TEDxCaltech
Angela Belcher: Using nature to grow batteries
Angela Belcher: Hogyan növesszünk akkumulátorokat a természet segítségével
Filmed:
Readability: 4.7
971,791 views
Tengeri csigák házától inspirálva Angela Belcher vírusokat programoz, hogy elegáns, az emberek számára hasznos nanoméretű szerkezeteket gyártson. Jól teljesítő gének irányított evolúciójával olyan vírusokat állított elő, melyek hatásos elemeket gyártottak, tiszta hidrogén üzemanyagot és rekord-döntő napelemet. A TEDxCaltechen megmutatja nekünk, hogy is kell ezt csinálni.
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
Gondoltam egy kicsit arról beszélnék, hogyan csinál anyagokat a természet.
00:18
I brought along with me an abalone shell.
1
3000
2000
Magammal hoztam egy tengeri csiga házát.
00:20
This abalone shell is a biocomposite material
2
5000
3000
Ez a csigaház egy biokompozit anyag
00:23
that's 98 percent by mass calcium carbonate
3
8000
3000
tömegének 98 százaléka kalcium karbonát
00:26
and two percent by mass protein.
4
11000
2000
és két százaléka fehérje.
00:28
Yet, it's 3,000 times tougher
5
13000
2000
Mégis, 3000-szer erősebb
00:30
than its geological counterpart.
6
15000
2000
mint a geológiai megfelelője.
00:32
And a lot of people might use structures like abalone shells,
7
17000
3000
Sok ember használ csigaház-szerű szerkezeteket,
00:35
like chalk.
8
20000
2000
mint a kréta.
00:37
I've been fascinated by how nature makes materials,
9
22000
2000
Lenyűgözött, hogyan állítja elő a természet ezeket az anyagokat,
00:39
and there's a lot of sequence
10
24000
2000
és hosszan lehetne sorolni,
00:41
to how they do such an exquisite job.
11
26000
2000
hogyan végzi el e tökéletes munkákat.
00:43
Part of it is that these materials
12
28000
2000
Egyrészről ezek az anyagok
00:45
are macroscopic in structure,
13
30000
2000
felépítésükben makroszkópikusak,
00:47
but they're formed at the nanoscale.
14
32000
2000
de nanoszinten képződnek.
00:49
They're formed at the nanoscale,
15
34000
2000
Nanoszinten képződnek,
00:51
and they use proteins that are coded by the genetic level
16
36000
3000
és genetikailag kódolt fehérjéket használnak,
00:54
that allow them to build these really exquisite structures.
17
39000
3000
hogy megépítsék ezeket a tökéletes struktúrákat.
00:57
So something I think is very fascinating
18
42000
2000
Ezért számomra lenyűgöző a gondolat,
00:59
is what if you could give life
19
44000
3000
hogy mi lenne, ha életet tudnánk adni
01:02
to non-living structures,
20
47000
2000
nem élő dolgoknak,
01:04
like batteries and like solar cells?
21
49000
2000
mint pl. akkumulátoroknak és napelemeknek?
01:06
What if they had some of the same capabilities
22
51000
2000
Mi lenne, ha rendelkeznének olyan tulajdonságokkal,
01:08
that an abalone shell did,
23
53000
2000
mint a csigaház is,
01:10
in terms of being able
24
55000
2000
abban az értelemben,
01:12
to build really exquisite structures
25
57000
2000
hogy tökéletes dolgokat építenek,
01:14
at room temperature and room pressure,
26
59000
2000
szobahőmérsékleten és normál nyomáson,
01:16
using non-toxic chemicals
27
61000
2000
nem mérgező anyagokból,
01:18
and adding no toxic materials back into the environment?
28
63000
3000
és nem mérgező anyagokat juttatva vissza a környezetükbe?
01:21
So that's the vision that I've been thinking about.
29
66000
3000
Ez hát a látomás amin gondolkodtam.
