TEDxCaltech
Angela Belcher: Using nature to grow batteries
Angela Belcher: Usando a Natureza para cultivar baterias.
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Inspirada pela concha do molusco Abalone, Angela Belcher programa alguns vírus para sintetizar elegantes estruturas nanomoleculares para uso humano. Selecionando genes de alta performance através de uma evolução dirigida, ela produz vírus que podem gerar novas e poderosas baterias, combustíveis limpos de hidrogênio e células fotoelétricas recordistas.
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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00:15
I thought I would talk a little bit about how nature makes materials.
0
0
3000
Eu pensei que deveria falar um pouco sobre como a natureza faz materiais.
00:18
I brought along with me an abalone shell.
1
3000
2000
Eu trouxe comigo uma concha de um abalone.
00:20
This abalone shell is a biocomposite material
2
5000
3000
Esta concha do abalone é um compósito biológico
00:23
that's 98 percent by mass calcium carbonate
3
8000
3000
que tem 98% de sua massa constituída por carbonato de cálcio
00:26
and two percent by mass protein.
4
11000
2000
e 2%, por massa protéica.
00:28
Yet, it's 3,000 times tougher
5
13000
2000
No entanto, ele é 3.000 vezes mais resistente
00:30
than its geological counterpart.
6
15000
2000
do que seu equivalente geológico.
00:32
And a lot of people might use structures like abalone shells,
7
17000
3000
E muitas pessoas podem usar estruturas como a concha do abalone
00:35
like chalk.
8
20000
2000
como giz.
00:37
I've been fascinated by how nature makes materials,
9
22000
2000
Eu tenho sido fascinada pelo modo como a natureza faz os materiais
00:39
and there's a lot of sequence
10
24000
2000
e existem muitas sequências
00:41
to how they do such an exquisite job.
11
26000
2000
de como eles fazem tão refinado trabalho.
00:43
Part of it is that these materials
12
28000
2000
Parte dele é que estes materiais
00:45
are macroscopic in structure,
13
30000
2000
são estruturas macroscópicas,
00:47
but they're formed at the nanoscale.
14
32000
2000
mas são formados na escala nanométrica.
00:49
They're formed at the nanoscale,
15
34000
2000
Eles são formados na escala nanométrica
00:51
and they use proteins that are coded by the genetic level
16
36000
3000
e eles usam proteínas que são codificadas pelo nível genético
00:54
that allow them to build these really exquisite structures.
17
39000
3000
isto os permite construir estas estruturas realmente refinadas.
00:57
So something I think is very fascinating
18
42000
2000
Então, algo que eu penso ser muito fascinante
00:59
is what if you could give life
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44000
3000
é... e se você pudesse dar vida
01:02
to non-living structures,
20
47000
2000
a estruturas inanimadas,
01:04
like batteries and like solar cells?
21
49000
2000
tais como pilhas e células fotoelétricas?
01:06
What if they had some of the same capabilities
22
51000
2000
E se elas tivessem algumas das mesmas aptidões
01:08
that an abalone shell did,
23
53000
2000
que a concha do abalone tem,
01:10
in terms of being able
24
55000
2000
em termos de serem capazes
01:12
to build really exquisite structures
25
57000
2000
de gerarem estruturas realmente refinadas
01:14
at room temperature and room pressure,
26
59000
2000
à temperatura e pressão ambientais,
01:16
using non-toxic chemicals
27
61000
2000
usando produtos químicos não-tóxicos
01:18
and adding no toxic materials back into the environment?
28
63000
3000
e devolvendo ao ambiente estes materias não-tóxicos?
01:21
So that's the vision that I've been thinking about.
29
66000
3000
Pois bem, esta é a visão que tenho tido das coisas.
01:24
And so what if you could grow a battery in a Petri dish?
30
69000
2000
Então, e se você pudesse criar uma pilha numa placa de Petri?
01:26
Or, what if you could give genetic information to a battery
31
71000
3000
Ou ainda, se você pudesse incorporar informação genética à uma pilha
01:29
so that it could actually become better
32
74000
2000
de modo que ela pudesse se tornar mais eficiente
01:31
as a function of time,
33
76000
2000
em função do tempo,
01:33
and do so in an environmentally friendly way?
34
78000
2000
e fazer tudo isto de forma ecologicamente sustentável?
