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生物學——你、我還有樹——都基於化學能，但我們電子裝置的電池主要依賴於非生命形式的結構，如鉛酸和鎳鎘混合物來產生電力。但這可能很快就會改變。麻省理工學院 (M.I.T.) 的研究人員今天在《科學》雜誌上報道說，他們構建了一種使用生物物質（即一種名為 M13 的病毒）作為關鍵成分的電池。科學家寫道，這種病毒本質上充當“生物支架”，以支援鋰離子型電池的元素。
關於此類裝置的討論並不新鮮。三年前，新電池的同一製造者製造了一個陽極——電池中具有相反電荷的兩個極之一（另一個是陰極）——促使《大眾科學》雜誌去年詢問“病毒製造的電池怎麼了？”現在，研究人員已經完成了構建也包含 M13 病毒的陰極這一更棘手的任務。
從技術上講，M13 是一種噬菌體（一種捕食細菌但不會影響人體細胞的病毒），其圓柱形主體長度約為一微米（一百萬分之一米），該研究的合著者、麻省理工學院材料科學和生物工程學教授安吉拉·貝爾徹說。
不過，研究人員必須修改 M13 的兩個基因才能投入使用。調整一個在噬菌體外殼中製造蛋白質的基因，使得磷酸鐵碎片可以附著並在整個病毒長度上像“小拳頭”一樣凸起，貝爾徹說。第二個基因在噬菌體的管狀主體的一端表達，可以讓碳奈米管附著，形成一個由數百萬個微小病毒組成的導電網路。
貝爾徹說，研究人員成功地將 M13 轉變為在室溫或低於室溫下製造電池的工具包，並指出當前工藝需要大約 660 華氏度（350 攝氏度）的超高溫才能製造出具有奈米級元件的先進高功率可充電電池。
麻省理工學院製造的病毒電池原型以紐扣電池的形式存在，類似於手錶和計算器中的電池，他們已經用它來開啟實驗室中的一些小燈。在能量儲存方面，貝爾徹表示，三分之一盎司（10 克）的病毒電池材料可以為 iPod 供電 40 小時。
但她認為，這項技術更適合為混合動力汽車等製造大型高效能電池，而不是為小型電子裝置供電。但她承認，擴大該技術的規模以製造足夠大的電池來為大型機器供電將是一個挑戰。“從尺寸上看，手機並不太難，”貝爾徹說。“但是要達到 [汽車電池] 的千克級，那就更難了。”
她指出，用於為混合動力汽車等供電的病毒電池“不需要比當前電池更多的質量，而且實際上你會獲得更多的電力。”
在病毒陽極和陰極構建之間的幾年裡，貝爾徹的團隊還開發了包含他們最喜歡的噬菌體的薄型微型電池，這些電池有朝一日可以為微型裝置供電，甚至有助於製造儲能噴漆，以及其他未來應用。
聽關於這項研究的60 秒科學播客。
碳奈米管連線到 M13 噬菌體（黃色）一端的五個修飾蛋白質的計算機圖形，形成病毒陰極中的一條“導線”。圖片來源：麻省理工學院。