Angela Belcher: Using nature to grow batteries

آنجلا بلچر: استفاده از طبیعت برای پرورش باتری‌ها

60,563 views

2011-04-27 ・ TED


New videos

Angela Belcher: Using nature to grow batteries

آنجلا بلچر: استفاده از طبیعت برای پرورش باتری‌ها

60,563 views ・ 2011-04-27

TED


لطفا برای پخش فیلم روی زیرنویس انگلیسی زیر دوبار کلیک کنید.

Translator: Sepideh Sekehchi Reviewer: Saeed Salehi
00:15
I thought I'd talk a little bit about how nature makes materials.
0
15807
3167
من فکر کردم که می‌خواهم با شما کمی دربارۀ چگونگی ساخت مواد در طبیعت صحبت کنم
00:18
I brought along with me an abalone shell.
1
18998
2190
با خودم یک صدف آبالون (صدف گوش ماهی) آوردم.
این صدف آبالون یک مادۀ بیوکامپوزیت (مادۀ مرکب زیست سازگار) است
00:21
This abalone shell is a biocomposite material
2
21212
2575
00:23
that's 98 percent by mass calcium carbonate
3
23811
2849
که ۹۸ درصد کلسیم کربنات فشرده
00:26
and two percent by mass protein.
4
26684
2531
و دو درصد پروتئین فشرده است.
با این حال، ۳ هزار برابر سختر از
00:29
Yet, it's 3,000 times tougher than its geological counterpart.
5
29239
3696
معادل زمین‌شناختی خود است.
00:32
And a lot of people might use structures like abalone shells,
6
32959
3439
بسیاری از مردم ممکن است ساختارهایی مانند
صدف آبالون را استفاده کنند، مثلا گچ.
00:36
like chalk.
7
36422
1152
00:37
I've been fascinated by how nature makes materials,
8
37598
2791
من مجذوب چگونگی ساخت مواد در طبیعت شده‌ام
اینکه آنها چطور چنین کار فوق‌العاده‌ای را انجام می‌دهند، مراحل زیادی دارد
00:40
and there's a lot of secrets to how they do such an exquisite job.
9
40413
3355
اینکه آنها چطور چنین کار فوق‌العاده‌ای را انجام می‌دهند، مراحل زیادی دارد
00:43
Part of it is that these materials are macroscopic in structure,
10
43792
4268
بخشی از آن این است که این مواد
ساختار میکروسکوپی دارند
ولی در مقیاس نانو شکل گرفته‌اند.
00:48
but they're formed at the nano scale.
11
48084
1859
00:49
They're formed at the nano scale,
12
49967
1668
در مقیاس نانو شکل گرفته‌اند،
00:51
and they use proteins that are coded by the genetic level
13
51659
3633
و از پروتئین‌هایی استفاده می‌کنند که در لایۀ ژنتیکی کدگذاری می‌شوند.
همین به آنها امکان ساخت این ساختارهای ظریف و زیبا را می‌دهد.
00:55
that allow them to build these really exquisite structures.
14
55316
2809
پس اگر بتوان به ساختارهای غیر زنده مانند باتری و سلول‌های خورشیدی زندگی بخشید، چه می‌شود؟
00:58
So something I think is very fascinating is:
15
58149
2232
پس اگر بتوان به ساختارهای غیر زنده مانند باتری و سلول‌های خورشیدی زندگی بخشید، چه می‌شود؟
01:00
What if you could give life to non-living structures,
16
60405
4257
پس اگر بتوان به ساختارهای غیر زنده مانند باتری و سلول‌های خورشیدی زندگی بخشید، چه می‌شود؟
01:04
like batteries and like solar cells?
17
64686
2250
پس اگر بتوان به ساختارهای غیر زنده مانند باتری و سلول‌های خورشیدی زندگی بخشید، چه می‌شود؟
01:06
What if they had some of the same capabilities
18
66960
2284
چه می‌شود اگر آنها همان قابلیت‌‌هایی که
یک صدف آبالون دارد، داشتند.
01:09
that an abalone shell did,
19
69268
1668
01:10
in terms of being able to build really exquisite structures
20
70960
3682
از نظر توانایی ساخت
ساختارهای فوق‌العاده‌ در
01:14
at room temperature and room pressure,
21
74666
1833
دما و فشار اتاق
01:16
using nontoxic chemicals
22
76523
2045
با استفاده از مواد شیمیایی غیر سمی
01:18
and adding no toxic materials back into the environment?
