TEDxCaltech
Angela Belcher: Using nature to grow batteries
Анджела Белчер: используем природу, чтобы растить батарейки
Filmed:
Readability: 4.7
971,791 views
Вдохновленная раковиной морского ушка, Анджела Белчер программирует вирусы, чтобы делать прекрасные нано-структуры, которые могут использовать люди. Выбирая высоко-продуктивные гены, через прямую эволюцию, она создает вирусы, которые могут сделать мощные батарейки, чистое водородное топливо и мощные солнечные элементы. На TEDxCaltech она показывает нам как это делается.
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
Я немного расскажу о том, как природа делает материалы.
00:18
I brought along with me an abalone shell.
1
3000
2000
Я принесла с собой раковину морского ушка.
00:20
This abalone shell is a biocomposite material
2
5000
3000
Эта раковина состоит из биокомпозитного материала.
00:23
that's 98 percent by mass calcium carbonate
3
8000
3000
На 98 процентов из карбоната кальция
00:26
and two percent by mass protein.
4
11000
2000
и на два процента из протеина.
00:28
Yet, it's 3,000 times tougher
5
13000
2000
В то же время, она в 3000 раз прочнее
00:30
than its geological counterpart.
6
15000
2000
своего геологического аналога.
00:32
And a lot of people might use structures like abalone shells,
7
17000
3000
Много людей используют структуры как в этой ракушке,
00:35
like chalk.
8
20000
2000
например мел.
00:37
I've been fascinated by how nature makes materials,
9
22000
2000
Я была поражена тем, как природа создает материалы
00:39
and there's a lot of sequence
10
24000
2000
и, есть определенная последовательность того,
00:41
to how they do such an exquisite job.
11
26000
2000
каким образом они делают такую утонченную работу.
00:43
Part of it is that these materials
12
28000
2000
Частично потому что эти материалы
00:45
are macroscopic in structure,
13
30000
2000
макроскопические в своей структуре,
00:47
but they're formed at the nanoscale.
14
32000
2000
но формируются они на нано-уровне.
00:49
They're formed at the nanoscale,
15
34000
2000
Они формируются в масштабе наночастиц
00:51
and they use proteins that are coded by the genetic level
16
36000
3000
и используют протеины, которые кодируются на генетическом уровне,
00:54
that allow them to build these really exquisite structures.
17
39000
3000
что позволяет им строить такие утонченные структуры.
00:57
So something I think is very fascinating
18
42000
2000
Я думаю, было бы восхитительно,
00:59
is what if you could give life
19
44000
3000
если бы мы смогли дать жизнь
01:02
to non-living structures,
20
47000
2000
неживым структурам,
01:04
like batteries and like solar cells?
21
49000
2000
как батарейки или солнечные элементы?
01:06
What if they had some of the same capabilities
22
51000
2000
Что, если бы у них были те же способности,
01:08
that an abalone shell did,
23
53000
2000
как и у раковины морского ушка,
01:10
in terms of being able
24
55000
2000
то есть они смогли бы
01:12
to build really exquisite structures
25
57000
2000
строить очень утонченные структуры
01:14
at room temperature and room pressure,
26
59000
2000
при комнатной температуре и комнатном давлении,
01:16
using non-toxic chemicals
27
61000
2000
используя нетоксичные химические элементы,
01:18
and adding no toxic materials back into the environment?
28
63000
3000
и в то же время не производя токсичные элементы в окружающую среду?
01:21
So that's the vision that I've been thinking about.
29
66000
3000
Это концепция, о которой я думала.
01:24
And so what if you could grow a battery in a Petri dish?
30
69000
2000
И что, если бы вы могли вырастить батарейку в чашке Петри?
01:26
Or, what if you could give genetic information to a battery
31
71000
3000
Или, что если бы вы смогли передать генетическую информацию батарейке
01:29
so that it could actually become better
32
74000
2000
так, чтобы она стала
01:31
as a function of time,
33
76000
2000
дольше работать
01:33
and do so in an environmentally friendly way?
34
78000
2000
и не загрязнять окружающую среду?
