ABOUT THE SPEAKER
Angela Belcher - Biological engineer
Angela 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.

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More profile about the speaker
Angela Belcher | Speaker | TED.com
TEDxCaltech

Angela Belcher: Using nature to grow batteries

アンジェラ・ベルチャー:自然を使って電池を育てる

Filmed:
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アワビの貝殻に触発されたアンジェラ・ベルチャーは、人が利用できるようなすばらしいナノ構造を作るようにウイルスをプログラムします。定向進化を通して優秀な遺伝子を選択することで、高出力の新しい電池、例えば、クリーンな水素燃料や記録的に高効率な太陽電池などを製造するウイルスを生み出しました。どうやって実現したのかTEDxCaltechで語っています。
- Biological engineer
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ビット about how nature自然 makes作る materials材料.
0
0
3000
自然界で物質はどう作られるのでしょう
00:18
I brought持ってきた along一緒に with me an abaloneアワビ shellシェル.
1
3000
2000
アワビの貝殻を持って来ました
00:20
This abaloneアワビ shellシェル is a biocompositeバイオ複合材料 material材料
2
5000
3000
これは生物が作り出した材料です
00:23
that's 98 percentパーセント by mass質量 calciumカルシウム carbonate炭酸塩
3
8000
3000
質量の98%が 炭酸カルシウム
00:26
and two percentパーセント by mass質量 proteinタンパク質.
4
11000
2000
質量の2%が タンパク質で
00:28
Yetまだ, it's 3,000 times tougherより厳しい
5
13000
2000
生息環境にあるほかの物質より
00:30
than its geological地質学的 counterpart相手.
6
15000
2000
3,000倍も頑丈にできています
00:32
And a lot of people mightかもしれない use structures構造 like abaloneアワビ shellsシェル,
7
17000
3000
アワビの貝殻のような構造物は広く利用されています
00:35
like chalkチョーク.
8
20000
2000
例えば チョークです
00:37
I've been fascinated魅惑的な by how nature自然 makes作る materials材料,
9
22000
2000
自然界の物づくりは魅力的で
00:39
and there's a lot of sequenceシーケンス
10
24000
2000
その妙技から
00:41
to how they do suchそのような an exquisite絶妙 jobジョブ.
11
26000
2000
たくさんのことが学べます
00:43
Part of it is that these materials材料
12
28000
2000
例えば これは
00:45
are macroscopic巨視的 in structure構造,
13
30000
2000
肉眼で見える構造物ですが
00:47
but they're formed形成された at the nanoscaleナノスケール.
14
32000
2000
ナノスケールで
00:49
They're formed形成された at the nanoscaleナノスケール,
15
34000
2000
組み立てられています
00:51
and they use proteinsタンパク質 that are codedコードされた by the genetic遺伝的な levelレベル
16
36000
3000
遺伝子レベルでコード化されたタンパク質を使うことで
00:54
that allow許す them to buildビルドする these really exquisite絶妙 structures構造.
17
39000
3000
精巧な構造物を組み上げることができるのです
00:57
So something I think is very fascinating魅力的な
18
42000
2000
そこで 生命を持たない ―
00:59
is what if you could give life
19
44000
3000
例えば 太陽電池などの各種の電池に
01:02
to non-living非生活 structures構造,
20
47000
2000
命を持たせたらどうなるのか
01:04
like batteries電池 and like solar太陽 cells細胞?
21
49000
2000
とても興味がわいてきます
01:06
What if they had some of the same同じ capabilities能力
22
51000
2000
生命を持たない物体が
01:08
that an abaloneアワビ shellシェル did,
23
53000
2000
アワビの貝殻と同じ能力をもつ
01:10
in terms条項 of beingであること ableできる
24
55000
2000
つまり 室温 大気圧下で
01:12
to buildビルドする really exquisite絶妙 structures構造
25
57000
2000
無害な化学物質を使って
01:14
at roomルーム temperature温度 and roomルーム pressure圧力,
26
59000
2000
精巧な構造物を作る能力をもち
01:16
usingを使用して non-toxic無毒 chemicals薬品
27
61000
2000
有害な物質を
01:18
and adding追加する no toxic毒性 materials材料 back into the environment環境?