23
78592
2699
و بدون افزودن هیچ پسامد سمی به محیط؟
01:21
So that's kind of the vision that I've been thinking about.
24
81315
3258
پس من دربارۀ همچین دیدی از آینده فکر می‌کنم.
01:24
And so what if you could grow a battery in a Petri dish?
25
84597
2666
و چه می‌شود اگر یک باتری را در پتری ديش (ظرف كشت ميكروب) کشت دهید؟
ممکنه به یک باتری اطلاعات ژنتیکی بدهیم
01:27
Or what if you could give genetic information to a battery
26
87287
2890
تا بتواند واقعا
01:30
so that it could actually become better as a function of time, and do so
27
90201
3802
در طی یک تابع زمانی بهتر شود
و این را از راهی سازگار با محیط زیست انجام دهد؟
01:34
in an environmentally friendly way?
28
94027
1777
پس برگردیم به این صدف آبالون،
01:36
And so, going back to this abalone shell,
29
96195
3071
در کنار نانو- ساختار بودن
01:39
besides being nanostructured, one thing that's fascinating is,
30
99290
3065
چیزی که خیلی جالب است،
01:42
when a male and female abalone get together,
31
102379
2468
زمانی است که دو آبالون نر و ماده، جفت می‌شوند،
01:44
they pass on the genetic information that says,
32
104871
2205
آنها همان اطلاعات ژنتیکی را به نسل بعد منتقل می‌کنند
که نحوۀ ساخت یک مادۀ فوق‌العاده را..
01:47
"This is how to build an exquisite material.
33
107100
2436
01:49
Here's how to do it at room temperature and pressure,
34
109560
2500
.. در دما و فشار اتاق و با ..
.. استفاده از مواد غیر سمی، بیان می‌کند.
01:52
using nontoxic materials."
35
112084
1306
01:53
Same with diatoms, which are shown right here,
36
113414
2164
به همین صورت " دیاتوم‌ها " (جلبک‌های تک سلولی)، که اینجا نشان داده شده‌اند، که ساختارهای شیشه‌ای هستند.
01:55
which are glasseous structures.
37
115602
1623
هر بار که " دیاتوم‌ها " تولیدمثل می‌کنند
01:57
Every time the diatoms replicate,
38
117249
1687
01:58
they give the genetic information that says,
39
118960
2066
اطلاعات ژنتیکی را دربارۀ
نحوۀ ساخت شیشه در اقیانوس که
02:01
"Here's how to build glass in the ocean that's perfectly nanostructured."
40
121050
3664
کاملا نانو ساختار است،
02:04
And you can do it the same, over and over again."
41
124738
2293
و بارها و بارها قابل تکرار، منتقل می‌کنند.
بنابراین ممکنه همین کار را با
02:07
So what if you could do the same thing with a solar cell or a battery?
42
127055
3320
سلول خورشیدی یا یک باتری انجام داد؟
02:10
I like to say my favorite biomaterial is my four year old.
43
130399
3537
مایلم که بگویم مادۀ زيستی محبوب من، فرزند 4 ساله‌ام است.
02:13
But anyone who's ever had or knows small children knows,
44
133960
3237
ولی هرکس که بچۀ کوچک داشته یا بچه‌های کوچک را می‌شناسد
می‌داند آنان موجودات بسیار پیچیده‌ای هستند.
02:17
they're incredibly complex organisms.
45
137221
2016
02:19
If you wanted to convince them to do something they don't want to do,
46
139261
3696
و اگر بخواهید آنان را مجاب به انجام کاری کنید که
نمی‌خواهند، خیلی سخت است.
02:22
it's very difficult.
47
142981
1158
وقتی دربارۀ تکنولوژی آینده فکر می‌کنیم،
02:24
So when we think about future technologies,
48
144163
2016
02:26
we actually think of using bacteria and viruses --
49
146203
3218
در واقع به استفاده از ویروس و باکتری فکر می‌کنیم،
موجودات ساده.
02:29
simple organisms.
50
149445
1208
02:30
Can you convince them to work with a new toolbox,
51
150677
2656
آیا می‌توانید آنها را به کار با جعبه ابزار جدید
برای ایجاد یک ساختار که برای ما
02:33
so they can build a structure that will be important to me?
