:: OSEL.CZ :: - Fágy šikovnými pomocníky při výrobě solárních článků
Fágy šikovnými pomocníky při výrobě solárních článků  
Oblíbený bakteriofág M13 by se mohl stát výrobcem vylepšených uhlíkových nanotrubiček nové generace solárních článků. Vývojáři očekávají rychlé komerční využití.

 

Zvětšit obrázek
Zdatné fágy v akci. Kredit: Matt Klug, Biomolecular Materials Group.

 

Zvětšit obrázek
Bakteriofág M13. Kredit: Microbiology, WW Norton & Company, Inc.

Dnes už je snad úplně každému jasné, že bezhlavá podpora solárních technologií velkorysými dotacemi a podobnými protitržními zvrhlostmi není úplně to pravé ořechové. Zároveň je energie od štědrého Slunce bezesporu docela fajn, tedy pokud není náhodou zataženo. Nejspíš ale bude moudřejší popohánět výzkum a těšit se na dobu, kdy bude solární energie laciná a tudíž lákavá i bez státní korupce. Podle všeho se blýská na lepší časy.

 

S velmi zajímavou technologií, která by mohla významně vylepšit efektivitu solárních článků, přišli badatelé MIT z laboratoře Angely Belcher. Inspirovali se v mikrosvětě a do výroby solárních článků lstivě zapojili geneticky upravené fágy. Právě s jejich pomocí vyřešili zapeklitý problém, se kterým s již delší dobu moří konstruktéři solárních článků založených na uhlíkových nanotrubičkách. Jde o to, že při výrobě nanotrubiček obvykle vzniká směs dvou typů trubiček – polovodiče a vodiče. Nedávno vyšlo najevo, že polovodičové nanotrubičky zlepšují fungování solárních článků, ale vodičové nanotrubičky naopak škodí. Další nesnáz je v tom, že nanotrubičky mají sklon se slepovat dohromady, což taky provozu solárních článků zrovna moc nepomáhá.

 

Řešením by se mohly stát fágy. Belcher a spol. použili svého miláčka, dnes již slavného fága M13, který infikuje ještě slavnější bakterie E. coli a v žádném případě tedy nemohl uniknout pozornosti genetických laboratoří. Hostitelské bakterie nezabíjí, vláknitým tvarem příliš neodpovídá lidové představě o bakteriofágovi a v posledních letech se stal oblíbeným pomocníkem nanotechnologů, mimo jiné při konstrukci nanobaterií nebo v technologii fotolýzy vody.

 

Zvětšit obrázek
Grätzelův článek. Kredit: Krapnik, Wikimedia Commons.

Badatelům se povedlo zařídit, že geneticky vylepšení fágové M13 hlídají produkci uhlíkových nanotrubiček a zajišťují tak vznik neslepených polovodičů. Tento virální systém vyzkoušeli na lehkých a laciných Grätzelových solárních článcích, známých též jako barvivem senzitizované články, jejichž aktivní vrstvu tvoří oxid titaničitý. Podle Belcher a spol. by ale virální dělníci měli fungovat i při konstrukci dalších typů solárních článků. Prozatím se jim daří zvýšit účinnost přeměny energie z 8 procent na 10,6 procent, což v absolutních hodnotách sice stále není žádný zázrak, ale při těchto hodnotách je to vlastně skoro třetina a to už stojí za zmínku. Tím spíš, že se při použití nanotrubiček zvýší hmotnost hotových solárních článků o pouhou jednu desetinu procenta.

 

Zvětšit obrázek
Angela Belcher ve svém živlu. Kredit: A. Belcher, MIT.

Vylepšené fágy dělají vlastně dvě různé věci. Jednak přidržují jednotlivé nanotrubičky – jeden fág jich udrží pět až deset, přičemž každou z nich drží vazbou na cca 300 svých povrchových bílkovin a pak také povlékají nanotrubičky oxidem titaničitým, čímž vylepšují jejich funkci. Těsnější kontakt oxidu titaničitého s nanotrubičkami totiž podle všeho zrychluje transport světlem uvolněných elektronů. Každý fág zvládne obě činnosti, mezi nimiž mohou technologové snadno přepínat změnou kyselosti prostředí, což je další pozoruhodná novinka. Je velmi příjemné, že fágy M13 vyrábějí nanotrubičky rozpustné ve vodě, takže je pak lze dále zpracovat ve vodě a při pokojové teplotě.

 

 

Zvětšit obrázek
Budou je vyrábět viry? Kredit: US Air Force, Wikimedia Commons.

Prashant Kamat, odborník na Grätzelovy solární články z Notre Dame University, je u vytržení a v dohledné době očekává komerční aplikace virálních solárních článků. Ve skutečnosti jde totiž jenom o jeden jednoduchý technologický krok navíc, který lze relativně snadno začlenit do standardního výrobního postupu solárních článků. Podle Belcher by to pro rozjeté továrny v Japonsku, Koreji a na Tchaj-wanu neměl být žádný problém.

 

Prameny:

MIT News 25.4. 2011, Nature Nanotechnology online 24.4. 2011, Wikipedia (M13 bacteriophage).

 


 

Datum: 01.05.2011 16:41
Tisk článku

Virus Attack požírač -
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 200 Kč
cena: 180 Kč
Virus Attack požírač


Diskuze:

jen jsem nepochopil

Tomáš Hluska,2011-05-02 11:11:04

JAK to ty bakteriofágy dělají? A to to dělají samotné bakteriofágy nebo bakterie infikované bakteriofágy?
(dle mých znalostí by měl být vir mimo buňku prakticky mrtvý)

Odpovědět


Dagmar Gregorova,2011-05-05 16:48:20

Ty bakteriofágy nic nedělají, tvoří jenom jakési bio-lešení. Belcherové tým se s těmito viry hraje dlouho a geneticky modifikuje jejich několik genů - kódů pro povrchové bílkoviny. Virus má tenkému vláknu podobné "tělo" pokryté asi 3000 molekulami stejné bílkoviny, kterou kóduje jediný gen. Když ho vhodně modifikují, bílkovina se pozmění a tím i její schopnost se navázat na specifické látky. Takže virus nic nedělá a je právě důležité, že je neživý a tedy nic nepožírá, nevylučuje a nepáchá bezhlavé rozmnožování, jenom poslušně působí jako nosič anorganických látek. Mně by spíše zajímala, jaká je stabilita takových bílkovin vystavených dlouhodobě slunci, mrazu, dešti...
Belcherová se s modifikacemi M13 hraje dlouho - blíže je princip popsán (ve slovenštině) zde:
http://www.osel.cz/index.php?clanek=4331
... i když pro trochu jiné účely.
Vždy se mluví o využití v praxi, ale držme se nohama země, když hlava směřuje k oblakům... :)

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni


















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace