TEDxCaltech
Angela Belcher: Using nature to grow batteries
안젤라 벨쳐: 배터리를 만들기 위해 자연을 이용하다
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전복 조개에 영감을 받아, Angela Belcher가 인간이 사용할 수 있는 멋진 나노크기의 구조를 만들기 위해 바이러스를 프로그램합니다. 방향적 진화를 통해 고성능의 유전자를 골라냄으로써 청정 수소 연료와 전례 없는 수준의 태양 전지와 같은 강력한 새 배터리를 만들어냅니다. TEDxCaltech에서, 그녀는 그 과정을 설명합니다.
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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0
3000
오늘 저는 자연이 물질을 만드는 방법에 대해 얘기하려합니다.
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I brought along with me an abalone shell.
1
3000
2000
여기 전복 조개를 가져왔습니다.
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This abalone shell is a biocomposite material
2
5000
3000
이 전복은 98%가 탄산칼슘이고
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that's 98 percent by mass calcium carbonate
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8000
3000
2%가 단백질로 이루어진
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and two percent by mass protein.
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11000
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생-혼합물 입니다.
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Yet, it's 3,000 times tougher
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13000
2000
맞아요, 이 전복은 전복이 있던 곳의
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than its geological counterpart.
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15000
2000
지질학적 상대보다 3000배나 강하죠.
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And a lot of people might use structures like abalone shells,
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3000
많은 사람들은 전복이나 분필과 같은 구조들을
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like chalk.
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20000
2000
사용할 지도 모릅니다.
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I've been fascinated by how nature makes materials,
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22000
2000
저는 자연이 어떻게 물질을 만드는 지에 완전히 매료되었습니다
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and there's a lot of sequence
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2000
자연이 그런 정교한 일을
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to how they do such an exquisite job.
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26000
2000
해내기 위해서는 많은 단계가 있습니다.
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Part of it is that these materials
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28000
2000
그 중 몇가지는 이 물질들이
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are macroscopic in structure,
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30000
2000
눈에 보이는 구조이지만,
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but they're formed at the nanoscale.
14
32000
2000
그것들은 나노크기로 형성된다는 것입니다.
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They're formed at the nanoscale,
15
34000
2000
이 물질들은 나노크기로 형성되고,
00:51
and they use proteins that are coded by the genetic level
16
36000
3000
유전 단계로 암호화된 단백질을 사용하여
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that allow them to build these really exquisite structures.
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39000
3000
굉장히 정교한 구조를 만들게 합니다
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So something I think is very fascinating
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42000
2000
제가 매혹적이라 생각하는 것은
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is what if you could give life
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44000
3000
만약 배터리나 태양 전지 같이
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to non-living structures,
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47000
2000
살아있지 않은 구조들에
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like batteries and like solar cells?
21
49000
2000
삶을 부여할 수 있다면 어떨까요?
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What if they had some of the same capabilities
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51000
2000
만약 그것들에도 전복처럼 어떤
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that an abalone shell did,
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53000
2000
같은 능력이 있다면 어떨까요?
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in terms of being able
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55000
2000
실온과 대기압에서
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to build really exquisite structures
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57000
2000
정말 정교한 구조를 만드는 것이
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at room temperature and room pressure,
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59000
2000
가능하다면 말입니다. 무독성 화학물을 사용하고
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using non-toxic chemicals
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61000
2000
무독성 물질을
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and adding no toxic materials back into the environment?
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63000
3000
환경에 더함과 동시에 말입니다.
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So that's the vision that I've been thinking about.
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66000
3000
이것이 제가 생각해온 비전입니다.
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And so what if you could grow a battery in a Petri dish?
30
69000
2000
페트리 접시에 배터리를 만들 수 있다면 어떨까요?
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Or, what if you could give genetic information to a battery
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71000
3000
또는, 만약 유전 정보를 배터리에 주입해
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so that it could actually become better
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74000
2000
실제로 시간 함수로써 더 나아질 수 있고,
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as a function of time,
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76000
2000
친환경적으로
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and do so in an environmentally friendly way?
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78000
2000
해결할 수 있다면 어떨까요?
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And so, going back to this abalone shell,
35
80000
3000
전복 조개로 돌아가,
01:38
besides being nano-structured,
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83000
2000
나노 구조로 된 것 뿐만 아니라
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one thing that's fascinating,
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85000
2000
매력적인 점은
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is when a male and a female abalone get together,
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87000
2000
수컷 전복과 암컷 전복이 함께할 때,
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they pass on the genetic information
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89000
2000
그들은 이 유전 정보를
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that says, "This is how to build an exquisite material.
