雷锋网按，2009 年时，麻省理工生物工程教授 Angela Belcher 专程到白宫为新官上任的奥巴马总统展现了一种新式电池。这电池究竟什么来头，竟然能让总统如此感兴趣？

本来，Belcher 把握了新的锂电池正负极制造技能，但资料中有一项并不是来自元素周期表，而是咱们谈之色变的“病毒”。这一工程打破不光有望下降电池制造进程中的毒性，还能前进电池功能。其时，奥巴马预备投入 20 亿美元推动电池技能的前进，而 Belcher 的“病毒”电池便是未来风向之一。

十年过去了，Belcher 的“病毒”电池也取得了飞速前进，她制造的病毒能够与 150 多种不同的资料一同运用。Belcher 还成功证明自己的的技能能够用于制造其他资料，比方太阳能电池。当然，Belcher 用病毒驱动电动车的期望还没有完成，但这项技能离走出试验室现已不远了。

被称为天然界微观僵尸的病毒也有跨过生与死距离的才能。它们具有完好的基因组，是不折不扣的生物，但与其他生物不同，没有宿主它们又无法繁衍。不过在 Belcher 看来，这些特性反而能够用在纳米工程中，在进步电池能量密度、寿数与充电速率的一起，下降制造进程中的污染。

“在电池范畴，有渐渐的变多的人开端探究纳米结构及方式的正负极资料了。”约翰霍普金斯运用物理试验室高档研讨专家 Konstantinos Gerasopoulos 解释道。“制备纳米资料时咱们咱们能够运用多种惯例化学技能。至于病毒等生物资料，其优点在于它们现已以“纳米”方式存在，因而其本质上是用于组成电池资料的天然模板或支架。”

独特的大天然孕育了许多办法，无需凭借病毒，就能够用无机资料构建有用的结构。Belcher 最喜欢的比方便是石决明（一种贝壳），它具有纳米级的高度结构化，轻盈且巩固。经过数千万年的进化，石决明 DNA 发生的蛋白质可从富含矿物质的水生环境中提取钙分子，并将其沉积在自己体内的有序结构层中。尽管没人拿石决明制造电池，可是 Belcher 意识到，咱们咱们能够在病毒中用上相同的根本工艺，然后为人类制造有用的资料。

“咱们一直在企图经过生物工程控制那些一般无法经过生物技法制造的纳米资料。”Belcher 说道。“咱们扩大了自己的生物学工具箱，以处理那些全新资料。”

Belcher 选的病毒是 M13 噬菌体，它是一种能在细菌中仿制的雪茄状病毒。尽管它不是仅有能够用于纳米工程的病毒，Belcher 仍是以为它是最佳挑选，由于 M13 噬菌体的遗传物质很简略控制。

为了征召病毒出产电极，Belcher 将其露出于她期望病毒操作的资料上。一些病毒 DNA 中的天然或工程骤变会导致它们锁在资料上。随后，Belcher 提取这些病毒并将其用于感染细菌，然后发生数百万份相同的病毒副本。这样的一个进程一遍又一遍地重复，而且跟着每次迭代，病毒都渐渐进化成了经过精准调整的电池架构师。

Belcher 的转基因病毒其实分不清电池的正负极，但这个才能对它们并不重要。在设定中，它们的 DNA 就只需处理简略使命，但假如数百万个病毒搞“毒海战术”，就能造出可用的资料。举例来说，转基因的病毒或许被改造为只需表达表面上的一种蛋白质，该蛋白质能招引氧化钴颗粒掩盖自己的身体。病毒表面上的其他蛋白质会招引渐渐的变多的氧化钴颗粒。这样就构成了一个钴氧化物纳米线，它由衔接的病毒组成，可用于电池电极。

Belcher 的工艺将 DNA 序列与元素周期表中的元素进行匹配，然后构成非天然挑选的加快方式。对 DNA 进行单向编码或许会导致病毒锁定在磷酸铁上，可是，假如对代码进行了调整，该病毒或许就会对氧化钴更感兴趣。该技能能够扩展到元素周期表中的任何元素，只需找到与之匹配的 DNA 序列即可。从这个视点来讲，Belcher 所做的作业与宠物狗爱好者进行的挑选性繁衍不同并不大，后者以创造出完美的狗为己任，而这样的狗大天然可造不出来。不过，Belcher 可不是在繁衍贵宾犬，而是在繁衍制造病毒的电池。

