Angela Belcher: Using nature to grow batteries

Translator: Heartfelt Grace Reviewer: Paravee Asava-Anan

I thought I'd talk a little bit about how nature makes materials.

ดิฉันคิดไว้ค่ะว่าจะอธิบายสักหน่อยว่าธรรมชาติสร้างวัสดุออกมาได้ยังไง

I brought along with me an abalone shell.

ดิฉันเอาเปลือกหอยเป๋าฮื้อติดตัวมาด้วย

เปลือกเป๋าฮื้อชิ้นนี้เป็นวัสดุคอมโพสิตชีวภาพ (biocomposite)

This abalone shell is a biocomposite material

that's 98 percent by mass calcium carbonate

ที่มวลร้อยละ 98 คือ หินปูน (calcium carbonate)

and two percent by mass protein.

และมวลอีกร้อยละ 2 เป็นโปรตีน

แต่กระนั้น มันแข็งแรงทนทานกว่า 3,000 เท่า

Yet, it's 3,000 times tougher than its geological counterpart.

ของคู่คล้ายในทางธรณีวิทยาของมัน (หินปูน)

And a lot of people might use structures like abalone shells,

และหลายๆคนอาจจะใช้โครงสร้างอย่างเปลือกเป๋าฮื้อนี้

แทนชอล์กได้

like chalk.

I've been fascinated by how nature makes materials,

ดิฉันรู้สึกทึ่งกับวิธีการ ที่ธรรมชาติสรรสร้างวัสดุขึ้นมา

และมีลำดับขั้นตอนหลายลำดับ

and there's a lot of secrets to how they do such an exquisite job.

ในการที่ธรรมชาติสามารถทำหน้าที่ได้อย่างยอดเยี่ยม

Part of it is that these materials are macroscopic in structure,

ส่วนหนึ่งก็คือวัสดุพวกนี้

มีโครงสร้างที่มองเห็นด้วยตาเปล่า (macroscopic)

แต่สร้างขึ้นมาในระดับนาโน

but they're formed at the nano scale.

They're formed at the nano scale,

วัสดุพวกนี้ถือกำเนิดขึ้นมาในระดับนาโน

and they use proteins that are coded by the genetic level

และมันใช้โปรตีนซึ่งถูกป้อนรหัสไว้ในระดับพันธุกรรม

ที่ทำให้มันสร้างโครงสร้างที่เยี่ยมยอดเป็นอย่างยิ่งแบบนี้ได้

that allow them to build these really exquisite structures.

ดังนั้น มีสิ่งที่ดิฉันคิดว่าน่าทึ่งเอามากๆ

So something I think is very fascinating is:

ก็คือ จะเป็นยังไงนะถ้าหากว่าเราสามารถให้กำเนิดชีวิต

What if you could give life to non-living structures,

กับพวกโครงสร้างที่ปราศจากชีวิต

like batteries and like solar cells?

อย่างพวกแบตเตอรี่และเซลล์แสงอาทิตย์ได้?

What if they had some of the same capabilities

จะเป็นยังไงกันถ้ามันมีขีดความสามารถ

อย่างที่เปลือกเป๋าฮื้อมี

that an abalone shell did,

in terms of being able to build really exquisite structures

ในขอบข่ายของความสามารถ

ในการสร้างโครงสร้างที่ยอดเยี่ยมเป็นที่สุด

at room temperature and room pressure,

ที่ความดันและอุณหภูมิห้อง

using nontoxic chemicals

โดยใช้สารเคมีที่ไม่เป็นพิษ

and adding no toxic materials back into the environment?

และสร้างวัสดุที่ไม่เป็นพิษกลับคืนสู่สิ่งแวดล้อม?

So that's kind of the vision that I've been thinking about.

ฉะนั้น นั่นก็คือวิสัยทัศน์ที่ดิฉันได้มองภาพไว้ค่ะ

And so what if you could grow a battery in a Petri dish?

และถ้าเช่นนั้นแล้ว จะเป็นยังไงถ้าเราสามารถสร้างแบตเตอรี่ขึ้นมาได้ในจานเพาะเชื้อ?

