TEDxCaltech
Angela Belcher: Using nature to grow batteries
Angela Belcherová: Prírodné pestovanie batérií
Filmed:
Readability: 4.7
971,791 views
Inšpirovaná ustricovou mušľou, Angela Belcherová programuje vírusy tak, aby vyrobili elegantné nanometrové štruktúry, ktoré ľudia môžu používať. Vyberaním vysokovýkonných génov prostredníctvom riadenej evolúcie, produkuje vírusy, ktoré môžu postaviť nové výkonné batérie, čisté vodíkové palivá a rekordy lámajúce solárne články. Na TEDxCaltech nám ukazuje, ako sa to robí.
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
Rozhodla som sa, že Vám trochu porozprávam o tom, ako príroda vytvára materiály.
00:18
I brought along with me an abalone shell.
1
3000
2000
Priniesla som so sebou ustricovú mušľu.
00:20
This abalone shell is a biocomposite material
2
5000
3000
Táto ustricová mušľa je biokompozitný materiál,
00:23
that's 98 percent by mass calcium carbonate
3
8000
3000
v ktorom 98 percent tvorí uhličitan vápenatý
00:26
and two percent by mass protein.
4
11000
2000
a dve percentá hmotnosti sú bielkoviny.
00:28
Yet, it's 3,000 times tougher
5
13000
2000
A predsa, je 3000 krát pevnejší
00:30
than its geological counterpart.
6
15000
2000
ako jeho geologický náprotivok.
00:32
And a lot of people might use structures like abalone shells,
7
17000
3000
A mnoho ľudí používa štruktúry ako sú tieto ustricové mušle,
00:35
like chalk.
8
20000
2000
ako kriedu.
00:37
I've been fascinated by how nature makes materials,
9
22000
2000
Bola som fascinovaná tým, ako príroda vytvára materiály,
00:39
and there's a lot of sequence
10
24000
2000
ale takejto vynikajúcej práci
00:41
to how they do such an exquisite job.
11
26000
2000
predchádza dlhá sekvencia.
00:43
Part of it is that these materials
12
28000
2000
Sčasti preto, lebo tieto materiály
00:45
are macroscopic in structure,
13
30000
2000
sú štruktúrovo makroskopické,
00:47
but they're formed at the nanoscale.
14
32000
2000
ale vznikajú v nanomierke.
00:49
They're formed at the nanoscale,
15
34000
2000
Sú tvorené v nanomierke,
00:51
and they use proteins that are coded by the genetic level
16
36000
3000
a využívajú bielkoviny, ktoré sú kódované podľa genetickej úrovne,
00:54
that allow them to build these really exquisite structures.
17
39000
3000
ktorá im umožňuje vybudovať tieto naozaj nádherné štruktúry.
00:57
So something I think is very fascinating
18
42000
2000
Takže niečo, čo je podľa mňa veľmi fascinujúce je,
00:59
is what if you could give life
19
44000
3000
čo keby ste mohli dať život
01:02
to non-living structures,
20
47000
2000
neživej štruktúre,
01:04
like batteries and like solar cells?
21
49000
2000
ako napr. batérii alebo solárnym článkom?
01:06
What if they had some of the same capabilities
22
51000
2000
Čo ak by tieto mali niektoré schopnosti rovnaké ako
01:08
that an abalone shell did,
23
53000
2000
ustricové mušle,
01:10
in terms of being able
24
55000
2000
čo sa týka schopnosti
01:12
to build really exquisite structures
25
57000
2000
vyrobiť naozaj nádherné štruktúry
01:14
at room temperature and room pressure,
26
59000
2000
pri izbovej teplote a izbovom tlaku,
01:16
using non-toxic chemicals
27
61000
2000
používať netoxické chemické látky
01:18
and adding no toxic materials back into the environment?
28
63000
3000
a nevypúšťať žiadne toxické materiály späť do prostredia?
01:21
So that's the vision that I've been thinking about.
29
66000
3000
Tak toto je moja vízia.