01:24
And so what if you could grow a battery in a Petri dish?
30
69000
2000
Mi lenne, ha tudnánk elemeket növeszteni petri csészében?
01:26
Or, what if you could give genetic information to a battery
31
71000
3000
Vagy, mi lenne, ha genetikai információt
01:29
so that it could actually become better
32
74000
2000
adhatnánk az elemeknek,
01:31
as a function of time,
33
76000
2000
hogy időbeli hatékonyságuk megnőjön
01:33
and do so in an environmentally friendly way?
34
78000
2000
és ez környezetbarát módon történjen?
01:35
And so, going back to this abalone shell,
35
80000
3000
És visszatérve a csigaházakra,
01:38
besides being nano-structured,
36
83000
2000
amellett, hogy nano-struktúráltak,
01:40
one thing that's fascinating,
37
85000
2000
lenyűgöző az is, hogy
01:42
is when a male and a female abalone get together,
38
87000
2000
mikor egy hím és egy nőstény csiga összejönnek,
01:44
they pass on the genetic information
39
89000
2000
továbbadják a genetikai információt,
01:46
that says, "This is how to build an exquisite material.
40
91000
3000
ami azt mondja "Így kell tökéletes anyagot építeni
01:49
Here's how to do it at room temperature and pressure,
41
94000
2000
szobahőmérsékleten és nyomáson,
01:51
using non-toxic materials."
42
96000
2000
nem mérgező anyagokból."
01:53
Same with diatoms, which are shown right here, which are glasseous structures.
43
98000
3000
Ugyanígy a kovamoszatok is, amelyek páncéljai üvegszerű szerkezetek.
01:56
Every time the diatoms replicate,
44
101000
2000
Valahányszor a kovamoszatok osztódnak,
01:58
they give the genetic information that says,
45
103000
2000
átadják a genetikai információt, ami azt mondja,
02:00
"Here's how to build glass in the ocean
46
105000
2000
"Így kell üveget építeni az óceánban,
02:02
that's perfectly nano-structured.
47
107000
2000
amely nano-szinten tökéletesen struktúrált.
02:04
And you can do it the same, over and over again."
48
109000
2000
És ezt megteheted újra és újra."
02:06
So what if you could do the same thing
49
111000
2000
Mi lenne hát, ha mi is megtehetnénk ugyanezt
02:08
with a solar cell or a battery?
50
113000
2000
napelemekkel vagy akkumulátorokkal?
02:10
I like to say my favorite biomaterial is my four year-old.
51
115000
3000
Szoktam mondani, hogy a kedvenc bio-anyagom a négy éves gyermekem.
02:13
But anyone who's ever had, or knows, small children
52
118000
3000
Bárki, akinek van, vagy ismer kisgyermekeket
02:16
knows they're incredibly complex organisms.
53
121000
3000
tudja, hogy hihetetlenül komplex organizmusok.
02:19
And so if you wanted to convince them
54
124000
2000
Ezért meggyőzni őket, hogy csináljanak valamit
02:21
to do something they don't want to do, it's very difficult.
55
126000
2000
amit nem akarnak, nagyon bonyolult.
02:23
So when we think about future technologies,
56
128000
3000
Tehát ha a jövő technológiáiról gondolkodunk,
02:26
we actually think of using bacteria and virus,
57
131000
2000
akkor baktériumokra és vírusokra gondolunk,
02:28
simple organisms.
58
133000
2000
egyszerű szervezetekre.
02:30
Can you convince them to work with a new toolbox,
59
135000
2000
Rá tudjuk venni őket, hogy dolgozzanak egy új szerszámkészlettel,
02:32
so that they can build a structure
60
137000
2000
hogy létrehozhassanak egy szerkezetet,
02:34
that will be important to me?
61
139000
2000
amely számomra fontos lesz?