40
91000
3000
이렇게 전달한다는 것이죠. “이것이 정교한 물질을 만드는 방법이다.
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Here's how to do it at room temperature and pressure,
41
94000
2000
이것이 실온과 대기압에서 하는 방법을 담고 있고,
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using non-toxic materials."
42
96000
2000
무독성 물질을 사용한다.”
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Same with diatoms, which are shown right here, which are glasseous structures.
43
98000
3000
이곳에 빛나고 있는, 유리같은 구조를 가진 규조류와 같죠.
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Every time the diatoms replicate,
44
101000
2000
규조류가 복제할 때마다,
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they give the genetic information that says,
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103000
2000
그것은 이렇게 쓰여진 유전 정보를 제공합니다.
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"Here's how to build glass in the ocean
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105000
2000
“이것이 바다에 완벽히 나노 구조로 된
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that's perfectly nano-structured.
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107000
2000
유리를 만드는 방법이다.
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And you can do it the same, over and over again."
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109000
2000
그리고 이 방법은 계속 할 수 있다.”
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So what if you could do the same thing
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111000
2000
만약 태양 전지나 배터리에
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with a solar cell or a battery?
50
113000
2000
같은 것을 할 수 있다면 어떨까요?
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I like to say my favorite biomaterial is my four year-old.
51
115000
3000
제가 가장 좋아하는 생명체는 저의 4살 배기 자식입니다.
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But anyone who's ever had, or knows, small children
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118000
3000
아이를 가져본 분, 또는 아시는 분이라면 아시듯,
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knows they're incredibly complex organisms.
53
121000
3000
아이들은 믿을 수 없을 정도로 복잡한 생명체들입니다.
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And so if you wanted to convince them
54
124000
2000
그리고 만약 여러분이 아이들을 싫어하는 것을 하도록
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to do something they don't want to do, it's very difficult.
55
126000
2000
납득시키려 한다면, 그것은 굉장히 어려운 일입니다.
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So when we think about future technologies,
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128000
3000
그러니 우리가 미래 기술에 대해 생각할 때,
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we actually think of using bacteria and virus,
57
131000
2000
우리는 사실 간단한 생명체들인
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simple organisms.
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133000
2000
박테리아와 바이러스를 생각합니다.
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Can you convince them to work with a new toolbox,
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135000
2000
여러분은 그들을 새로운 도구 상자와 작업하도록 하여
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so that they can build a structure
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137000
2000
저에게 중요해질 구조물을
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that will be important to me?
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139000
2000
만들게 할 수 있을까요?
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Also, when we think about future technologies,
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141000
2000
또, 미래 기술도 생각해 보세요.
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we start with the beginning of Earth.
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143000
2000
지구의 시작에서 출발해봅시다.
02:40
Basically, it took a billion years
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145000
2000
기본적으로, 지구에 생명체가 있기까지
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to have life on Earth.
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147000
2000
10억년이 걸렸습니다.
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And very rapidly, they became multi-cellular,
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149000
2000
그리고 무척 빠르게, 그것들은 다세포생물이 되고,
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they could replicate, they could use photosynthesis
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151000
3000
복제를 할 수도 있고, 에너지 자원을 얻는 방법으로
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as a way of getting their energy source.
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154000
2000
광합성을 할 수도 있게 되었습니다.
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But it wasn't until about 500 million years ago --
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156000
2000
그러나 5억년 전까진
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during the Cambrian geologic time period --
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158000
2000
—캄브리아기 동안이죠— 바다 생물들은
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that organisms in the ocean started making hard materials.
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160000
3000
단단한 생물들을 만들어내기 시작하지 않았습니다.
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Before that, they were all soft, fluffy structures.
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163000
3000
그 전에는 모두 부드럽고, 솜털이 덮인 구조였죠.
03:01
And it was during this time
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166000
2000
그 기간 동안 칼슘과 철,
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that there was increased calcium and iron
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168000
2000
그리고 실리콘이 환경에서
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and silicon in the environment,
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170000
2000
늘어나게 되었습니다.
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and organisms learned how to make hard materials.
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172000
3000
생물들은 이 단단한 물질들을 사용하는 법을 배웠죠.