01:35
And so, going back to this abalone shell,
35
80000
3000
Enfim, retornando à concha do abalone,
01:38
besides being nano-structured,
36
83000
2000
como se não bastasse ela ser nanoestruturada,
01:40
one thing that's fascinating,
37
85000
2000
algo fascinante acontece
01:42
is when a male and a female abalone get together,
38
87000
2000
quando um macho e uma fêmea abalone se encontram,
01:44
they pass on the genetic information
39
89000
2000
eles passam adiante informação genética
01:46
that says, "This is how to build an exquisite material.
40
91000
3000
que diz: "Assim é como se constrói um material refinado.
01:49
Here's how to do it at room temperature and pressure,
41
94000
2000
Aqui está como fazê-lo à temperatura e pressão ambientais,
01:51
using non-toxic materials."
42
96000
2000
usando materiais inofensivos."
01:53
Same with diatoms, which are shown right here, which are glasseous structures.
43
98000
3000
O mesmo com as diatomáceas, que são mostradas aqui, e que são estruturas vítreas.
01:56
Every time the diatoms replicate,
44
101000
2000
Todas as vezes que as diatomáceas replicam,
01:58
they give the genetic information that says,
45
103000
2000
elas transmitem informações genéticas que dizem o seguinte:
02:00
"Here's how to build glass in the ocean
46
105000
2000
"Eis aqui como gerar vidro... no oceano
02:02
that's perfectly nano-structured.
47
107000
2000
e de forma perfeitamente nanoestruturada.
02:04
And you can do it the same, over and over again."
48
109000
2000
E você pode fazer o mesmo, repetidas vezes."
02:06
So what if you could do the same thing
49
111000
2000
Então, e se você pudesse fazer a mesma coisa
02:08
with a solar cell or a battery?
50
113000
2000
com uma célula fotoelétrica ou com uma pilha?
02:10
I like to say my favorite biomaterial is my four year-old.
51
115000
3000
Eu gosto de dizer que o meu biomaterial favorito são minhas crianças de quatro anos de idade.
02:13
But anyone who's ever had, or knows, small children
52
118000
3000
Alguém que já teve, ou conhece, crianças pequenas
02:16
knows they're incredibly complex organisms.
53
121000
3000
sabem que elas são organismos incrívelmente complexos.
02:19
And so if you wanted to convince them
54
124000
2000
E isso, porque se você quiser convencê-las
02:21
to do something they don't want to do, it's very difficult.
55
126000
2000
a fazerem algo que elas não querem fazer, é muito difícil.
02:23
So when we think about future technologies,
56
128000
3000
Então, quando nós pensamos em tecnologias futuras,
02:26
we actually think of using bacteria and virus,
57
131000
2000
nós pensamos, na verdade, em usar bactérias e vírus,
02:28
simple organisms.
58
133000
2000
organismos mais simples.
02:30
Can you convince them to work with a new toolbox,
59
135000
2000
Você pode convencê-los a trabalhar com uma nova caixa de ferramentas,
02:32
so that they can build a structure
60
137000
2000
assim, eles poderiam gerar uma estrutura
02:34
that will be important to me?
61
139000
2000
que seria importante para mim.
02:36
Also, when we think about future technologies,
62
141000
2000
Além disso, nós pensamos sobre as tecnologias futuras.
02:38
we start with the beginning of Earth.
63
143000
2000
Começamos pela formação da Terra.
02:40
Basically, it took a billion years
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145000
2000
Basicamente, levou um bilhão de anos
02:42
to have life on Earth.
65
147000
2000
para surgir vida na Terra.
02:44
And very rapidly, they became multi-cellular,
66
149000
2000
E muito rapidamente, ela se tornou multicelular,
02:46
they could replicate, they could use photosynthesis
67
151000
3000
eles puderam replicar, eles puderam usar a fotossíntese
02:49
as a way of getting their energy source.
68
154000
2000
como meio de obtenção de sua energia.
02:51
But it wasn't until about 500 million years ago --
69
156000
2000
Mas isto foi até cerca de 500 milhões de anos atrás --
02:53
during the Cambrian geologic time period --
70
158000
2000
durante o era geológica Cambriana --
02:55
that organisms in the ocean started making hard materials.
71
160000
3000
quando os organismos no oceano começaram a fazer materiais resistentes.
02:58
Before that, they were all soft, fluffy structures.
72
163000
3000
Antes disso, todos eles tinham estrutruras macias e fofas.
