จับไวรัสมาทำแบตเตอรี่

จับไวรัสมาทำแบตเตอรี่

หากท่านใดนำบทความนี้เผยแพร่/นำไปใช้ต่อได้ กรุณาอ้างถึงโดยใช้ข้อความดังนี้

"ชื่อเรื่อง โดย มาริสา คุณธนวงศ์"

และกรุณา e-mail มาแจ้งที่ [email protected]

บทความนี้เผยแพร่ที่

http://www.mtec.or.th/index.php?option=com_content&task=view&id=65&Itemid=59

 

แปลและเรียบเรียงโดย : มาริสา คุณธนวงศ์

ปัจจุบันเราสามารถใช้ประโยชน์หลากหลายได้จากไวรัส ทั้งด้านการแพทย์ การเกษตร และอื่นๆ เมื่อไม่นานมานี้มีงานวิจัยที่น่าทึ่งชิ้นหนึ่ง ของทีมวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีแห่งแมสซาชูเซตส์ หรือ ที่เรียกกันว่าMIT สหรัฐอเมริกา นำโดยศาสตราจารย์ Angela Belcher, Paula Hammond และ Yet-Ming Chiang ใช้เทคนิคทางพันธุวิศวกรรมปรับปรุงไวรัส จนทำให้สามารถนำไวรัสมาสร้างเป็นแบตเตอรี่จิ๋วพลังงานสูงได้

หลักการง่ายๆที่ไม่ได้ทำกันง่ายๆก็คือ ดัดแปลงจีโนมของไวรัสให้รับสารแปลกปลอม ที่ทำหน้าที่เป็นตัวเก็บประจุไฟฟ้าเข้าไปเป็นส่วนหนึ่งของไวรัส จากนั้นก็โคลนไวรัสให้ได้จำนวนมากพอ พวกมันจะจับตัวกัน โดยทั่วไปไวรัสมีประจุเป็นลบ ทำให้มันสามารถจับตัวกับแผ่นโพลิเมอร์ที่มีประจุเป็นบวก ได้กลายเป็นแผ่นฟิล์มบางที่มีความยืดหยุ่น เหมาะสำหรับนำมาใช้เป็นขั้วแบตเตอรี่ลิเทียมไอออน

ไวรัสที่ทีมวิจัยเลือกมาเป็นไวรัสสายพันธุ์ M13 การดัดแปลงจีโนมของไวรัสดังกล่าว เป็นการดัดแปลงโปรตีนหลักที่หุ้มไวรัส (Major Coat Protein) ด้วยการเติมกลุ่มเตตระกลูตาเมทลงไปในโปรตีนเคลือบหลักถึง 2700 ชนิด จากนั้นจะเกิดกระบวนการแลกเปลี่ยนไอออน ทำให้กลูตาเมทจับกับไอออนของโลหะได้ เมื่อเปลี่ยนแปลงยีนของไวรัสเพียงครั้งเดียว จากนั้นก็สามารถโคลนหรือลอกแบบไวรัส ที่ถูกดัดแปลงแล้วเหล่านี้ได้โดยง่ายเป็นล้านๆสำเนา ต่อมาเป็นการนำสารเก็บประจุไฟฟ้าเข้าไปเป็นส่วนหนึ่งของไวรัส ทำให้ไวรัสกลายเป็นลวดนำไฟฟ้าขนาดจิ๋ว นักวิจัยเลือกโคบอลต์ออกไซด์ เพราะมันมีสมบัติในการจุไฟฟ้าได้อย่างดีเยี่ยม ทำให้แบตเตอรี่ที่ได้มีความหนาแน่นของพลังงานไฟฟ้า สูงกว่าการใช้สารชนิดอื่น ขั้นตอนนี้เริ่มจากนำอนุภาคไวรัสไปบ่มในสารละลายโคบอลต์คลอไรด ์ที่ละลายอยู่ในน้ำต่อเนื่องที่อุณหภูมิห้อง ต่อจากนั้นรีดิวซ์ส่วนผสมด้วยสารละลาย NaBH4 ตามด้วยปฏิกิริยาออกซิเดชั่นที่เกิดขึ้นเองในน้ำ ผลที่ได้คือเส้นลวดนาโนที่มีผลึกนาโนของ Co3O4 ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 2-3 นาโนเมตรอยู่ตลอดความยาวของไวรัส

เส้นลวดนาโนมีขนาดเท่ากับไวรัส คือเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 6 นาโนเมตร และความยาวประมาณ 880 นาโนเมตร Belcher กล่าวว่า สามารถทำให้เส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่านี้ได้ แต่จะมีความยาวได้เพียง 880 นาโนเมตรเท่าความยาวของตัวไวรัสเท่านั้น