01:24
And so what if you could grow a battery in a Petri dish?
30
69000
2000
A čo ak by ste vedeli vypestovať batérie v Petriho miske?
01:26
Or, what if you could give genetic information to a battery
31
71000
3000
Alebo, čo ak by ste mohli dať genetickú informáciu batérii,
01:29
so that it could actually become better
32
74000
2000
a tá by sa mohla stať skutočne lepšou
01:31
as a function of time,
33
76000
2000
ako čas plynie,
01:33
and do so in an environmentally friendly way?
34
78000
2000
a naviac aj ekologicky šetrnejšou?
01:35
And so, going back to this abalone shell,
35
80000
3000
Ale vráťme sa k tejto ustricovej mušli,
01:38
besides being nano-structured,
36
83000
2000
okrem toho, že sú nanoštruktúrované,
01:40
one thing that's fascinating,
37
85000
2000
jedným z fascinujúcich faktov je,
01:42
is when a male and a female abalone get together,
38
87000
2000
že keď sa samček a samička ustrice spoja,
01:44
they pass on the genetic information
39
89000
2000
dochádza k prenosu genetickej informácie,
01:46
that says, "This is how to build an exquisite material.
40
91000
3000
ktorá hovorí: „Toto je spôsob, ako vybudovať vynikajúci materiál .
01:49
Here's how to do it at room temperature and pressure,
41
94000
2000
Tu je návod, ako na to pri izbovej teplote a izbovom tlaku,
01:51
using non-toxic materials."
42
96000
2000
za použitia netoxických materiálov.“
01:53
Same with diatoms, which are shown right here, which are glasseous structures.
43
98000
3000
Rovnaké je to aj s rozsievkami, môžete ich vidieť priamo tu. Sú to priehľadné štruktúry.
01:56
Every time the diatoms replicate,
44
101000
2000
Zakaždým, keď sa rozsievky množia,
01:58
they give the genetic information that says,
45
103000
2000
predávajú si genetickú informáciu, ktorá hovorí:
02:00
"Here's how to build glass in the ocean
46
105000
2000
„Tu je návod, ako vyrobiť sklo v oceáne
02:02
that's perfectly nano-structured.
47
107000
2000
s dokonalou nanoštruktúrou.
02:04
And you can do it the same, over and over again."
48
109000
2000
A vy môžete urobiť to isté, znova a znova.“
02:06
So what if you could do the same thing
49
111000
2000
Takže, čo ak by ste mohli urobiť to isté
02:08
with a solar cell or a battery?
50
113000
2000
so solárnymi článkami alebo batériami?
02:10
I like to say my favorite biomaterial is my four year-old.
51
115000
3000
Rada by som len povedala, že mojim obľúbeným biomateriálom je moje štvorročné dieťa.
02:13
But anyone who's ever had, or knows, small children
52
118000
3000
Ale každý, kto niekedy mal malé deti, alebo jednoducho deti pozná, vie,
02:16
knows they're incredibly complex organisms.
53
121000
3000
že vedia, že sú neuveriteľne zložitými organizmami.
02:19
And so if you wanted to convince them
54
124000
2000
A tak, ak by ste ich chceli presvedčiť
02:21
to do something they don't want to do, it's very difficult.
55
126000
2000
urobiť niečo, čo nechcú, je to veľmi ťažké.
02:23
So when we think about future technologies,
56
128000
3000
Takže, keď hovoríme o technológiách budúcnosti,
02:26
we actually think of using bacteria and virus,
57
131000
2000
máme vlastne na mysli používanie baktérií a vírusov,
02:28
simple organisms.
58
133000
2000
čiže jednoduchých organizmov.
02:30
Can you convince them to work with a new toolbox,
59
135000
2000
Dokážete ich presvedčiť, aby prácou s novým nástrojom
02:32
so that they can build a structure
60
137000
2000
postavili štruktúru,
02:34
that will be important to me?
61
139000
2000
ktorá bude pre mňa dôležitá?
02:36
Also, when we think about future technologies,
62
141000
2000
Taktiež, myslíme na technológie budúcnosti.