03:01
And it was during this time
73
166000
2000
E foi neste período
03:03
that there was increased calcium and iron
74
168000
2000
que ocorreu um aumento de cálcio e ferro
03:05
and silicon in the environment,
75
170000
2000
e sílica no ambiente.
03:07
and organisms learned how to make hard materials.
76
172000
3000
E os organismos aprenderam a fazer materias resistentes.
03:10
And so that's what I would like be able to do --
77
175000
2000
E é isto o que eu gostaria de ser capaz de fazer --
03:12
convince biology
78
177000
2000
convencer a biologia
03:14
to work with the rest of the periodic table.
79
179000
2000
a trabalhar com os demais elementos da tabela periódica.
03:16
Now if you look at biology,
80
181000
2000
Pois bem, quando você olha para a biologia,
03:18
there's many structures like DNA and antibodies
81
183000
2000
existem muitas estruturas como o DNA, anticorpos,
03:20
and proteins and ribosomes that you've heard about
82
185000
2000
proteínas e ribossomos, que vocês ouviram falar
03:22
that are already nano-structured.
83
187000
2000
que já são nanoestruturados.
03:24
So nature already gives us
84
189000
2000
Então, a natureza já nos deu
03:26
really exquisite structures on the nanoscale.
85
191000
2000
estruturas realmente refinadas na escala nanométrica.
03:28
What if we could harness them
86
193000
2000
E se nós pudéssemos aproveitá-las
03:30
and convince them to not be an antibody
87
195000
2000
e convencê-las a ser não um anticorpo
03:32
that does something like HIV?
88
197000
2000
ou a não fazer como o HIV?
03:34
But what if we could convince them
89
199000
2000
Mas, se pudéssemos convencê-las
03:36
to build a solar cell for us?
90
201000
2000
a gerar células fotoelétricas para nós?
03:38
So here are some examples: these are some natural shells.
91
203000
2000
Eis aqui alguns exemplos: estas são algumas conchas naturais.
03:40
There are natural biological materials.
92
205000
2000
Existem aqui materias biológicos naturais.
03:42
The abalone shell here -- and if you fracture it,
93
207000
2000
Aqui, a concha do abalone -- e se você quebrá-la,
03:44
you can look at the fact that it's nano-structured.
94
209000
2000
poderá observar o fato de que ela é nanoestruturada.
03:46
There's diatoms made out of SIO2,
95
211000
3000
Estas são diatomáceas constituídas por SiO2,
03:49
and they're magnetotactic bacteria
96
214000
2000
e elas são bactérias magnetotáxicas
03:51
that make small, single-domain magnets used for navigation.
97
216000
3000
que fazem pequenos ímãs de domínio único, usados para orientação.
03:54
What all these have in common
98
219000
2000
O que todos eles têm em comum
03:56
is these materials are structured at the nanoscale,
99
221000
2000
é que estes materiais são montados em escala nanométrica
03:58
and they have a DNA sequence
100
223000
2000
e possuem uma sequência de DNA
04:00
that codes for a protein sequence
101
225000
2000
que codifica uma sequência protéica,
04:02
that gives them the blueprint
102
227000
2000
que os fornece o padrão de montagem
04:04
to be able to build these really wonderful structures.
103
229000
2000
necessário para construir estas estruturas realmente maravilhosas.
04:06
Now, going back to the abalone shell,
104
231000
2000
Agora, retornando para a concha do abalone,
04:08
the abalone makes this shell by having these proteins.
105
233000
3000
o abalone faz esta concha porque ele tem estas proteínas.
04:11
These proteins are very negatively charged.
106
236000
2000
Estas proteínas são bem carregadas negativamente.
04:13
And they can pull calcium out of the environment,
107
238000
2000
E elas podem assimilar o cálcio do ambiente,
04:15
put down a layer of calcium and then carbonate, calcium and carbonate.
108
240000
3000
montam uma camada de cálcio, depois uma de carbonato, cálcio e carbonato.
04:18
It has the chemical sequences of amino acids,
109
243000
3000
Elas têm as sequências químicas de aminoácidos
04:21
which says, "This is how to build the structure.
110
246000
2000
que dizem: "Assim é que se constrói a estrutura.
04:23
Here's the DNA sequence, here's the protein sequence
111
248000
2000
Eis aqui a sequência de DNA, eis aqui a seqüência de proteínas
04:25
in order to do it."
112
250000
2000
para que isto seja feito."
