ไวรัสแบบมีสาย: อิเล็กโทรดใหม่สามารถสร้างแบตเตอรี่ที่ดีขึ้นได้

ด้วยความช่วยเหลือของไวรัสที่ติดเชื้อแบคทีเรีย นักวิจัยได้ออกแบบสายนาโนโคบอลต์ออกไซด์และทองคำที่สามารถใช้เป็นขั้วไฟฟ้าสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน งานนี้อาจนำไปสู่แหล่งพลังงานที่บางและยืดหยุ่นได้ นักวิทยาศาสตร์กล่าวไม่เห็น ภาพกล้องจุลทรรศน์แรงระดับอะตอมแสดงชั้นของเส้นลวดนาโนของไวรัสที่อยู่บนยอดฟิล์มโพลิเมอร์หนาประมาณ 1 ไมโครเมตร (ที่ใส่เข้าไป) ซึ่งสามารถทำหน้าที่เป็นแบตเตอรี่ที่ยืดหยุ่นได้เบลเชอร์Angela M. Belcher จาก Massachusetts Institute of Technology และเพื่อนร่วมงานของเธอทำงานกับไวรัสชื่อ M13 มีความยาว 880 นาโนเมตร กว้าง 6 นาโนเมตร และเคลือบด้วยโปรตีนที่เหมือนกันไม่กี่พันชนิด

หัวข้อข่าววิทยาศาสตร์ในกล่องจดหมายของคุณ

หัวข้อข่าวและบทสรุปของบทความข่าววิทยาศาสตร์ล่าสุด ส่งถึงกล่องจดหมายอีเมลของคุณทุกวันศุกร์

ที่อยู่อีเมล*

ที่อยู่อีเมลของคุณ

ลงชื่อ

ก่อนหน้านี้กลุ่มของ Belcher ได้ออกแบบไวรัสเพื่อใช้เป็นโครงในการสร้างลวดเซมิคอนดักเตอร์ระดับนาโน (SN: 17/1/04/04, หน้า 46: มีให้สำหรับสมาชิกที่Nanowires เติบโตบนเทมเพลตไวรัส ) ในงานใหม่นี้ นักวิจัยใช้ไวรัสเพื่อสร้างสายไฟจากวัสดุต่างๆ ที่เหมาะสำหรับขั้วไฟฟ้าในแบตเตอรี่

ทีมวิจัยได้เพิ่มเปปไทด์ลงในโปรตีนเคลือบของไวรัส M13 เปปไทด์จับกับโคบอลต์ ซึ่งในรูปออกซิไดซ์มีความจุในการกักเก็บพลังงานมากกว่าคาร์บอนในขั้วลบที่เรียกว่าแอโนด ซึ่งใช้ในแบตเตอรี่เชิงพาณิชย์

อดีตคืออารัมภบท

ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2465 เราได้กล่าวถึงการค้นพบใหม่ ๆ ที่กำหนดรูปแบบการรับรู้ของนักวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับโลก นำการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ในวันพรุ่งนี้มาสู่บ้านของคุณโดยสมัครวันนี้

ติดตาม

หลังจากเพิ่มจำนวนสำเนาไวรัสหลายล้านชุด นักวิจัยได้บ่มไวรัสเหล่านี้ในสารละลายของโคบอลต์คลอไรด์ จากนั้นจึงใส่ไวรัสที่จับกับโคบอลต์ในสารละลายอื่นเพื่อออกซิไดซ์โลหะ ด้วยกระบวนการนี้ “คุณสามารถปลูกเส้นลวดนาโนที่สวยงามจริงๆ เหล่านี้ได้” Belcher กล่าว

ทีมทดสอบสายไฟเป็นขั้วบวกในแบตเตอรี่ทดลอง พวกเขาพบว่าแอโนดโคบอลต์ออกไซด์มีความจุมากกว่าสองเท่าของแอโนดที่ใช้คาร์บอนแบบดั้งเดิม

จากนั้น Belcher และเพื่อนร่วมงานของเธอได้เริ่มปรับปรุงประสิทธิภาพของแอโนด พวกเขาออกแบบชั้นเคลือบของไวรัสที่จับโคบอลต์เพื่อรวมเอาเปปไทด์อีกชนิดหนึ่งเข้าไว้ด้วยกัน ซึ่งเป็นเปปไทด์ที่จับกับทองคำ แอโนดแบบไฮบริดใหม่ที่ทำจากโคบอลต์ออกไซด์และทองคำ มีความจุมากกว่าแอโนดโคบอลต์ออกไซด์ถึง 30 เปอร์เซ็นต์ นักวิจัยรายงานในวารสาร Science ที่กำลังจะมี ขึ้น

Trevor Douglas นักเคมีด้านวัสดุจาก Montana State University ในเมือง Bozeman กล่าวว่ากลยุทธ์ในการออกแบบไวรัสเพื่อดึงดูดโลหะชนิดต่างๆ เป็นหนึ่งในคุณสมบัติที่ “น่าประหลาดใจ” ของงานนี้ “เราต้องการให้สามารถออกแบบวัสดุผสมที่ซับซ้อนได้ [เพราะ] ไม่น่าเป็นไปได้ที่วัสดุประเภทเดียวจะให้คุณสมบัติทั้งหมดที่คุณต้องการ” เขากล่าว

ในส่วนสุดท้ายของการศึกษา Belcher และเพื่อนร่วมงานของเธอได้สร้างแบตเตอรี่ต้นแบบโดยการทาสีชั้นของสายไฟไวรัสลงบนฟิล์มโพลิเมอร์ ในกรณีนี้ สายไฟทำหน้าที่เป็นขั้วบวกของแบตเตอรี่หรือแคโทด และนักวิจัยใช้ลิเธียมที่อีกด้านหนึ่งของฟิล์มเป็นขั้วบวก การรวมอิเล็กโทรดจากไวรัสเข้ากับฟิล์มที่ยืดหยุ่นได้ ซึ่งมีความหนาตั้งแต่ 100 นาโนเมตรถึงไม่กี่ไมโครเมตร อาจนำไปสู่แบตเตอรี่

ขณะนี้กลุ่มของเธอกำลังทำงานเกี่ยวกับแคโทดที่ผลิตโดยไวรัส และวางแผนที่จะทดสอบอิเล็กโทรดและวัสดุโพลิเมอร์อื่นๆ ในระบบต้นแบบ

credit : เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>> สล็อตเว็บตรงไม่ผ่านเอเย่นต์