Учени от Масачузетския технологичен институт (MIT) за пръв път показаха, че могат да използват нанотехнологии и генетично инженерство на вируси, за да конструират положително и отрицателно заредените краища на литиево-йонни батерии, пише онлайн изданието на списание Science. Сега те смятат да подобрят постижението си като използват нови материали с по-високо напрежение и капацитет като магнезиев фосфат и никелов фосфат.
Новите батерии с вируси имат същия енергиен капацитет и отдаване на мощност, както най-добрите образци на презареждаеми батерии, които се предвиждат да захранват хибридни автомобили. Те могат също така да се използват за захранване на различни видове персонални електронни устройства, според Анжела Белчър, ръководител на научно-изследователския екип от MIT.
Батериите от вируси ще могат да се произвеждат по евтин и екологичен процес: синтезът се извършва при и под стайната температура и не изисква вредни органични разтворители. Материалите, които се използват за направата на батериите, не са отровни.
В традиционната литиево-йонна батерия литиевите йони протичат между положително заредения анод, обикновено графит, и отрицателно заредения катод, обикновено кобалтов оксид или литиево-йонен фосфат. Преди три години екипът от MIT, ръководен от Белчър, съобщи, че е конструирал вируси, които могат да изградят анод, като се покрият с кобалтов оксид и злато и се групират сами, за да формират нанопроводник.
По-нататък екипът се насочва към изграждане на много мощен катод, който да се комплектова с анода, разказва професор Белчър от катедрата по материалознание и инженеринг и биологичен инженеринг в MIT. Катодите са по-трудни за изграждане от анодите, тъй като трябва да имат висока проводимост, за да са бърз електрод. Но повечето материали-кандидати за катоди не са проводими.
За постигане на целта си, учените, в това число професор Гербранд Сидър от катедрата по материалознание и професор Майкъл Страно от катедрата по химически инженеринг, конструираха генетично вируси, които първо се покриват с железен фосфат, след това взимат злато от въглеродни нанотръби, за да създават мрежа от силно проводим материал.
Тъй като вирусите разпознават и се свързват само с определени материали (в този случай с въглеродни нанотръби), всеки нанопроводник от железен фосфат може да се свърже електрически към проводими мрежи от въглеродни тръби. Електроните могат да се движат в тези мрежи, да преминават през електродите към железния фосфат и да пренасят енергия за много кратко време.
Вирусите са известни бактериофаги, които унищожават бактериите, но са безвредни за хората.
Екипът е открил, че интегрираните карбонови нанотръби увеличават проводимостта на катода, без да увеличават твърде теглото на батерията. В лабораторни тестове батериите с нов катоден материал могат да се зареждат и разреждат най-малко 100 пъти, без да загубят капацитет. Сега съществуващите литиево-йонни батерии имат по-големи цикли на заряд, но учените са оптимисти, че скоро ще могат да напреднат в тази посока.
Прототипът е в корпус, подобен на типичната крълга плоска батерия, но технологията позволява комплектоването на много леки, гъвкави и удобни батерии, които могат да приемат формата на техния контейнер.
Миналата седмица президентът на MIT, г-жа Сюзън Хокфиелд, представи прототипа на вирусната батерия на пресконференция в Белия дом, където разговаря с американския президент Барак Обама за необходимостта от федерална инвестиция за разработване на нови технологии за чиста енергия.