52
153357
3250
مهم خواهد بود، مجاب کنید؟
02:36
Also, when we think about future technologies,
53
156631
2301
همچنین، ما دربارۀ تکنولوژی آینده فکر می‌کنیم.
02:38
we start with the beginning of Earth.
54
158956
2213
ما با ابتدای حیات زمین شروع می‌کنیم
اساسا، میلیاردها سال طول کشید
02:41
Basically, it took a billion years to have life on Earth.
55
161193
3743
تا حیات بر روی زمین شکل بگیرد.
02:44
And very rapidly, they became multi-cellular,
56
164960
2111
که به سرعت، به موجودات چندسلولی تبدیل شدند،
که می‌توانستند تولید مثل کنند و از فوتوسنتز
02:47
they could replicate, they could use photosynthesis
57
167095
2577
02:49
as a way of getting their energy source.
58
169696
1937
به عنوان راهی برای دریافت انرژی، استفاده کنند.
02:51
But it wasn't until about 500 million years ago --
59
171657
2342
ولی تنها در ۵۰۰ میلیون سال پیش
در طی دورۀ زمین‌شناسی " كامبرين " بود که
02:54
during the Cambrian geologic time period --
60
174023
2032
موجودات در اقیانوس شروع به ساخت مواد محکم کردند
02:56
that organisms in the ocean started making hard materials.
61
176079
3045
قبل از آن تمام ساختارها نرم و کرک مانند بود.
02:59
Before that, they were all soft, fluffy structures.
62
179148
3564
و در طی این زمان بود که
03:02
It was during this time that there was increased calcium,
63
182736
2688
میزان کلسیم و آهن و سیلیکن
03:05
iron and silicon in the environment,
64
185448
1856
در محیط زیست زیاد شد.
03:07
and organisms learned how to make hard materials.
65
187328
3242
و موجودات یادگرفتند چگونه مواد محکم بسازند
03:10
So that's what I would like to be able to do,
66
190594
2191
پس من می‌خواهم قادر به انجام این باشم
03:12
convince biology to work with the rest of the periodic table.
67
192809
3627
مجاب کردن زیست شناسی
تا با باقی عناصر جدول تناوبی هم کار کند
03:16
Now, if you look at biology,
68
196460
2188
حالا اگر به زیست شناسی نگاه کنید
03:18
there's many structures like DNA, antibodies, proteins and ribosomes
69
198672
3818
ساختارهایی مثل DNA و پادتن‌ها
پروتئین‌ها و ریبوزوم‌ها (رناتن)
03:22
you've heard about,
70
202514
1200
همه نانو ساختار هستند.
03:23
that are nanostructured --
71
203738
1446
بنابراین طبیعت همین حالا هم
03:25
nature already gives us really exquisite structures on the nano scale.
72
205208
3508
ساختارهایی در مقیاس نانو در اختیار ما گذاشته است
03:28
What if we could harness them
73
208740
1699
ممکنه که آنها را مهار کنیم
03:30
and convince them to not be an antibody that does something like HIV?
74
210463
4698
و مجاب کنیم که پادتنی نباشند
که کاری مثل ویروس ایدز انجام می‌دهد،
بلکه ممکنه آنها را مجاب به
03:35
What if we could convince them to build a solar cell for us?
75
215185
3376
ساختن سلول خورشیدی کنیم؟
اینها چند مثال هستند: اینها چند صدف طبیعی هستند.
03:39
Here are some examples.
76
219334
1350
03:40
Natural shells, natural biological materials.
77
220708
2157
اینها مواد زیستی هستند
03:42
The abalone shell here.
78
222889
1192
صدف آبالون اینجاست -- و اگر آن را شکاف دهید
03:44
If you fracture it, you can look at the fact that it's nanostructured.
79
224105
3387
این واقعیت که نانو ساختار است را می‌بینید.
اینها دیاتوم‌ها هستند که از SIO2 (اکسید سیلیسیم) ساخته شده‌اند
03:47
There's diatoms made out of SiO2,
80
227516
2128
03:49
and there are magnetotactic bacteria
81
229668
1858
و اینها باکتری‌های مغناطیسی هستند که
03:51
that make small, single-domain magnets used for navigation.
82
231550
3386
دانه‌های مغناطیسی تک حوزه‌ای که در جهت‌یابی کاربرد دارند، تولید می‌کنند.