28
63000
3000
環境に出さないとしたらどうでしょう?
01:21
So that's the visionビジョン that I've been thinking考え about.
29
66000
3000
そんなことを思い描いてきたのです
01:24
And so what if you could grow成長する a battery電池 in a Petriペトリ dish?
30
69000
2000
シャーレで電池を育てられたら?
01:26
Or, what if you could give genetic遺伝的な information情報 to a battery電池
31
71000
3000
電池に遺伝情報を組み込んで
01:29
so that it could actually実際に become〜になる better
32
74000
2000
時間の経過とともに
01:31
as a function関数 of time,
33
76000
2000
進化させられたら?
01:33
and do so in an environmentally環境的に friendlyフレンドリーな way?
34
78000
2000
しかも環境に優しくできないか?
01:35
And so, going back to this abaloneアワビ shellシェル,
35
80000
3000
アワビの貝殻に話を戻しますが
01:38
besidesその他 beingであること nano-structuredナノ構造,
36
83000
2000
ナノ構造もそうですが
01:40
one thing that's fascinating魅力的な,
37
85000
2000
もう一つ興味を引かれるのは
01:42
is when a male男性 and a female女性 abaloneアワビ get together一緒に,
38
87000
2000
アワビのオスとメスが協力して
01:44
they passパス on the genetic遺伝的な information情報
39
89000
2000
遺伝情報を伝える点です
01:46
that says言う, "This is how to buildビルドする an exquisite絶妙 material材料.
40
91000
3000
「精巧な物質は こう組み立てる」
01:49
Here'sここにいる how to do it at roomルーム temperature温度 and pressure圧力,
41
94000
2000
「室温 大気圧下で こうやる」
01:51
usingを使用して non-toxic無毒 materials材料."
42
96000
2000
「無害な材料で こうやる」
01:53
Same同じ with diatoms珪藻, whichどの are shown示された right here, whichどの are glasseous硝子体の structures構造.
43
98000
3000
ケイ藻も同じです ガラスのような構造をしていて
01:56
Everyすべて time the diatoms珪藻 replicate複製する,
44
101000
2000
分裂する時に
01:58
they give the genetic遺伝的な information情報 that says言う,
45
103000
2000
遺伝情報を伝えます
02:00
"Here'sここにいる how to buildビルドする glassガラス in the ocean海洋
46
105000
2000
「完全なナノ構造のガラスを
02:02
that's perfectly完全に nano-structuredナノ構造.
47
107000
2000
海で組み上げるにはこうする」
02:04
And you can do it the same同じ, over and over again."
48
109000
2000
「同じように繰り返せる」
02:06
So what if you could do the same同じ thing
49
111000
2000
太陽電池などの電池で 同じように
02:08
with a solar太陽 cell細胞 or a battery電池?
50
113000
2000
できたらどうでしょう?
02:10
I like to say my favoriteお気に入り biomaterial生体材料 is my four4つの year-old.
51
115000
3000
大好きなバイオマテリアルは 4歳の子です
02:13
But anyone誰でも who'sだれの ever had, or knows知っている, small小さい children子供
52
118000
3000
育児経験者や よくご存知の方ならお分かりでしょうが
02:16
knows知っている they're incredibly信じられないほど complex複合体 organisms生物.
53
121000
3000
4歳の子どもは ややこしい生命体です
02:19
And so if you wanted to convince説得する them
54
124000
2000
無理に何かをさせるのは
02:21
to do something they don't want to do, it's very difficult難しい.
55
126000
2000
とても大変です
02:23
So when we think about future未来 technologiesテクノロジー,
56
128000
3000
そこで 未来のテクノロジーについて検討する時
02:26
we actually実際に think of usingを使用して bacteria細菌 and virusウイルス,
57
131000
2000
細菌やウイルスといった
02:28
simple単純 organisms生物.
58
133000
2000
原始的な生物の利用を考えます
02:30
Can you convince説得する them to work with a new新しい toolboxツールボックス,
59
135000
2000
新しいツールボックスを利用して
02:32
so that they can buildビルドする a structure構造
60
137000
2000
私たちにとって意味ある構造物を
02:34
that will be important重要 to me?