02:36
Also, when we think about future technologies,
62
141000
2000
Ugyanígy, amikor a jövő technológiáiról gondolkodunk,
02:38
we start with the beginning of Earth.
63
143000
2000
a Föld keletkezésénél kell kezdenünk.
02:40
Basically, it took a billion years
64
145000
2000
Nagyjából egymilliárd évig tartott,
02:42
to have life on Earth.
65
147000
2000
amíg élőlények jelentek meg a Földön.
02:44
And very rapidly, they became multi-cellular,
66
149000
2000
Ezután azonban elég gyorsan soksejtűvé váltak,
02:46
they could replicate, they could use photosynthesis
67
151000
3000
tudtak szaporodni, képessé váltak a fotoszintézisre,
02:49
as a way of getting their energy source.
68
154000
2000
hogy energiát gyűjtsenek.
02:51
But it wasn't until about 500 million years ago --
69
156000
2000
De csak nagyjából 500 millió évvel ezelőtt --
02:53
during the Cambrian geologic time period --
70
158000
2000
a Kambrium időszak során --
02:55
that organisms in the ocean started making hard materials.
71
160000
3000
kezdtek el kemény agyagokat előállítani.
02:58
Before that, they were all soft, fluffy structures.
72
163000
3000
Azelőtt mind puha, képlékeny lények voltak.
03:01
And it was during this time
73
166000
2000
És ezalatt az idő alatt éppen
03:03
that there was increased calcium and iron
74
168000
2000
növekedett a kalcium, a vas
03:05
and silicon in the environment,
75
170000
2000
és a szilícium mennyisége a környezetben.
03:07
and organisms learned how to make hard materials.
76
172000
3000
És az élőlények megtanultak kemény anyagokat előállítani.
03:10
And so that's what I would like be able to do --
77
175000
2000
És ez az, amire én képessé szeretnék válni --
03:12
convince biology
78
177000
2000
meggyőzni a biológiát
03:14
to work with the rest of the periodic table.
79
179000
2000
hogy dolgozzon a periódusos rendszer többi részével.
03:16
Now if you look at biology,
80
181000
2000
Ha megnézitek a biológiát,
03:18
there's many structures like DNA and antibodies
81
183000
2000
sok olyan szerkezet van mint a DNS és az antitestek,
03:20
and proteins and ribosomes that you've heard about
82
185000
2000
a fehérjék és a riboszómák, melyekről tudhatod,
03:22
that are already nano-structured.
83
187000
2000
hogy már nano-struktúráltak.
03:24
So nature already gives us
84
189000
2000
Így a természet már adott nekünk
03:26
really exquisite structures on the nanoscale.
85
191000
2000
tökéletes nano-méretű struktúrákat.
03:28
What if we could harness them
86
193000
2000
Mi lenne, ha munkára fognánk őket
03:30
and convince them to not be an antibody
87
195000
2000
és meggyőznénk, hogy ne antitestek legyenek
03:32
that does something like HIV?
88
197000
2000
ami olyasmit csinál mint a HIV?
03:34
But what if we could convince them
89
199000
2000
Hanem rávennénk őket, hogy
03:36
to build a solar cell for us?
90
201000
2000
napelemet építsenek nekünk?
03:38
So here are some examples: these are some natural shells.
91
203000
2000
Itt van néhány példa: ezek természetes házak.
03:40
There are natural biological materials.
92
205000
2000
Természetes biológiai anyagok.
03:42
The abalone shell here -- and if you fracture it,
93
207000
2000
Itt a csigahéj - és ha eltöröd,
03:44
you can look at the fact that it's nano-structured.
94
209000
2000
láthatod, hogy nano-struktúrált.
03:46
There's diatoms made out of SIO2,
95
211000
3000
Ezek kovavázak szilicium-dioxidból,
03:49
and they're magnetotactic bacteria
96
214000
2000
ezek magnetotaktikus baktériumok
03:51
that make small, single-domain magnets used for navigation.