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And so that's what I would like be able to do --
77
175000
2000
그것이 제가 할 수 있게 하고자 하는 것입니다.
03:12
convince biology
78
177000
2000
생물학이 주기율표의
03:14
to work with the rest of the periodic table.
79
179000
2000
나머지와 작업하도록 확신시키는 것이죠.
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Now if you look at biology,
80
181000
2000
이제 생물학을 들여다보면,
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there's many structures like DNA and antibodies
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183000
2000
여러분들이 이미 나노 구조로 되어있다고 들은 적이 있을
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and proteins and ribosomes that you've heard about
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185000
2000
DNA나 항체, 단백질같은
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that are already nano-structured.
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187000
2000
많은 구조물들이 있습니다.
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So nature already gives us
84
189000
2000
자연은 이미 우리들에게
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really exquisite structures on the nanoscale.
85
191000
2000
나노크기의 복잡한 구조를 제공한 것이죠.
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What if we could harness them
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193000
2000
만약 우리가 그것들을 활용해
03:30
and convince them to not be an antibody
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195000
2000
에이즈 바이러스(HIV)같은 것에 대응하는
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that does something like HIV?
88
197000
2000
항체가 되지 않게 만들려면 어떨까요?
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But what if we could convince them
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199000
2000
만약 우리가 그것들이 우리에게
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to build a solar cell for us?
90
201000
2000
태양 전지를 만들게 하면 어떨까요?
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So here are some examples: these are some natural shells.
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203000
2000
몇가지 예가 있습니다. 이것들은 천연 조개입니다.
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There are natural biological materials.
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205000
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천연의 생물학적 물질이 존재합니다.
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The abalone shell here -- and if you fracture it,
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207000
2000
여기에 전복 조개—만약 이것을 깬다면
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you can look at the fact that it's nano-structured.
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209000
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이것이 나노 구조로 되어있는 것을 볼 수 있습니다.
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There's diatoms made out of SIO2,
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211000
3000
여기에 이산화 규소로 만들어진 규조는
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and they're magnetotactic bacteria
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214000
2000
작고, 방향을 찾는 데 사용되는 단일 도메인으로 된
03:51
that make small, single-domain magnets used for navigation.
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216000
3000
자석을 만드는 주자성(走磁性)의 박테리아입니다.
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What all these have in common
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219000
2000
이것들의 공통점은 이들이
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is these materials are structured at the nanoscale,
99
221000
2000
나노크기로 구조화되어있고,
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and they have a DNA sequence
100
223000
2000
단백질 서열로 암호화되고,
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that codes for a protein sequence
101
225000
2000
굉장히 멋진 구조를 만들게 하는
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that gives them the blueprint
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227000
2000
청사진을 제공하는
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to be able to build these really wonderful structures.
103
229000
2000
DNA 단계가 있습니다.
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Now, going back to the abalone shell,
104
231000
2000
이제 전복 조개로 돌아가서,
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the abalone makes this shell by having these proteins.
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233000
3000
전복은 이러한 단백질을 가짐으로써 이런 껍질을 만듭니다.
04:11
These proteins are very negatively charged.
106
236000
2000
이 단백질은 음전하로 되어있습니다.
04:13
And they can pull calcium out of the environment,
107
238000
2000
이것들은 환경에서 칼슘을 빼내어,
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put down a layer of calcium and then carbonate, calcium and carbonate.
108
240000
3000
칼슘과 탄산염 층을 만들고, 또 마찬가지 층을 만듭니다
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It has the chemical sequences of amino acids,
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243000
3000
그것은 아미노산의 화학적 서열을 가지는데
04:21
which says, "This is how to build the structure.
110
246000
2000
이렇게 되어있습니다. “이것이 구조를 만드는 방법이다.”
04:23
Here's the DNA sequence, here's the protein sequence
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248000
2000
여기에 DNA 서열이 있고, 그것을 하기 위한
04:25
in order to do it."
112
250000
2000
단백질 서열이 있다."
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And so an interesting idea is, what if you could take any material that you wanted,
113
252000
3000
흥미로운 아이디어는, 만약 여러분이 원하는 아무 물질이나,
04:30
or any element on the periodic table,
114
255000
2000
주기율표에 아무 원소를 가져다가,
04:32
and find its corresponding DNA sequence,
115
257000
3000
그것이 일치하는 DNA 서열을 찾아,
04:35
then code it for a corresponding protein sequence
116
260000
2000
그에 맞는 단백질 서열로 암호화해서
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to build a structure, but not build an abalone shell --
117
262000
3000
구조를 만들면— 전복 조개를 만들지는 않고,
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build something that, through nature,
118
265000
2000
자연을 통해, 여지껏 작업해볼 기회가
04:42
it has never had the opportunity to work with yet.