03:54
What all these have in common
83
234960
1668
اشتراک همۀ اینها در این است که
03:56
is these materials are structured at the nano scale,
84
236652
2557
این مواد در مقیاس نانو ساختار یافته‌اند.
توالی DNA دارند که
03:59
and they have a DNA sequence that codes for a protein sequence
85
239233
3326
توالی پروتئین را کدگذاری می‌کند،
04:02
that gives them the blueprint
86
242583
1506
و این به آنها طرح ساخت
04:04
to be able to build these really wonderful structures.
87
244113
2823
این ساختارهای زیبا را می‌دهد.
04:06
Now, going back to the abalone shell,
88
246960
2182
حالا، دوباره به صدف آبالون برگردیم
آبالون این صدف را با داشتن این پروتئین‌ها می‌سازد.
04:09
the abalone makes this shell by having these proteins.
89
249166
2580
04:11
These proteins are very negatively charged.
90
251770
2024
این پروتئین‌ها بار منفی زیادی دارند.
04:13
They can pull calcium out of the environment,
91
253818
2175
و می‌توانند کلسیم را از محیط جذب کنند.
یک لایه کلسیم و بعد یک لایه کربنات قرار می‌دهند، کلسیم و کربنات.
04:16
and put down a layer of calcium and then carbonate, calcium and carbonate.
92
256017
3539
توالیِ شیمیاییِ آمینو اسیدهای موجود در آن
04:19
It has the chemical sequences of amino acids which says,
93
259580
2893
مشخص می‌کند که ساختار چگونه باشد
04:22
"This is how to build the structure.
94
262497
1723
و توالی DNA و توالی پروتئین
04:24
Here's the DNA sequence, here's the protein sequence
95
264244
2444
برای ساخت آن چگونه باشد.
04:26
in order to do it."
96
266712
1151
04:27
So an interesting idea is,
97
267887
1247
پس ایدۀ جالب این است که آیا ممکن است هر ماده‌ای یا هر عنصری از جدول تناوبی را
04:29
what if you could take any material you wanted,
98
269158
2253
که می‌خواهیم، برداریم و
04:31
or any element on the periodic table,
99
271435
1778
توالی DNA مربوط به آن را پیدا کنیم
04:33
and find its corresponding DNA sequence,
100
273237
2358
04:35
then code it for a corresponding protein sequence to build a structure,
101
275619
3687
بعد آن را برای توالی پروتئینی مربوطه، کدگذاری کنیم
تا یک ساختار را بسازد، ولی این ساختار صدف آبالون نباشد
04:39
but not build an abalone shell --
102
279330
1636
04:40
build something that nature has never had the opportunity to work with yet.
103
280990
4574
بلکه چیزی باشد که هیچ وقت به طور طبیعی
فرصت کار کردن با آن را تا به حال نداشته است.
خب این جدول تناوبی است
04:46
And so here's the periodic table.
104
286214
2318
و من کاملا عاشق جدول تناوبی هستم
04:48
I absolutely love the periodic table.
105
288556
1787
هر سال برای سال اولی‌ها در MIT
04:50
Every year for the incoming freshman class at MIT,
106
290367
2625
یک جدول تناوبی آماده دارم که روش نوشته
04:53
I have a periodic table made that says,
107
293016
1927
04:54
"Welcome to MIT. Now you're in your element."
108
294967
2137
" به MIT خوش آمدید. شما الان در سطح عنصری هستید"
04:57
(Laughter)
109
297128
1009
و اگر برگردانید، پشتش آمینو اسیدها
04:58
And you flip it over, and it's the amino acids
110
298161
2289
05:00
with the pH at which they have different charges.
111
300474
2462
و PHهایی که در آنها بارهای مختلف می‌گیرند، است.
05:02
And so I give this out to thousands of people.
112
302960
2976
و خب من این را به هزاران نفر می‌دهم
05:05
And I know it says MIT and this is Caltech,
113
305960
2096
و با وجود اینکه روش نوشته MIT یا " کلتک Caltech "
من چندتا اضافه برای کسانی که می‌خواهند، دارم.
05:08
but I have a couple extra if people want it.
114
308080
2064
و خیلی باعث خوشبختی بود که
05:10
I was really fortunate to have President Obama visit my lab this year
115
310168
4319
" پرزیدنت اوباما " از آزمایشگاه من
در زمان بازدیدش از MIT، دیدن کرد.
