TEDxCaltech
Angela Belcher: Using nature to grow batteries
Angela Belcher: Wykorzystywanie natury do hodowli baterii
Filmed:
Readability: 4.7
971,791 views
Zainspirowana muszlami ślimaków Angela Belcher programuje wirusy do tworzenia nanostruktur użytecznych dla ludzi. Dobierając najlepsze geny wyprodukowała wirusy mogące tworzyć nowe, mocne baterie, czyste paliwa wodorowe oraz niesamowicie wydajne ogniwa słoneczne. Na TEDxCaltech pokazuje nam jak to się robi.
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
Opowiem pokrótce jak natura tworzy materiały.
00:18
I brought along with me an abalone shell.
1
3000
2000
Mam ze sobą muszlę ślimaka słuchotka.
00:20
This abalone shell is a biocomposite material
2
5000
3000
To materiał biokompozytowy sładający się
00:23
that's 98 percent by mass calcium carbonate
3
8000
3000
w 98% z węglanu wapnia
00:26
and two percent by mass protein.
4
11000
2000
oraz w 2% z białka.
00:28
Yet, it's 3,000 times tougher
5
13000
2000
A jednak jest 3000 razy wytrzymalszy
00:30
than its geological counterpart.
6
15000
2000
niż jego geologiczny odpowiednik.
00:32
And a lot of people might use structures like abalone shells,
7
17000
3000
Wiele ludzi może używać muszli
00:35
like chalk.
8
20000
2000
jako kredy.
00:37
I've been fascinated by how nature makes materials,
9
22000
2000
Fascynuje mnie jak natura tworzy materiały
00:39
and there's a lot of sequence
10
24000
2000
jest dużo etapow składających się na
00:41
to how they do such an exquisite job.
11
26000
2000
tak wyrafinowaną pracę.
00:43
Part of it is that these materials
12
28000
2000
Te materiały
00:45
are macroscopic in structure,
13
30000
2000
są makroskopowe w strukturze
00:47
but they're formed at the nanoscale.
14
32000
2000
ale uformowane w nanoskali.
00:49
They're formed at the nanoscale,
15
34000
2000
Stworzone w nanoskali,
00:51
and they use proteins that are coded by the genetic level
16
36000
3000
wykorzystują białka zakodowane w genach
00:54
that allow them to build these really exquisite structures.
17
39000
3000
pozwalające budować te skomplikowane struktury.
00:57
So something I think is very fascinating
18
42000
2000
Coś co moim zdaniem jest fascynujące -
00:59
is what if you could give life
19
44000
3000
co jeśli można by dać życie
01:02
to non-living structures,
20
47000
2000
takim nieżyjącym strukturom
01:04
like batteries and like solar cells?
21
49000
2000
jak baterie i ogniwa słoneczne?
01:06
What if they had some of the same capabilities
22
51000
2000
Co jeśli miałyby te same zdolności
01:08
that an abalone shell did,
23
53000
2000
co muszle
01:10
in terms of being able
24
55000
2000
w kontekście bycia zdolnym
01:12
to build really exquisite structures
25
57000
2000
do budowy naprawdę wyrafinowanych struktur
01:14
at room temperature and room pressure,
26
59000
2000
w temperaturze pokojowej i normalnym ciśnieniu
01:16
using non-toxic chemicals
27
61000
2000
używając nietoksycznych materiałów
01:18
and adding no toxic materials back into the environment?
28
63000
3000
i nie wydzielając toksycznych materiałów do środowiska?
01:21
So that's the vision that I've been thinking about.
29
66000
3000
To jest wizja o której myślałam.
01:24
And so what if you could grow a battery in a Petri dish?
30
69000
2000
Co jeśli można wyhodować baterię w szalce petriego?
01:26
Or, what if you could give genetic information to a battery
31
71000
3000
Lub co jeśli można podać informację baterii
01:29
so that it could actually become better
32
74000
2000
tak aby stała się lepsza
01:31
as a function of time,
33
76000
2000
jako funkcję czasu
01:33
and do so in an environmentally friendly way?
34
78000
2000
i zrobić to w przyjazny środowisku sposób?