01:35
And so, going back to this abalone shell,
35
80000
3000
Итак, возвращаясь к раковине морского ушка,
01:38
besides being nano-structured,
36
83000
2000
кроме того, что она является нано-структурой,
01:40
one thing that's fascinating,
37
85000
2000
еще одна захватывающая вещь -
01:42
is when a male and a female abalone get together,
38
87000
2000
это когда мужская и женская особь встречаются,
01:44
they pass on the genetic information
39
89000
2000
они передают генетическую информацию,
01:46
that says, "This is how to build an exquisite material.
40
91000
3000
которая говорит: "Вот так нужно строить такой сложный материал.
01:49
Here's how to do it at room temperature and pressure,
41
94000
2000
Вот так делать его при комнатной температуре и давлении,
01:51
using non-toxic materials."
42
96000
2000
используя нетоксичные материалы."
01:53
Same with diatoms, which are shown right here, which are glasseous structures.
43
98000
3000
То же самое с диатомеями, которые показаны вот здесь и являются структурами из стекла.
01:56
Every time the diatoms replicate,
44
101000
2000
Каждый раз, когда диатомеи воспроизводятся,
01:58
they give the genetic information that says,
45
103000
2000
они передают генетическую информацию, которая говорит
02:00
"Here's how to build glass in the ocean
46
105000
2000
"Вот так строится стекло в океане,
02:02
that's perfectly nano-structured.
47
107000
2000
которое является идеальной нано-структурой.
02:04
And you can do it the same, over and over again."
48
109000
2000
И ты можешь повторить это снова и снова".
02:06
So what if you could do the same thing
49
111000
2000
А что если можно сделать то же самое
02:08
with a solar cell or a battery?
50
113000
2000
с солнечным элементом или батарейкой?
02:10
I like to say my favorite biomaterial is my four year-old.
51
115000
3000
Мой любимый биоматериал - это мой четырехлетний ребенок.
02:13
But anyone who's ever had, or knows, small children
52
118000
3000
Но все, кто имел дело с маленькими детьми,
02:16
knows they're incredibly complex organisms.
53
121000
3000
знают, что они - невероятно сложные организмы.
02:19
And so if you wanted to convince them
54
124000
2000
И если вы хотите уговорить их
02:21
to do something they don't want to do, it's very difficult.
55
126000
2000
делать то, что они не хотят - это очень сложно.
02:23
So when we think about future technologies,
56
128000
3000
Поэтому, когда мы думаем о технологиях будущего,
02:26
we actually think of using bacteria and virus,
57
131000
2000
мы думаем об использовании бактерий или вирусов -
02:28
simple organisms.
58
133000
2000
простых организмов.
02:30
Can you convince them to work with a new toolbox,
59
135000
2000
Могу ли я уговорить их работать с новыми инструментами,
02:32
so that they can build a structure
60
137000
2000
чтобы они смогли строить структуры,
02:34
that will be important to me?
61
139000
2000
нужные мне.
02:36
Also, when we think about future technologies,
62
141000
2000
Мы, конечно, думаем о будущих технологиях.
02:38
we start with the beginning of Earth.
63
143000
2000
Мы начнем с возникновения Земли.
02:40
Basically, it took a billion years
64
145000
2000
Понадобился примерно миллиард лет,
02:42
to have life on Earth.
65
147000
2000
чтобы на Земле зародилась жизнь.
02:44
And very rapidly, they became multi-cellular,
66
149000
2000
И очень скоро, она стала многоклеточной,
02:46
they could replicate, they could use photosynthesis
67
151000
3000
организмы смогли воспроизводиться, использовать фотосинтез,
02:49
as a way of getting their energy source.
68
154000
2000
как источник энергии.
02:51
But it wasn't until about 500 million years ago --
69
156000
2000
Однако, только около 500 миллионов лет назад -
02:53
during the Cambrian geologic time period --
70
158000
2000
во время кембрийского геологического периода -
02:55
that organisms in the ocean started making hard materials.
71
160000
3000
эти организмы в океане стали делать твердые материалы.
02:58
Before that, they were all soft, fluffy structures.