05:14
on his visit to MIT,
116
314511
1389
05:15
and I really wanted to give him a periodic table.
117
315924
2298
و من خیلی دلم می‌خواست یک جدول تناوبی به او بدهم
بنابراین شب بیدار ماندم و با شوهرم صحبت کردم که
05:18
So I stayed up at night and talked to my husband,
118
318246
2342
چطور به " پرزیدنت اوباما " یک جدول تناوبی بدهم؟
05:20
"How do I give President Obama a periodic table?
119
320612
2256
05:22
What if he says, 'Oh, I already have one,'
120
322892
2068
اگر بگوید " من خودم یکی دارم "
05:24
or, 'I've already memorized it?'"
121
324984
1640
یا " من قبلا این را از حفظ کردم" چه؟
05:26
(Laughter)
122
326648
1008
و پس او از آزمایشگاه من بازدید کرد
05:27
So he came to visit my lab and looked around -- it was a great visit.
123
327680
3280
و اطراف را گشت -- بازدید خیلی خوبی بود
05:30
And then afterward, I said,
124
330984
1334
و بعد از آن من گفتم :
05:32
"Sir, I want to give you the periodic table,
125
332342
2363
" آقا، من می‌خواهم به شما جدول تناوبی بدهم
05:34
in case you're ever in a bind and need to calculate molecular weight."
126
334729
3363
برای وقتی که در یک مخمصه بودید و نیاز به محاسبۀ وزن مولکولی داشتید "
05:38
(Laughter)
127
338116
1086
و فکر کردم که وزن مولکولی کمتر از جرم مولی
05:39
I thought "molecular weight" sounded much less nerdy than "molar mass."
128
339226
3514
خشک به نظر می‌رسد.
05:42
(Laughter)
129
342764
1071
و او به من نگاه کرد
05:43
And he looked at it and said,
130
343859
2899
و گفت
05:46
"Thank you. I'll look at it periodically."
131
346782
2014
" ممنون، به صورت متناوب بهش نگاه خواهم کرد. "
05:48
(Laughter)
132
348820
2116
( خنده )
05:50
(Applause)
133
350960
3976
( تشویق )
05:54
Later in a lecture that he gave on clean energy,
134
354960
2976
و بعدا در یک سخنرانی که دربارۀ انرژی پاک انجام داد
05:57
he pulled it out and said,
135
357960
1300
آن را بیرون آورد و گفت
05:59
"And people at MIT, they give out periodic tables." So ...
136
359284
2738
" و مردم در MIT، جدول تناوبی پخش می‌کنند "
خب پس چیزی که در اصل به شما نگفتم
06:02
So basically what I didn't tell you
137
362046
2308
06:04
is that about 500 million years ago, the organisms started making materials,
138
364378
3601
این است که ۵۰۰ میلیون سال پیش، موجودات شروع به ساخت مواد کردند،
ولی ۵۰ میلیون سال طول کشید تا در این کار خبره شوند
06:08
but it took them about 50 million years to get good at it --
139
368003
2834
۵۰ میلیون سال طول کشید
06:10
50 million years to learn how to perfect how to make that abalone shell.
140
370861
3447
تا یاد بگیرند چطور بی‌نقص باشند، چطور صدف آبالون بسازند
و این کار برای یک دانشجوی فوق لیسانس خیلی سخته.
06:14
And that's a hard sell to a graduate student:
141
374332
2124
"من یه پروژه بزرگ دارم -- 50 میلیون سال"
06:16
"I have this great project ... 50 million years ..."
142
376480
2537
و بنابراین ما باید راهی را برای انجام سریعتر
06:19
So we had to develop a way of trying to do this more rapidly.
143
379041
3504
این کار، توسعه می‌دادیم.
06:22
And so we use a nontoxic virus called M13 bacteriophage,
144
382569
4753
بنابراین ما از یک ویروس غیر سمی
به نام " ام ۱۳ باکتریوفگ " استفاده می‌کنیم
که کارش مبتلا کردن باکتری است.
06:27
whose job is to infect bacteria.
145
387346
1957
خب آن یک ساختار سادۀ DNA دارد
06:29
Well, it has a simple DNA structure
146
389327
1706
که شما می‌توانید قسمتی از آن را ببرید و
06:31
that you can go in and cut and paste additional DNA sequences into it,
147
391057
4128
توالی DNA اضافه کنید و بچسبانید.
