Батареи следующего поколения могут быть изготовлены из вирусов. С помощью технологий генной модификации эти микроорганизмы могут стать ключевым элементом при создании электродов у аккумуляторов высокой емкости. Благодаря вирусам электроды будут собираться из атомов почти самостоятельно.
Концепция вирусных аккумуляторов развивается уже более десятилетия, а в 2009 году один из ее авторов профессор Массачусетского технологического института Ангела Бельхер продемонстрировала практический прототип тогдашнему президенту США. Созданная из вирусов литий-ионная батарея смогла засветить светодиод.
Идею Бельхер подсмотрела у живой природы, наблюдая как организмы выстраивают сложные и прочные структуры, например, панцири, используя доступные вокруг химические вещества. Например, улитки собирают окружающий их кальций для развития своего панциря. Весь механизм при этом находится в ДНК улитки.
Бельхер подумала, что можно модифицировать ДНК таким образом, чтобы живой организм собирал такие материалы как медь, золото и другие металлы. Идеальным кандидатом она назвала вирусы – их ДНК легко редактировать и они имеют нанометровый масштаб — 6 нанометров в диаметре и 880 нанометров в длину.
Подопытным стал бактериофаг (тип вирусов, которые атакуют только бактерии) M13. Отредактировав его ДНК Бельхер получила вирус, который собирает молекулы нужных веществ. Всего модифицированные вирусы собирают 150 типов материалов.
Для изготовления вирусной батареи создается благоприятная среда в виде насыщенного бактериями и металлами раствора. Бактериофаг размножается в теле бактерий, и миллиарды его копий привлекают необходимое количество металлов.
Вся поверхности вируса покрывается металлом, создавая тем самым проволоку наноразмера. Комбинируя их с другими материалами удалось получить электрод батареи.
Преимущество вирусных батарей в том, что они могут быть тонкими, гибкими, а также их можно изготавливать нестандартных форм. При этом процесс изготовления такого аккумулятора более экологичен.
Однако до коммерческого воплощения таких вирусных батарей еще далеко – за прошедшее десятилетие ученым еще не удалось решить проблему масштабирования производства. Хотя уже есть компании, которые пытаются коммерциализировать эту технологию.