หรือ จะเป็นยังไงนะถ้าเราสามารถใส่ข้อมูลพันธุกรรมเข้าไปในแบตเตอรี่

Or what if you could give genetic information to a battery

เพื่อให้มันทำงานได้ดียิ่งๆขึ้นไป

so that it could actually become better as a function of time, and do so

ตามเวลาที่ผ่านไป

และก็เป็นแบบนั้นได้แบบเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมด้วย?

in an environmentally friendly way?

ถ้างั้น กลับไปที่เปลือกเป๋าฮื้อนี้ก่อน

And so, going back to this abalone shell,

นอกจากจะมีโครงสร้างนาโน

besides being nanostructured, one thing that's fascinating is,

ซึ่งเป็นอย่างหนึ่งหละที่น่าทึ่ง

when a male and female abalone get together,

เมื่อหอยเป๋าฮื้อตัวผู้กับตัวเมียมาอยู่ด้วยกัน

they pass on the genetic information that says,

มันส่งผ่านข้อมูลพันธุกรรม

ที่บอกว่า "นี่คือวิธีสร้างวัสดุที่ยอดเยี่ยม

"This is how to build an exquisite material.

Here's how to do it at room temperature and pressure,

นี่คือวิธีที่จะทำได้ในความดันและอุณหภูมิห้อง

โดยใช้วัสดุที่ไม่มีพิษ"

using nontoxic materials."

Same with diatoms, which are shown right here,

เหมือนกับตัวไดอะตอม (diatom) ซึ่งนำเสนอไว้ตรงนี้ มีโครงสร้างของแก้ว

which are glasseous structures.

ทุกๆครั้งที่ไดอะตอมแบ่งตัว

Every time the diatoms replicate,

they give the genetic information that says,

พวกมันใส่ข้อมูลพันธุกรรมที่บอกว่า

"นี่เป็นวิธีทำแก้วในมหาสมุทร

"Here's how to build glass in the ocean that's perfectly nanostructured."

ที่เป็นโครงสร้างนาโนสมบูรณ์แบบ

And you can do it the same, over and over again."

และเธอก็สามารถทำแบบนี้ได้เช่นเดียวกัน ครั้งแล้วครั้งเล่า"

แล้วจะเป็นยังไงถ้าหากว่าเราสามารถทำเหมือนๆกันนี้ได้

So what if you could do the same thing with a solar cell or a battery?

กับเซลล์แสงอาทิตย์หรือแบตเตอรี่?

I like to say my favorite biomaterial is my four year old.

ดิฉันชอบพูดว่าวัสดุชีวภาพชิ้นโปรดของดิฉันคือลูกวัย 4 ขวบของดิฉันค่ะ

But anyone who's ever had or knows small children knows,

แต่ใครก็ตามที่เคยมีหรือเคยรู้เกี่ยวกับเด็กเล็กๆ

จะรู้ว่าพวกเขาเป็นสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนอย่างเหลือเชื่อ

they're incredibly complex organisms.

If you wanted to convince them to do something they don't want to do,

และงั้นถ้าเราอยากจะโน้มน้าวพวกเขา

ให้ทำอะไรที่พวกเขาไม่อยากทำ ช่างเป็นเรื่องยากเย็นเหลือเกินค่ะ

it's very difficult.

เพราะฉะนั้น เมื่อเราคิดไปถึงเทคโนโลยีแห่งอนาคต

So when we think about future technologies,

we actually think of using bacteria and viruses --

เราจึงต้องคิดไปถึงการใช้แบคทีเรียกับไวรัส

สิ่งมีชีวิตพื้นๆธรรมดาๆ

simple organisms.

Can you convince them to work with a new toolbox,

แล้วเราจะโน้มน้าวให้มันทำงานกับเครื่องมือใหม่ๆได้ยังไง

ที่จะทำให้มันสามารถสร้างโครงสร้าง

so they can build a structure that will be important to me?

ที่จะมีความสำคัญกับดิฉัน?

Also, when we think about future technologies,

อีกอย่าง เราคิดไปถึงเทคโนโลยีแห่งอนาคต

we start with the beginning of Earth.

เราเริ่มต้นกันด้วยการอุบัติขึ้นของโลก

พื้นๆนะคะ ใช้เวลาเป็นพันล้านปีกว่าที่จะ

Basically, it took a billion years to have life on Earth.