01:35
And so, going back to this abalone shell,
35
80000
3000
Wracając do muszli
01:38
besides being nano-structured,
36
83000
2000
oprócz tego że jest nanostrukturą
01:40
one thing that's fascinating,
37
85000
2000
fascynujące jest
01:42
is when a male and a female abalone get together,
38
87000
2000
gdy męska i żeńska muszle łączą się
01:44
they pass on the genetic information
39
89000
2000
przekazują informację genetyczną
01:46
that says, "This is how to build an exquisite material.
40
91000
3000
która mówi "Oto jak wytworzyć wyrafinowany materiał.
01:49
Here's how to do it at room temperature and pressure,
41
94000
2000
Jak zrobić to w warunkach normalnych
01:51
using non-toxic materials."
42
96000
2000
używając nietoksycznych materiałów."
01:53
Same with diatoms, which are shown right here, which are glasseous structures.
43
98000
3000
Tak samo z glonami jednokomórkowymi mającymi szklaną strukturę.
01:56
Every time the diatoms replicate,
44
101000
2000
Przy każdej replikacji glonów
01:58
they give the genetic information that says,
45
103000
2000
przekazują geny mówiące
02:00
"Here's how to build glass in the ocean
46
105000
2000
"Oto jak wytworzyć szkło w oceanie
02:02
that's perfectly nano-structured.
47
107000
2000
które ma idealną nanostrukturę.
02:04
And you can do it the same, over and over again."
48
109000
2000
Możesz to robić w kółko."
02:06
So what if you could do the same thing
49
111000
2000
Co jeśli można zrobić to samo
02:08
with a solar cell or a battery?
50
113000
2000
z ogniwem słonecznym lub baterią?
02:10
I like to say my favorite biomaterial is my four year-old.
51
115000
3000
Mój ulubiony biomateriał to mój czterolatek.
02:13
But anyone who's ever had, or knows, small children
52
118000
3000
Każdy kto ktokolwiek miał lub zna małe dziecko
02:16
knows they're incredibly complex organisms.
53
121000
3000
wie, że to niesamowicie złożone organizmy.
02:19
And so if you wanted to convince them
54
124000
2000
Jeśli spróbujecie je przekonać
02:21
to do something they don't want to do, it's very difficult.
55
126000
2000
do czegoś czego nie chcą, jest to trudne.
02:23
So when we think about future technologies,
56
128000
3000
Gdy myślimy o technologiach przyszłości,
02:26
we actually think of using bacteria and virus,
57
131000
2000
myślimy o użyciu bakterii lub wirusa,
02:28
simple organisms.
58
133000
2000
prostych organizmów.
02:30
Can you convince them to work with a new toolbox,
59
135000
2000
Czy można je przekonać do pracy z nowymi narzędziami,
02:32
so that they can build a structure
60
137000
2000
tak aby mogły zbudować strukturę
02:34
that will be important to me?
61
139000
2000
o którą mi chodzi?
02:36
Also, when we think about future technologies,
62
141000
2000
Chodzi tu o nowe technologie.
02:38
we start with the beginning of Earth.
63
143000
2000
Zacznijmy od początków Ziemii.
02:40
Basically, it took a billion years
64
145000
2000
W zasadzie aż miliard lat minęło
02:42
to have life on Earth.
65
147000
2000
zanim powstało na niej życie.
02:44
And very rapidly, they became multi-cellular,
66
149000
2000
Bardzo szybko pojawiły się wielokomórcowce,
02:46
they could replicate, they could use photosynthesis
67
151000
3000
mogły replikować, prowadzić fotosyntezę
02:49
as a way of getting their energy source.
68
154000
2000
aby pozyskiwać energię.
02:51
But it wasn't until about 500 million years ago --
69
156000
2000
Ale dopiero około 500 milionów lat temu
02:53
during the Cambrian geologic time period --
70
158000
2000
podczas epoki kambru,
02:55
that organisms in the ocean started making hard materials.
71
160000
3000
organizmy morskie zaczęły tworzyć twarde materiały.
02:58
Before that, they were all soft, fluffy structures.
72
163000
3000
Przedtem były to gładkie, pierzaste struktury.
03:01
And it was during this time
73
166000
2000
W tym okresie
03:03
that there was increased calcium and iron
74
168000
2000
były zwiększone ilości wapna, żelaza
03:05
and silicon in the environment,
75
170000
2000
oraz krzemu w środowisku.
03:07
and organisms learned how to make hard materials.
76
172000
3000
Organizmy nauczyły się tworzenia twardych materiałów.