72
163000
3000
До этого они все были мягкими, слабыми структурами.
03:01
And it was during this time
73
166000
2000
Именно в это время
03:03
that there was increased calcium and iron
74
168000
2000
количество кальция, железа и кремния
03:05
and silicon in the environment,
75
170000
2000
в окружающей среде увеличилось.
03:07
and organisms learned how to make hard materials.
76
172000
3000
И организмы научились делать твердые материалы.
03:10
And so that's what I would like be able to do --
77
175000
2000
Это то, что я хотела бы научиться делать -
03:12
convince biology
78
177000
2000
убедить биологию
03:14
to work with the rest of the periodic table.
79
179000
2000
работать с остальной периодической таблицей.
03:16
Now if you look at biology,
80
181000
2000
Если вы взглянете на биологию,
03:18
there's many structures like DNA and antibodies
81
183000
2000
то здесь существует много структур, таких как ДНК, антитела,
03:20
and proteins and ribosomes that you've heard about
82
185000
2000
протеины и рибосомы, о которых вы слышали,
03:22
that are already nano-structured.
83
187000
2000
которые и так являются нано-структурами.
03:24
So nature already gives us
84
189000
2000
То есть природа уже дает нам
03:26
really exquisite structures on the nanoscale.
85
191000
2000
очень сложные структуры в масштабе наночастиц.
03:28
What if we could harness them
86
193000
2000
Что, если бы смогли запрячь их
03:30
and convince them to not be an antibody
87
195000
2000
и убедить их не быть антителами,
03:32
that does something like HIV?
88
197000
2000
которые, например, вызывают ВИЧ?
03:34
But what if we could convince them
89
199000
2000
Что, если бы мы смогли убедить их
03:36
to build a solar cell for us?
90
201000
2000
построить для нас солнечный элемент?
03:38
So here are some examples: these are some natural shells.
91
203000
2000
Вот несколько примеров: несколько естественных раковин.
03:40
There are natural biological materials.
92
205000
2000
Естественный биологический материал.
03:42
The abalone shell here -- and if you fracture it,
93
207000
2000
Вот раковина морского ушка, если вы ее разломите,
03:44
you can look at the fact that it's nano-structured.
94
209000
2000
то увидите что это нано-структура.
03:46
There's diatoms made out of SIO2,
95
211000
3000
Здесь есть диатомеи, сделанные из кварца,
03:49
and they're magnetotactic bacteria
96
214000
2000
и бактерия-магнетотактик,
03:51
that make small, single-domain magnets used for navigation.
97
216000
3000
которая делает одиночные магниты, используемые для навигации.
03:54
What all these have in common
98
219000
2000
Общее у них то,
03:56
is these materials are structured at the nanoscale,
99
221000
2000
что все эти материалы состоят из нано-структур.
03:58
and they have a DNA sequence
100
223000
2000
Последовательность их ДНК
04:00
that codes for a protein sequence
101
225000
2000
кодирует последовательность протеинов,
04:02
that gives them the blueprint
102
227000
2000
которая передает им шаблон,
04:04
to be able to build these really wonderful structures.
103
229000
2000
по которому они могут строить эти великолепные структуры.
04:06
Now, going back to the abalone shell,
104
231000
2000
Теперь, возвращаясь к раковине морского ушка,
04:08
the abalone makes this shell by having these proteins.
105
233000
3000
морское ушко делает раковину, используя эти протеины.
04:11
These proteins are very negatively charged.
106
236000
2000
Эти протеины очень отрицательно заряжены.
04:13
And they can pull calcium out of the environment,
107
238000
2000
Они собирают кальций из окружающей среды,
04:15
put down a layer of calcium and then carbonate, calcium and carbonate.
108
240000
3000
складывают слоями кальций и карбонат, кальций и карбонат.
04:18
It has the chemical sequences of amino acids,
109
243000
3000
Существующая химическая последовательность аминокислот
04:21
which says, "This is how to build the structure.
110
246000
2000
говорит: "Вот так нужно строить структуру.