و با این کار، به ویروس اجازه دهید
06:35
and by doing that, it allows the virus to express random protein sequences.
148
395209
4493
توالی‌های پروتئینی تصادفی را از خود بروز دهند
06:39
This is pretty easy biotechnology,
149
399726
1913
و این یک فرآیند ساده در زیست‌فناوری (بیوتکنولوژی) است.
06:41
and you could basically do this a billion times.
150
401663
2247
و می‌توان یک میلیارد دفعه این کار را تکرار کرد.
06:43
So you can have a billion different viruses
151
403934
2310
بنابراین می‌توان یک میلیارد ویروس مختلف داشت
که از نظر ژنتیکی همسان هستند
06:46
that are all genetically identical,
152
406268
1707
06:47
but they differ from each other based on their tips,
153
407999
2438
ولی انتهای آنها، یک توالی
که یک پروتئین را کدگذاری می‌کند،
06:50
on one sequence,
154
410461
1601
با هم فرق دارد.
06:52
that codes for one protein.
155
412086
1489
06:53
Now if you take all billion viruses, and put them in one drop of liquid,
156
413599
3754
حالا اگر تمام یک میلیارد ویروس را
در یک قطره مایع قرار دهید
06:57
you can force them to interact with anything you want
157
417377
2509
می‌توانید آنها را به کار کردن با هر عنصری از جدول تناوبی واداشت.
06:59
on the periodic table.
158
419910
1181
و از طریق فرآیند تکامل گزینشی
07:01
And through a process of selection evolution,
159
421115
2117
می‌توان از میان یک میلیارد، یکی را بیرون کشید که آنچه می‌خواهید انجام می‌دهد
07:03
you can pull one of a billion that does something you'd like it to do,
160
423256
3304
مثلا تولید و پرورش یک باتری یا یک سلول خورشیدی.
07:06
like grow a battery or a solar cell.
161
426584
1754
بنابراین اصولا، ویروس‌ها نمی‌توانند تولید مثل کنند، آنها به میزبان احتیاج دارند
07:08
Basically, viruses can't replicate themselves; they need a host.
162
428362
3036
وقتی همان یکی که می‌خواهید از میان یک میلیارد پیدا کردید
07:11
Once you find that one out of a billion,
163
431422
1964
آن را به یک باکتری منتقل می‌کنید
07:13
you infect it into a bacteria, and make millions and billions of copies
164
433410
3437
و میلیاردها و میلیون‌ها نسخه از
07:16
of that particular sequence.
165
436871
1388
آن توالی مخصوص می‌گیرید
07:18
The other thing that's beautiful about biology
166
438283
2178
و پس چیز دیگری که دربارۀ زیست‌شناسی زیباست
07:20
is that biology gives you really exquisite structures
167
440485
3142
این است که زیست‌شناسی ساختارهای فوق‌العاده‌ با
اندازه‌های مرتبط زیبا به شما می‌دهد؟؟؟؟
07:23
with nice link scales.
168
443651
1285
07:24
These viruses are long and skinny,
169
444960
1811
و این ویروس‌ها که بلند و باریک هستند
07:26
and we can get them to express the ability
170
446795
2165
و ما می توانیم آنها را وادار به نشان دادن توانایی
07:28
to grow something like semiconductors
171
448984
1952
پرورش چیزی مثل نیمه رساناها
07:30
or materials for batteries.
172
450960
2106
یا موادی برای باتری‌ها کنیم.
این یک باتری پرقدرت است که ما در آزمایشگاه رشد دادیم
07:33
Now, this is a high-powered battery that we grew in my lab.
173
453090
2846
07:35
We engineered a virus to pick up carbon nanotubes.
174
455960
2713
ما یک ویروس را برای برداشتن " نانولوله‌های کربنی‌ " مهندسی کردیم
07:38
One part of the virus grabs a carbon nanotube,
175
458697
2239
بنابراین یک قسمت از ویروس یک نانولولۀ کربنی‌ را در چنگ می‌گیرد
07:40
the other part of the virus has a sequence
176
460960
2085
قسمت دیگر دارای آن توالی است که می‌تواند
برای یک باتری مواد الکترودی تولید کند.