มีสิ่งมีชีวิตก่อกำเนิดขึ้นมาในโลก

And very rapidly, they became multi-cellular,

และในเวลาอันสั้นๆ พวกมันกลายเป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์

สิ่งมีชีวิตพวกนี้แบ่งตัวได้ ใช้การสังเคราะห์แสง

they could replicate, they could use photosynthesis

as a way of getting their energy source.

เป็นวิธีให้ได้มาซึ่งแหล่งพลังงาน

But it wasn't until about 500 million years ago --

แต่มาเมื่อราว 500 ล้านปีก่อนนี่เอง

ซึ่งอยู่ช่วงเวลาของยุคแคมเบรียน (Cambrian)

during the Cambrian geologic time period --

ที่สิ่งมีชีวิตในมหาสมุทรเริ่มสร้างวัสดุที่มีความแข็ง

that organisms in the ocean started making hard materials.

ก่อนหน้านั้น พวกมันนุ่มนิ่มเป็นปุยเบา

Before that, they were all soft, fluffy structures.

และในช่วงเวลานั้นนั่นเอง

It was during this time that there was increased calcium,

ที่มีปริมาณแคลเซียมกับเหล็ก

iron and silicon in the environment,

และซิลิคอนเพิ่มมากขึ้นในสิ่งแวดล้อม

and organisms learned how to make hard materials.

และสิ่งมีชีวิตเรียนรู้วิธีสร้างวัสดุที่มีความแข็ง

So that's what I would like to be able to do,

แล้วนั่นก็เป็นสิ่งที่ดิฉันอยากจะทำให้ได้

convince biology to work with the rest of the periodic table.

ซึ่งก็คือการโน้มน้าวให้ชีววิทยา

มาทำงานร่วมกับตารางธาตุทั้งหมดที่เหลือค่ะ

Now, if you look at biology,

ตอนนี้ถ้าเราลองมาดูที่ชีววิทยา

there's many structures like DNA, antibodies, proteins and ribosomes

มีโครงสร้างที่คล้ายดีเอ็นเอกับสารภูมิต้านทาน (antibody)

และโปรตีนกับไรโบโซมที่เราได้ยินกันมา

you've heard about,

ที่ต่างก็เป็นโครงสร้างระดับนาโนกันอยู่แล้ว

that are nanostructured --

ดังนั้นธรรมชาติได้ให้

nature already gives us really exquisite structures on the nano scale.

โครงสร้างที่ยอดเยี่ยมจริงแท้มากับเราแล้วในระดับนาโน

What if we could harness them

แล้วจะเป็นอย่างไรถ้าเราสามารถควบคุมมันได้

and convince them to not be an antibody that does something like HIV?

และสามารถโน้มน้าวให้มันอย่าได้กลายเป็นภูมิต้านทาน

ที่ทำให้เกิดอะไรแบบเดียวกับเชื้อเอชไอวี?

แต่จะเป็นอย่างไรถ้าเราสามารถโน้มน้าวให้มัน

What if we could convince them to build a solar cell for us?

มาสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ให้เราได้?

งั้นนี่เป็นตัวอย่างบางส่วนนะคะ เป็นเปลือกหอยจากธรรมชาติ

Here are some examples.

Natural shells, natural biological materials.

ที่จัดเป็นวัสดุทางชีววิทยาที่มาจากธรรมชาติ

The abalone shell here.

เปลือกเป๋าฮื้อนี่ -- และถ้าเราหักมันให้แตกออก

If you fracture it, you can look at the fact that it's nanostructured.

เราก็จะเห็นความจริงว่ามันเป็นโครงสร้างระดับนาโน

มีพวกไดอะตอมที่ประกอบด้วยซิลิคอนไดออกไซด์ (SiO2)

There's diatoms made out of SiO2,

and there are magnetotactic bacteria

และพวกมันเป็น "แบคทีเรียแม่เหล็ก" (magnetotactic bacteria)

that make small, single-domain magnets used for navigation.