04:23
Here's the DNA sequence, here's the protein sequence
111
248000
2000
Вот последовательность ДНК и последовательность протеинов,
04:25
in order to do it."
112
250000
2000
и их порядок."
04:27
And so an interesting idea is, what if you could take any material that you wanted,
113
252000
3000
А что, если бы можно было сделать любой материал
04:30
or any element on the periodic table,
114
255000
2000
или элемент из периодической таблицы
04:32
and find its corresponding DNA sequence,
115
257000
3000
и найти соответствующую последовательность ДНК,
04:35
then code it for a corresponding protein sequence
116
260000
2000
потом закодировать соответствующую последовательность протеинов,
04:37
to build a structure, but not build an abalone shell --
117
262000
3000
чтобы построить структуру, но не раковину,
04:40
build something that, through nature,
118
265000
2000
а что-то, с чем природа еще
04:42
it has never had the opportunity to work with yet.
119
267000
3000
не имела возможности поработать.
04:45
And so here's the periodic table.
120
270000
2000
Это периодическая таблица.
04:47
And I absolutely love the periodic table.
121
272000
2000
Я обожаю периодическую таблицу.
04:49
Every year for the incoming freshman class at MIT,
122
274000
3000
Каждый год для первокурсников в MIT (Массачусетский технологический институт),
04:52
I have a periodic table made that says,
123
277000
2000
у меня есть периодическая таблица, на которой написано:
04:54
"Welcome to MIT. Now you're in your element."
124
279000
3000
"Добро пожаловать в MIT. Теперь вы в своей стихии".
04:57
And you flip it over, and it's the amino acids
125
282000
3000
На обратной стороне есть аминокислоты
05:00
with the PH at which they have different charges.
126
285000
2000
и PH при котором они имеют разные заряды.
05:02
And so I give this out to thousands of people.
127
287000
3000
Я раздаю ее тысячам людей.
05:05
And I know it says MIT, and this is Caltech,
128
290000
2000
Я знаю, на ней написано MIT, а мы в Caltech (Калифорнийский технологический институт),
05:07
but I have a couple extra if people want it.
129
292000
2000
но у меня есть пара штук, если кто-то захочет.
05:09
And I was really fortunate
130
294000
2000
Мне очень повезло,
05:11
to have President Obama visit my lab this year
131
296000
2000
президент Обама посетил мою лабораторию в этом году,
05:13
on his visit to MIT,
132
298000
2000
когда приезжал в MIT,
05:15
and I really wanted to give him a periodic table.
133
300000
2000
и мне очень хотелось дать ему периодическую таблицу.
05:17
So I stayed up at night, and I talked to my husband,
134
302000
2000
Я не спала всю ночь и говорила своему мужу:
05:19
"How do I give President Obama a periodic table?
135
304000
3000
"Как я дам президенту Обаме периодическую таблицу?
05:22
What if he says, 'Oh, I already have one,'
136
307000
2000
А если он скажет, что у него уже такая есть или
05:24
or, 'I've already memorized it'?" (Laughter)
137
309000
2000
что он уже и так ее запомнил?"
05:26
And so he came to visit my lab
138
311000
2000
В общем, он пришел в мою лабораторию -
05:28
and looked around -- it was a great visit.
139
313000
2000
это был великолепный визит.
05:30
And then afterward, I said,
140
315000
2000
После всего, я сказала,
05:32
"Sir, I want to give you the periodic table
141
317000
2000
"Сэр, я бы хотела дать вам периодическую таблицу,
05:34
in case you're ever in a bind and need to calculate molecular weight."
142
319000
4000
если вдруг вам понадобиться сосчитать молекулярный вес".
05:38
And I thought molecular weight sounded much less nerdy
143
323000
2000
И я подумала, что молекулярный вес звучит менее занудно,
05:40
than molar mass.
144
325000
2000
чем молярная масса.
05:42
And so he looked at it,
145
327000
2000
Он посмотрел на нее
05:44
and he said,
146
329000
2000
и сказал:
05:46
"Thank you. I'll look at it periodically."
147
331000
2000
"Спасибо. Я буду периодически на нее посматривать".