119
267000
3000
없었던 어떤 새로운 것을 형성하면 어떻게 될까 하는것입니다.
04:45
And so here's the periodic table.
120
270000
2000
여기 주기율표가 있습니다.
04:47
And I absolutely love the periodic table.
121
272000
2000
전 주기율표를 굉장히 좋아하죠.
04:49
Every year for the incoming freshman class at MIT,
122
274000
3000
매년 MIT에 들어오는 신입생들을 위해,
04:52
I have a periodic table made that says,
123
277000
2000
저는 이렇게 쓰여진 주기율표를 만들었습니다.
04:54
"Welcome to MIT. Now you're in your element."
124
279000
3000
“MIT에 어서오세요. 이제 여러분은 자신의 원소안에 있습니다.”
04:57
And you flip it over, and it's the amino acids
125
282000
3000
그것을 집어보면, 각각 다른 전하를
05:00
with the PH at which they have different charges.
126
285000
2000
가진 PH를 가진 아미노산이 있습니다.
05:02
And so I give this out to thousands of people.
127
287000
3000
전 이것을 수천명에게 줍니다.
05:05
And I know it says MIT, and this is Caltech,
128
290000
2000
물론 전 여기에 MIT라고 씌여져 있고, 여기는 Caltech이지만,
05:07
but I have a couple extra if people want it.
129
292000
2000
원하신다면 여기 더 있습니다.
05:09
And I was really fortunate
130
294000
2000
전 이번 년도에
05:11
to have President Obama visit my lab this year
131
296000
2000
오바마 대통령께서 MIT에 제 실험실에
05:13
on his visit to MIT,
132
298000
2000
방문하시게 되어 행운이었고,
05:15
and I really wanted to give him a periodic table.
133
300000
2000
전 그분께 이 주기율표를 드리고 싶었습니다.
05:17
So I stayed up at night, and I talked to my husband,
134
302000
2000
그래서 전 밤을 샌 뒤, 제 남편에게 물었습니다.
05:19
"How do I give President Obama a periodic table?
135
304000
3000
“저기 내가 이 주기율표를 어떻게 대통령께 드릴까?”
05:22
What if he says, 'Oh, I already have one,'
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307000
2000
만약 그가 이러면 어쩌지? “오, 전 이미 있습니다.”
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or, 'I've already memorized it'?" (Laughter)
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309000
2000
아니면 “이미 외웠습니다”라고 하면?
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And so he came to visit my lab
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311000
2000
대통령께서 제 실험실에 오셔서
05:28
and looked around -- it was a great visit.
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313000
2000
둘러보시고 – 그의 방문은 정말 기뻤죠.
05:30
And then afterward, I said,
140
315000
2000
그 후 제가 말했습니다.
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"Sir, I want to give you the periodic table
141
317000
2000
“대통령님, 곤경에 처할 때나 분자량을
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in case you're ever in a bind and need to calculate molecular weight."
142
319000
4000
계산할 때를 대비해 이 주기율표를 드리고 싶습니다.”
05:38
And I thought molecular weight sounded much less nerdy
143
323000
2000
전 그 때 분자량이 물질량보다 덜 따분하게
05:40
than molar mass.
144
325000
2000
들릴거라 생각했죠.
05:42
And so he looked at it,
145
327000
2000
그분께서 이러셨습니다.
05:44
and he said,
146
329000
2000
그분께서 이러셨습니다.
05:46
"Thank you. I'll look at it periodically."
147
331000
2000
“감사합니다. 주기적으로 보도록 하죠.”
05:48
(Laughter)
148
333000
2000
(하하)
05:50
(Applause)
149
335000
4000
(짝짝짝)
05:54
And later in a lecture that he gave on clean energy,
150
339000
3000
후에 그분께서 청정 에너지에 관한 강연을 하실 때,
05:57
he pulled it out and said,
151
342000
2000
그것을 꺼내 이러셨죠.
05:59
"And people at MIT, they give out periodic tables."
