用病毒製作電池

以前日本人用牛奶提煉纖維來做絲襪，後來則能夠用紙張做藍光碟基座。現在美國 MIT 的研究人員Angela Belcher與生物工程教授把一種經過基因改造的病毒當成樣板，在常溫中製造出氧化鈷與金的納米線。這個病毒也可以在聚合物層上自我組裝成薄片。在與納米線結合之後，可以製造出一個具有彈性的物質，適合用來當鋰離子電池的電極。這根絲與尼龍繩的強度差不多，在紫外線照射下發出極亮的紅色。

為了要製造納米線，研究人員藉由改變病毒的基因修改了 M13 病毒的主外鞘蛋白（major coat proteins）。他們增加了聚四穀氨酸鹽（tetra-glutamate）群組到 2700 個主外鞘蛋白當中。穀氨酸鹽在離子交換的過程當中會與金屬離子結合。

為了要用氧化鈷將病毒塗布，這個團隊在室溫下，以氯化鈷的水溶液培養病毒顆粒。然後他們使用 NaBH4 的溶液降低混合比率。跟隨著水中自發的氧。其結果是沿著病毒的長邊，由直徑 2-3 nm 的 Co3O4 納米結晶所構成的納米線。

這個線的直徑有 6 nm，長度是 880 nm，與病毒尺寸一樣。"我們可以做出更大的尺寸，" Belcher 說，"不過其長度都是 880 nm。"


這個納米線在扮演電極時，顯示其與用超過 500 度Ｃ的 Co3O4 納米結晶所產生的具有類似的行為。

這個團隊更進一步的改造病毒，他們在製造鞘蛋白的部份引入綁金縮氨酸（gold-binding peptide）。在塗上氧化鈷製之前，讓病毒在懸浮液當中塗上了 5nm 的金顆粒，造出包含氧化鈷與金納米粒子的複合納米線。

根據研究者表示，這個複合的納米線能比純粹的氧化鈷納米導線，產生更高的初始與可逆的鋰儲存容量。該團隊估計這個混合導線擁有比純納米導線還要多出至少 30% 的比電容。

還有，帶負電的改造病毒顆粒可以在線性聚乙烯亞胺（linear polyethylene imine）／聚丙烯酸（polyacrylic acid）的薄膜上形成整齊的二維液態結晶。該團隊於病毒上生長氧化鈷之前採用這個步驟，結果製造出相當有組織且長度超過 10 cm 的納米線薄膜。

除了製作電池電極，這些材料可以用來製作晶體管、太陽能模塊，甚至能識別化學武器。

出處

• http://nanotechweb.org/cws/article/tech/24581
• http://www.eetimes.com/showArticle.jhtml?articleID=167101011
• http://www.zyvex.com/nanotech/nano4/whitesidesAbstract.html