M13

Belcher a módszeréhez az M13 bakteriofág vírust használta fel. Mint azt az elnevezés is mutatja, a szivar alakú vírus baktériumokhoz kapcsolódik, és bennük replikálódik. Habár a nanomérnöki tevékenység szempontjából rengeteg más vírus is szóba jöhetne, Belcher azért tette le a voksát az M13 mellett, mert ennek a DNS-e könnyen alakítható.

A vírus DNS-ében természetes vagy mesterséges módokon történik a mutáció, melynek eredményeként a vírus megköti a kívánt anyagot. Ezután ezekkel a vírusokkal megfertőzik a baktériumokat, aminek eredményeként a vírusról millió és millió másolat születik – természetesen mindegyik példány az előállítandó anyaggal együtt készül el.

Ha pedig vírusok millióiról beszélünk, akkor abból már használható mennyiségű anyag születik.

Például előállítható olyan vírus, amelynek a fehérjeburkához (a vírus lényegében egy fehérjeburok benne a DNS-sel) kobalt-oxid kötődik. A fenti módszerrel, rengeteg, az említett anyagot egyre nagyobb mennyiségben megkötő vírussal pedig kobalt-oxid nanovezetéket lehet gyártani összekapcsolódott vírusokból.

Ez az a vírus, amit kerestünk

A módszer alapja, hogy a kutatók olyan DNS-sel rendelkező vírusokat keresnek, mely DNS-ek a periódusos rendszer különböző elemeinek feleltethetőek meg. Majd elkezdik ezeket a vírusokat mesterséges szelekcióval szétválogatni kicsit ahhoz hasonló mód, ahogy a kertészek vagy a kutyatenyésztők keresztezik addig az egyedeket, míg a kívánt tulajdonságú példány világot nem lát.

Ezen az úton már több akkumulátor összetevőt is sikerült legyártani, de Belcher és csapata jellemzően már az egzotikusabb anyagokra koncentrál, mint például a lítium-levegő vagy a nátrium-ion. Mindennek oka, hogy nem kívánnak a már bejáratott lítium-ion gyártókkal versenyezni.

Ehelyett arra a kérdésre keresik a választ, hogy miféle problémák akadnak ebben a szegmensben, melyeket eddig nem sikerült megoldani, de talán a biológia segítségével most majd sikerülni fog.

Az energiatárolás Szent Grálja

Ennek a módszernek az egyik nagy előnye, hogy általa – elméletben – akár olyan rendezett szerkezetű elektródok is felépíthetőek, melyekben lerövidül a keresztülhaladó töltés útja. Miért is jó ez? Funkcionális szempontból azért, mert így radikálisan lerövidülhet az elem töltési ideje.

Ez pedig az energiatárolás régóta keresett „Szent Grálja”, és lényegében egyik oka, hogy az elektromos autók nem annyira elterjedtek, mint a gyorsabban tölthető, hagyományos üzemanyagot használó társaik.

Mindennek kifejlesztése egyelőre folyamatban van, és Belcherék épp azon dolgoznak, hogy a vírusok minél szabályosabb alakzatokba álljanak össze. Ugyanakkor a már elkészített elemek is legalább olyan jól, ha nem jobban teljesítenek, mint amelyek jelenleg forgalomban vannak a piacon.

A vírus, amely elhozza zöld jövőt

Belcher számára a módszer egyelőre nem is a fentebb leírt potenciál miatt fontos, hanem az eljárás környezetbarát volta miatt. Az elektródok gyártása hagyományosan elég piszkos munka: mérgező anyagok és magas hőmérséklet együttesét igényli a folyamat. Belcheréknek ezzel szemben csak az alapanyagra van szükségük, szoba-hőmérsékletű vízre és egy marék genetikailag módosított vírusra.

Már csak egy bökkenő van

A kereskedelmi felhasználással kapcsolatban egy kérdés maradt csak: az akkumulátorokat és elemeket előállító gyárakban tonnányi alapanyaggal dolgoznak, és ezzel a biológiai módszerrel eljutni a tömegtermelés hasonló szintjére nem lesz könnyű feladat.

A Wirednek nyilatkozó szakértő szerint a léc nem megugorhatatlan, de ez jelentheti a jövőben a legnagyobb kihívást Belcher vírusainak.

Belcher és csapata egyelőre nem is dobták piacra a technológiát, de már több szabadalmi kérelmük elbírálás alatt van energiatárolással és egyéb (a csapat által egyelőre nem részletezett) felhasználási módokkal kapcsolatban.

(Kép: Flickr/vaddi77, Pixabay)