M13の遺伝子組み換えバージョンのタンパク質コートとそのコード
誰もが圧電効果-機械的ストレスの作用下での電界の作成を知っています。 たとえば、ボタンを押すと、ピエゾライターで火花が形成されます。 優れたシステムは、圧電素子をどこにでも導入して機械的エネルギーを収集することができます-靴のかかと、コンピューターのキーボード、床材、ドアフレームなど-どこでも、それはほとんど「自由な」エネルギー源であるためです。 しかし実際には、適切な圧電材料は高価であり、広範囲に使用するには有毒です。
国立研究所の科学者グループ。 バークレーのローレンスは、この問題の解決策を見つけました。彼らは、無機ピエゾ電気素子よりもはるかによくタスクに対処し、安全なウイルスを構築しました。
この研究は、秩序だった細胞構造を持つさまざまな有機化合物の圧電特性を発見した最近の科学的発見に基づいて始まりました。 例えば、軟骨と腱の骨とコラーゲンは弱い圧電性であることが判明しました。 したがって、理論的には圧電特性を示すはずのタンパク質構造を構築することが論理的でした。 そのため、既知のM13ウイルスの遺伝子改変バージョンが作成されました。そのタンパク質シェルは上の図に示されています。
M13は（一部の無機圧電素子とは異なり）人間には完全に無害です-さまざまな実験で長い間使用されてきました。 M13バクテリオファージからは、無機膜よりも多くの重要な利点があり、比較的簡単に薄膜を得ることができ、同時に高い強度の圧電効果を示します。 科学者は、ウイルスの殻の形状を遺伝的に変更することにより、電気的特性をプログラムできることを証明しています。
科学者は、M13の機能を実証するために、20層のフィルムから圧電発電機を構築しました。 押すと、6 nAの電流と400 mVの電圧が生成されます。 これでLCDに電力を供給できます。
結果は、2012年5月13日のNature Nanotechnology誌の記事「ウイルスベースの圧電エネルギー生成」に掲載されています。