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  想象一下,将轻薄如纸的发电机嵌入鞋底,当你走路时身上的手机即会充电,那该多好。据美国物理学家组织报道,美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室的科学家利用一种对人类无害的病毒开发出将机械能转换成电能的技术。该研究成果5月13日发表在《自然纳米技术》在线版上。

  该新型发电技术是利用生物材料的压电性能来产生电力。研究人员将经过特别设计的病毒涂在电极上,用手指轻敲邮票大小的电极,病毒即会将敲击的力量转换成电流。由于病毒自身可进入一个有序的薄膜中以驱动发电机工作,该新型发电机为制造微电子器件指出了一个简单思路。研究人员称,新技术首次向个人发电机、在纳米器件中使用驱动器及基于滤过性毒菌的电子设备迈出了很有前景的一步。

  在实验室里,研究人员采用了只攻击细菌而对人友好的病毒M13噬菌体,其在几个小时内可复制数百万,所以在供应上是稳定的。这些杆状病毒可在薄膜中自然地确定方向,在盒子里像筷子一样对齐,这是科学家在纳米构件中寻找的特质。

  研究人员在研究中增加了病毒的压电强度,利用基因工程添加了4个带负电荷的氨基酸残基到螺旋蛋白质并覆盖在病毒上。这些残留物可增加蛋白质两端之间的电荷差异,从而提高了病毒的电压。研究还发现,厚度约20堆层具有最强的压电效应。

  他们还组装出基于病毒的压电能量发电机样机。他们设法让经遗传工程处理过的病毒自发组织成约一平方厘米的多层膜,然后将膜夹在两个镀金的电极间,通过电线连接到液晶显示器上。当向病毒施压时,发电机能产生高达6毫微安培电流和400毫伏电压,足够的电流使屏幕上闪烁出数字“1”,相当于约一个3A电池1/4的电压。

  研究人员说,他们将对样机中的原理进行改进。由于生物技术的工具可大规模生产转基因病毒,而在未来基于病毒的压电材料可为新型微电子科技提供一条简单路径。