02:38
we start with the beginning of Earth.
63
143000
2000
Začneme so začiatkom Zeme.
02:40
Basically, it took a billion years
64
145000
2000
Vytvorenie života na Zemi
02:42
to have life on Earth.
65
147000
2000
trvalo v podstate miliardy rokov.
02:44
And very rapidly, they became multi-cellular,
66
149000
2000
A veľmi rýchlo vznikli mnohobunkové organizmy,
02:46
they could replicate, they could use photosynthesis
67
151000
3000
ktoré sa mohli množiť, mohli využívať fotosyntézu
02:49
as a way of getting their energy source.
68
154000
2000
na získavanie potrebnej energie.
02:51
But it wasn't until about 500 million years ago --
69
156000
2000
Ale až pred 500 miliónmi rokov -
02:53
during the Cambrian geologic time period --
70
158000
2000
v priebehu geologického obdobia Kambrium –
02:55
that organisms in the ocean started making hard materials.
71
160000
3000
začali organizmy v oceáne vyrábať tvrdé materiály.
02:58
Before that, they were all soft, fluffy structures.
72
163000
3000
Pred tým boli všetky štruktúry mäkké a sypké.
03:01
And it was during this time
73
166000
2000
A práve počas tohto obdobia
03:03
that there was increased calcium and iron
74
168000
2000
bol v okolitom prostredí zvýšený obsah vápnika, železa
03:05
and silicon in the environment,
75
170000
2000
a kremíka.
03:07
and organisms learned how to make hard materials.
76
172000
3000
A organizmy sa naučili vyrábať tvrdé materiály.
03:10
And so that's what I would like be able to do --
77
175000
2000
A to je to, čo by som chcela urobiť -
03:12
convince biology
78
177000
2000
presvedčiť biológiu
03:14
to work with the rest of the periodic table.
79
179000
2000
pracovať so zvyškom periodickej tabuľky.
03:16
Now if you look at biology,
80
181000
2000
Keď sa pozriete na biológiu,
03:18
there's many structures like DNA and antibodies
81
183000
2000
nájdete tam veľa štruktúr ako je DNA, protilátky,
03:20
and proteins and ribosomes that you've heard about
82
185000
2000
bielkoviny a ribozómy, o ktorých ste už počuli,
03:22
that are already nano-structured.
83
187000
2000
a viete teda že sú nanoštruktúrované.
03:24
So nature already gives us
84
189000
2000
Takže príroda nám naozaj ponúka
03:26
really exquisite structures on the nanoscale.
85
191000
2000
nádherné štruktúry v nanomierke.
03:28
What if we could harness them
86
193000
2000
Čo keby sme ich mohli využiť,
03:30
and convince them to not be an antibody
87
195000
2000
a presvedčiť, aby neboli protilátkou,
03:32
that does something like HIV?
88
197000
2000
povedzme napr. HIV?
03:34
But what if we could convince them
89
199000
2000
Ale čo ak sme ich mohli presvedčiť,
03:36
to build a solar cell for us?
90
201000
2000
aby pre nás vybudovali solárny článok?
03:38
So here are some examples: these are some natural shells.
91
203000
2000
Takže tu je niekoľko príkladov: toto sú niektoré prírodné mušle.
03:40
There are natural biological materials.
92
205000
2000
Existujú prírodné biologické materiály.
03:42
The abalone shell here -- and if you fracture it,
93
207000
2000
Táto ustricová mušľa - a ak ju zlomíte,
03:44
you can look at the fact that it's nano-structured.
94
209000
2000
môžete vidieť, že je nanoštruktúrovaná.
03:46
There's diatoms made out of SIO2,
95
211000
3000
Sú tu rozsievky vyrobené z SiO2,
03:49
and they're magnetotactic bacteria
96
214000
2000
a tieto sú magnetotaktické baktérie,
03:51
that make small, single-domain magnets used for navigation.
97
216000
3000
ktoré dokážu vyrobiť malé jednodoménové magnety používané na navigáciu.