ทีมวิจัยยังพัฒนาดัดแปลงไวรัสต่อไปอีกด้วยการนำเปปไทด์ ที่สามารถจับกับทองได้ ไปใส่เพิ่มไว้กับโปรตีนที่หุ้มไวรัส เมื่อบ่มไวรัสในสารละลายของทองขนาดอนุภาค 5 นาโนเมตรต่อไปอีก ก่อนที่จะนำไปบ่มด้วยสารละลายโคบอลต์ออกไซด์ ก็จะได้เส้นลวดนาโนคอมโพสิต ที่ประกอบด้วยอนุภาคของทั้งโคบอลต์ออกไซด์และทอง

ข้อดีของการสร้างลวดนำไฟฟ้าขนาดจิ๋วนี้คือ เกิดปฏิกริยาได้ที่อุณหภูมิและความดันห้อง ไม่จำเป็นต้องใช้เทคโนโลยีที่มีราคาสูง ความหนาแน่นของพลังงานเป็นสิ่งสำคัญ ที่บ่งบอกประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ แบตเตอรี่ที่มีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่าจะจุไฟได้มากกว่า สามารถจ่ายพลังงานได้มากกว่าด้วย แบตเตอรี่ทั่วไปที่ใช้อยู่ในปัจจุบันมีน้ำหนักมากเกินไป อีกทั้งยังจ่ายพลังงานได้น้อย เป็นปัญหาในการพัฒนารถยนต์พลังงานไฟฟ้ายังคงประสบปัญหาดังกล่าว ในอนาคตเป็นไปได้ว่าเทคโนโลยีแบตเตอรี่จิ๋วนี้จะมาช่วยแก้ไขปัญหานี้และอาจจะแข่งได้กับราคาน้ำมัน ที่ถีบตัวสูงขึ้นทุกวัน

แบตเตอรี่

แบตเตอรี่เป็นอุปกรณ์ที่ให้พลังงานไฟฟ้า โดยเปลี่ยนจากพลังงานเคมีที่เก็บไว้ ส่วนประกอบของแบตเตอรี่ คือ ขั้วบวก ขั้วลบ และ สารละลายอิเล็กโทรไลต์ (สารละลาย) แบตเตอรี่แบ่งตามการใช้งานได้เป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ

1. แบตเตอรี่ปฐมภูมิ (Primary battery) แบตเตอรี่ที่เมื่อผ่านการใช้งานแล้ว ไม่สามารถนำกลับมาชาร์จประจุเพื่อกลับมาใช้ใหม่ได้ หรือใช้ครั้งเดียวทิ้ง มักจะเรียกกันว่า ถ่าน เช่นถ่านลิเทียม ถ่านอัลคาไลน์
2. แบตเตอรี่ทุติยภูมิ (Secondary battery) แบตเตอรี่ที่เมื่อผ่านการใช้งานแล้วสามารถนำกลับมาชาร์จประจุ เพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ได้

แบตเตอรี่ทุติยภูมิ หรือแบตเตอรี่ชนิดที่อัดประจุไฟใหม่ได้ จะมีทั้งแบบที่เป็นเซลล์เปียก หรือ แบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด (lead-acid battery) อย่างเช่นแบตเตอรี่รถยนต์ แบตเตอรี่ชนิดนี้จะบรรจุในภาชนะที่ไม่ได้ปิดผนึก และมีน้ำหนักมาก ส่วนที่เป็นเซลล์แห้ง มักจะพบในรูปของแบตเตอรี่โทรศัพท์มือถือ หรือ แลปท๊อปแบตเตอรี่ชนิดเซลล์แห้งนี้ จะเคลื่อนย้ายสะดวกกว่าชนิดเซลล์เปียก

 

 

แหล่งข้อมูลเพิ่มเติม

ที่มาข่าว :

• http://nanotechweb.org/articles/news/5/4/4/1
• http://www.eurekalert.org/pub_releases/2006-04/miot-mrb040606.php

แบตเตอรี่

• http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_battery_types
• http://home.howstuffworks.com/battery.htm

 

ข่าวโดย : มาริสา คุณธนวงศ์ 

Disclaimer:

หากท่านใดนำบทความนี้เผยแพร่/นำไปใช้ต่อได้ กรุณาอ้างถึงโดยใช้ข้อความดังนี้

"ชื่อเรื่อง โดย มาริสา คุณธนวงศ์"

และกรุณา e-mail มาแจ้งที่ [email protected]