61
139000
2000
作らせることが可能でしょうか?
02:36
Alsoまた、, when we think about future未来 technologiesテクノロジー,
62
141000
2000
未来のテクノロジーを検討するとき
02:38
we start開始 with the beginning始まり of Earth地球.
63
143000
2000
地球誕生から考え始めます
02:40
Basically基本的に, it took取った a billion years
64
145000
2000
地球に生命が生まれるまで
02:42
to have life on Earth地球.
65
147000
2000
10億年かかりました
02:44
And very rapidly急速に, they becameなりました multi-cellular多細胞,
66
149000
2000
急速に多細胞化して
02:46
they could replicate複製する, they could use photosynthesis光合成
67
151000
3000
複製可能となり エネルギー供給手段として
02:49
as a way of getting取得 their彼らの energyエネルギー sourceソース.
68
154000
2000
光合成も可能になりました
02:51
But it wasn'tなかった until〜まで about 500 million百万 years ago --
69
156000
2000
でも5億年ほど前
02:53
during the Cambrianカンブリア geologic地質学的 time period期間 --
70
158000
2000
カンブリア紀に入ってようやく
02:55
that organisms生物 in the ocean海洋 started開始した making作る hardハード materials材料.
71
160000
3000
海の生命が 堅い物質を作るようになりました
02:58
Before that, they were all soft柔らかい, fluffyふわふわした structures構造.
72
163000
3000
それまでは 柔らかくふわっとしていたのです
03:01
And it was during this time
73
166000
2000
この時代 その環境には
03:03
that there was increased増加した calciumカルシウム and iron
74
168000
2000
カルシウムと鉄とケイ素が
03:05
and siliconシリコン in the environment環境,
75
170000
2000
増えていました
03:07
and organisms生物 learned学んだ how to make hardハード materials材料.
76
172000
3000
生命体は堅い物質を作る方法を習得しました
03:10
And so that's what I would like be ableできる to do --
77
175000
2000
私は これを実現したいのです
03:12
convince説得する biology生物学
78
177000
2000
周期表の残りの元素を
03:14
to work with the rest残り of the periodic定期的な table.
79
179000
2000
生物に活用してもらうのです
03:16
Now if you look at biology生物学,
80
181000
2000
生物をよく見ると DNAや抗体
03:18
there's manyたくさんの structures構造 like DNADNA and antibodies抗体
81
183000
2000
タンパク質 リボゾームなど
03:20
and proteinsタンパク質 and ribosomesリボソーム that you've heard聞いた about
82
185000
2000
ナノ構造の物質はたくさんあります
03:22
that are already既に nano-structuredナノ構造.
83
187000
2000
自然界はナノスケールの
03:24
So nature自然 already既に gives与える us
84
189000
2000
精巧な構造物を
03:26
really exquisite絶妙 structures構造 on the nanoscaleナノスケール.
85
191000
2000
用意してくれています
03:28
What if we could harnessハーネス them
86
193000
2000
HIVのような仕組みで
03:30
and convince説得する them to not be an antibody抗体
87
195000
2000
ナノスケールの生体組織に
03:32
that does something like HIVHIV?
88
197000
2000
抗体を作らせないようにして
03:34
But what if we could convince説得する them
89
199000
2000
太陽電池を作らせるのは
03:36
to buildビルドする a solar太陽 cell細胞 for us?
90
201000
2000
どうでしょう?
03:38
So here are some examples: these are some naturalナチュラル shellsシェル.
91
203000
2000
これは自然界の貝殻です
03:40
There are naturalナチュラル biological生物学的 materials材料.
92
205000
2000
自然界のバイオマテリアルです
03:42
The abaloneアワビ shellシェル here -- and if you fracture骨折 it,
93
207000
2000
アワビの貝殻を割ってみると
03:44
you can look at the fact事実 that it's nano-structuredナノ構造.
94
209000
2000
ナノ構造が見つかります
03:46
There's diatoms珪藻 made out of SIOSIO2,
95
211000
3000
二酸化ケイ素で作られたケイ藻は
03:49
and they're magnetotactic磁気感覚的 bacteria細菌
96
214000
2000
走磁性細菌といい
03:51
that make small小さい, single-domain単一ドメイン magnets磁石 used for navigationナビゲーション.