ที่สร้างแม่เหล็กขนาดเล็กเรียงตัวแถวเดี่ยวเพื่อใช้สำหรับนำทาง

What all these have in common

สิ่งมีชีวิตพวกนี้มีสิ่งที่เหมือนกัน

is these materials are structured at the nano scale,

ก็คือวัสดุพวกนี้เป็นโครงสร้างในระดับนาโน

และพวกมันมีลำดับพันธุกรรม

and they have a DNA sequence that codes for a protein sequence

ที่มีรหัสสำหรับสร้างลำดับโปรตีน

that gives them the blueprint

ที่เป็นพิมพ์เขียวให้พวกมัน

to be able to build these really wonderful structures.

สามารถสร้างโครงสร้างพวกนี้ที่น่าอัศจรรย์อย่างยิ่ง

Now, going back to the abalone shell,

ตอนนี้ กลับมาที่เปลือกเป๋าฮื้อกันก่อน

เป๋าฮื้อสร้างเปลือกด้วยการมีโปรตีน

the abalone makes this shell by having these proteins.

These proteins are very negatively charged.

โปรตีนมีประจุลบสูงมาก

They can pull calcium out of the environment,

และมันสามารถถึงเอาแคลเซียมมาจากสิ่งแวดล้อม

มาเรียงเป็นชั้นแคลเซียมและต่อด้วยคาร์บอเนต เป็นแคลเซียมกับคาร์บอเนต (หินปูน)

and put down a layer of calcium and then carbonate, calcium and carbonate.

เป็นลำดับสารเคมีของกรดอะมิโน

It has the chemical sequences of amino acids which says,

ที่บอกว่า "นี่เป็นวิธีสร้างโครงสร้าง

"This is how to build the structure.

นี่คือลำดับพันธุกรรม นี่คือลำดับโปรตีน

Here's the DNA sequence, here's the protein sequence

ที่จะใช้ในการสร้าง"

in order to do it."

So an interesting idea is,

และดังนั้น แนวคิดที่น่าสนใจก็คือ จะเป็นอย่างไรถ้าเราสามารถเอาวัสดุอะไรก็ได้ที่เราอยากได้

what if you could take any material you wanted,

หรือธาตุใดก็ได้ในตารางธาตุ

or any element on the periodic table,

แล้วหาลำดับพันธุกรรมที่สมนัยกัน

and find its corresponding DNA sequence,

then code it for a corresponding protein sequence to build a structure,

แล้วป้อนรหัสเพื่อสร้างลำดับโปรตีนที่สมนัยกัน

ที่จะสร้างโครงสร้าง แต่ไม่ใช่สร้างเปลือกเป๋าฮื้อนะคะ

but not build an abalone shell --

build something that nature has never had the opportunity to work with yet.

แต่สร้างอะไรบางอย่างที่ ด้วยวิถีธรรมชาติ

ไม่เคยมีโอกาสที่จะได้ทำแบบนั้นมาก่อน

และนี่ก็คือตารางธาตุ

And so here's the periodic table.

ดิฉันรักตารางธาตุจับจิตจับใจค่ะ

I absolutely love the periodic table.

ทุกๆปี สำหรับนักศึกษาชั้นปี 1 ที่เข้ามาเรียนที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเสตต์ (MIT)

Every year for the incoming freshman class at MIT,

ดิฉันจะทำตารางธาตุที่เขียนว่า

I have a periodic table made that says,

"Welcome to MIT. Now you're in your element."

"ยินดีต้อนรับสู่ MIT ตอนนี้เธอจะมีธาตุแท้ๆของตัวเอง"

(Laughter)

ถ้ากลับด้านก็จะเป็นกรดอะมิโน

And you flip it over, and it's the amino acids

with the pH at which they have different charges.

พร้อมกับความเป็นกรดด่างที่ต่างก็มีประจุแตกต่างกัน

And so I give this out to thousands of people.

และดิฉันก็จะแจกจ่ายไปยังนักศึกษาเป็นพันๆ

And I know it says MIT and this is Caltech,

ดิฉันรู้ค่ะว่ามันเขียนว่า MIT และที่นี่คือ สถาบันเทคโนโลยีแห่งแคลิฟอร์เนีย (Caltech)

แต่ดิฉันทำเกินมาสองสามอันถ้าใครอยากได้

but I have a couple extra if people want it.