04:27
And so an interesting idea is, what if you could take any material that you wanted,
113
252000
3000
E então, uma ideia interessante é: e se você pudesse pegar qualquer material que você quisesse,
04:30
or any element on the periodic table,
114
255000
2000
ou qualquer elemento da tabela periódica,
04:32
and find its corresponding DNA sequence,
115
257000
3000
e encontrar sua sequência de DNA correspondente,
04:35
then code it for a corresponding protein sequence
116
260000
2000
em seguida, codificá-la em uma sequência protéica correspondente,
04:37
to build a structure, but not build an abalone shell --
117
262000
3000
para criar uma estrutura, mas não uma concha de abalone --
04:40
build something that, through nature,
118
265000
2000
criar algo que, por meio da natureza,
04:42
it has never had the opportunity to work with yet.
119
267000
3000
ainda nunca houve a oportunidade de se trabalhar com ela.
04:45
And so here's the periodic table.
120
270000
2000
E então, eis aqui a tabela periódica.
04:47
And I absolutely love the periodic table.
121
272000
2000
E eu absolutamente amo a tabela periódica.
04:49
Every year for the incoming freshman class at MIT,
122
274000
3000
Todos os anos, na aula inagural para os calouros do MIT,
04:52
I have a periodic table made that says,
123
277000
2000
Eu tenho pronta uma tabela periódica que diz:
04:54
"Welcome to MIT. Now you're in your element."
124
279000
3000
"Bem-vindo ao MIT. Agora você está em seu elemento."
04:57
And you flip it over, and it's the amino acids
125
282000
3000
E você a vira, e aqui estão aminoácidos
05:00
with the PH at which they have different charges.
126
285000
2000
com os valores de pH nos quais eles possuem diferentes cargas.
05:02
And so I give this out to thousands of people.
127
287000
3000
E eu também distribuo isto para milhares de pessoas.
05:05
And I know it says MIT, and this is Caltech,
128
290000
2000
E eu sei que ela tem escrito MIT, e aqui é o Caltech...
05:07
but I have a couple extra if people want it.
129
292000
2000
mas eu tenho algumas extras, caso alguém queira.
05:09
And I was really fortunate
130
294000
2000
E eu fiquei realmente feliz
05:11
to have President Obama visit my lab this year
131
296000
2000
em receber a visita do presidente Obama em meu laboratório, este ano,
05:13
on his visit to MIT,
132
298000
2000
em sua visita ao MIT,
05:15
and I really wanted to give him a periodic table.
133
300000
2000
e eu realmente queria dar-lhe uma tabela periódica.
05:17
So I stayed up at night, and I talked to my husband,
134
302000
2000
Então, na noite anterior eu fiquei acordada e perguntei ao meu marido:
05:19
"How do I give President Obama a periodic table?
135
304000
3000
"Como é que eu faço para dar, para o presidente Obama, uma tabela periódica?
05:22
What if he says, 'Oh, I already have one,'
136
307000
2000
E se ele disser: 'Ah, mas eu já tenho uma'
05:24
or, 'I've already memorized it'?" (Laughter)
137
309000
2000
ou então: 'Eu já memorizei ela toda'?"
05:26
And so he came to visit my lab
138
311000
2000
E então, ele veio até meu laboratório
05:28
and looked around -- it was a great visit.
139
313000
2000
viu os arredores -- foi uma grande visita.
05:30
And then afterward, I said,
140
315000
2000
E então, eu finalmente disse:
05:32
"Sir, I want to give you the periodic table
141
317000
2000
"Sir, eu gostaria de dar-lhe a tabela periódica
05:34
in case you're ever in a bind and need to calculate molecular weight."
142
319000
4000
caso o senhor se encontre em apuros e precise calcular um peso molecular."
05:38
And I thought molecular weight sounded much less nerdy
143
323000
2000
E imaginei que o termo 'peso-molecular' soaria menos 'nerd'
05:40
than molar mass.
144
325000
2000
do que 'massa molar'.
05:42
And so he looked at it,
145
327000
2000
Então, ele olhou para ela
05:44
and he said,
146
329000
2000
e disse:
05:46
"Thank you. I'll look at it periodically."
147
331000
2000
"Obrigado. Eu a consultarei periodicamente."