152
344000
2000
“그리고 MIT 사람들은, 제게 주기율표를 주었습니다.”
06:01
So basically what I didn't tell you
153
346000
3000
그러니 기본적으로 제가
06:04
is that about 500 million years ago, organisms starter making materials,
154
349000
3000
말하지 않은 것은 5억년 전, 생물들이 물질을 만들기 시작했으나,
06:07
but it took them about 50 million years to get good at it.
155
352000
2000
그것을 잘 다루기까진 5천만년이 더 걸렸다는 것입니다.
06:09
It took them about 50 million years
156
354000
2000
이 전복 껍질을 완벽히 만들도록
06:11
to learn how to perfect how to make that abalone shell.
157
356000
2000
배우는 것이 5천만년이 더 걸린겁니다.
06:13
And that's a hard sell to a graduate student. (Laughter)
158
358000
2000
대학원생에겐 어려운 것이죠.
06:15
"I have this great project -- 50 million years."
159
360000
3000
“난 대단한 기획이 있어. 5천만년이 걸리는.”
06:18
And so we had to develop a way
160
363000
2000
그래서 우리는 이것을 더 빨리
06:20
of trying to do this more rapidly.
161
365000
2000
하기 위해 방법을 개발해야 했습니다.
06:22
And so we use a virus that's a non-toxic virus
162
367000
2000
우리는 무독성 바이러스인
06:24
called M13 bacteriophage
163
369000
2000
M13 박테리오파지를 사용했습니다.
06:26
that's job is to infect bacteria.
164
371000
2000
그것은 박테리아를 감염시키죠.
06:28
Well it has a simple DNA structure
165
373000
2000
그것은 간단한 DNA 구조를 가져
06:30
that you can go in and cut and paste
166
375000
2000
우리가 그것을 가지고 자르고 추가로
06:32
additional DNA sequences into it.
167
377000
2000
DNA 서열을 붙일 수도 있습니다.
06:34
And by doing that, it allows the virus
168
379000
2000
그리고 그것을 함으로써, 바이러스가
06:36
to express random protein sequences.
169
381000
3000
무작위의 단백질 서열을 표현하게 합니다.
06:39
And this is pretty easy biotechnology.
170
384000
2000
이것은 꽤 쉬운 생명공학입니다.
06:41
And you could basically do this a billion times.
171
386000
2000
이것은 1조번 정도도 할 수 있죠.
06:43
And so you can go in and have a billion different viruses
172
388000
2000
또한 유전적으로 동일한 1조개의 다른 바이러스를
06:45
that are all genetically identical,
173
390000
2000
만들 수도 있지만,
06:47
but they differ from each other based on their tips,
174
392000
2000
그것들은 각각의 끝에 있는, 한개의 단백질을
06:49
on one sequence
175
394000
2000
암호화하는
06:51
that codes for one protein.
176
396000
2000
한 서열에 의해 차이점이 생깁니다.
06:53
Now if you take all billion viruses,
177
398000
2000
만약 그 바이러스들을 가져다,
06:55
and you can put them in one drop of liquid,
178
400000
2000
액체 한 방울에 주입하면,
06:57
you can force them to interact with anything you want on the periodic table.
179
402000
3000
그것들이 여러분이 주기율표에 아무 원소와 소통하도록 강요하게 됩니다.
07:00
And through a process of selection evolution,
180
405000
2000
발전을 선택하는 과정을 통해,
07:02
you can pull one out of a billion that does something that you'd like it to do,
181
407000
3000
여러분이 원하는 것을 하는, 꼭 배터리나 태양 전지를 만드는 것 같은,
07:05
like grow a battery or grow a solar cell.
182
410000
2000
바이러스를 하나 뽑을 수도 있게 됩니다.
07:07
So basically, viruses can't replicate themselves; they need a host.
183
412000
3000
기본적으로, 바이러스는 스스로 복제하지 못해 숙주가 필요합니다.
07:10
Once you find that one out of a billion,
184
415000
2000
한번 1조의 바이러스 중 하나를 찾으면,
07:12
you infect it into a bacteria,
185
417000
2000
그것을 박테리아에 감염시켜,
07:14
and you make millions and billions of copies
186
419000
2000
특정한 서열의 많은 수를
07:16
of that particular sequence.
187
421000
2000
복제 할 수 있게됩니다.
