年度研究領導者
安吉拉·貝爾徹 麻省理工學院 這位博採眾長的研究者從大自然在奈米尺度上構建事物的卓越能力中汲取靈感
奈米技術的核心難題是自組裝，即如何使原本難以協作的原子以精確的方式連線和排列。 我們知道這並非不可能；生命本身就透過將分子轉化為複雜的生物機械而存在。 因此，極具意義的是，當今最具創造力的材料科學家之一，麻省理工學院的安吉拉·貝爾徹，正轉向大自然尋求幫助。 貝爾徹率先使用定製進化的病毒合成奈米級導線和陣列，將不同學科的研究巧妙融合，形成了她獨樹一幟的科研方法。
貝爾徹的研究生涯始於鮑魚，一種牡蠣的近親。 這種軟體動物進化出一種系統，可以利用碳酸鈣（粉筆的主要成分）積聚形成堅硬的外殼。 在加州大學聖塔芭芭拉分校攻讀研究生期間，貝爾徹闡明瞭鮑魚用於生長外殼的分子組裝方案，並調整了一種關鍵蛋白質以加速生長過程。 不久後，她成為了自己實驗室的負責人。有一天，她站在辦公桌前，思考元素週期表，並想知道她能將自然界操縱無機元素的能力發揮到什麼程度。
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鮑魚已經學會了控制鈣。 她決定教會大自然處理元素週期表上的其餘元素。 “我們的目標是逐步研究整個元素週期表，並能夠以受控的方式設計各種材料。 我最大的目標是擁有一段 DNA 序列，可以編碼合成任何有用的材料，”她告訴麻省理工學院的《技術評論》。
她從 M13 噬菌體的 DNA 序列開始研究，這是一種長管狀病毒，寬度為六奈米。 她改造了一種病毒，使其能夠附著在量子點上。量子點是奈米尺寸的半導體微粒，具有理想的電磁特性。她透過反覆篩選最能附著在量子點上的病毒顆粒，進化出這種病毒。 在幾個月內，她進化出一種病毒，能夠像鏈球一樣，牢固地將一塊材料固定在一端。 透過溶解病毒顆粒，她可以使它們像毛髮一樣密集地排列，所有頂端都覆蓋著量子點。 病毒的排列非常密集，以至於它們基本上形成了薄膜，與其他方法相比，可以更快地堆疊在一起。
最近，她定製了 M13，使其長度上佈滿金屬顆粒，例如氧化鈷和金，從而產生了可用於高能量密度電極的金屬奈米線。 透過在薄膜上生長病毒，她可以製造出適用於化學儲能的薄而柔韌的金屬氧化物塗層。 這些塗層可以例如整合到塗覆裝置表面或適合非標準形狀的薄膜電池中。 貝爾徹與人在加利福尼亞州山景城共同創立了 Cambrios Technologies 公司，以將她的一些演示轉化為太陽能電池和發光二極體等商業裝置。 她也將目光投向了其他生物體，並已開始與酵母合作，以設計更復雜的奈米結構。
為了實現她的目標，貝爾徹致力於每五年為自己增加一個新的研究領域。 從生物化學家起步，她已經融入了材料化學、電氣工程和分子生物學，實際上每次都是從頭開始。 就像鮑魚的外殼一樣，這種一點一滴的積累產生了紮實的成果。
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