97
216000
3000
小さな単磁区を作って方向を判断します
03:54
What all these have in common一般
98
219000
2000
共通点は ナノスケールで
03:56
is these materials材料 are structured仕組み at the nanoscaleナノスケール,
99
221000
2000
組み上げられている点と
03:58
and they have a DNADNA sequenceシーケンス
100
223000
2000
タンパク質配列をコード化した
04:00
that codesコード for a proteinタンパク質 sequenceシーケンス
101
225000
2000
DNA配列が
04:02
that gives与える them the blueprint青写真
102
227000
2000
すばらしい構造を作るための
04:04
to be ableできる to buildビルドする these really wonderful素晴らしい structures構造.
103
229000
2000
設計図となっている点です
04:06
Now, going back to the abaloneアワビ shellシェル,
104
231000
2000
アワビの貝殻は
04:08
the abaloneアワビ makes作る this shellシェル by having持つ these proteinsタンパク質.
105
233000
3000
こういったタンパク質を使って貝殻を作っています
04:11
These proteinsタンパク質 are very negatively否定的に charged荷担した.
106
236000
2000
タンパク質は負の電荷を帯びて
04:13
And they can pull引く calciumカルシウム out of the environment環境,
107
238000
2000
環境からカルシウムを取り込み
04:15
put down a layer of calciumカルシウム and then carbonate炭酸塩, calciumカルシウム and carbonate炭酸塩.
108
240000
3000
カルシウムの層を作り 炭酸塩化することを繰り返します
04:18
It has the chemical化学 sequencesシーケンス of aminoアミノ acids,
109
243000
3000
アミノ酸の化学的配列から指示が出ています
04:21
whichどの says言う, "This is how to buildビルドする the structure構造.
110
246000
2000
「こうやって作る」
04:23
Here'sここにいる the DNADNA sequenceシーケンス, here'sここにいる the proteinタンパク質 sequenceシーケンス
111
248000
2000
「これが 実行するための —
04:25
in order注文 to do it."
112
250000
2000
DNA配列 タンパク質配列」
04:27
And so an interesting面白い ideaアイディア is, what if you could take any material材料 that you wanted,
113
252000
3000
面白いアイデアがあります 所望の物質や元素を
04:30
or any element素子 on the periodic定期的な table,
114
255000
2000
組み上げるための
04:32
and find its corresponding対応する DNADNA sequenceシーケンス,
115
257000
3000
DNA配列を見つけ出して
04:35
then codeコード it for a corresponding対応する proteinタンパク質 sequenceシーケンス
116
260000
2000
アワビの貝殻ではなく
04:37
to buildビルドする a structure構造, but not buildビルドする an abaloneアワビ shellシェル --
117
262000
3000
所望の構造物を作れるように タンパク質配列を
04:40
buildビルドする something that, throughを通して nature自然,
118
265000
2000
コード化することで
04:42
it has never had the opportunity機会 to work with yetまだ.
119
267000
3000
まだ利用されていない自然の力を利用するのです
04:45
And so here'sここにいる the periodic定期的な table.
120
270000
2000
こちらは 私の大好きな
04:47
And I absolutely絶対に love the periodic定期的な table.
121
272000
2000
周期表です
04:49
Everyすべて year for the incoming到着 freshman新入生 classクラス at MITMIT,
122
274000
3000
毎年 MITの新入生に配る周期表で
04:52
I have a periodic定期的な table made that says言う,
123
277000
2000
こう書いてあります
04:54
"Welcomeようこそ to MITMIT. Now you're in your element素子."
124
279000
3000
「ようこそMITへ 得意分野(エレメント)を学ぼう」
04:57
And you flipフリップ it over, and it's the aminoアミノ acids
125
282000
3000
裏には アミノ酸が記載されています
05:00
with the PHPH at whichどの they have different異なる charges料金.
126
285000
2000
等電点も示してあります
05:02
And so I give this out to thousands of people.