07:18
And so the other thing that's beautiful about biology
188
423000
2000
생물학의 또다른 아름다운 것은 그것이
07:20
is that biology gives you really exquisite structures
189
425000
2000
여러분께 멋진 수준의 연결들을 포함하는 정교한 구조를
07:22
with nice link scales.
190
427000
2000
제공한다는 것입니다.
07:24
And these viruses are long and skinny,
191
429000
2000
이런 바이러스들은 길고 가늘어,
07:26
and we can get them to express the ability
192
431000
2000
우리가 그것들을 이용해 반도체,
07:28
to grow something like semiconductors
193
433000
2000
또는 배터리를 만드는 물질들을
07:30
or materials for batteries.
194
435000
2000
만들어내게 할 수 있습니다.
07:32
Now this is a high-powered battery that we grew in my lab.
195
437000
3000
이것은 제 실험실에서 저희가 만든 고전력 배터리입니다.
07:35
We engineered a virus to pick up carbon nanotubes.
196
440000
3000
저희는 탄소 나노튜브를 고르기 위해 바이러스를 조작했습니다.
07:38
So one part of the virus grabs a carbon nanotube.
197
443000
2000
바이러스의 다른 부분은 배터리를 위한
07:40
The other part of the virus has a sequence
198
445000
2000
전극 물질을 만들 수 있는
07:42
that can grow an electrode material for a battery.
199
447000
3000
서열를 가지고 있습니다.
07:45
And then it wires itself to the current collector.
200
450000
3000
그리고 스스로를 집전 장치에 전이합니다.
07:48
And so through a process of selection evolution,
201
453000
2000
그리고 선택 진화 과정을 통해,
07:50
we went from being able to have a virus that made a crummy battery
202
455000
3000
저희는 형편없는 배터리를 가진 바이러스에서
07:53
to a virus that made a good battery
203
458000
2000
좋은 배터리를 가진 바이러스로,
07:55
to a virus that made a record-breaking, high-powered battery
204
460000
3000
현존수준을 넘어서는, 실온에서 만들어진, 기본적으로 벤치 위에 있는
07:58
that's all made at room temperature, basically at the bench top.
205
463000
3000
고전력의 바이러스를 가지게 되었습니다.
08:01
And that battery went to the White House for a press conference.
206
466000
3000
그 배터리는 백악관에 기자 회견을 위해 보내졌습니다.
08:04
I brought it here.
207
469000
2000
여기에 가져왔습니다.
08:06
You can see it in this case -- that's lighting this LED.
208
471000
3000
이 케이스 안에 있는 게 보이시죠. 이 LED를 비추고있죠.
08:09
Now if we could scale this,
209
474000
2000
이것을 확대해, 프리우스를
08:11
you could actually use it
210
476000
2000
달리게 사용할 수 있죠.
08:13
to run your Prius,
211
478000
2000
그것은 제 꿈이기도 합니다.
08:15
which is my dream -- to be able to drive a virus-powered car.
212
480000
3000
바이러스로 달리는 차를 운전하게 하는거죠.
08:19
But it's basically --
213
484000
2000
그러나 기본적으로,
08:21
you can pull one out of a billion.
214
486000
3000
1조개의 바이러스 중 하나를 빼낼 수 있죠.
08:24
You can make lots of amplifications to it.
215
489000
2000
1조개의 바이러스 중 하나를 빼낼 수 있죠.
08:26
Basically, you make an amplification in the lab,
216
491000
2000
기본적으로, 실험실안에서 확장을 만들 수 있습니다.
08:28
and then you get it to self-assemble
217
493000
2000
그리고 배터리같은 구조로
08:30
into a structure like a battery.
218
495000
2000
자기 조립을 하게 합니다.
08:32
We're able to do this also with catalysis.
219
497000
2000
촉매제와 함께 이것을 할 수도 있습니다.
08:34
This is the example
220
499000
2000
이것은 물을
08:36
of photocatalytic splitting of water.
221
501000
2000
분리하는 광촉매의 예입니다.
08:38
And what we've been able to do
222
503000
2000
그리고 저희가 가능하게 한 것은
08:40
is engineer a virus to basically take dye-absorbing molecules
223
505000
3000
바이러스를 조작해 염료를 흡수하는 분자를 가지고
08:43
and line them up on the surface of the virus
224
508000
2000
그것들을 바이러스의 표면에 배열해
08:45
so it acts as an antenna,
225
510000
2000
안테나처럼 작동하게 하고,
08:47
and you get an energy transfer across the virus.