และดิฉันก็โชคดีมากเหลือเกิน

I was really fortunate to have President Obama visit my lab this year

ที่ปีนี้ ท่านประธานาธิบดีโอบามา มาเยี่ยมชมห้องทดลองของดิฉันด้วย

ในช่วงที่ท่านมาเยี่ยมชม MIT

on his visit to MIT,

and I really wanted to give him a periodic table.

และดิฉันก็อยากจะมอบตารางธาตุให้แก่ท่านมากๆเลย

ดิฉันก็เลยไม่หลับไม่นอนทั้งคืนและบอกกับสามีว่า

So I stayed up at night and talked to my husband,

"ฉันจะเอาตารางธาตุนี้ไปให้ท่านประธานาธิบดีโอบามาได้ยังไง?

"How do I give President Obama a periodic table?

What if he says, 'Oh, I already have one,'

แล้วจะทำไงล่ะถ้าท่านบอกว่า 'อ๋อ ผมมีอันนึงแล้วหละ'

or, 'I've already memorized it?'"

หรือไม่ก็ 'ผมท่องจำได้หมดแล้ว' ?"

(Laughter)

พอเขามาเยี่ยมห้องทดลองของดิฉัน

So he came to visit my lab and looked around -- it was a great visit.

แล้วสำรวจไปทั่วห้อง -- เป็นการเยี่ยมชมที่เยี่ยมมากค่ะ

And then afterward, I said,

แล้วต่อมาหลังจากนั้น ดิฉันก็ว่า

"Sir, I want to give you the periodic table,

"ท่านคะ ดิฉันมีความประสงค์จะมอบตารางธาตุนี่แด่ท่านค่ะ

in case you're ever in a bind and need to calculate molecular weight."

ในกรณีว่าท่านเกิดเผชิญปัญหาและจำเป็นต้องคำนวณน้ำหนักโมเลกุล"

(Laughter)

และดิฉันคิดว่าน้ำหนักโมเลกุลฟังดูวิชาการน้อยกว่า

I thought "molecular weight" sounded much less nerdy than "molar mass."

ค่ามวลโมล (molar mass) มากอยู่

(Laughter)

แล้วท่านก็มองดูตารางธาตุ

And he looked at it and said,

และบอกว่า "ขอบคุณครับ

"Thank you. I'll look at it periodically."

"ผมจะใส่ตารางธาตุในตารางเวลาของผมเป็นพักๆนะครับ"

(Laughter)

(เสียงหัวเราะ)

(Applause)

(เสียงปรบมือ)

Later in a lecture that he gave on clean energy,

และต่อมาในช่วงที่ท่านบรรยายเรื่องพลังงานสะอาด

he pulled it out and said,

ท่านก็หยิบมันขึ้นมาแล้วกล่าวว่า

"And people at MIT, they give out periodic tables." So ...

"และผู้คนที่ MIT นี่พวกเขาแจกจ่ายตารางธาตุกันครับ"

เอาหละค่ะ จริงๆแล้วสิ่งที่ดิฉันไม่ได้บอกคุณ

So basically what I didn't tell you

is that about 500 million years ago, the organisms started making materials,

ก็คือ ราว 500 ล้านปีก่อน สิ่งมีชีวิตได้เริ่มสร้างวัสดุ

แต่ใช้เวลาอีกราว 50 ล้านปีกว่าจะทำได้ดี

but it took them about 50 million years to get good at it --

แล้วก็ใช้เวลาอีกราว 50 ล้านปี

50 million years to learn how to perfect how to make that abalone shell.

ในการเรียนรู้ที่จะสร้างเปลือกเป๋าฮื้อได้อย่างสมบูรณ์แบบ

และนั่นก็จะยากมากเลยที่จะชวนนักศึกษา ป.โท-เอก มาร่วมงานด้วย

And that's a hard sell to a graduate student:

"อาจารย์มีโครงการสุดยอดมาก -- ใช้เวลา 50 ล้านปีนะ"

"I have this great project ... 50 million years ..."

และดังนั้น เราจึงต้องพัฒนาวิธีการ

So we had to develop a way of trying to do this more rapidly.

ที่จะพยายามเร่งกระบวนการให้เร็วมากขึ้น

And so we use a nontoxic virus called M13 bacteriophage,

เพราะงั้น เราจึงใช้ไวรัสที่เป็นไวรัสไม่มีพิษ

ชื่อว่า ไวรัสทำลายแบคทีเรีย เอ็มสิบสาม (M13 bacteriophage)

งานของมันก็คือแพร่เชื้อใส่แบคทีเรีย

whose job is to infect bacteria.

