Optické čipy s geneticky modifikovaným virem

Vědci z MIT přicházejí s technologií, která má zvýšit účinnost optických čipů, ale i solárních článků a dalších zařízení, kde probíhají přeměny optické a elektrické energie. Uplatní se zde geneticky modifikované viry a uhlíkové nanotrubičky.


Uhlíkové nanotrubičky v systému fungují ke konverzi energie. Jednou z potíží využití nanotrubiček je to, že při jejich výrobním postupu obvykle vzniká směs vodičů a polovodičů. Každý typ má jiné přednosti a třebaže využít se dají oba, je třeba je od sebe oddělit. To se podařilo „probitím" vrstvy pomocí elektrického pole, které selektivně spálilo vodivou frakci. (Existují i jiné postupy pro dosažené obdobného efektu.) Zůstaly polovodivé trubičky, které mohou fungovat např. pro směrování elektronů v solárním článku. Například je mohou sbírat a přivádět zpět, aby článek nebo čip mohly fungovat v cyklu.

Druhý problém je, že nanotrubičky mají tendenci se shlukovat, obvody se pak mohou zkratovat nebo příslušná struktura prostě není funkční. A zde přišly ke slovu geneticky modifikované viry. Modifikovaná verze viru M13, který za normálních podmínek napadá bakterie, může být použita k úpravě povrchových vlastností uhlíku. Virus funguje tak, že svá proteinová vlákna, která normálně používá k k průniku do bakteriální buňky, používá k „ohmatávání" nanotrubiček, které tím udržuje oddělené od sebe.

Vědci konkrétně experimentovali se solárními články založenými na oxidu titaničitém, ale podobná technika by měla fungovat i u běžných křemíkových článků nebo jiných opticko-elektrických technologií. Virus přitom z hlediska hmotnosti tvoří jen zanedbatelnou část výsledného systému. Každý virus je totiž schopen ovládat 5-10 nanotrubiček, ale na každou z nich si dokáže vyhradit až 300 svých miniaturních peptidových vláken, takže ovládání prostorové struktury je velmi přesné. Tím to ale nekončí, protože virus může fungovat ještě jinak, totiž vytvářet nad nanotrubičkami další související povlak – např. z oxidu titaničitého. Mezi oběma těmito funkce viru lze snadno přepínat změnou kyselosti prostředí. A do třetice, virus může způsobit, že nanotrubička bude rozpustná ve vodě, což se opět může uplatnit v řadě technologických procesů (i když třeba s čipy se to asi spíše míjí).

Virus lze navíc modifikovat více způsoby a jiná verze M13 je zase navržena pro zvýšení účinnosti baterií. Opět mění schopnost substrátu vést efektivně elektrony a umožnit dokončení cyklu. Zajímavé je i to, že příslušný krok navíc, tedy přidání viru, by měl jít, alespoň podle autorů výzkumu, bez větších problémů přidat do stávajících výrobních linek.

Článek o nové technologii se objevil v časopisu Nature Nanotechnology. Tým vedla profesorka energetiky Angela Belcher spolu se svými studenty Xiangnan Dang a Hyunjung Yi a dalšími spolupracovníky.

 

Zdroj: Eurekalert, MIT News

 











Komentáře