226
512000
2000
우리는 바이러스를 통해 에너지를 전달하는 것입니다.
08:49
And then we give it a second gene
227
514000
2000
저희는 유전자가 물이
08:51
to grow an inorganic material
228
516000
2000
깨끗한 연료로 사용될 수 있는
08:53
that can be used to split water
229
518000
2000
산소와 수소로 나뉘게
08:55
into oxygen and hydrogen
230
520000
2000
사용할 수 있는 무기물로
08:57
that can be used for clean fuels.
231
522000
2000
성장하게 잠시 둡니다.
08:59
And I brought an example with me of that today.
232
524000
2000
오늘 제가 그 예를 가져왔습니다.
09:01
My students promised me it would work.
233
526000
2000
저의 학생들이 잘 될것이라 약속했죠.
09:03
These are virus-assembled nanowires.
234
528000
2000
이것들은 바이러스가 모은 나노와이어입니다.
09:05
When you shine light on them, you can see them bubbling.
235
530000
3000
이것을 비추면, 거품이 솟는 것을 볼 수 있습니다.
09:08
In this case, you're seeing oxygen bubbles come out.
236
533000
3000
이것을 비추면, 거품이 솟는 것을 볼 수 있습니다.
09:12
And basically, by controlling the genes,
237
537000
3000
유전자를 조정함으로써, 여러분의 장치의
09:15
you can control multiple materials to improve your device performance.
238
540000
3000
수행능력을 향상시키기 위해 다수의 물질을 조정하게 됩니다.
09:18
The last example are solar cells.
239
543000
2000
마지막 예는 태양 전지입니다.
09:20
You can also do this with solar cells.
240
545000
2000
태양전지를 사용해 이걸 할 수도 있죠
09:22
We've been able to engineer viruses
241
547000
2000
저희는 바이러스를 조작해 탄소 나노튜브를
09:24
to pick up carbon nanotubes
242
549000
2000
골라 이산화티타늄을 그것들 주변에 자라게
09:26
and then grow titanium dioxide around them --
243
551000
4000
할 수 있게되었고, 이것을 장치를 통해
09:30
and use as a way of getting electrons through the device.
244
555000
4000
전자를 얻는 방법으로 사용하게 되었습니다.
09:34
And what we've found is through genetic engineering,
245
559000
2000
그리고 저희가 알아낸 것은, 유전자 공학을 통해,
09:36
we can actually increase
246
561000
2000
저희가 염료에 민감한
09:38
the efficiencies of these solar cells
247
563000
3000
시스템의 종류를 위해
09:41
to record numbers
248
566000
2000
숫자를 기록하는
09:43
for these types of dye-sensitized systems.
249
568000
3000
태양 전지의 효율을 늘리게 되었습니다.
09:46
And I brought one of those as well
250
571000
2000
그중 하나를 또 가져와 후에
09:48
that you can play around with outside afterward.
251
573000
3000
바깥에서 가지고 놀도록 하겠습니다.
09:51
So this is a virus-based solar cell.
252
576000
2000
이것은 바이러스 기반의 태양 전지입니다.
09:53
Through evolution and selection,
253
578000
2000
진화와 선택을 통해,
09:55
we took it from an eight percent efficiency solar cell
254
580000
3000
저희는 8%의 효율을 가진 태양 전지를
09:58
to an 11 percent efficiency solar cell.
255
583000
3000
11% 효율로 끌어올리게 되었습니다.
10:01
So I hope that I've convinced you
256
586000
2000
자, 자연이 어떻게
10:03
that there's a lot of great, interesting things to be learned
257
588000
3000
물질들을 만드는지 배우는 것엔 엄청나고 흥미로운 것이
10:06
about how nature makes materials --
258
591000
2000
있다고 잘 확인시켜드렸길 바랍니다.
10:08
and taking it the next step
259
593000
2000
그리고 이것을 다음 단계로 가져가
10:10
to see if you can force,
260
595000
2000
자연이 물질을 만드는 것에
10:12
or whether you can take advantage of how nature makes materials,
261
597000
2000
장점을 얻거나, 조정해 자연이 아직 만들려고 하직 않았던 것을
10:14
to make things that nature hasn't yet dreamed of making.
262
599000
3000
얻을 수도 있나 보는 거죠.
10:17
Thank you.
263
602000
2000
감사합니다.
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