03:54
What all these have in common
98
219000
2000
To, čo majú všetky tieto štruktúry spoločné je,
03:56
is these materials are structured at the nanoscale,
99
221000
2000
že tieto materiály sú vytvorené v nanomierke,
03:58
and they have a DNA sequence
100
223000
2000
a majú DNA sekvenciu,
04:00
that codes for a protein sequence
101
225000
2000
ktorá kóduje proteínovú sekvenciu,
04:02
that gives them the blueprint
102
227000
2000
ktorá im dáva plán,
04:04
to be able to build these really wonderful structures.
103
229000
2000
podľa ktorého môžu stavať tieto naozaj nádherné štruktúry.
04:06
Now, going back to the abalone shell,
104
231000
2000
Vráťme sa späť k ustricovej mušli,
04:08
the abalone makes this shell by having these proteins.
105
233000
3000
ustrica vytvára túto mušľu práve týmito proteínmi.
04:11
These proteins are very negatively charged.
106
236000
2000
Tieto proteíny sú záporne nabité.
04:13
And they can pull calcium out of the environment,
107
238000
2000
Z okolitého prostredia dokážu vytiahnuť vápnik,
04:15
put down a layer of calcium and then carbonate, calcium and carbonate.
108
240000
3000
vytvoriť vrstvu vápnika a umožniť proces karbonizácie, ďalšia vrstva vápnika a opätovná karbonizácia.
04:18
It has the chemical sequences of amino acids,
109
243000
3000
To má chemickú sekvenciu aminokyselín,
04:21
which says, "This is how to build the structure.
110
246000
2000
ktorá nesie odkaz: „Toto je spôsob, ako postaviť štruktúru.
04:23
Here's the DNA sequence, here's the protein sequence
111
248000
2000
A na uskutočnenie toho, tu je DNA sekvencia
04:25
in order to do it."
112
250000
2000
a proteínová sekvencia.“
04:27
And so an interesting idea is, what if you could take any material that you wanted,
113
252000
3000
A tak zaujímavým nápadom je, čo keby ste mohli zobrať akýkoľvek materiál,
04:30
or any element on the periodic table,
114
255000
2000
alebo akýkoľvek prvok v periodickej tabuľke,
04:32
and find its corresponding DNA sequence,
115
257000
3000
a nájsť jemu zodpovedajúcu DNA sekvenciu,
04:35
then code it for a corresponding protein sequence
116
260000
2000
potom to okódovať pre zodpovedajúcu proteínovú sekvenciu,
04:37
to build a structure, but not build an abalone shell --
117
262000
3000
aby tá mohla postaviť štruktúru, ale nie ustricovú mušľu –
04:40
build something that, through nature,
118
265000
2000
postaviť niečo, prostredníctvom prírody,
04:42
it has never had the opportunity to work with yet.
119
267000
3000
s čím ešte nikdy nemala príležitosť pracovať.
04:45
And so here's the periodic table.
120
270000
2000
A tu je periodická tabuľka.
04:47
And I absolutely love the periodic table.
121
272000
2000
Milujem periodickú tabuľku.
04:49
Every year for the incoming freshman class at MIT,
122
274000
3000
Každý rok pre študentov prvého ročníka nášho MIT inštitútu
04:52
I have a periodic table made that says,
123
277000
2000
mám periodickú tabuľku, ktorá hovorí:
04:54
"Welcome to MIT. Now you're in your element."
124
279000
3000
„Vitajte na MIT. Teraz ste vo svojom živle.“
04:57
And you flip it over, and it's the amino acids
125
282000
3000
A keď to prevrátite, na druhej strane sú aminokyseliny
05:00
with the PH at which they have different charges.
126
285000
2000
s rôznymi funkciami pri rôznom pH.
05:02
And so I give this out to thousands of people.
127
287000
3000
A toto rozdávam tisícom ľudí.
05:05
And I know it says MIT, and this is Caltech,
128
290000
2000
A viem, že je na nich napísané MIT, a toto je Caltech,
05:07
but I have a couple extra if people want it.