简言之，Belcher 正在运用她的病毒拼装技能来打造电极，并将该技能用在一系列不同的电池类型中。

当年，她为奥巴马演示的电池是规范的锂离子扣子电池，就像石英表中运用的那种。不过，在大多数情况下，Belcher 所用的电极具有更独特的化学性质，相似锂空气和钠离子电池。她指出，这样做是由于与老练的锂离子电池出产商竞赛并没有多大含义。“咱们没有企图与当下的技能进行竞赛。”Belcher 说道。“咱们正在研讨一个问题，即‘能够用生物学来处理一些迄今为止没有处理的问题吗？’”

当然能够，其间一种出路广阔的运用便是运用病毒创立高度有序的电极结构，以缩短离子经过电极时的途径。伊利诺伊大学资料研讨试验室主任 Paul Braun 就表明，这将添加电池的充电和放电速率，能够称得上“能量存储范畴的绝技之一”。他还指出，原则上病毒拼装能明显改进电池电极的结构并前进其充电率。

眼下，Belcher 的病毒拼装电极在结构上根本是随机的，但她和她的搭档正在尽力将病毒引导为更有序的摆放。尽管如此，她的病毒电池的功能仍是优于传统电极，比方更高的电池容量，循环寿数和充电率。不过 Belcher 仍是着重，病毒拼装技能最大的优点在于其环保特点。传统的电极制造技能方面的要求运用有毒化学物质和高温，而 Belcher 所需的仅仅电极资料，处在室温的水和一些转基因病毒。

“我的试验室现在最重视清洁动力技能。”Belcher 解释道。这涵盖了比如电极资料的来历以及因制造电极而发生的废品之类的问题。

Belcher 的病毒电池还未正式商业化，不过她和她的搭档最近发了多篇论文（正在审理中）具体论述这一技能在动力及其他职业的商业化运用远景。

当 Belcher 初次提出运用病毒制造对人类有用的东西时，她遭到了许多搭档的置疑。她回想称：“人们都说我疯了。”

现在，这个主意好像不再勉强，但将该技能从试验室带入实际国际可没那么简略。“传统的电池制造运用廉价的资料和工艺，但要想经过病毒前进功能并处理量产问题，则需求数年的研讨和相关费用。”印第安纳大学布卢明顿分校化学教授 Bogdan Dragnea 解释道。“直到最近，咱们才从物理特性的视点了解了根据病毒资料的潜力地点。”

根据病毒电池的技能，Belcher 现已建立了两家公司。一家是 2004 年建立的 Cambrios Technologies，该公司用新的制造工艺来出产触摸屏所用的电子零部件。至于第二家公司 Siluria Technologies，则在将甲烷转化为乙烯（一种大范围的运用在制造的气体）的进程中运用病毒。 除此之外，Belcher 还运用病毒来拼装太阳能电池，但这项技能的功率暂时还不足以与新式钙钛矿太阳能电池竞赛。

当然，病毒参加制造电极这件事能否到达商业化出产的规范仍是一个悬而未决的问题。 Gerasopoulos 就表明：“在电池出产设备中会投入很多资料，因而要到达生物分子的水平并不是一件简略的事。”好在，他并不以为该妨碍是无法战胜的，但“到目前为止，这或许是最主要的应战之一。”

即便咱们永远开不上病毒驱动的特斯拉，Belcher 的生物驱动纳米工程技能在与电力无关的范畴也远景广阔。在麻省理工学院，Belcher 正与一个运用病毒拼装技能生成肿瘤追寻纳米粒子的科学家团队协作。这些纳米粒子旨在追寻体积太小而无法被医师检测到的癌细胞，能够极大改进癌症患者的前期检测并下降逝世率。此外，这些粒子还能够用能杀死癌细胞的生物资料来装备，尽管这个方针离咱们还有点远。

在人类历史上，病毒一直是疾病和逝世的前兆，但 Belcher 的作业却为咱们指引了未来。本来，这些死神一般的家伙真的能够为人所用。

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