a bind and need to calculate molecular weight."
142
319000
4000
falls Sie jemals ein Molekülgewicht berechnen müssen."
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And I thought molecular weight sounded much less nerdy
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323000
2000
Und ich dachte, Molekülgewicht klänge weniger streberhaft
05:40
than molar mass.
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325000
2000
als Molekülmasse.
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And so he looked at it,
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327000
2000
Er sah es sich also an
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and he said,
146
329000
2000
und sagte:
05:46
"Thank you. I'll look at it periodically."
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331000
2000
"Danke, ich werde es mir periodisch ansehen."
05:48
(Laughter)
148
333000
2000
(Lachen)
05:50
(Applause)
149
335000
4000
(Applaus)
05:54
And later in a lecture that he gave on clean energy,
150
339000
3000
Und später bei einem Vortrag, den er zu sauberer Energie hielt,
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he pulled it out and said,
151
342000
2000
nahm der die Tafel hervor und sagte:
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"And people at MIT, they give out periodic tables."
152
344000
2000
"Von den Leuten am MIT bekommt man Periodentafeln."
06:01
So basically what I didn't tell you
153
346000
3000
Also, was ich Ihnen nicht erzählt habe,
06:04
is that about 500 million years ago, organisms starter making materials,
154
349000
3000
ist dass vor etwa 500 Millionen Jahren, Organismen begannen Stoffe herzustellen,
06:07
but it took them about 50 million years to get good at it.
155
352000
2000
aber es dauerte fast 50 Millionen Jahre, bis sie gut darin waren.
06:09
It took them about 50 million years
156
354000
2000
Sie brauchten fast 50 Millionen Jahre,
06:11
to learn how to perfect how to make that abalone shell.
157
356000
2000
um zu lernen wie man den Bau einer Abalone-Muschel perfektioniert.
06:13
And that's a hard sell to a graduate student. (Laughter)
158
358000
2000
Das ist Studenten im Aufbaustudium schwer zu verkaufen.
06:15
"I have this great project -- 50 million years."
159
360000
3000
"Ich habe diese tolle Projekt – 50 Millionen Jahre."
06:18
And so we had to develop a way
160
363000
2000
Wir mussten daher einen Weg finden,
06:20
of trying to do this more rapidly.
161
365000
2000
für unseren Versuch, dies schneller zu tun.
06:22
And so we use a virus that's a non-toxic virus
162
367000
2000
Wir nehmen also ein Virus, das ungiftig ist,
06:24
called M13 bacteriophage
163
369000
2000
M13 Bakteriophagus heißt,
06:26
that's job is to infect bacteria.
164
371000
2000
und Bakterien befällt.
06:28
Well it has a simple DNA structure
165
373000
2000
Es hat eine einfache DNS-Struktur
06:30
that you can go in and cut and paste
166
375000
2000
die man teilen kann, um
06:32
additional DNA sequences into it.
167
377000
2000
zusätzliche DNS-Sequenzen einzufügen.
06:34
And by doing that, it allows the virus
168
379000
2000
Und dadurch wird es dem Virus möglich,
06:36
to express random protein sequences.
169
381000
3000
beliebige Proteinstrukturen hervor zu bringen.
06:39
And this is pretty easy biotechnology.
170
384000
2000
Das ist ziemlich einfache Biotechnologie.
06:41
And you could basically do this a billion times.
171
386000
2000
Man könnte das im Grunde eine Million Mal machen.
06:43
And so you can go in and have a billion different viruses
172
388000
2000
Man kann also eine Milliarde verschiedene Viren erhalten,
06:45
that are all genetically identical,
173
390000
2000
die genetisch alle identisch sind,
06:47
but they differ from each other based on their tips,
174
392000
2000
aber verschieden hinsichtlich der Spitzen
06:49
on one sequence
175
394000
2000
einer Sequenz
06:51
that codes for one protein.
176
396000
2000
die ein Protein kodiert.
06:53
Now if you take all billion viruses,
177
398000
2000
Wenn man nun die Milliarde Viren nimmt –
06:55
and you can put them in one drop of liquid,
178
400000
2000
und sie passen alle in einen Tropfen Flüssigkeit –
06:57
you can force them to interact with anything you want on the periodic table.
179
402000
3000
kann man sie zwingen, mit irgendwas im Periodensystem zu interagieren.
07:00
And through a process of selection evolution,
180
405000
2000
Und durch eine Abfolge von Auswahl-Evolution,
07:02
you can pull one out of a billion that does something that you'd like it to do,
181
407000
3000
kann man eines aus einer Milliarde fischen, das tut was man will,
07:05
like grow a battery or grow a solar cell.
182
410000
2000
wie zum Beispiel eine Batterie oder eine Solarzelle wachsen lassen.
07:07
So basically, viruses can't replicate themselves; they need a host.