มันมีโครงสร้างพันธุกรรมที่พื้นๆมาก

Well, it has a simple DNA structure

ที่เราสามารถเข้าไปตัดออกแล้วใส่

that you can go in and cut and paste additional DNA sequences into it,

ลำดับพันธุกรรมเพิ่มให้มัน

การทำแบบนั้นทำให้ไวรัส

and by doing that, it allows the virus to express random protein sequences.

สามารถแสดงลำดับโปรตีนออกมาแบบสุ่ม

This is pretty easy biotechnology,

และนั่นเป็นเทคโนโลยีชีวภาพที่ง่ายมากๆค่ะ

and you could basically do this a billion times.

และเราก็อาจทำแบบนี้ได้เป็นพันล้านครั้ง

So you can have a billion different viruses

ดังนั้น เราเข้าไปตกแต่งดีเอ็นเอให้ไวรัสเป็นพันล้าน

ซึ่งมันมีสารพันธุกรรมเหมือนๆกัน

that are all genetically identical,

but they differ from each other based on their tips,

แต่ต่างกันตรงที่แต่ละตัวจะใช้รหัสพันธุกรรมจาก

ลำดับพันธุกรรมอันเดียว

on one sequence,

ที่จะป้อนรหัสสร้างลำดับโปรตีนอันหนึ่ง

that codes for one protein.

Now if you take all billion viruses, and put them in one drop of liquid,

ถ้าเราเอาไวรัสทั้งพันล้าน

แล้วใส่เข้าไปในของเหลวขนาดหนึ่งหยด

you can force them to interact with anything you want

เราก็สามารถบังคับให้มันทำปฏิกิริยากับอะไรก็ตามจากตารางธาตุที่เราต้องการ

on the periodic table.

และด้วยกระบวนการคัดเลือกทางวิวัฒนาการ

And through a process of selection evolution,

เราสามารถดึงเอามาเพียงแค่ตัวเดียวในพันล้านตัว ตัวที่ทำในสิ่งที่เราอยากให้ทำ

you can pull one of a billion that does something you'd like it to do,

เช่นทำแบตเตอรี่ หรือทำเซลล์แสงอาทิตย์

like grow a battery or a solar cell.

โดยพื้นฐานแล้ว ไวรัสไม่สามารถแบ่งตัวได้ มันจำเป็นต้องอาศัยสิ่งมีชีวิตอื่น

Basically, viruses can't replicate themselves; they need a host.

พอเราเจอตัวที่ "ใช่" จากพันล้านตัวนั่นแล้ว

Once you find that one out of a billion,

เราก็ใส่มันเข้าไปให้แพร่เชื้อในแบคทีเรีย

you infect it into a bacteria, and make millions and billions of copies

แล้วเราก็จะได้ไวรัสออกมาเป็นล้านๆ เป็นพันล้าน

of that particular sequence.

ที่มีลำดับพันธุกรรมแบบนั้น

The other thing that's beautiful about biology

อีกสิ่งหนึ่งที่เป็นความสวยงามของชีววิทยา

is that biology gives you really exquisite structures

ก็คือ ชีววิทยาทำให้คุณมีโครงสร้างที่ยอดเยี่ยมเป็นที่สุด

ในขนาดที่สามารถนำใช้ได้ดี

with nice link scales.

These viruses are long and skinny,

ไวรัสพวกนี้ตัวยาวผอมเพรียว

and we can get them to express the ability

และเราสามารถทำให้มันแสดงออกถึงความสามารถ

to grow something like semiconductors

ในการสร้างอะไรอย่าง สารกึ่งตัวนำ (semiconductor)

or materials for batteries.

หรือ วัสดุสำหรับแบตเตอรี่

นี่เป็นแบตเตอรี่กำลังสูงที่เราสร้างขึ้นมาในห้องทดลอง

Now, this is a high-powered battery that we grew in my lab.

We engineered a virus to pick up carbon nanotubes.