127
287000
3000
何千もの人に配っています
05:05
And I know it says言う MITMIT, and this is Caltechカルテック,
128
290000
2000
MITと書かれていますが
05:07
but I have a coupleカップル extra余分な if people want it.
129
292000
2000
こちらの大学でもお配りします
05:09
And I was really fortunate幸運な
130
294000
2000
オバマ大統領の MIT訪問時に
05:11
to have President大統領 Obamaオバマ visit訪問 my lab研究室 this year
131
296000
2000
私の研究室にも
05:13
on his visit訪問 to MITMIT,
132
298000
2000
招くことになったので
05:15
and I really wanted to give him a periodic定期的な table.
133
300000
2000
ぜひ周期表を渡したくて
05:17
So I stayed滞在した up at night, and I talked話した to my husband,
134
302000
2000
夜遅くに夫に尋ねました
05:19
"How do I give President大統領 Obamaオバマ a periodic定期的な table?
135
304000
3000
「どうやって周期表を渡したらいい?
05:22
What if he says言う, 'Oh'ああ, I already既に have one,'
136
307000
2000
持ってるとか 覚えてるとか
05:24
or, 'I've「私は already既に memorized記憶された it'それ'?" (Laughter笑い)
137
309000
2000
言われたらどうしよう」
05:26
And so he came来た to visit訪問 my lab研究室
138
311000
2000
大統領が研究室を訪れて
05:28
and looked見た around -- it was a great visit訪問.
139
313000
2000
素晴らしい視察を終えた時
05:30
And then afterwardその後, I said,
140
315000
2000
こう切り出しました
05:32
"Sirサー, I want to give you the periodic定期的な table
141
317000
2000
「周期表を差し上げます
05:34
in case場合 you're ever in a bindバインド and need to calculate計算する molecular分子 weight重量."
142
319000
4000
緊急時に分子量を計算する必要があるかもしれませんから」
05:38
And I thought molecular分子 weight重量 sounded聞こえた much lessもっと少なく nerdyナーディー
143
323000
2000
モル質量よりも分子量と言う方が
05:40
than molar大臼歯 mass質量.
144
325000
2000
オタクっぽくないかと ...
05:42
And so he looked見た at it,
145
327000
2000
大統領は周期表を見て
05:44
and he said,
146
329000
2000
「ありがとう
05:46
"Thank you. I'll look at it periodically定期的に."
147
331000
2000
周期的に見るよ」
05:48
(Laughter笑い)
148
333000
2000
(笑)
05:50
(Applause拍手)
149
335000
4000
(拍手)
05:54
And later後で in a lecture講義 that he gave与えた on cleanクリーン energyエネルギー,
150
339000
3000
後日 大統領は クリーンエネルギーの講演で
05:57
he pulled引っ張られた it out and said,
151
342000
2000
周期表を出して言いました
05:59
"And people at MITMIT, they give out periodic定期的な tablesテーブル."
152
344000
2000
「MITでは周期表をもらえる」
06:01
So basically基本的に what I didn't tell you
153
346000
3000
まだ言っていませんでしたが
06:04
is that about 500 million百万 years ago, organisms生物 starterスターター making作る materials材料,
154
349000
3000
5億年前 原始的な生命体が物質を作り始めましたが
06:07
but it took取った them about 50 million百万 years to get good at it.
155
352000
2000
上達まで5千万年かかりました
06:09
It took取った them about 50 million百万 years
156
354000
2000
アワビの貝殻の作り方を
06:11
to learn学ぶ how to perfect完璧な how to make that abaloneアワビ shellシェル.
157
356000
2000
5千万年かけて会得したのです
06:13
And that's a hardハード sell売る to a graduate卒業 student学生. (Laughter笑い)
158
358000
2000
院生に求めるのは無理です
06:15
"I have this great projectプロジェクト -- 50 million百万 years."
159
360000
3000
「すごいプロジェクトだけど 5千万年かかるの」
06:18
And so we had to develop開発する a way
160
363000
2000
もっと迅速にやる方法を
06:20
of trying試す to do this more rapidly急速に.