03:10
And so that's what I would like be able to do --
77
175000
2000
W ten sposób
03:12
convince biology
78
177000
2000
można przekonać biologię
03:14
to work with the rest of the periodic table.
79
179000
2000
do pracy z resztą układu okresowego.
03:16
Now if you look at biology,
80
181000
2000
Jeśli chodzi o biologię
03:18
there's many structures like DNA and antibodies
81
183000
2000
jest wiele struktur jak DNA czy przeciwciał
03:20
and proteins and ribosomes that you've heard about
82
185000
2000
białek i rybosomów o których słyszeliście
03:22
that are already nano-structured.
83
187000
2000
które są właśnie nanostrukturami.
03:24
So nature already gives us
84
189000
2000
Więc natura już osiągnęła
03:26
really exquisite structures on the nanoscale.
85
191000
2000
naprawdę imponujące struktury w nanoskali.
03:28
What if we could harness them
86
193000
2000
Co jeśli moglibyśmy zaprząc je
03:30
and convince them to not be an antibody
87
195000
2000
i przekonać że nie są antygenem
03:32
that does something like HIV?
88
197000
2000
podobnie jak robi to HIV?
03:34
But what if we could convince them
89
199000
2000
Co jeśli moglibyśmy je przekonać
03:36
to build a solar cell for us?
90
201000
2000
do budowy ogniwa słonecznego?
03:38
So here are some examples: these are some natural shells.
91
203000
2000
Oto parę przykładów: to kilka naturalych muszli
03:40
There are natural biological materials.
92
205000
2000
To naturalne biologicznie materiały.
03:42
The abalone shell here -- and if you fracture it,
93
207000
2000
To muszla ślimaka słuchotka - jeśli ją podzielić
03:44
you can look at the fact that it's nano-structured.
94
209000
2000
można zauważyć, że jest nanostrukturą.
03:46
There's diatoms made out of SIO2,
95
211000
3000
Te okrzemki zbudowane są z tlenku krzemu
03:49
and they're magnetotactic bacteria
96
214000
2000
i są bakteriami magnetotaksyjnymi
03:51
that make small, single-domain magnets used for navigation.
97
216000
3000
które są wykorzystywane w małych magnesach o pojedynczej domenie używanych w nawigacji
03:54
What all these have in common
98
219000
2000
Ich cechą wspólną jest to,
03:56
is these materials are structured at the nanoscale,
99
221000
2000
że wszystkie te materiały mają strukturę w nanoskali
03:58
and they have a DNA sequence
100
223000
2000
i posiadają sekwencję DNA
04:00
that codes for a protein sequence
101
225000
2000
która koduje łańcuch białek
04:02
that gives them the blueprint
102
227000
2000
i tworzy ich kopię
04:04
to be able to build these really wonderful structures.
103
229000
2000
aby możliwe było tworzenie tych niesamowitych struktur.
04:06
Now, going back to the abalone shell,
104
231000
2000
Wracając do muszli ślimaka słuchotka
04:08
the abalone makes this shell by having these proteins.
105
233000
3000
- ślimak tworzy muszlę z białek.
04:11
These proteins are very negatively charged.
106
236000
2000
Białka te są naładowane ujemnie.
04:13
And they can pull calcium out of the environment,
107
238000
2000
I są w stanie pobierać wapń z otoczenia
04:15
put down a layer of calcium and then carbonate, calcium and carbonate.
108
240000
3000
tworząc najpierw warstwę wapnia, potem węglanów, znowu wapnia, i znowu węglanów.
04:18
It has the chemical sequences of amino acids,
109
243000
3000
Jest to sekwencja chemiczna taka jak w aminokwasach
04:21
which says, "This is how to build the structure.
110
246000
2000
i oznacza, "Tak właśnie należy budować tę strukturę.
04:23
Here's the DNA sequence, here's the protein sequence
111
248000
2000
Oto sekwencja DNA, tutaj jest łańcuch białek
04:25
in order to do it."
112
250000
2000
potrzebna do jej stworzenia."