97
216000
3000
amik kis, egydoménes mágneseket használnak tájékozódásra.
03:54
What all these have in common
98
219000
2000
És ami ezekben közös az az,
03:56
is these materials are structured at the nanoscale,
99
221000
2000
hogy ezek az anyagok nano-léptékben készülnek,
03:58
and they have a DNA sequence
100
223000
2000
s e lényeknek van egy DNS szakaszuk,
04:00
that codes for a protein sequence
101
225000
2000
ami egy fehérjeláncot kódol,
04:02
that gives them the blueprint
102
227000
2000
s ez számukra egy tervrajz arra nézve, hogy
04:04
to be able to build these really wonderful structures.
103
229000
2000
hogyan építsék fel ezeket a csodálatos struktúrákat.
04:06
Now, going back to the abalone shell,
104
231000
2000
Visszatérve most a csigaházakhoz,
04:08
the abalone makes this shell by having these proteins.
105
233000
3000
a csiga a házát ezekkel a fehérjékkel építi.
04:11
These proteins are very negatively charged.
106
236000
2000
Ezek a fehérjék erősen negatív töltésűek,
04:13
And they can pull calcium out of the environment,
107
238000
2000
és meg tudják kötni a kalciumot a környezetből,
04:15
put down a layer of calcium and then carbonate, calcium and carbonate.
108
240000
3000
lerakva egy réteg kalciumot, aztán karbonátot, majd megint kalciumot és karbonátot.
04:18
It has the chemical sequences of amino acids,
109
243000
3000
Megvan az a kémiai aminosav-sorrend,
04:21
which says, "This is how to build the structure.
110
246000
2000
amely azt mondja: "Így építed fel a szerkezetet!
04:23
Here's the DNA sequence, here's the protein sequence
111
248000
2000
Itt a DNS kód és a fehérje szerkezet, hogy
04:25
in order to do it."
112
250000
2000
meg tudd ezt tenni"
04:27
And so an interesting idea is, what if you could take any material that you wanted,
113
252000
3000
Ezért érdekes az ötlet, hogy mi van, ha fogod az anyagot amit szeretnél,
04:30
or any element on the periodic table,
114
255000
2000
vagy a periódusos rendszer egy elemét,
04:32
and find its corresponding DNA sequence,
115
257000
3000
megkeresed a megfelelő DNS szakaszt,
04:35
then code it for a corresponding protein sequence
116
260000
2000
lefordítod aminosav-sorrendre, hogy kapj egy fehérjét,
04:37
to build a structure, but not build an abalone shell --
117
262000
3000
amely felépíti a szerkezetet. De ne csigaházat --
04:40
build something that, through nature,
118
265000
2000
hanem valamit, amivel a természetben
04:42
it has never had the opportunity to work with yet.
119
267000
3000
még nem volt alkalma dolgozni.
04:45
And so here's the periodic table.
120
270000
2000
Itt a periódusos rendszer.
04:47
And I absolutely love the periodic table.
121
272000
2000
Én imádom a periódusos rendszert.
04:49
Every year for the incoming freshman class at MIT,
122
274000
3000
Az MIT-n minden évben csináltatok a gólyáknak
04:52
I have a periodic table made that says,
123
277000
2000
egy periódusos rendszert amin az áll
04:54
"Welcome to MIT. Now you're in your element."
124
279000
3000
"Üdvözlünk az MIT-n. Most már elemedben vagy."
04:57
And you flip it over, and it's the amino acids
125
282000
3000
És ha megfordítod, ott vannak az aminosavak
05:00
with the PH at which they have different charges.
126
285000
2000
és a pH-értékek ahol különböző a töltésük.
05:02
And so I give this out to thousands of people.
127
287000
3000
És ezt kiosztjuk emberek ezreinek.