เราสร้างไวรัสที่ไปจับเอาท่อนาโนคาร์บอน (carbon nanotube)

One part of the virus grabs a carbon nanotube,

ส่วนหนึ่งของไวรัสไปจับเอาท่อนาโนคาร์บอน

the other part of the virus has a sequence

อีกส่วนมีลำดับพันธุกรรม

ที่สามารถสร้างวัสดุที่เป็นขั้วไฟฟ้าสำหรับแบตเตอรี่

that can grow an electrode material for a battery,

and then it wires itself to the current collector.

แล้วถัดมามันก็เชื่อมต่อตัวมันเองเข้ากับตัวเก็บกระแสไฟฟ้า

And so through a process of selection evolution,

เพราะฉะนั้น ด้วยกระบวนการคัดเลือกทางวิวัฒนาการ

we went from being able to have a virus that made a crummy battery

เราเปลี่ยนไวรัสที่สร้างแบตเตอรี่คุณภาพแย่

ไปเป็นไวรัสที่สร้างแบตเตอรี่คุณภาพดี

to a virus that made a good battery

to a virus that made a record-breaking, high-powered battery

ไปเป็นไวรัสที่สร้างแบตเตอรี่กำลังสูงกว่าแบตเตอรี่ที่เราเคยมีมา

that's all made at room temperature, basically at the benchtop.

แล้วทั้งหมดนี้ก็ทำในอุณหภูมิห้อง แล้วก็ทำกันที่บนโต๊ะนี่แหละค่ะ

That battery went to the White House for a press conference,

แล้วแบตเตอรี่นั่นก็เดินทางไปทำเนียบขาวในงานแถลงข่าว

ดิฉันพกติดตัวมาที่นี่ด้วยนะ

and I brought it here.

You can see it in this case that's lighting this LED.

คุณจะเห็นว่ามันอยู่ในกล่องนี้ค่ะ -- กำลังจ่ายไฟให้หลอดแอลอีดี (LED)

Now if we could scale this,

คราวนี้ถ้าเราสามารถทำให้มันใหญ่ขึ้น

you could actually use it to run your Prius,

เราก็จะสามารถใช้มัน

ขับเคลื่อนรถพรีอุส (Toyota Prius) ให้เราได้

which is kind of my dream -- to be able to drive a virus-powered car.

ซึ่งเป็นความฝันของดิฉันค่ะ ความฝันที่จะขับรถที่ขับเคลื่อนด้วยไวรัส

(Laughter)

แต่จริงๆแล้ว

But basically you can pull one out of a billion,

เราสามารถดึงไวรัสตัวนึงออกมาจากพันล้านตัว

and make lots of amplifications to it.

แล้วทำให้มันเพิ่มจำนวนขึ้นซ้ำแล้วซ้ำเล่า

Basically, you make an amplification in the lab,

จริงๆแล้ว เราเพิ่มจำนวนครั้งเดียวในห้องทดลอง

จากนั้นเราก็ทำให้มันประกอบชิ้นส่วนด้วยตัวเอง

and then you get it to self-assemble into a structure like a battery.

ให้เป็นโครงสร้างอย่างเช่นแบตเตอรี่

We're able to do this also with catalysis.

เราทำแบบนี้ได้ด้วยการเร่งปฏิกิริยาเคมี (catalysis) ได้ด้วย

This is the example of a photocatalytic splitting of water.

นี่เป็นตัวอย่าง

ของการแยกโมเลกุลน้ำด้วยการเร่งปฏิกิริยาเคมีด้วยแสง

And what we've been able to do is engineer a virus

และสิ่งที่พวกเราสามารถทำกันมาได้

ก็คือสร้างไวรัสที่ไปจับเอาโมเลกุลที่ดูดสีย้อม

to basically take dye-absorbing molecules

แล้วเอามาเรียงไว้ที่พื้นผิวหน้าของมัน

and line them up on the surface of the virus

ให้ทำหน้าที่เป็นเหมือนเสาอากาศ

so it acts as an antenna,

and you get an energy transfer across the virus.

แล้วเราก็ส่งผ่านพลังงานข้ามไวรัสได้

จากนั้นเราก็ใส่ยีนส์ตัวที่สองเข้าไป

And then we give it a second gene to grow an inorganic material

ให้สร้างวัสดุอนินทรีย์

that can be used to split water into oxygen and hydrogen,

ที่จะใช้ในการแยกโมเลกุลน้ำ

ให้เป็นออกซิเจนกับไฮโดรเจน

that can be used for clean fuels.