129
292000
2000
ale mám zopár naviac, ak má niekto záujem.
05:09
And I was really fortunate
130
294000
2000
A mala som naozaj šťastie,
05:11
to have President Obama visit my lab this year
131
296000
2000
že prezident Obama navštívil moje laboratórium tohoto roku
05:13
on his visit to MIT,
132
298000
2000
pri jeho návšteve v MIT,
05:15
and I really wanted to give him a periodic table.
133
300000
2000
a naozaj som mu chcela dať túto periodickú tabuľku.
05:17
So I stayed up at night, and I talked to my husband,
134
302000
2000
Tak som zostala hore dlho do noci, a rozprávala som sa s manželom,
05:19
"How do I give President Obama a periodic table?
135
304000
3000
„Ako mám dať prezidentovi Obamovi periodickú tabuľku?
05:22
What if he says, 'Oh, I already have one,'
136
307000
2000
Čo ak povie, 'Oh, už jednu mám,'
05:24
or, 'I've already memorized it'?" (Laughter)
137
309000
2000
alebo 'už to viem naspamäť'?“
05:26
And so he came to visit my lab
138
311000
2000
A tak prišiel na návštevu do laboratória
05:28
and looked around -- it was a great visit.
139
313000
2000
a rozhliadol sa - bola to skvelá návšteva.
05:30
And then afterward, I said,
140
315000
2000
A potom som povedala:
05:32
"Sir, I want to give you the periodic table
141
317000
2000
„Pane, chcem vám dať periodickú tabuľku
05:34
in case you're ever in a bind and need to calculate molecular weight."
142
319000
4000
pre prípad, že raz uviaznete a budete potrebovať vypočítať molekulovú hmotnosť.“
05:38
And I thought molecular weight sounded much less nerdy
143
323000
2000
Myslela som si, že molekulová hmotnosť znie menej hlúpo
05:40
than molar mass.
144
325000
2000
ako molárna hmotnosť.
05:42
And so he looked at it,
145
327000
2000
A tak sa na to pozrel,
05:44
and he said,
146
329000
2000
a povedal:
05:46
"Thank you. I'll look at it periodically."
147
331000
2000
„Ďakujem. Budem sa na to periodicky pozerať.“
05:48
(Laughter)
148
333000
2000
(Smiech)
05:50
(Applause)
149
335000
4000
(Potlesk).
05:54
And later in a lecture that he gave on clean energy,
150
339000
3000
A neskôr na jeho prednáške o čistej energii,
05:57
he pulled it out and said,
151
342000
2000
vytiahol túto tabuľku a povedal:
05:59
"And people at MIT, they give out periodic tables."
152
344000
2000
„A ľudia v MIT rozdávajú periodické tabuľky.“
06:01
So basically what I didn't tell you
153
346000
3000
Takže v podstate to, čo som vám nepovedala je,
06:04
is that about 500 million years ago, organisms starter making materials,
154
349000
3000
že asi pred 500 miliónmi rokov, organizmy začali vyrábať materiály,
06:07
but it took them about 50 million years to get good at it.
155
352000
2000
ale to, aby v tom boli naozaj dobrí, im trvalo asi 50 miliónov rokov.
06:09
It took them about 50 million years
156
354000
2000
Trvalo im asi 50 miliónov rokov,
06:11
to learn how to perfect how to make that abalone shell.
157
356000
2000
kým sa zdokonalili vo výrobe tejto ustricovej mušle.
06:13
And that's a hard sell to a graduate student. (Laughter)
158
358000
2000
A toto je ťažké predať absolventom škôl.
06:15
"I have this great project -- 50 million years."
159
360000
3000
„Mám tento skvelý projekt – 50 miliónov rokov“.
06:18
And so we had to develop a way
160
363000
2000
A tak sme museli vyvinúť spôsob,
06:20
of trying to do this more rapidly.
161
365000
2000
ako to urobiť rýchlejšie.