05:05
And I know it says MIT, and this is Caltech,
128
290000
2000
És tudom, hogy MIT van rajta, ez pedig a Caltech,
05:07
but I have a couple extra if people want it.
129
292000
2000
de van nálam pár, ha valaki szeretne.
05:09
And I was really fortunate
130
294000
2000
Abban a szerencsében volt részem,
05:11
to have President Obama visit my lab this year
131
296000
2000
hogy Obama elnök úr meglátogatott a laborban
05:13
on his visit to MIT,
132
298000
2000
idén az MIT-n.
05:15
and I really wanted to give him a periodic table.
133
300000
2000
Nagyon szerettem volna neki periódusos rendszert adni.
05:17
So I stayed up at night, and I talked to my husband,
134
302000
2000
Fentmaradtam éjszaka a férjemmel és arról beszéltünk,
05:19
"How do I give President Obama a periodic table?
135
304000
3000
"Hogyan adjam át Obama elnök úrnak a periódusos rendszert?"
05:22
What if he says, 'Oh, I already have one,'
136
307000
2000
Mi van, ha azt mondja "Ó, már megvan",
05:24
or, 'I've already memorized it'?" (Laughter)
137
309000
2000
vagy "Már bemagoltam?"
05:26
And so he came to visit my lab
138
311000
2000
Eljött tehát a laborba,
05:28
and looked around -- it was a great visit.
139
313000
2000
és körülnézett - nagyszerű volt.
05:30
And then afterward, I said,
140
315000
2000
Utána azt mondtam:
05:32
"Sir, I want to give you the periodic table
141
317000
2000
"Uram, szeretnék adni egy periódusos rendszert,
05:34
in case you're ever in a bind and need to calculate molecular weight."
142
319000
4000
hátha egyszer égető szükségét érzi a molekulasúly-számításnak."
05:38
And I thought molecular weight sounded much less nerdy
143
323000
2000
Úgy gondoltam, hogy a molekulasúly sokkal kevésbé kocka,
05:40
than molar mass.
144
325000
2000
mint a moláris tömeg.
05:42
And so he looked at it,
145
327000
2000
Ő ránézett,
05:44
and he said,
146
329000
2000
és azt mondta,
05:46
"Thank you. I'll look at it periodically."
147
331000
2000
"Köszönöm, majd elemezem."
05:48
(Laughter)
148
333000
2000
(Nevetés)
05:50
(Applause)
149
335000
4000
(Taps)
05:54
And later in a lecture that he gave on clean energy,
150
339000
3000
Később egy előadáson, amit a tiszta energiáról tartott,
05:57
he pulled it out and said,
151
342000
2000
előhúzta, és azt mondta:
05:59
"And people at MIT, they give out periodic tables."
152
344000
2000
És a MIT- n azok az emberek periódusos táblázatokat osztogatnak."
06:01
So basically what I didn't tell you
153
346000
3000
Szóval amit nem mondtam még, hogy 500 millió évvel ezelőtt
06:04
is that about 500 million years ago, organisms starter making materials,
154
349000
3000
az élőlények elkezdtek szilárd anyagokat gyártani,
06:07
but it took them about 50 million years to get good at it.
155
352000
2000
de közel 50 millió évükbe telt, hogy jók is legyenek benne.
06:09
It took them about 50 million years
156
354000
2000
Közel 50 millió évükbe telt,
06:11
to learn how to perfect how to make that abalone shell.
157
356000
2000
hogy tökéletesítsék, hogyan készítsék el ezt a csigaházat.
06:13
And that's a hard sell to a graduate student. (Laughter)
158
358000
2000
Ezt nehéz eladni egy végzős hallgatónak.
06:15
"I have this great project -- 50 million years."
159
360000
3000
"Itt ez a nagyszerű projekt -- 50 millió év..."
06:18
And so we had to develop a way
160
363000
2000
Szóval meg kellett találnunk a módját,
06:20
of trying to do this more rapidly.