05:48
(Laughter)
148
333000
2000
(Смех)
05:50
(Applause)
149
335000
4000
(Аплодисменты)
05:54
And later in a lecture that he gave on clean energy,
150
339000
3000
Позже, в своей лекции по чистой энергии,
05:57
he pulled it out and said,
151
342000
2000
он достал ее и сказал,
05:59
"And people at MIT, they give out periodic tables."
152
344000
2000
"И люди в MIT, они раздают периодический таблицы".
06:01
So basically what I didn't tell you
153
346000
3000
Я вам еще не сказала,
06:04
is that about 500 million years ago, organisms starter making materials,
154
349000
3000
что около 500 миллионов лет назад организмы начали делать материалы,
06:07
but it took them about 50 million years to get good at it.
155
352000
2000
но им понадобилось 50 миллионов лет, чтобы усовершенствовать их.
06:09
It took them about 50 million years
156
354000
2000
Им понадобилось 50 миллионов лет,
06:11
to learn how to perfect how to make that abalone shell.
157
356000
2000
чтобы научиться делать такую раковину.
06:13
And that's a hard sell to a graduate student. (Laughter)
158
358000
2000
Такой рекламой сложно заинтересовать аспиранта.
06:15
"I have this great project -- 50 million years."
159
360000
3000
"У меня есть великолепный проект - 50 миллионов лет".
06:18
And so we had to develop a way
160
363000
2000
Поэтому нам пришлось придумать способ,
06:20
of trying to do this more rapidly.
161
365000
2000
чтобы ускорить этот процесс.
06:22
And so we use a virus that's a non-toxic virus
162
367000
2000
Мы использовали нетоксичный вирус,
06:24
called M13 bacteriophage
163
369000
2000
который называется М13 - бактериофаг,
06:26
that's job is to infect bacteria.
164
371000
2000
чья работа - инфицировать бактерии.
06:28
Well it has a simple DNA structure
165
373000
2000
У него очень простая последовательность ДНК,
06:30
that you can go in and cut and paste
166
375000
2000
поэтому ему можно вставить
06:32
additional DNA sequences into it.
167
377000
2000
дополнительную ДНК последовательность.
06:34
And by doing that, it allows the virus
168
379000
2000
Это позволяет вирусу
06:36
to express random protein sequences.
169
381000
3000
создавать произвольную последовательность протеинов.
06:39
And this is pretty easy biotechnology.
170
384000
2000
И это очень простая биотехнология.
06:41
And you could basically do this a billion times.
171
386000
2000
Можно повторять это миллиард раз.
06:43
And so you can go in and have a billion different viruses
172
388000
2000
Следовательно, можно получить миллиард разных вирусов,
06:45
that are all genetically identical,
173
390000
2000
которые генетически идентичны,
06:47
but they differ from each other based on their tips,
174
392000
2000
но различаются друг от друга
06:49
on one sequence
175
394000
2000
одной последовательностью,
06:51
that codes for one protein.
176
396000
2000
которая кодирует один протеин.
06:53
Now if you take all billion viruses,
177
398000
2000
Теперь, если мы возьмем миллиард вирусов
06:55
and you can put them in one drop of liquid,
178
400000
2000
и поместим их в одну каплю жидкости,
06:57
you can force them to interact with anything you want on the periodic table.
179
402000
3000
мы сможем заставить их взаимодействовать с любым элементом периодической таблицы.
07:00
And through a process of selection evolution,
180
405000
2000
И путем выборочной эволюции,
07:02
you can pull one out of a billion that does something that you'd like it to do,
181
407000
3000
мы можем выбрать из миллиарда один, который сделает то, что ты захочешь,
07:05
like grow a battery or grow a solar cell.
182
410000
2000
например, вырастит батарейку или солнечный элемент.
07:07
So basically, viruses can't replicate themselves; they need a host.
183
412000
3000
Вирусы не могут сами воспроизводиться, им нужен носитель.