04:27
And so an interesting idea is, what if you could take any material that you wanted,
113
252000
3000
Ciekawe co by się stało gdyby można było wziąć jakikolwiek materiał
04:30
or any element on the periodic table,
114
255000
2000
lub dowolny pierwiastek z układu okresowego
04:32
and find its corresponding DNA sequence,
115
257000
3000
i znaleźć odpowiadający mu ciąg DNA
04:35
then code it for a corresponding protein sequence
116
260000
2000
a następnie zakodować go według odpowiadającego mu ciągu białek
04:37
to build a structure, but not build an abalone shell --
117
262000
3000
tak, aby powstała struktura, jednak nie taka jak muszla słuchotka
04:40
build something that, through nature,
118
265000
2000
zbudować coś co w naturze
04:42
it has never had the opportunity to work with yet.
119
267000
3000
nigdy przedtem nie wystąpiło.
04:45
And so here's the periodic table.
120
270000
2000
Tak więc mamy tu układ okresowy.
04:47
And I absolutely love the periodic table.
121
272000
2000
Uwielbiam układ okresowy.
04:49
Every year for the incoming freshman class at MIT,
122
274000
3000
Co roku pokazuję nowym studentom Instytutu Technologii w Massachusetts
04:52
I have a periodic table made that says,
123
277000
2000
układ okresowy z napisem
04:54
"Welcome to MIT. Now you're in your element."
124
279000
3000
"Witajcie w Instytucie Technologii w Massachusetts. Teraz jesteście w swoim żywiole."
04:57
And you flip it over, and it's the amino acids
125
282000
3000
Na odwrocie tablicy jest plansza dotycząca aminokwasów
05:00
with the PH at which they have different charges.
126
285000
2000
i różnych poziomów PH, w których ich ładunek się zmienia.
05:02
And so I give this out to thousands of people.
127
287000
3000
I tak pokazuję to tysiącom osób.
05:05
And I know it says MIT, and this is Caltech,
128
290000
2000
Wiem, że napisane jest tam, że to Instytut Technologii w Massachusetts a my jesteśmy w Instytucie Technologii w Kalifornii
05:07
but I have a couple extra if people want it.
129
292000
2000
ale mam zawsze kilka dodatkowych jeśli ktoś chce go mieć.
05:09
And I was really fortunate
130
294000
2000
Jestem szczęściarzem
05:11
to have President Obama visit my lab this year
131
296000
2000
bo Prezydent Obama odwiedził w tym roku moje laboratorium
05:13
on his visit to MIT,
132
298000
2000
w trakcie swojej wizyty w Instytucie Technologii w Massachusetts
05:15
and I really wanted to give him a periodic table.
133
300000
2000
i bardzo chciałam podarować mu układ okresowy.
05:17
So I stayed up at night, and I talked to my husband,
134
302000
2000
Nie spałam przez całą noc i rozmawiałam z mężem
05:19
"How do I give President Obama a periodic table?
135
304000
3000
"W jaki sposób mam dać prezydentowi układ okresowy?
05:22
What if he says, 'Oh, I already have one,'
136
307000
2000
Co jeśli powie, "Hm, właściwie mam już jeden,"
05:24
or, 'I've already memorized it'?" (Laughter)
137
309000
2000
albo "Znam go już na pamięć"?"
05:26
And so he came to visit my lab
138
311000
2000
W końcu przyszedł do mojego laboratorium
05:28
and looked around -- it was a great visit.
139
313000
2000
i rozejrzał się - to było wspaniałe spotkanie.
05:30
And then afterward, I said,
140
315000
2000
A potem powiedziałam
05:32
"Sir, I want to give you the periodic table
141
317000
2000
"Panie prezydencie, chciałabym panu dać układ okresowy
05:34
in case you're ever in a bind and need to calculate molecular weight."
142
319000
4000
na wypadek gdyby nagle potrzebował pan obliczyć masę cząsteczkową."
05:38
And I thought molecular weight sounded much less nerdy
143
323000
2000
Pomyślałam że 'masa cząsteczkowa' brzmi znacznie mniej naukowo
05:40
than molar mass.
144
325000
2000
niż masa molowa.
05:42
And so he looked at it,
145
327000
2000
A on spojrzał na planszę
05:44
and he said,
146
329000
2000
i powiedział
05:46
"Thank you. I'll look at it periodically."
147
331000
2000
"Dziękuję. Będę patrzył na niego okresowo."
05:48
(Laughter)
148
333000
2000
(Śmiech)
05:50
(Applause)
149
335000
4000
(Brawa)
05:54
And later in a lecture that he gave on clean energy,
150
339000
3000
A później podczas swojego wykładu na temat czystej energii
05:57
he pulled it out and said,
151
342000
2000
wyciągnął go i powiedział
05:59
"And people at MIT, they give out periodic tables."