161
365000
2000
hogy gyorsabban boldoguljunk.
06:22
And so we use a virus that's a non-toxic virus
162
367000
2000
Így hát egy vírust használunk, amely nem okoz bajt,
06:24
called M13 bacteriophage
163
369000
2000
úgy hívják, M13 bakteriofág,
06:26
that's job is to infect bacteria.
164
371000
2000
és baktériumokat fertőz.
06:28
Well it has a simple DNA structure
165
373000
2000
Egyszerű DNS-e van,
06:30
that you can go in and cut and paste
166
375000
2000
melybe bele tudsz nyúlni: kivághatsz és bele illeszthetsz
06:32
additional DNA sequences into it.
167
377000
2000
további DNS-szakaszokat.
06:34
And by doing that, it allows the virus
168
379000
2000
Ezáltal a vírus képes lesz véletlenszerű
06:36
to express random protein sequences.
169
381000
3000
fehérjeláncot produkálni.
06:39
And this is pretty easy biotechnology.
170
384000
2000
Ez egy rém egyszerű biotechnológiai játék.
06:41
And you could basically do this a billion times.
171
386000
2000
Ezt egymilliárdszor megismétled.
06:43
And so you can go in and have a billion different viruses
172
388000
2000
A végén lesz egymilliárd különböző vírusod,
06:45
that are all genetically identical,
173
390000
2000
melyek genetikailag mind egyediek.
06:47
but they differ from each other based on their tips,
174
392000
2000
de egymástól csak egy ponton különböznek:
06:49
on one sequence
175
394000
2000
egy kis szakaszban,
06:51
that codes for one protein.
176
396000
2000
amely pont egy aminosavat kódol.
06:53
Now if you take all billion viruses,
177
398000
2000
Most fogod mind az egymilliárd vírusodat,
06:55
and you can put them in one drop of liquid,
178
400000
2000
beleteszed őket egy csepp folyadékba,
06:57
you can force them to interact with anything you want on the periodic table.
179
402000
3000
és a periódusos rendszer bármelyik elemével érintkezésbe hozhatod őket.
07:00
And through a process of selection evolution,
180
405000
2000
Majd szelekciós fejlesztés útján
07:02
you can pull one out of a billion that does something that you'd like it to do,
181
407000
3000
kiemelheted azt az egyet, amely olyasmit csinál, ami neked tetszik,
07:05
like grow a battery or grow a solar cell.
182
410000
2000
pl. zseblámpaelemet vagy napelemet növeszt.
07:07
So basically, viruses can't replicate themselves; they need a host.
183
412000
3000
A vírusok amúgy nem képesek lemásolni magukat, gazdasejtre van szükségük.
07:10
Once you find that one out of a billion,
184
415000
2000
Amikor megtaláltad azt az egyet a milliárdból,
07:12
you infect it into a bacteria,
185
417000
2000
megfertőzöl vele egy baktériumot,
07:14
and you make millions and billions of copies
186
419000
2000
s így készítesz kismillió másolatot
07:16
of that particular sequence.
187
421000
2000
abból a bizonyos DNS-szekvenciából.
07:18
And so the other thing that's beautiful about biology
188
423000
2000
A másik csodás dolog a biológiában,
07:20
is that biology gives you really exquisite structures
189
425000
2000
hogy igazán tökéletes struktúrákat
07:22
with nice link scales.
190
427000
2000
kínál neked.
07:24
And these viruses are long and skinny,
191
429000
2000
Ezek hosszú és kecses vírusok,
07:26
and we can get them to express the ability
192
431000
2000
amiket képessé tehetünk, hogy
07:28
to grow something like semiconductors
193
433000
2000
olyanná fejlődjenek, mint a félvezetők
07:30
or materials for batteries.
194
435000
2000
vagy az elektromos elemek anyagai.
07:32
Now this is a high-powered battery that we grew in my lab.