183
412000
3000
Grundsätzlich können Viren sich nicht selbst vermehren, sie brauchen einen Wirt.
07:10
Once you find that one out of a billion,
184
415000
2000
Sobald man das eine in der Milliarde gefunden hat,
07:12
you infect it into a bacteria,
185
417000
2000
infiziert man ein Bakterium,
07:14
and you make millions and billions of copies
186
419000
2000
und erhält Millionen und Milliarden Kopien
07:16
of that particular sequence.
187
421000
2000
dieser speziellen Sequenz.
07:18
And so the other thing that's beautiful about biology
188
423000
2000
Was daher noch schön ist an der Biologie,
07:20
is that biology gives you really exquisite structures
189
425000
2000
ist dass Biologie wirklich für vorzügliche Strukturen sorgt
07:22
with nice link scales.
190
427000
2000
mit schönen Größenordnungen der Verknüpfungen.
07:24
And these viruses are long and skinny,
191
429000
2000
Und diese Viren sind lang und dünn,
07:26
and we can get them to express the ability
192
431000
2000
und wir können ihnen beibringen, die Fähigkeit zu zeigen,
07:28
to grow something like semiconductors
193
433000
2000
etwas wie Halbleiter wachsen zu lassen,
07:30
or materials for batteries.
194
435000
2000
oder Stoffe für Batterien.
07:32
Now this is a high-powered battery that we grew in my lab.
195
437000
3000
Nun, dies ist eine leistungsstarke Batterie, die wir in unserem Labor haben wachsen lassen.
07:35
We engineered a virus to pick up carbon nanotubes.
196
440000
3000
Wir haben einen Virus so manipuliert, dass er Kohlenstoff-Nanoröhren aufnimmt.
07:38
So one part of the virus grabs a carbon nanotube.
197
443000
2000
Der eine Teil des Virus nimmt also Kohlenstoff-Nanoröhren auf,
07:40
The other part of the virus has a sequence
198
445000
2000
der andere Teil des Virus hat eine Sequenz,
07:42
that can grow an electrode material for a battery.
199
447000
3000
die ein Elektrodenmaterial für eine Batterie wachsen lassen kann.
07:45
And then it wires itself to the current collector.
200
450000
3000
Und dann verbindet es sich mit dem Spannungskollektor.
07:48
And so through a process of selection evolution,
201
453000
2000
Und so kamen über einen Prozess selektiver Evolution
07:50
we went from being able to have a virus that made a crummy battery
202
455000
3000
von einem Virus, das eine lausige Batterie machte,
07:53
to a virus that made a good battery
203
458000
2000
zu einem Virus, das eine gute Batterie machte,
07:55
to a virus that made a record-breaking, high-powered battery
204
460000
3000
zu einem Virus, das eine Rekord brechende, leistungsstarke Batterie machte,
07:58
that's all made at room temperature, basically at the bench top.
205
463000
3000
und das alles bei Raumtemperatur, im Grunde auf der Werkbank.
08:01
And that battery went to the White House for a press conference.
206
466000
3000
Und diese Batterie ging ans Weiße Haus anlässlich einer Pressekonferenz.
08:04
I brought it here.
207
469000
2000
Ich hab sie mitgebracht.
08:06
You can see it in this case -- that's lighting this LED.
208
471000
3000
Sie können sie hier in diesem Gehäuse sehen – sie treibt diese LED.
08:09
Now if we could scale this,
209
474000
2000
Wenn wir das nun skalieren könnten,
08:11
you could actually use it
210
476000
2000
könnte man es tatsächlich benutzen,
08:13
to run your Prius,
211
478000
2000
um einen Prius anzutreiben,
08:15
which is my dream -- to be able to drive a virus-powered car.
212
480000
3000
was mein Traum ist – in der Lage zu sein, ein virusgetriebenes Auto zu fahren.
08:19
But it's basically --
213
484000
2000
Aber im Grunde –
08:21
you can pull one out of a billion.
214
486000
3000
man nimmt einen aus einer Milliarde.
08:24
You can make lots of amplifications to it.
215
489000
2000
Man kann es auf vielerlei Weise verstärken.
08:26
Basically, you make an amplification in the lab,
216
491000
2000
Normalerweise macht man die Verstärkung im Labor,
08:28
and then you get it to self-assemble
217
493000
2000
und dann bringt man es dazu, sich selbst
08:30
into a structure like a battery.
218
495000
2000
in die Struktur einer Batterie zusammenzufügen.
08:32
We're able to do this also with catalysis.
219
497000
2000
Wir können das auch katalysieren.
08:34
This is the example
220
499000
2000
Hier ist ein Beispiel
08:36
of photocatalytic splitting of water.
221
501000
2000
von photokatalytischer Wassertrennung.