05:48
(Laughter)
148
333000
2000
(Risos)
05:50
(Applause)
149
335000
4000
(Aplausos)
05:54
And later in a lecture that he gave on clean energy,
150
339000
3000
E posteriormente, em uma palestra que ele deu sobre energias limpas,
05:57
he pulled it out and said,
151
342000
2000
ele a tirou e disse:
05:59
"And people at MIT, they give out periodic tables."
152
344000
2000
"E as pessoas no MIT, distribuem tabelas periódicas."
06:01
So basically what I didn't tell you
153
346000
3000
Então, basicamente o que eu ainda não lhes disse
06:04
is that about 500 million years ago, organisms starter making materials,
154
349000
3000
é que cerca de 500 milhões de anos atrás, os organinsmos começaram a sintetizar materiais,
06:07
but it took them about 50 million years to get good at it.
155
352000
2000
mas levaram cerca de 50 milhões de anos para ficarem bons nisto.
06:09
It took them about 50 million years
156
354000
2000
Eles levaram cerca de 50 milhões de anos
06:11
to learn how to perfect how to make that abalone shell.
157
356000
2000
aprendendo como fazer, como aperfeiçoar aquela concha do abalone.
06:13
And that's a hard sell to a graduate student. (Laughter)
158
358000
2000
Ei, isto é 'difícil de vender' para um estudante de pós-graduação.
06:15
"I have this great project -- 50 million years."
159
360000
3000
"Eu tenho este projeto fantástico -- 50 milhões de anos."
06:18
And so we had to develop a way
160
363000
2000
E então, nós temos que desenvolver um modo
06:20
of trying to do this more rapidly.
161
365000
2000
de fazer isto mais rapidamente.
06:22
And so we use a virus that's a non-toxic virus
162
367000
2000
E então, nós usamos um vírus, um vírus não-tóxico
06:24
called M13 bacteriophage
163
369000
2000
chamado 'Bacteriófago M13'
06:26
that's job is to infect bacteria.
164
371000
2000
que tem como trabalho infectar bactérias.
06:28
Well it has a simple DNA structure
165
373000
2000
Bem, ele tem uma estrutura de DNA simples
06:30
that you can go in and cut and paste
166
375000
2000
que você pode vir, cortar e colar
06:32
additional DNA sequences into it.
167
377000
2000
a ela seqüências adicionais de DNA.
06:34
And by doing that, it allows the virus
168
379000
2000
E, fazendo-se isto, permite-se ao vírus
06:36
to express random protein sequences.
169
381000
3000
que ele expresse seqüências protéicas aleatórias.
06:39
And this is pretty easy biotechnology.
170
384000
2000
E isto é uma biotecnologia muito fácil.
06:41
And you could basically do this a billion times.
171
386000
2000
E você pode basicamente fazer isto um bilhão de vezes.
06:43
And so you can go in and have a billion different viruses
172
388000
2000
E assim você pode ir e ter um bilhão de diferentes vírus
06:45
that are all genetically identical,
173
390000
2000
que são todos geneticamente idênticos
06:47
but they differ from each other based on their tips,
174
392000
2000
mas diferem, entre si, em suas extremidades,
06:49
on one sequence
175
394000
2000
em uma única seqüência
06:51
that codes for one protein.
176
396000
2000
que codifica uma proteína apenas.
06:53
Now if you take all billion viruses,
177
398000
2000
Agora, se você pegar todo o bilhão de vírus
06:55
and you can put them in one drop of liquid,
178
400000
2000
e você pode colocá-los em uma gota de um líquido,
06:57
you can force them to interact with anything you want on the periodic table.
179
402000
3000
você pode forçá-los a interagir com qualquer coisa que você queria da tabela periódica.
07:00
And through a process of selection evolution,
180
405000
2000
E através de um processo de seleção evolutiva,
07:02
you can pull one out of a billion that does something that you'd like it to do,
181
407000
3000
você pode pinçar um em um bilhão, e que faz algo que você gostaria que ele fizesse,
07:05
like grow a battery or grow a solar cell.
182
410000
2000
como construir uma pilha ou uma células fotoelétrica.
07:07
So basically, viruses can't replicate themselves; they need a host.
183
412000
3000
Então, basicamente, os vírus não se replicam sozinhos, eles precisam de um hospedeiro.
07:10
Once you find that one out of a billion,
184
415000
2000
Uma vez que você encontre um em um bilhão,
07:12
you infect it into a bacteria,
185
417000
2000
você o introduz em uma bactéria,
07:14
and you make millions and billions of copies
186
419000
2000
e você faz milhões e bilhões de cópias
07:16
of that particular sequence.