161
365000
2000
開拓しなければなりません
06:22
And so we use a virusウイルス that's a non-toxic無毒 virusウイルス
162
367000
2000
そこで 細菌に感染する
06:24
calledと呼ばれる M13 bacteriophageバクテリオファージ
163
369000
2000
毒性の無いウイルスである
06:26
that's jobジョブ is to infect感染する bacteria細菌.
164
371000
2000
M13バクテリオファージを使います
06:28
Well it has a simple単純 DNADNA structure構造
165
373000
2000
DNAの構造がシンプルで
06:30
that you can go in and cutカット and pasteペースト
166
375000
2000
DNA配列の切り貼りが
06:32
additional追加 DNADNA sequencesシーケンス into it.
167
377000
2000
簡単にできます
06:34
And by doing that, it allows許す the virusウイルス
168
379000
2000
このようにウイルスを使って
06:36
to express表現する randomランダム proteinタンパク質 sequencesシーケンス.
169
381000
3000
ランダムにタンパク質配列を発現させることができます
06:39
And this is prettyかなり easy簡単 biotechnologyバイオテクノロジー.
170
384000
2000
遺伝子工学としては簡単で
06:41
And you could basically基本的に do this a billion times.
171
386000
2000
無数に繰り返すことができます
06:43
And so you can go in and have a billion different異なる virusesウイルス
172
388000
2000
一種類のタンパク質を作る
06:45
that are all genetically遺伝的に identical同一,
173
390000
2000
一つの配列を除いて
06:47
but they differ異なる from each other basedベース on their彼らの tipsヒント,
174
392000
2000
同じ遺伝子をもつウイルスを
06:49
on one sequenceシーケンス
175
394000
2000
無数に
06:51
that codesコード for one proteinタンパク質.
176
396000
2000
作ることができます
06:53
Now if you take all billion virusesウイルス,
177
398000
2000
その無数のウイルスを
06:55
and you can put them in one dropドロップ of liquid液体,
178
400000
2000
一滴の液体に入れて
06:57
you can force them to interact相互作用する with anything you want on the periodic定期的な table.
179
402000
3000
任意の元素と相互作用させます
07:00
And throughを通して a processプロセス of selection選択 evolution進化,
180
405000
2000
そして 選択と進化を経て
07:02
you can pull引く one out of a billion that does something that you'dあなたは like it to do,
181
407000
3000
太陽電池の育成など所望の働きをするウイルスを
07:05
like grow成長する a battery電池 or grow成長する a solar太陽 cell細胞.
182
410000
2000
一つ選び出せます
07:07
So basically基本的に, virusesウイルス can't replicate複製する themselves自分自身; they need a hostホスト.
183
412000
3000
ウイルスは自己複製できず宿主が必要ですから
07:10
Once一度 you find that one out of a billion,
184
415000
2000
膨大な中から一つ見つけたら
07:12
you infect感染する it into a bacteria細菌,
185
417000
2000
細菌に感染させて
07:14
and you make millions何百万 and billions何十億 of copiesコピー
186
419000
2000
その特定の配列を
07:16
of that particular特に sequenceシーケンス.
187
421000
2000
無数に複製させます
07:18
And so the other thing that's beautiful綺麗な about biology生物学
188
423000
2000
生物がすばらしいのは
07:20
is that biology生物学 gives与える you really exquisite絶妙 structures構造
189
425000
2000
精密で
07:22
with niceいい linkリンク scalesスケール.
190
427000
2000
精巧な構造物を作る点です
07:24
And these virusesウイルス are long and skinnyスキニー,
191
429000
2000
こちらの長くて薄いウイルスに
07:26
and we can get them to express表現する the ability能力
192
431000
2000
発現能力を与えて
07:28
to grow成長する something like semiconductors半導体
193
433000
2000
半導体や電池の材料を
07:30
or materials材料 for batteries電池.
194
435000
2000
育成させることができます
07:32
Now this is a high-poweredハイパワー battery電池 that we grew成長しました in my lab研究室.
195
437000
3000
こちらは 私の研究室で育成している高出力電池です
07:35
We engineered設計された a virusウイルス to pickピック up carbon炭素 nanotubesナノチューブ.