195
437000
3000
Íme, itt egy nagy teljesítményű elem, amelyet a laboromban növesztettünk.
07:35
We engineered a virus to pick up carbon nanotubes.
196
440000
3000
Terveztünk egy vírust, amely szén nanocsöveket vesz fel.
07:38
So one part of the virus grabs a carbon nanotube.
197
443000
2000
A vírus egy része tart egy nanocsövet.
07:40
The other part of the virus has a sequence
198
445000
2000
A másik része rendelkezik egy utasítással,
07:42
that can grow an electrode material for a battery.
199
447000
3000
amely elektródanyagot képes növeszteni egy akkumulátor számára.
07:45
And then it wires itself to the current collector.
200
450000
3000
És ezután beköti magát az aktuális kollektorba.
07:48
And so through a process of selection evolution,
201
453000
2000
Szelekciós fejlesztés útján
07:50
we went from being able to have a virus that made a crummy battery
202
455000
3000
eljutottunk egy vacak akkumulátort gyártó vírustól
07:53
to a virus that made a good battery
203
458000
2000
egy jó akkumulátort gyártóig,
07:55
to a virus that made a record-breaking, high-powered battery
204
460000
3000
majd egy rekord teljesítményűig,
07:58
that's all made at room temperature, basically at the bench top.
205
463000
3000
mindezt szobahőmérsékleten, nagyjából az asztalon.
08:01
And that battery went to the White House for a press conference.
206
466000
3000
Elküldtük az akkumulátort a Fehér Házba egy sajtótájékozatóra.
08:04
I brought it here.
207
469000
2000
És elhoztam ide is.
08:06
You can see it in this case -- that's lighting this LED.
208
471000
3000
És most láthatjátok, ettől világít ez a LED.
08:09
Now if we could scale this,
209
474000
2000
Ha fel tudnánk nagyítani,
08:11
you could actually use it
210
476000
2000
akkor használhatnánk
08:13
to run your Prius,
211
478000
2000
Prius meghajtására is,
08:15
which is my dream -- to be able to drive a virus-powered car.
212
480000
3000
ami az álmom -- vírussal meghajtott autót vezetni.
08:19
But it's basically --
213
484000
2000
De alapvetően
08:21
you can pull one out of a billion.
214
486000
3000
csak kiemelsz egyet a milliárdból.
08:24
You can make lots of amplifications to it.
215
489000
2000
Kiegészítéseket csinálhatsz hozzá a laborban.
08:26
Basically, you make an amplification in the lab,
216
491000
2000
Kiegészítéseket csinálhatsz hozzá a laborban,
08:28
and then you get it to self-assemble
217
493000
2000
és ráveszed, hogy önszerveződjék
08:30
into a structure like a battery.
218
495000
2000
akkumulátor-szerű struktúrává.
08:32
We're able to do this also with catalysis.
219
497000
2000
Katalizátorral is megcsinálhatjuk ezt.
08:34
This is the example
220
499000
2000
Például víz
08:36
of photocatalytic splitting of water.
221
501000
2000
fotokatalitikus bontásához.
08:38
And what we've been able to do
222
503000
2000
Sőt, képessé váltunk arra is,
08:40
is engineer a virus to basically take dye-absorbing molecules
223
505000
3000
hogy vírusokkal összegyűjtsünk festékkötő molekulákat,
08:43
and line them up on the surface of the virus
224
508000
2000
ráhelyezzük ezeket a vírus felszínére,
08:45
so it acts as an antenna,
225
510000
2000
és ez úgy működik, mint egy antenna:
08:47
and you get an energy transfer across the virus.
226
512000
2000
energiát csapdázhatsz a vírussal.
08:49
And then we give it a second gene
227
514000
2000
Majd adunk neki egy másik gént,
08:51
to grow an inorganic material
228
516000
2000
hogy alkosson olyan szervetlen anyagot,
08:53
that can be used to split water
229
518000
2000
amivel elbonthatja a vizet
08:55
into oxygen and hydrogen
230
520000
2000
oxigénre és hidrogénre,
08:57
that can be used for clean fuels.