07:10
Once you find that one out of a billion,
184
415000
2000
Когда мы находим этот один из миллиарда,
07:12
you infect it into a bacteria,
185
417000
2000
мы инфицируем бактерию
07:14
and you make millions and billions of copies
186
419000
2000
и делаем миллионы и миллиарды копий
07:16
of that particular sequence.
187
421000
2000
этой конкретной последовательности.
07:18
And so the other thing that's beautiful about biology
188
423000
2000
Еще одна замечательная вещь в биологии -
07:20
is that biology gives you really exquisite structures
189
425000
2000
она дает очень утонченные структуры
07:22
with nice link scales.
190
427000
2000
с замечательными связями.
07:24
And these viruses are long and skinny,
191
429000
2000
Эти вирусы длинные и тонкие
07:26
and we can get them to express the ability
192
431000
2000
и мы можем заставить их
07:28
to grow something like semiconductors
193
433000
2000
выращивать, например, полупроводники
07:30
or materials for batteries.
194
435000
2000
или материал для батареек.
07:32
Now this is a high-powered battery that we grew in my lab.
195
437000
3000
Это высоко-мощная батарейка, которую мы вырастили в моей лаборатории.
07:35
We engineered a virus to pick up carbon nanotubes.
196
440000
3000
Мы разработали вирус, который подбирает нанотрубки.
07:38
So one part of the virus grabs a carbon nanotube.
197
443000
2000
Одна часть вируса берет углеродную нанотрубку.
07:40
The other part of the virus has a sequence
198
445000
2000
У другой части есть последовательность,
07:42
that can grow an electrode material for a battery.
199
447000
3000
которая может вырастить электродный материал для батарейки.
07:45
And then it wires itself to the current collector.
200
450000
3000
После этого он прикрепляется к токоприемнику.
07:48
And so through a process of selection evolution,
201
453000
2000
И через процесс выборочной эволюции,
07:50
we went from being able to have a virus that made a crummy battery
202
455000
3000
мы пришли от вируса, который сделал второсортную батарейку
07:53
to a virus that made a good battery
203
458000
2000
к вирусу, который сделал хорошую батарейку,
07:55
to a virus that made a record-breaking, high-powered battery
204
460000
3000
а потом к вирусу, который сделал очень мощную батарейку.
07:58
that's all made at room temperature, basically at the bench top.
205
463000
3000
Все они были сделаны при комнатной температуре, фактически на обычном столе.
08:01
And that battery went to the White House for a press conference.
206
466000
3000
И эта батарейка ездила в Белый Дом на пресс-конференцию.
08:04
I brought it here.
207
469000
2000
Я принесла ее сюда.
08:06
You can see it in this case -- that's lighting this LED.
208
471000
3000
Сейчас она подсвечивает LED лампочку.
08:09
Now if we could scale this,
209
474000
2000
Если мы сможем изменить масштаб,
08:11
you could actually use it
210
476000
2000
то вы бы смогли использовать ее,
08:13
to run your Prius,
211
478000
2000
чтобы ездить на своей Toyota Prius,
08:15
which is my dream -- to be able to drive a virus-powered car.
212
480000
3000
Это моя мечта - ездить на машине, заряженной вирусом.
08:19
But it's basically --
213
484000
2000
По существу,
08:21
you can pull one out of a billion.
214
486000
3000
мы выбираем один из миллиарда.
08:24
You can make lots of amplifications to it.
215
489000
2000
А потом копируем много раз.
08:26
Basically, you make an amplification in the lab,
216
491000
2000
Копирование происходит в лаборатории.
08:28
and then you get it to self-assemble
217
493000
2000
А потом они самособираются
08:30
into a structure like a battery.
218
495000
2000
в такую структуру, как батарейка.
08:32
We're able to do this also with catalysis.
219
497000
2000
Мы также смогли сделать это с катализом.
08:34
This is the example
220
499000
2000
Вот пример
08:36
of photocatalytic splitting of water.
221
501000
2000
расщепления воды с помощью фото катализа.