187
421000
2000
daquela seqüência particular.
07:18
And so the other thing that's beautiful about biology
188
423000
2000
E assim, a outra coisa que é bonita sobre a biologia
07:20
is that biology gives you really exquisite structures
189
425000
2000
é que a biologia lhe oferece estruturas realmente requintadas
07:22
with nice link scales.
190
427000
2000
com boas escalas de ligação.
07:24
And these viruses are long and skinny,
191
429000
2000
e estes vírus são compridos e magrelos,
07:26
and we can get them to express the ability
192
431000
2000
e nós podemos fazê-los expressar a capacidade
07:28
to grow something like semiconductors
193
433000
2000
de gerar algo como semicondutores
07:30
or materials for batteries.
194
435000
2000
ou materiais para baterias.
07:32
Now this is a high-powered battery that we grew in my lab.
195
437000
3000
Agora, esta é uma pilha de alta-potência criada no meu laboratório.
07:35
We engineered a virus to pick up carbon nanotubes.
196
440000
3000
Nós construímos um vírus capaz de pegar nanotubos de carbono.
07:38
So one part of the virus grabs a carbon nanotube.
197
443000
2000
Pois bem, uma parte do vírus agarra o nanotubo de carbono.
07:40
The other part of the virus has a sequence
198
445000
2000
E a outra parte do vírus tem uma seqüência
07:42
that can grow an electrode material for a battery.
199
447000
3000
que pode gerar um eletrodo para uma pilha.
07:45
And then it wires itself to the current collector.
200
450000
3000
E depois ele o conecta, por si, ao coletor de corrente.
07:48
And so through a process of selection evolution,
201
453000
2000
E assim, através de um processo de seleção evolutiva,
07:50
we went from being able to have a virus that made a crummy battery
202
455000
3000
nós partimos de um vírus que fazia uma bateria horrível
07:53
to a virus that made a good battery
203
458000
2000
para um vírus que fazia uma boa bateria,
07:55
to a virus that made a record-breaking, high-powered battery
204
460000
3000
(e depois) para um vírus que fazia uma bateria recordista, uma pilha de alta-potência
07:58
that's all made at room temperature, basically at the bench top.
205
463000
3000
tudo isto feito à temperatura ambiente, basicamente sobre a bancada (do laboratório)
08:01
And that battery went to the White House for a press conference.
206
466000
3000
E aquela pilha foi para a Casa Branca, para uma conferência de imprensa.
08:04
I brought it here.
207
469000
2000
Eu trouxe ela aqui.
08:06
You can see it in this case -- that's lighting this LED.
208
471000
3000
Você pode vê-la neste estojo -- ela que está acendendo este LED.
08:09
Now if we could scale this,
209
474000
2000
Agora, se nós pudermos escalonar isto,
08:11
you could actually use it
210
476000
2000
você poderia, na verdade, usá-la
08:13
to run your Prius,
211
478000
2000
para fazer funcionar seu 'Prius',
08:15
which is my dream -- to be able to drive a virus-powered car.
212
480000
3000
que é o meu sonho -- ser capaz de dirigir um carro movido a vírus.
08:19
But it's basically --
213
484000
2000
Basicamente --
08:21
you can pull one out of a billion.
214
486000
3000
você pode pegar um em meio a um bilhão.
08:24
You can make lots of amplifications to it.
215
489000
2000
Você pode fazer inúmeras amplificações dele.
08:26
Basically, you make an amplification in the lab,
216
491000
2000
Basicamente, você faz uma amplificação no laboratório.
08:28
and then you get it to self-assemble
217
493000
2000
E depois você consegue que ele faça a auto-montagem
08:30
into a structure like a battery.
218
495000
2000
de uma estrutura como uma pilha.
08:32
We're able to do this also with catalysis.
219
497000
2000
Nós podemos fazer isto também através de catálise.
08:34
This is the example
220
499000
2000
Este é um exemplo
08:36
of photocatalytic splitting of water.
221
501000
2000
de separação fotocatalítica da água.
08:38
And what we've been able to do
222
503000
2000
E o que nós fomos capazes de fazer
08:40
is engineer a virus to basically take dye-absorbing molecules
223
505000
3000
foi programar um vírus para basicamente incorporar moléculas absorventes de corante
08:43
and line them up on the surface of the virus
224
508000
2000
e alinhá-las sobre a superfície do vírus
08:45
so it acts as an antenna,
225
510000
2000
então, isto age como uma antena,
08:47
and you get an energy transfer across the virus.