231
522000
2000
ami tiszta üzemanyagként használható.
08:59
And I brought an example with me of that today.
232
524000
2000
Hoztam egy példát.
09:01
My students promised me it would work.
233
526000
2000
A hallgatóim megígérték, hogy működni fog.
09:03
These are virus-assembled nanowires.
234
528000
2000
Ezek vírus-alkotta nanovezetékek.
09:05
When you shine light on them, you can see them bubbling.
235
530000
3000
Ha megvilágítod, látod, hogy bugyborékol.
09:08
In this case, you're seeing oxygen bubbles come out.
236
533000
3000
Ez esetben oxigén-buborékokat látsz távozni.
09:12
And basically, by controlling the genes,
237
537000
3000
És végülis a géneket irányítva,
09:15
you can control multiple materials to improve your device performance.
238
540000
3000
több anyagot irányíthatsz, így fokozva eszközöd teljesítményét.
09:18
The last example are solar cells.
239
543000
2000
A következő példa a napelemek.
09:20
You can also do this with solar cells.
240
545000
2000
Megcsinálhatod mindezt napelemekkel is.
09:22
We've been able to engineer viruses
241
547000
2000
Tudunk vírusokat tervezni,
09:24
to pick up carbon nanotubes
242
549000
2000
hogy nanocsöveket vegyenek fel
09:26
and then grow titanium dioxide around them --
243
551000
4000
majd titán-dioxidot növesztünk köréjük --
09:30
and use as a way of getting electrons through the device.
244
555000
4000
s így elektronokat nyerhetünk a készülékből.
09:34
And what we've found is through genetic engineering,
245
559000
2000
Azt találtuk, hogy genetikai tervezéssel
09:36
we can actually increase
246
561000
2000
rekord nagyságúra növelhetjük
09:38
the efficiencies of these solar cells
247
563000
3000
a napelemek teljesítményét
09:41
to record numbers
248
566000
2000
amelyek ezeket a festékkötő
09:43
for these types of dye-sensitized systems.
249
568000
3000
vízbontó rendszereket ellátják.
09:46
And I brought one of those as well
250
571000
2000
Hoztam egy ilyet is,
09:48
that you can play around with outside afterward.
251
573000
3000
ezzel majd odakint eljátszhattok.
09:51
So this is a virus-based solar cell.
252
576000
2000
Szóval egy vírus-alapú napelem.
09:53
Through evolution and selection,
253
578000
2000
Fejlesztéssel és szelekcióval
09:55
we took it from an eight percent efficiency solar cell
254
580000
3000
8%-os hatékonyságú napelemből
09:58
to an 11 percent efficiency solar cell.
255
583000
3000
11%-os hatékonyságút fejlesztettünk.
10:01
So I hope that I've convinced you
256
586000
2000
Remélem hát, hogy meggyőztelek titeket,
10:03
that there's a lot of great, interesting things to be learned
257
588000
3000
nagyszerű és érdekes dolgot kell még megtudjunk
10:06
about how nature makes materials --
258
591000
2000
arról, hogyan csinálja a természet ezeket az anyagokat --
10:08
and taking it the next step
259
593000
2000
és eljutni a következő lépésig,
10:10
to see if you can force,
260
595000
2000
hogy megtudjuk, rávehető-e,
10:12
or whether you can take advantage of how nature makes materials,
261
597000
2000
vagy hasznosítható-e ahogyan ezeket az anyagokat a természet elkészíti
10:14
to make things that nature hasn't yet dreamed of making.
262
599000
3000
hogy olyan dolgokat alkossunk, melyekről a természet
10:17
Thank you.
263
602000
2000
még csak nem is álmodott. Köszönöm.
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