152
344000
2000
"A ludzie z Instytutu Technologii Massachusetts rozdają układy okresowe."
06:01
So basically what I didn't tell you
153
346000
3000
Więc właściwie nie powiedziałam wam
06:04
is that about 500 million years ago, organisms starter making materials,
154
349000
3000
że 500 milionów lat temu organizmy zaczęły produkować materiały
06:07
but it took them about 50 million years to get good at it.
155
352000
2000
ale zajęło im to około 50 milionów lat by dojść do wprawy.
06:09
It took them about 50 million years
156
354000
2000
%0 milionów lat zajęło im
06:11
to learn how to perfect how to make that abalone shell.
157
356000
2000
jak stworzyć doskonałą muszlę ślimaka słuchotka.
06:13
And that's a hard sell to a graduate student. (Laughter)
158
358000
2000
Ciężko to sprzedać studentowi ostatniego roku.
06:15
"I have this great project -- 50 million years."
159
360000
3000
"Mam świetny projekt - trwa 50 milionów lat."
06:18
And so we had to develop a way
160
363000
2000
Dlatego musieliśmy wykształcić sposób
06:20
of trying to do this more rapidly.
161
365000
2000
by zrobić to szybciej.
06:22
And so we use a virus that's a non-toxic virus
162
367000
2000
Dlatego używamy wirusa ktory nie jest toksyczny
06:24
called M13 bacteriophage
163
369000
2000
i nazywa się bakteriofag M13
06:26
that's job is to infect bacteria.
164
371000
2000
jego zadaniem jest zainfekować bakterie.
06:28
Well it has a simple DNA structure
165
373000
2000
Ma on bardzo prostą strukturę DNA
06:30
that you can go in and cut and paste
166
375000
2000
do której można wniknąć, skopiować fragment i wkleić
06:32
additional DNA sequences into it.
167
377000
2000
w to miejsce dodatkowe DNA.
06:34
And by doing that, it allows the virus
168
379000
2000
A to pozwala wirusowi
06:36
to express random protein sequences.
169
381000
3000
odzwierciedlać przypadkowe łańcuchy białkowe.
06:39
And this is pretty easy biotechnology.
170
384000
2000
Taka biotechnologia jest całkiem prosta.
06:41
And you could basically do this a billion times.
171
386000
2000
Można to powtarzać właściwie miliardy razy.
06:43
And so you can go in and have a billion different viruses
172
388000
2000
I można w ten sposób uzyskać miliardy różnych wirusów
06:45
that are all genetically identical,
173
390000
2000
które genetycznie są identyczne
06:47
but they differ from each other based on their tips,
174
392000
2000
ale różnią się między sobą
06:49
on one sequence
175
394000
2000
tylko jedną sekwencją
06:51
that codes for one protein.
176
396000
2000
która koduje jedno białko.
06:53
Now if you take all billion viruses,
177
398000
2000
A teraz jeśli weźmiecie miliard wirusów
06:55
and you can put them in one drop of liquid,
178
400000
2000
i umieścicie je w jednej kropli płynu
06:57
you can force them to interact with anything you want on the periodic table.
179
402000
3000
możecie sprawić że wejdą w reakcję z każdym pierwiastkiem z układu okresowego.
07:00
And through a process of selection evolution,
180
405000
2000
Poprzez proces naturalnej selekcji
07:02
you can pull one out of a billion that does something that you'd like it to do,
181
407000
3000
możesz wybrać jeden który robi dokładnie to co chcesz
07:05
like grow a battery or grow a solar cell.
182
410000
2000
np. tworzy baterię lub baterię słoneczną
07:07
So basically, viruses can't replicate themselves; they need a host.
183
412000
3000
Wirusy nie mogą się same rozmnażać, potrzebują żywiciela.
07:10
Once you find that one out of a billion,
184
415000
2000
Jak tylko znajdziesz tego jednego wśród miliarda innych
07:12
you infect it into a bacteria,
185
417000
2000
możesz nim zakazić bakterię
07:14
and you make millions and billions of copies
186
419000
2000
i w ten sposób stworzyć miliardy lub biliony kopii
07:16
of that particular sequence.