196
440000
3000
ウイルスを改良して 一部分でカーボンナノチューブを
07:38
So one part of the virusウイルス grabsグラブ a carbon炭素 nanotubeナノチューブ.
197
443000
2000
つかめるようにしてあって
07:40
The other part of the virusウイルス has a sequenceシーケンス
198
445000
2000
ほかの部分に 電池の
07:42
that can grow成長する an electrode電極 material材料 for a battery電池.
199
447000
3000
電極材料を育成する配列を組み込んであります
07:45
And then it wiresワイヤー itself自体 to the current現在 collectorコレクタ.
200
450000
3000
さらに 電極材料を電流コレクタに接続します
07:48
And so throughを通して a processプロセス of selection選択 evolution進化,
201
453000
2000
選択と進化を経て
07:50
we went行った from beingであること ableできる to have a virusウイルス that made a crummyおいしい battery電池
202
455000
3000
性能の悪い電池を作っていたウイルスが
07:53
to a virusウイルス that made a good battery電池
203
458000
2000
性能の良い
07:55
to a virusウイルス that made a record-breaking記録破り, high-poweredハイパワー battery電池
204
460000
3000
記録的な高出力の電池を作るウイルスに変わりました
07:58
that's all made at roomルーム temperature温度, basically基本的に at the benchベンチ top.
205
463000
3000
すべて室温の実験台で作れます
08:01
And that battery電池 went行った to the White House for a press押す conference会議.
206
466000
3000
ホワイトハウスでの会見に持って行った電池が
08:04
I brought持ってきた it here.
207
469000
2000
こちらです
08:06
You can see it in this case場合 -- that's lighting点灯 this LED.
208
471000
3000
この箱の中で LEDを点灯させています
08:09
Now if we could scale規模 this,
209
474000
2000
もっと大きくできれば
08:11
you could actually実際に use it
210
476000
2000
実際にプリウスも
08:13
to run走る your Priusプリウス,
211
478000
2000
動かせるようになります
08:15
whichどの is my dream -- to be ableできる to driveドライブ a virus-poweredウイルスで動く car.
212
480000
3000
ウイルス駆動車を運転するのが私の夢です
08:19
But it's basically基本的に --
213
484000
2000
膨大な数の
08:21
you can pull引く one out of a billion.
214
486000
3000
ウイルスから一つを抜き出して
08:24
You can make lots of amplifications増幅 to it.
215
489000
2000
大量に複製することができます
08:26
Basically基本的に, you make an amplification増幅 in the lab研究室,
216
491000
2000
複製は実験室でできます
08:28
and then you get it to self-assemble自己集合
217
493000
2000
そうやって 自己組織化させて
08:30
into a structure構造 like a battery電池.
218
495000
2000
電池などを作らせるのです
08:32
We're ableできる to do this alsoまた、 with catalysis触媒作用.
219
497000
2000
触媒作用も利用できます
08:34
This is the example
220
499000
2000
これは 光触媒作用により
08:36
of photocatalytic光触媒 splitting分割 of water.
221
501000
2000
水が分離する例です
08:38
And what we've私たちは been ableできる to do
222
503000
2000
これまでに可能になったのは
08:40
is engineerエンジニア a virusウイルス to basically基本的に take dye-absorbing染料を吸収する molecules分子
223
505000
3000
ウイルスを改良して その表面に
08:43
and lineライン them up on the surface表面 of the virusウイルス
224
508000
2000
色素吸着分子を並べて
08:45
so it acts行為 as an antennaアンテナ,
225
510000
2000
アンテナとして機能させ
08:47
and you get an energyエネルギー transfer転送 across横断する the virusウイルス.
226
512000
2000
ウイルスを介してエネルギーを伝えることです
08:49
And then we give it a second二番 gene遺伝子
227
514000
2000
別の遺伝子には
08:51
to grow成長する an inorganic無機 material材料
228
516000
2000
水を 酸素と水素に
08:53
that can be used to splitスプリット water
229
518000
2000
分解するような
08:55
into oxygen酸素 and hydrogen水素
230
520000
2000
無機材料を育成させます
08:57
that can be used for cleanクリーン fuels燃料.