06:22
And so we use a virus that's a non-toxic virus
162
367000
2000
Použili sme vírus, ide o nejedovatý vírus
06:24
called M13 bacteriophage
163
369000
2000
zvaný M13 bakteriofág,
06:26
that's job is to infect bacteria.
164
371000
2000
ktorého úlohou je infikovať baktérie.
06:28
Well it has a simple DNA structure
165
373000
2000
Má jednoduchú DNA štruktúru,
06:30
that you can go in and cut and paste
166
375000
2000
takže môžete skopírovať a vložiť
06:32
additional DNA sequences into it.
167
377000
2000
do nej ďalšie DNA sekvencie.
06:34
And by doing that, it allows the virus
168
379000
2000
A práve táto činnosť umožňuje vírusu
06:36
to express random protein sequences.
169
381000
3000
vytlačiť náhodné proteínové sekvencie.
06:39
And this is pretty easy biotechnology.
170
384000
2000
A toto je celkom jednoduchá biotechnológia.
06:41
And you could basically do this a billion times.
171
386000
2000
A mohli by ste to v podstate urobiť miliárdkrát.
06:43
And so you can go in and have a billion different viruses
172
388000
2000
Takže môžete mať miliardu rôznych vírusov,
06:45
that are all genetically identical,
173
390000
2000
ktoré sú geneticky zhodné,
06:47
but they differ from each other based on their tips,
174
392000
2000
ale líšia sa od seba
06:49
on one sequence
175
394000
2000
jednou sekvenciou
06:51
that codes for one protein.
176
396000
2000
kódujúcou jednu bielkovinu na základe vlastného výberu.
06:53
Now if you take all billion viruses,
177
398000
2000
Ak vezmete celú miliardu vírusov,
06:55
and you can put them in one drop of liquid,
178
400000
2000
a vložíte ich do jednej kvapky tekutiny,
06:57
you can force them to interact with anything you want on the periodic table.
179
402000
3000
môžete ich prinútiť k interakcii podľa vlastného želania s akýmkoľvek prvkom z periodickej tabuľky.
07:00
And through a process of selection evolution,
180
405000
2000
A prostredníctvom selektívneho procesu evolúcie
07:02
you can pull one out of a billion that does something that you'd like it to do,
181
407000
3000
môžete dosiahnuť to, že jeden z miliardy urobí to, čo chcete,
07:05
like grow a battery or grow a solar cell.
182
410000
2000
ako napríklad vyrobiť batériu alebo solárny článok.
07:07
So basically, viruses can't replicate themselves; they need a host.
183
412000
3000
Takže, vírusy sa v podstate nemôžu replikovať samé, potrebujú hostiteľa.
07:10
Once you find that one out of a billion,
184
415000
2000
Akonáhle zistíte, že jednému z miliardy sa to podarilo,
07:12
you infect it into a bacteria,
185
417000
2000
infikujete ním baktériu,
07:14
and you make millions and billions of copies
186
419000
2000
a urobíte milióny a miliardy kópií
07:16
of that particular sequence.
187
421000
2000
tejto konkrétnej sekvencie.
07:18
And so the other thing that's beautiful about biology
188
423000
2000
A teda ďalšia vec, ktorá je na biológii krásna je to,
07:20
is that biology gives you really exquisite structures
189
425000
2000
že biológia vám dáva naozaj nádherné štruktúry
07:22
with nice link scales.
190
427000
2000
s rovnomernou stupnicou.
07:24
And these viruses are long and skinny,
191
429000
2000
A tieto vírusy sú dlhé a tenké,
07:26
and we can get them to express the ability
192
431000
2000
a my môžeme dosiahnuť to, že vyjadria schopnosť
07:28
to grow something like semiconductors
193
433000
2000
vyrobiť niečo, ako napr. polovodiče
07:30
or materials for batteries.
194
435000
2000
alebo materiály pre batérie.
07:32
Now this is a high-powered battery that we grew in my lab.
195
437000
3000
Toto je vysoko výkonný akumulátor, ktorý sme vyrobili v mojom laboratóriu.