08:38
And what we've been able to do
222
503000
2000
Мы смогли
08:40
is engineer a virus to basically take dye-absorbing molecules
223
505000
3000
разработать вирус, который фактически окрашивает молекулы
08:43
and line them up on the surface of the virus
224
508000
2000
и выстраивает их на поверхности вируса
08:45
so it acts as an antenna,
225
510000
2000
и они работают как антенна,
08:47
and you get an energy transfer across the virus.
226
512000
2000
которая распределяет энергию по вирусу.
08:49
And then we give it a second gene
227
514000
2000
После этого мы даем ему второй ген,
08:51
to grow an inorganic material
228
516000
2000
который позволяет растить неорганический материал,
08:53
that can be used to split water
229
518000
2000
использующийся для расщепления воды
08:55
into oxygen and hydrogen
230
520000
2000
на кислород и водород,
08:57
that can be used for clean fuels.
231
522000
2000
который может быть использован как чистое топливо.
08:59
And I brought an example with me of that today.
232
524000
2000
Я принесла сюда образец.
09:01
My students promised me it would work.
233
526000
2000
Мои студенты пообещали, что он будет работать.
09:03
These are virus-assembled nanowires.
234
528000
2000
Эти нано-провода собраны вирусом.
09:05
When you shine light on them, you can see them bubbling.
235
530000
3000
Если на них посветить, можно увидеть пузырьки.
09:08
In this case, you're seeing oxygen bubbles come out.
236
533000
3000
В данном случае пузырится выходящий кислород.
09:12
And basically, by controlling the genes,
237
537000
3000
Контролируя эти гены,
09:15
you can control multiple materials to improve your device performance.
238
540000
3000
мы можем контролировать несколько материалов, чтобы улучшить работу устройства.
09:18
The last example are solar cells.
239
543000
2000
Последний пример - это солнечные элементы.
09:20
You can also do this with solar cells.
240
545000
2000
Можно поступить точно так же с солнечными элементами.
09:22
We've been able to engineer viruses
241
547000
2000
У нас получилось вырастить вирусы,
09:24
to pick up carbon nanotubes
242
549000
2000
которые подбирают углеродные трубки
09:26
and then grow titanium dioxide around them --
243
551000
4000
и потом выращивают диоксид титана вокруг них,
09:30
and use as a way of getting electrons through the device.
244
555000
4000
чтобы можно было пропускать электроны через устройство.
09:34
And what we've found is through genetic engineering,
245
559000
2000
Мы обнаружили, что с помощью генной инженерии
09:36
we can actually increase
246
561000
2000
можно увеличить
09:38
the efficiencies of these solar cells
247
563000
3000
эффективность этих солнечных элементов
09:41
to record numbers
248
566000
2000
до рекордных показателей
09:43
for these types of dye-sensitized systems.
249
568000
3000
для такого вида светочувствительных систем.
09:46
And I brought one of those as well
250
571000
2000
Я также принесла сюда один экземпляр.
09:48
that you can play around with outside afterward.
251
573000
3000
С ним можно ознакомиться после.
09:51
So this is a virus-based solar cell.
252
576000
2000
Это солнечный элемент на основе вируса.
09:53
Through evolution and selection,
253
578000
2000
С помощью эволюции и отбора,
09:55
we took it from an eight percent efficiency solar cell
254
580000
3000
мы смогли увеличить эффективность с 8 процентов
09:58
to an 11 percent efficiency solar cell.
255
583000
3000
до 11 процентов.
10:01
So I hope that I've convinced you
256
586000
2000
Надеюсь, я вас убедила,
10:03
that there's a lot of great, interesting things to be learned
257
588000
3000
что еще очень много интересного можно узнать
10:06
about how nature makes materials --
258
591000
2000
о том, как природа создает материалы
10:08
and taking it the next step
259
593000
2000
и подняться на следующую ступеньку,
10:10
to see if you can force,
260
595000
2000
чтобы увидеть, сможем ли мы
10:12
or whether you can take advantage of how nature makes materials,
261
597000
2000
воспользоваться знанием того, как природа делает материалы,
10:14
to make things that nature hasn't yet dreamed of making.
262
599000
3000
чтобы создать то, о чем природа еще и не мечтала.
10:17
Thank you.
263
602000
2000
Спасибо.
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