ที่สามารถนำไปใช้เป็นเชื้อเพลิงสะอาดได้

I brought an example of that with me today.

และดิฉันเอาตัวอย่างมากับดิฉันด้วยในวันนี้

My students promised me it would work.

นักศึกษาของดิฉันสัญญากับดิฉันไว้ว่ามันจะทำงานได้แน่

These are virus-assembled nanowires.

นี่เป็นสายไฟระดับนาโนที่ไวรัสประกอบขึ้นมา

พอเราฉายไฟลงไป เราจะเห็นว่ามันปล่อยฟองออกมา

When you shine light on them, you can see them bubbling.

In this case, you're seeing oxygen bubbles come out.

ในกรณีนี้ เราจะเห็นฟองออกซิเจนลอยออกมา

(Applause)

และจริงๆแล้วก็ควบคุมด้วยยีนส์

Basically, by controlling the genes,

you can control multiple materials to improve your device performance.

เราสามารถควบคุมวัสดุพร้อมกันหลายชนิดเพื่อยกระดับสมรรถนะของอุปกรณ์

ตัวอย่างสุดท้ายเป็นเซลล์แสงอาทิตย์

The last example are solar cells.

เราใช้เทคนิคนี้กับเซลล์แสงอาทิตย์ได้เช่นกัน

You can also do this with solar cells.

We've been able to engineer viruses to pick up carbon nanotubes

กลุ่มวิจัยของดิฉันสามารถสร้างไวรัส

ที่ไปจับเอาท่อนาโนคาร์บอน

and then grow titanium dioxide around them,

แล้วมาสร้างไทเทเนียมไดออกไซด์รอบๆตัวมัน

and use it as a way of getting electrons through the device.

เพื่อใช้เป็นวิธีดึงอิเล็กตรอนเข้าหาตัวอุปกรณ์

And what we've found is through genetic engineering,

แล้วเราได้ค้นพบว่า ด้วยพันธุวิศกรรม

we can actually increase the efficiencies of these solar cells

เราสามารถจะเพิ่ม

ประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์พวกนี้

to record numbers

ได้สูงเป็นประวัติการณ์

for these types of dye-sensitized systems.

สำหรับระบบประเภทที่สนองตอบกับสีย้อม

And I brought one of those as well,

และดิฉันก็ติดมาด้วยอันนึง

that you can play around with outside afterward.

ที่คุณๆสามารถมาลองเล่นดูได้ ข้างนอกหลังจบบรรยายค่ะ

ดังนั้น นี่ก็คือเซลล์แสงอาทิตย์ที่อาศัยไวรัส

So this is a virus-based solar cell.

ด้วยวิวัฒนาการและการคัดเลือก

Through evolution and selection,

we took it from an eight percent efficiency solar cell

เราพัฒนาประสิทธิภาพเซลล์แสงอาิทิตย์จากประสิทธิภาพร้อยละ 8

ไปเป็นร้อยละ 11

to an 11 percent efficiency solar cell.

So I hope that I've convinced you

ฉะนั้น ดิฉันหวังค่ะว่าดิฉันจะโน้มน้าวให้คุณเชื่อ

that there's a lot of great, interesting things to be learned

ได้ว่ามีอะไรอีกมากมายที่น่าสนใจเป็นอย่างยิ่งที่เราสามารถเรียนรู้

เกี่ยวกับว่าธรรมชาติสร้างวัสดุต่างๆมาได้อย่างไร

about how nature makes materials,

and about taking it the next step,

แล้วนำมาพัฒนาประยุกต์ใช้

to see if you can force or take advantage of how nature makes materials,

ดูว่าเราจะทำได้หรือไม่ที่จะสามารถ

ผลักดัน หรือฉกฉวยเอาวิธีการที่ธรรมชาติสร้างวัสดุต่างๆ

มาสร้างเป็นอะไรที่ธรรมชาติเองไม่แม้แต่จะวาดฝันไว้ว่าสามารถทำขึ้นมาได้จริง

to make things that nature hasn't yet dreamed of making.

Thank you.

ขอบคุณค่ะ

(Applause)