07:35
We engineered a virus to pick up carbon nanotubes.
196
440000
3000
Vyrobili sme vírus schopný naberať uhlíkové nanotrubice.
07:38
So one part of the virus grabs a carbon nanotube.
197
443000
2000
Takže jedna časť vírusu zachytáva uhlíkové nanotrubice.
07:40
The other part of the virus has a sequence
198
445000
2000
Druhá časť vírusu má schopnosť,
07:42
that can grow an electrode material for a battery.
199
447000
3000
ktorá spôsobuje rast elektródového materiálu pre batériu.
07:45
And then it wires itself to the current collector.
200
450000
3000
A potom sa sám napojí na prúdový zberač.
07:48
And so through a process of selection evolution,
201
453000
2000
A tak, prostredníctvom procesu výberovej evolúcie,
07:50
we went from being able to have a virus that made a crummy battery
202
455000
3000
sme prešli od vírusu, ktorý vyrobil mizernú batériu
07:53
to a virus that made a good battery
203
458000
2000
cez vírus, ktorý vyrobil dobrú batériu
07:55
to a virus that made a record-breaking, high-powered battery
204
460000
3000
až k vírusu, ktorý vyrobil rekordy lámajúcu vysoko výkonnú batériu,
07:58
that's all made at room temperature, basically at the bench top.
205
463000
3000
a to všetko pri izbovej teplote, v podstate na povrchu stola.
08:01
And that battery went to the White House for a press conference.
206
466000
3000
A potom táto batéria putovala do Bieleho domu na tlačovú konferenciu.
08:04
I brought it here.
207
469000
2000
Priniesla som ju aj tu.
08:06
You can see it in this case -- that's lighting this LED.
208
471000
3000
V tomto prípade rozsvecuje túto LED diódu.
08:09
Now if we could scale this,
209
474000
2000
Ak by sme ju mohli vyrobiť vo väčšej veľkosti,
08:11
you could actually use it
210
476000
2000
mohli by ste ju skutočne použiť
08:13
to run your Prius,
211
478000
2000
na poháňanie vášho auta Prius,
08:15
which is my dream -- to be able to drive a virus-powered car.
212
480000
3000
čo je mojím snom - byť schopný riadiť vírusom poháňané auto.
08:19
But it's basically --
213
484000
2000
Ale v podstate -
08:21
you can pull one out of a billion.
214
486000
3000
môže sa vám to podariť na jednom z miliardy.
08:24
You can make lots of amplifications to it.
215
489000
2000
A k tomu môžete urobiť veľa vylepšení.
08:26
Basically, you make an amplification in the lab,
216
491000
2000
Vylepšenie v podstate urobíte v laboratóriu.
08:28
and then you get it to self-assemble
217
493000
2000
A potom to môžete prinútiť sa samozostaviť
08:30
into a structure like a battery.
218
495000
2000
do štruktúry batérie.
08:32
We're able to do this also with catalysis.
219
497000
2000
Sme schopní to urobiť aj s katalýzou.
08:34
This is the example
220
499000
2000
Toto je príklad
08:36
of photocatalytic splitting of water.
221
501000
2000
fotokatalytického štiepenia vody.
08:38
And what we've been able to do
222
503000
2000
Podarilo sa nám
08:40
is engineer a virus to basically take dye-absorbing molecules
223
505000
3000
usmerniť vírus, tak aby zachytil farbivo absorbujúce molekuly
08:43
and line them up on the surface of the virus
224
508000
2000
a zoskupiť ich na povrchu vírusu tak,
08:45
so it acts as an antenna,
225
510000
2000
že fungujú ako anténa,
08:47
and you get an energy transfer across the virus.
226
512000
2000
a tým dochádza k prenosu energie cez vírus.
08:49
And then we give it a second gene
227
514000
2000
A potom sme im pridali druhý gén
08:51
to grow an inorganic material
228
516000
2000
na rast anorganického materiálu,
08:53
that can be used to split water
229
518000
2000
ktorý môže byť použitý na rozštiepenie vody
08:55
into oxygen and hydrogen
230
520000
2000
na kyslík a vodík,
08:57
that can be used for clean fuels.