07:43
that can grow an electrode material for a battery,
177
463069
2624
07:45
and then it wires itself to the current collector.
178
465717
2699
و بعد ویروس خود را به صورت " جمع کنندۀ جریان " در می آورد
07:48
And so through a process of selection evolution,
179
468440
2496
بنابراین از طریق یک فرآیند تکامل گزینشی
07:50
we went from being able to have a virus that made a crummy battery
180
470960
3142
ما از یک ویروس که باتری بی‌کیفیت می‌ساخت
به ویروسی که باتری خوب می‌ساخت، رسیدیم
07:54
to a virus that made a good battery
181
474126
1681
07:55
to a virus that made a record-breaking, high-powered battery
182
475831
2872
و بعد به ویروسی که باتری پرقدرت و رکورد شکن می‌ساخت، رسیدیم
07:58
that's all made at room temperature, basically at the benchtop.
183
478727
3167
و تمام اینها در دمای اتاق و در اصل بر روی یک میز کار انجام شد
08:01
That battery went to the White House for a press conference,
184
481918
3470
و باتری برای یک کنفرانس به " کاخ سفید " فرستاده شد.
من اینجا آوردمش.
08:05
and I brought it here.
185
485412
1411
08:06
You can see it in this case that's lighting this LED.
186
486847
2779
می توانید در این جعبه آن را ببینید که به این " ال‌ای‌دی " نور می‌دهد.
08:09
Now if we could scale this,
187
489650
2055
حالا اگر این را درجه بندی کنیم
08:11
you could actually use it to run your Prius,
188
491729
3960
شما عملا می‌توانید از این برای
راه انداختن " تویوتا پریوس " استفاده کنید.
08:15
which is kind of my dream -- to be able to drive a virus-powered car.
189
495713
3344
این رویای من است. که بتوانم یک ماشین نیروگرفته از ویروس را برانم.
08:19
(Laughter)
190
499081
1117
ولی موضوع اینجا در اصل این است:
08:20
But basically you can pull one out of a billion,
191
500222
4714
شما می‌توانید یکی را از میان یک میلیارد بیرون بکشید
08:24
and make lots of amplifications to it.
192
504960
1918
می‌توانید به صورتهای مختلف آن را تقویت کنید
08:26
Basically, you make an amplification in the lab,
193
506902
2273
و عملا می‌توانید در آزمایشگاه آن را تقویت کنید
و بعد کاری کنید که خود را به صورت
08:29
and then you get it to self-assemble into a structure like a battery.
194
509199
3294
یک ساختار مثلا یک باتری، در آورد
08:32
We're able to do this also with catalysis.
195
512517
2266
ما قادریم این کار را با کاتالیزورها هم انجام دهیم
08:34
This is the example of a photocatalytic splitting of water.
196
514807
3931
این یک مثال از
تجزیۀ فوتوکاتالیزوری آب است
08:38
And what we've been able to do is engineer a virus
197
518762
2988
و آنچه ما قادر به انجامش هستیم
مهندسی یک ویروس برای کنترل مولکولهای جاذب در رنگدانه
08:41
to basically take dye-absorbing molecules
198
521774
2286
و ردیف کردن آنها در سطح ویروس است
08:44
and line them up on the surface of the virus
199
524084
2055
تا مثل یک آنتن عمل کند.
08:46
so it acts as an antenna,
200
526163
1311
08:47
and you get an energy transfer across the virus.
201
527498
2673
و انتقال انرژی را در ویروس داشته باشید.
و بعد به آن یک ژن دیگر می‌دهیم
08:50
And then we give it a second gene to grow an inorganic material
202
530195
3263
تا مواد غیر آلی و معدنی تولید کند
08:53
that can be used to split water into oxygen and hydrogen,
203
533482
3992
که می تواند برای تجزیۀ آب به
هیدروژن و اکسیژن استفاده شود.
08:57
that can be used for clean fuels.
204
537498
2214
می تواند برای سوخت‌‌های پاک استفاده شود.
08:59
I brought an example of that with me today.
205
539736
2076
من امروز یک نمونه با خودم آورده ام
09:01
My students promised me it would work.
206
541836
1818
شاگردم قول داده کار کند
09:03
These are virus-assembled nanowires.
207
543678
2427
اینها نانوسیم‌های گردآوری شده توسط ویروس هستند.