187
421000
2000
tej konkretnej sekwencji
07:18
And so the other thing that's beautiful about biology
188
423000
2000
A więc kolejna piękna rzecz w biologii
07:20
is that biology gives you really exquisite structures
189
425000
2000
to to, że daje nam wspaniałe struktury
07:22
with nice link scales.
190
427000
2000
które są ze sobą ściśle połączone.
07:24
And these viruses are long and skinny,
191
429000
2000
Wirusy są długie i smukłe
07:26
and we can get them to express the ability
192
431000
2000
i możemy sprawić że zaczną wykazywać zdolność
07:28
to grow something like semiconductors
193
433000
2000
do wytwarzania czegoś na kształt półprzewodników
07:30
or materials for batteries.
194
435000
2000
lub materiałów do produkcji baterii.
07:32
Now this is a high-powered battery that we grew in my lab.
195
437000
3000
Oto bateria o wysokiej mocy którą wyhodowaliśmy w moim laboratorium.
07:35
We engineered a virus to pick up carbon nanotubes.
196
440000
3000
Sprawiliśmy że wirusy zaczęły wychwytywać nanorurki węglowe.
07:38
So one part of the virus grabs a carbon nanotube.
197
443000
2000
tak więc jedna część wirusa chwyta nanorurkę węglową.
07:40
The other part of the virus has a sequence
198
445000
2000
Druga część natomiast ma sekwencję
07:42
that can grow an electrode material for a battery.
199
447000
3000
z której można wyhodować materiał elektrodowy na baterię.
07:45
And then it wires itself to the current collector.
200
450000
3000
A później podłącza się to do istniejącego kolektora.
07:48
And so through a process of selection evolution,
201
453000
2000
Tak więc poprzez proces naturalnej selekcji
07:50
we went from being able to have a virus that made a crummy battery
202
455000
3000
przeszliśmy od wirusa który wytworzył baterię kiepskiej jakości
07:53
to a virus that made a good battery
203
458000
2000
poprzez wirusa który stał się dobrą baterią
07:55
to a virus that made a record-breaking, high-powered battery
204
460000
3000
aż do wirusa który dał początek baterii o rekordowo wysokiej mocy
07:58
that's all made at room temperature, basically at the bench top.
205
463000
3000
a to wszystko w temperaturze pokojowej bez użycia specjalistycznej aparatury.
08:01
And that battery went to the White House for a press conference.
206
466000
3000
Bateria pojechała na konferencję prasową w Białym Domu.
08:04
I brought it here.
207
469000
2000
Przyniosłam ją również tu.
08:06
You can see it in this case -- that's lighting this LED.
208
471000
3000
Możecie ją zobaczyć w tej skrzyni - dostarcza energię do lampy LED.
08:09
Now if we could scale this,
209
474000
2000
Gdyby była możliwość powiększenia tego
08:11
you could actually use it
210
476000
2000
można by tego używać do
08:13
to run your Prius,
211
478000
2000
napędzania samochodu
08:15
which is my dream -- to be able to drive a virus-powered car.
212
480000
3000
co jest moim marzeniem - jeździć samochodem napędzanym wirusem.
08:19
But it's basically --
213
484000
2000
Ale w rzeczywistości
08:21
you can pull one out of a billion.
214
486000
3000
jest to szansa jedna na miliard.
08:24
You can make lots of amplifications to it.
215
489000
2000
Można powielać je w nieskończoność.
08:26
Basically, you make an amplification in the lab,
216
491000
2000
Powielanie następuje w laboratorium.
08:28
and then you get it to self-assemble
217
493000
2000
Następnie zaczynają one gromadzić się samodzielnie
08:30
into a structure like a battery.
218
495000
2000
tworząc struktury podobne do baterii.
08:32
We're able to do this also with catalysis.
219
497000
2000
Jesteśmy w stanie to zrobić również w przypadku katalizy.
08:34
This is the example
220
499000
2000
Oto przykład
08:36
of photocatalytic splitting of water.
221
501000
2000
fotokatalitycznego rozszczepienia wody.
08:38
And what we've been able to do
222
503000
2000
I do czego byliśmy zdolni
08:40
is engineer a virus to basically take dye-absorbing molecules
223
505000
3000
to sprawienie, że wirus zaczął pobierać molekuły absorbujące barwnik
08:43
and line them up on the surface of the virus
224
508000
2000
i ustawić je na powierzchni wirusa
08:45
so it acts as an antenna,
225
510000
2000
tak by działały jak antena
08:47
and you get an energy transfer across the virus.