231
522000
2000
ktoré môžu byť použité pre čisté palivá.
08:59
And I brought an example with me of that today.
232
524000
2000
Priniesla som dnešný vzor so sebou.
09:01
My students promised me it would work.
233
526000
2000
Moji študenti sľúbili, že to bude fungovať.
09:03
These are virus-assembled nanowires.
234
528000
2000
Jedná sa o vírusovozostavené nanovlákna.
09:05
When you shine light on them, you can see them bubbling.
235
530000
3000
Keď na ne zasvietite svetlom, môžete ich vidieť bublať.
09:08
In this case, you're seeing oxygen bubbles come out.
236
533000
3000
V tomto prípade vidíte vychádzať bubliny kyslíka.
09:12
And basically, by controlling the genes,
237
537000
3000
A v podstate kontrolovaním génov,
09:15
you can control multiple materials to improve your device performance.
238
540000
3000
môžete využiť rôzne materiály pre zlepšenie výkonu zariadenia.
09:18
The last example are solar cells.
239
543000
2000
Posledným príkladom sú solárne články.
09:20
You can also do this with solar cells.
240
545000
2000
Môžete to tiež urobiť pomocou solárnych článkov.
09:22
We've been able to engineer viruses
241
547000
2000
Podarilo sa nám pripraviť vírusy
09:24
to pick up carbon nanotubes
242
549000
2000
schopné zachytávať uhlíkové nanotrubice
09:26
and then grow titanium dioxide around them --
243
551000
4000
a následne spôsobiť rast oxidu titaničitého okolo nich -
09:30
and use as a way of getting electrons through the device.
244
555000
4000
a používať ich ako spôsob, ako dostať elektróny cez zariadenia.
09:34
And what we've found is through genetic engineering,
245
559000
2000
A čo sme zistili je, že cez genetické inžinierstvo
09:36
we can actually increase
246
561000
2000
môžeme skutočne zvýšiť
09:38
the efficiencies of these solar cells
247
563000
3000
účinnosť týchto solárnych článkov
09:41
to record numbers
248
566000
2000
na rekordné údaje
09:43
for these types of dye-sensitized systems.
249
568000
3000
pre tieto typy systémov citlivých na farbivo.
09:46
And I brought one of those as well
250
571000
2000
A ja som priniesla jeden z nich,
09:48
that you can play around with outside afterward.
251
573000
3000
ktorý si potom môžete vyskúšať.
09:51
So this is a virus-based solar cell.
252
576000
2000
Tak toto sú vírusové solárne články.
09:53
Through evolution and selection,
253
578000
2000
Vývojom a výberom
09:55
we took it from an eight percent efficiency solar cell
254
580000
3000
sme zo solárneho článku s 8 % účinnosťou
09:58
to an 11 percent efficiency solar cell.
255
583000
3000
vyrobili solárny článok s 11 % účinnosťou.
10:01
So I hope that I've convinced you
256
586000
2000
Dúfam, že som vás presvedčila,
10:03
that there's a lot of great, interesting things to be learned
257
588000
3000
že je treba preskúmať veľa fantastických a zaujímavých vecí,
10:06
about how nature makes materials --
258
591000
2000
o tom, ako príroda vyrába materiály -
10:08
and taking it the next step
259
593000
2000
a posunúť sa k ďalšiemu kroku,
10:10
to see if you can force,
260
595000
2000
a tým je zisťovanie, či je možné si to vynútiť,
10:12
or whether you can take advantage of how nature makes materials,
261
597000
2000
alebo či je možné využiť spôsob, akým príroda vyrába materiály,
10:14
to make things that nature hasn't yet dreamed of making.
262
599000
3000
na výrobu veci, o ktorých ešte ani sama príroda nesnívala.
10:17
Thank you.
263
602000
2000
Ďakujem.
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