وقتی نور به آنها بتابانید می‌بینید که حباب تولید می‌کنند
09:06
When you shine light on them, you can see them bubbling.
208
546129
2807
09:08
In this case, you're seeing oxygen bubbles come out.
209
548960
2935
و در این نمونه، حباب‌‌های اکسیژن بالا می‌آیند.
09:11
(Applause)
210
551919
1309
و در واقع با کنترل ژن‌ها
09:13
Basically, by controlling the genes,
211
553252
2684
09:15
you can control multiple materials to improve your device performance.
212
555960
3334
می توانید مواد چندگانه را برای بالابردن عملکرد وسیله تان کنترل کنید.
آخرین مثال سلول‌های خورشیدی هستند.
09:19
The last example are solar cells.
213
559318
1706
همین کار را می توانید با سلول‌های خورشیدی انجام دهید
09:21
You can also do this with solar cells.
214
561048
1815
09:22
We've been able to engineer viruses to pick up carbon nanotubes
215
562887
3262
ما قادر بوده‌ایم که ویروس‌ها را مهندسی کنیم
تا نانولوله‌های کربنی را بردارند و
09:26
and then grow titanium dioxide around them,
216
566173
4103
دی اکسید تیتانیوم در اطراف آنها تولید کنند.
09:30
and use it as a way of getting electrons through the device.
217
570300
4019
برای استفاده به عنوان راهی برای عبور الکترونها از وسیله
09:34
And what we've found is through genetic engineering,
218
574343
2464
و چیزی که دریافته‌ایم این است که از طریق مهندسی ژنتیک
09:36
we can actually increase the efficiencies of these solar cells
219
576831
4803
می توانیم واقعا کارآیی‌های این
سلول‌های خورشیدی را
09:41
to record numbers
220
581658
1977
تا رکوردهای بی سابقه
09:43
for these types of dye-sensitized systems.
221
583659
3277
برای این نوع سیستم‌های رنگدانه سنتز ( گریتسل ) بالا ببریم.
09:46
And I brought one of those as well,
222
586960
1976
من یکی از آنها را همراه آورده‌ ام
09:48
that you can play around with outside afterward.
223
588960
3178
که بعدا می توانید با آن ور بروید و امتحان کنید
خب این یک سلول خورشیدی با پایۀ ویروسی است.
09:52
So this is a virus-based solar cell.
224
592162
1865
از طریق تکامل و گزینش
09:54
Through evolution and selection,
225
594051
1885
09:55
we took it from an eight percent efficiency solar cell
226
595960
3496
ما آن را از یک سلول خورشیدی با هشت درصد کارآیی
به سلول خورشیدی با 11 درصد کارآیی رساندیم
09:59
to an 11 percent efficiency solar cell.
227
599480
2084
10:01
So I hope that I've convinced you
228
601588
1833
بنابراین امیدوارم شما را قانع کرده باشم
10:03
that there's a lot of great, interesting things to be learned
229
603445
3867
که نکات عالی و جالب زیادی می‌شود از
چگونگی ساخت مواد در طبیعت آموخت
10:07
about how nature makes materials,
230
607336
1600
10:08
and about taking it the next step,
231
608960
1651
و آن را یک قدم به جلو برد
10:10
to see if you can force or take advantage of how nature makes materials,
232
610635
4497
تا دید آیا می‌شود مجبور کرد
یا آیا می توان از چگونگی ساخت مواد در طبیعت استفاده کرد
برای ساخت چیزهایی که طبیعت هنوز رویای ساخت شان را ندارد.
10:15
to make things that nature hasn't yet dreamed of making.
233
615156
2681
10:17
Thank you.
234
617861
1151
ممنون.
10:19
(Applause)
235
619036
1150
درباره این وب سایت

این سایت ویدیوهای یوتیوب را به شما معرفی می کند که برای یادگیری زبان انگلیسی مفید هستند. دروس انگلیسی را خواهید دید که توسط معلمان درجه یک از سراسر جهان تدریس می شود. روی زیرنویس انگلیسی نمایش داده شده در هر صفحه ویدیو دوبار کلیک کنید تا ویدیو از آنجا پخش شود. زیرنویس‌ها با پخش ویدیو همگام می‌شوند. اگر نظر یا درخواستی دارید، لطفا با استفاده از این فرم تماس با ما تماس بگیرید.

https://forms.gle/WvT1wiN1qDtmnspy7