226
512000
2000
i przekazywały energię przez cały wirus.
08:49
And then we give it a second gene
227
514000
2000
A później przekazuje ją do kolejnego genu
08:51
to grow an inorganic material
228
516000
2000
aby wytworzyć materiał nieorganiczny
08:53
that can be used to split water
229
518000
2000
który może być wykorzystany do rozszczepienia wody
08:55
into oxygen and hydrogen
230
520000
2000
na tlen i wodór
08:57
that can be used for clean fuels.
231
522000
2000
który z kolei ma zastosowanie w paliwach ekologicznych.
08:59
And I brought an example with me of that today.
232
524000
2000
Przyniosłam przykład tego żeby wam dziś pokazać.
09:01
My students promised me it would work.
233
526000
2000
Moi studenci obiecali że zadziała.
09:03
These are virus-assembled nanowires.
234
528000
2000
Są to nanoprzewody zgromadzone za pomocą wirusów
09:05
When you shine light on them, you can see them bubbling.
235
530000
3000
Kiedy się skieruje na nie strumień światła widać jak puszczają bąbelki.
09:08
In this case, you're seeing oxygen bubbles come out.
236
533000
3000
W tym przypadku widzicie bąbelki z tlenu które się wydostają.
09:12
And basically, by controlling the genes,
237
537000
3000
Poprzez kontrolowanie genów
09:15
you can control multiple materials to improve your device performance.
238
540000
3000
można kontrolować wiele materiałów wspomagających pracę urządzenia.
09:18
The last example are solar cells.
239
543000
2000
Ostatnim przykładem są ogniwa solarne.
09:20
You can also do this with solar cells.
240
545000
2000
Można to zrobić także z ogniwami solarnymi.
09:22
We've been able to engineer viruses
241
547000
2000
Sprawiliśmy że wirusy
09:24
to pick up carbon nanotubes
242
549000
2000
zaczęły wychwytywać nanorurki węglowe
09:26
and then grow titanium dioxide around them --
243
551000
4000
a następnie otaczać je dwutlenkiem tytanu -
09:30
and use as a way of getting electrons through the device.
244
555000
4000
w ten sposób sprawiając że elektrony przechodziły przez urządzenie.
09:34
And what we've found is through genetic engineering,
245
559000
2000
Odkryliśmy że poprzez inżynierię genetyczną
09:36
we can actually increase
246
561000
2000
możemy zwiększyć
09:38
the efficiencies of these solar cells
247
563000
3000
wydajność ogniw solarnych
09:41
to record numbers
248
566000
2000
do rekordowych poziomów
09:43
for these types of dye-sensitized systems.
249
568000
3000
jak dla takich systemów syntezujących barwniki.
09:46
And I brought one of those as well
250
571000
2000
Przyniosłam też jedno
09:48
that you can play around with outside afterward.
251
573000
3000
żebyście mogli pobawić się tym na zewnątrz później.
09:51
So this is a virus-based solar cell.
252
576000
2000
Tak więc jest to ogniwo solarne oparte na wirusach.
09:53
Through evolution and selection,
253
578000
2000
Poprzez ewolucję i selekcję
09:55
we took it from an eight percent efficiency solar cell
254
580000
3000
sprawiliśmy że efektywność tego ogniwa wzrosła z 8%
09:58
to an 11 percent efficiency solar cell.
255
583000
3000
do 11%.
10:01
So I hope that I've convinced you
256
586000
2000
Tak więc mam nadzieję że was przekonałam
10:03
that there's a lot of great, interesting things to be learned
257
588000
3000
do tego, że istnieje wiele wspaniałych, ciekawych rzeczy do nauczenia się
10:06
about how nature makes materials --
258
591000
2000
na temat tego jak natura tworzy materiały
10:08
and taking it the next step
259
593000
2000
i jak popycha je o krok dalej
10:10
to see if you can force,
260
595000
2000
by sprawdzić czy możecie tworzyć
10:12
or whether you can take advantage of how nature makes materials,
261
597000
2000
lub chociaż korzystać z naturalnych sposobów tworzenia materiałów
10:14
to make things that nature hasn't yet dreamed of making.
262
599000
3000
by tworzyć rzeczy o których natura nawet nie śniła.
10:17
Thank you.
263
602000
2000
Dziękuję.
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