231
522000
2000
これでクリーンな燃料を作れます
08:59
And I brought持ってきた an example with me of that today今日.
232
524000
2000
サンプルを持って来ました
09:01
My students学生の promised約束された me it would work.
233
526000
2000
学生は動くと言っていました
09:03
These are virus-assembledウイルスが集まった nanowiresナノワイヤ.
234
528000
2000
ウイルスが作ったナノワイヤーが
09:05
When you shine輝く light on them, you can see them bubblingバブリング.
235
530000
3000
中に入っていて 光を当てると泡立ちます
09:08
In this case場合, you're seeing見る oxygen酸素 bubbles come out.
236
533000
3000
このサンプルからは酸素の泡が発生します
09:12
And basically基本的に, by controlling制御する the genes遺伝子,
237
537000
3000
遺伝子を操作することで
09:15
you can controlコントロール multiple複数 materials材料 to improve改善する your deviceデバイス performanceパフォーマンス.
238
540000
3000
デバイス性能を高める多様な材料を制御できます
09:18
The last example are solar太陽 cells細胞.
239
543000
2000
最後の例は太陽電池です
09:20
You can alsoまた、 do this with solar太陽 cells細胞.
240
545000
2000
太陽電池でも可能です
09:22
We've私たちは been ableできる to engineerエンジニア virusesウイルス
241
547000
2000
ウイルスを改良して
09:24
to pickピック up carbon炭素 nanotubesナノチューブ
242
549000
2000
カーボンナノチューブの周りに
09:26
and then grow成長する titaniumチタン dioxide二酸化炭素 around them --
243
551000
4000
電子を輸送するための二酸化チタンを
09:30
and use as a way of getting取得 electrons電子 throughを通して the deviceデバイス.
244
555000
4000
成長させることが可能となりました
09:34
And what we've私たちは found見つけた is throughを通して genetic遺伝的な engineeringエンジニアリング,
245
559000
2000
遺伝子工学により
09:36
we can actually実際に increase増加する
246
561000
2000
この太陽電池の効率は
09:38
the efficiencies効率 of these solar太陽 cells細胞
247
563000
3000
この種の色素増感型で実現されている
09:41
to record記録 numbers数字
248
566000
2000
最高記録の効率にまで
09:43
for these typesタイプ of dye-sensitized色素増感 systemsシステム.
249
568000
3000
到達しています
09:46
And I brought持ってきた one of those as well
250
571000
2000
一つ持って来ましたので
09:48
that you can play遊びます around with outside外側 afterwardその後.
251
573000
3000
後で 外に出て試してみてください
09:51
So this is a virus-basedウイルスベース solar太陽 cell細胞.
252
576000
2000
ウイルス製の太陽電池です
09:53
Throughスルー evolution進化 and selection選択,
253
578000
2000
選択と進化を経て
09:55
we took取った it from an eight8 percentパーセント efficiency効率 solar太陽 cell細胞
254
580000
3000
効率は 8パーセントから
09:58
to an 11 percentパーセント efficiency効率 solar太陽 cell細胞.
255
583000
3000
11パーセントにすることができました
10:01
So I hope希望 that I've convinced確信している you
256
586000
2000
自然界の物づくりを知ること
10:03
that there's a lot of great, interesting面白い things to be learned学んだ
257
588000
3000
そして次のステップとして
10:06
about how nature自然 makes作る materials材料 --
258
591000
2000
自分で育成できるか確かめたり
10:08
and taking取る it the next stepステップ
259
593000
2000
自然界のやり方を
10:10
to see if you can force,
260
595000
2000
利用できるか確かめたりして
10:12
or whetherかどうか you can take advantage利点 of how nature自然 makes作る materials材料,
261
597000
2000
自然界に無い物質を作ることが
10:14
to make things that nature自然 hasn't持っていない yetまだ dreamed夢見る of making作る.
262
599000
3000
とても重要で興味深いと分かっていただけたらうれしいです
10:17
Thank you.
263
602000
2000
ありがとうございました
Translated by Satoshi Tatsuhara
Reviewed by Masaaki Ueno

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ABOUT THE SPEAKER
Angela Belcher - Biological engineer
Angela 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.

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