226
512000
2000
e você consegue uma transferência de energia ao longo do vírus.
08:49
And then we give it a second gene
227
514000
2000
E depois, nós inserimos um segundo gene
08:51
to grow an inorganic material
228
516000
2000
para fazer crescer um material inorgânico
08:53
that can be used to split water
229
518000
2000
que pode ser usado para separar água
08:55
into oxygen and hydrogen
230
520000
2000
em oxigênio e hidrogênio,
08:57
that can be used for clean fuels.
231
522000
2000
que podem ser usados como combustíveis limpos.
08:59
And I brought an example with me of that today.
232
524000
2000
E eu trouxe um exemplo disso comigo hoje.
09:01
My students promised me it would work.
233
526000
2000
Meus alunos me prometeram que isto funcionaria.
09:03
These are virus-assembled nanowires.
234
528000
2000
Estes são nano-fios montados por vírus.
09:05
When you shine light on them, you can see them bubbling.
235
530000
3000
Quando você joga luz sobre eles, você pode vê-los borbulhando.
09:08
In this case, you're seeing oxygen bubbles come out.
236
533000
3000
Neste caso, você está vendo bolhas de oxigênio saindo.
09:12
And basically, by controlling the genes,
237
537000
3000
E, basicamente, manipulando os genes,
09:15
you can control multiple materials to improve your device performance.
238
540000
3000
você pode controlar múltiplos materiais para melhorar o desempenho do seu aparelho.
09:18
The last example are solar cells.
239
543000
2000
O último exemplo são as células fotoelétricas.
09:20
You can also do this with solar cells.
240
545000
2000
Você também pode fazer isto com células fotoelétricas.
09:22
We've been able to engineer viruses
241
547000
2000
Nós fomos capazes de engenhar os vírus
09:24
to pick up carbon nanotubes
242
549000
2000
para que eles pegassem nanotubos de carbono
09:26
and then grow titanium dioxide around them --
243
551000
4000
e depois, depositassem dióxido de titânio entorno deles --
09:30
and use as a way of getting electrons through the device.
244
555000
4000
e usar como meio para os elétrons passarem através do aparelho.
09:34
And what we've found is through genetic engineering,
245
559000
2000
E o que nós descobrimos é que, através da engenharia genética,
09:36
we can actually increase
246
561000
2000
nós podemos realmente aumentar
09:38
the efficiencies of these solar cells
247
563000
3000
a eficiência destas células fotoelétricas
09:41
to record numbers
248
566000
2000
para gravar números
09:43
for these types of dye-sensitized systems.
249
568000
3000
para estes tipos de sistemas sensibilizados por corantes.
09:46
And I brought one of those as well
250
571000
2000
E eu trouxe também um destes
09:48
that you can play around with outside afterward.
251
573000
3000
para que vocês possam depois brincar por aí.
09:51
So this is a virus-based solar cell.
252
576000
2000
Então, esta é uma célula fotoelétrica baseada em um vírus.
09:53
Through evolution and selection,
253
578000
2000
Através de evolução e seleção,
09:55
we took it from an eight percent efficiency solar cell
254
580000
3000
nós a levamos de uma célula fotoelétrica com eficiência de 8%
09:58
to an 11 percent efficiency solar cell.
255
583000
3000
para uma célula com eficiência de 11%.
10:01
So I hope that I've convinced you
256
586000
2000
Pois bem, eu espero ter convencido vocês
10:03
that there's a lot of great, interesting things to be learned
257
588000
3000
de que existem muitas coisas admiráveis e interessantes para se aprender
10:06
about how nature makes materials --
258
591000
2000
sobre como a natureza faz materiais --
10:08
and taking it the next step
259
593000
2000
e levar isto para um próximo passo
10:10
to see if you can force,
260
595000
2000
para ver se você pode forçar,
10:12
or whether you can take advantage of how nature makes materials,
261
597000
2000
ou se você pode tirar proveito de como a natureza faz materiais,
10:14
to make things that nature hasn't yet dreamed of making.
262
599000
3000
para fazer coisas que a natureza ainda nem sonhou em fazer.
10:17
Thank you.
263
602000
2000
Obrigada.
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