08:38
And what we've been able to do
222
503000
2000
Und wir haben es geschafft,
08:40
is engineer a virus to basically take dye-absorbing molecules
223
505000
3000
das Virus dazu zu bringen, im Grunde farbabsorbierende Moleküle
08:43
and line them up on the surface of the virus
224
508000
2000
zu nehmen, und diese auf der Oberfläche des Virus aufzureihen,
08:45
so it acts as an antenna,
225
510000
2000
damit es als Antenne fungiert,
08:47
and you get an energy transfer across the virus.
226
512000
2000
und man einen Energietransfer durch das Virus bekommt.
08:49
And then we give it a second gene
227
514000
2000
Dann bringen wir ein zweites Gen ein,
08:51
to grow an inorganic material
228
516000
2000
um ein anorganisches Material zu erzeugen,
08:53
that can be used to split water
229
518000
2000
dass für die Spaltung des Wassers in Sauerstoff
08:55
into oxygen and hydrogen
230
520000
2000
und Wasserstoff benutzt werden kann,
08:57
that can be used for clean fuels.
231
522000
2000
der für saubere Treibstoffe verwendet werden kann.
08:59
And I brought an example with me of that today.
232
524000
2000
Davon habe ich heute ein Exemplar dabei.
09:01
My students promised me it would work.
233
526000
2000
Meine Studenten haben mir versprochen, dass es funktioniert.
09:03
These are virus-assembled nanowires.
234
528000
2000
Das sind Nanokabel, die von Viren verlegt wurden.
09:05
When you shine light on them, you can see them bubbling.
235
530000
3000
Wenn man sie Licht aussetzt, kann man Blasen sehen.
09:08
In this case, you're seeing oxygen bubbles come out.
236
533000
3000
In diesem Fall sieht man Sauerstoffblasen heraus kommen.
09:12
And basically, by controlling the genes,
237
537000
3000
Im Prinzip kann man durch Steuerung der Gene
09:15
you can control multiple materials to improve your device performance.
238
540000
3000
verschiedene Materialien steuern, um die Geräteleistung zu verbessern.
09:18
The last example are solar cells.
239
543000
2000
Das letzte Beispiel sind Solarzellen.
09:20
You can also do this with solar cells.
240
545000
2000
Man kann dies auch mit Solarzellen machen.
09:22
We've been able to engineer viruses
241
547000
2000
Wir konnten Viren dazu bringen,
09:24
to pick up carbon nanotubes
242
549000
2000
Nanoröhren aufzunehmen
09:26
and then grow titanium dioxide around them --
243
551000
4000
und auf ihnen Titaniumdioxid anzulagern –
09:30
and use as a way of getting electrons through the device.
244
555000
4000
damit Elektronen durch das Gerät hindurch können.
09:34
And what we've found is through genetic engineering,
245
559000
2000
Wir haben herausgefunden – mittels Gentechnik –
09:36
we can actually increase
246
561000
2000
dass wir tatsächlich die Effizienz
09:38
the efficiencies of these solar cells
247
563000
3000
dieser Solarzellen auf Rekordzahlen
09:41
to record numbers
248
566000
2000
erhöhen können,
09:43
for these types of dye-sensitized systems.
249
568000
3000
bei dieser Art farbsensitivierter Systeme.
09:46
And I brought one of those as well
250
571000
2000
Und davon habe ich auch eins mitgebracht,
09:48
that you can play around with outside afterward.
251
573000
3000
mit dem Sie später draußen herumspielen können.
09:51
So this is a virus-based solar cell.
252
576000
2000
Dies ist also eine Solarzelle auf Basis eines Virus.
09:53
Through evolution and selection,
253
578000
2000
Mittels Evolution und Selektion
09:55
we took it from an eight percent efficiency solar cell
254
580000
3000
haben wir aus einer Solarzelle mit acht Prozent Wirkungsgrad
09:58
to an 11 percent efficiency solar cell.
255
583000
3000
eine Solarzelle mit elf Prozent Wirkungsgrad gemacht.
10:01
So I hope that I've convinced you
256
586000
2000
Ich hoffe, ich konnte Sie überzeugen,
10:03
that there's a lot of great, interesting things to be learned
257
588000
3000
dass es eine Menge großartiger, interessanter Dinge zu lernen gibt,
10:06
about how nature makes materials --
258
591000
2000
darüber wie die Natur Stoffe bildet –
10:08
and taking it the next step
259
593000
2000
und wie man das auf die nächste Stufe hebt,
10:10
to see if you can force,
260
595000
2000
um zu sehen, ob man die Art der natürlichen Stofferzeugung
10:12
or whether you can take advantage of how nature makes materials,
261
597000
2000
forcieren kann, oder sie dazu nutzen,
10:14
to make things that nature hasn't yet dreamed of making.
262
599000
3000
Dinge herzustellen, deren Herstellung die Natur sich bislang nicht hat träumen lassen.
10:17
Thank you.
263
602000
2000
Ich danke Ihnen.
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