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生物学——你、我还有树——都基于化学能，但我们电子设备的电池主要依赖于非生命形式的结构，如铅酸和镍镉混合物来产生电力。但这可能很快就会改变。麻省理工学院 (M.I.T.) 的研究人员今天在《科学》杂志上报道说，他们构建了一种使用生物物质（即一种名为 M13 的病毒）作为关键成分的电池。科学家写道，这种病毒本质上充当“生物支架”，以支持锂离子型电池的元素。
关于此类设备的讨论并不新鲜。三年前，新电池的同一制造者制造了一个阳极——电池中具有相反电荷的两个极之一（另一个是阴极）——促使《大众科学》杂志去年询问“病毒制造的电池怎么了？”现在，研究人员已经完成了构建也包含 M13 病毒的阴极这一更棘手的任务。
从技术上讲，M13 是一种噬菌体（一种捕食细菌但不会影响人体细胞的病毒），其圆柱形主体长度约为一微米（一百万分之一米），该研究的合著者、麻省理工学院材料科学和生物工程学教授安吉拉·贝尔彻说。
不过，研究人员必须修改 M13 的两个基因才能投入使用。调整一个在噬菌体外壳中制造蛋白质的基因，使得磷酸铁碎片可以附着并在整个病毒长度上像“小拳头”一样凸起，贝尔彻说。第二个基因在噬菌体的管状主体的一端表达，可以让碳纳米管附着，形成一个由数百万个微小病毒组成的导电网络。
贝尔彻说，研究人员成功地将 M13 转变为在室温或低于室温下制造电池的工具包，并指出当前工艺需要大约 660 华氏度（350 摄氏度）的超高温才能制造出具有纳米级组件的先进高功率可充电电池。
麻省理工学院制造的病毒电池原型以纽扣电池的形式存在，类似于手表和计算器中的电池，他们已经用它来打开实验室中的一些小灯。在能量存储方面，贝尔彻表示，三分之一盎司（10 克）的病毒电池材料可以为 iPod 供电 40 小时。
但她认为，这项技术更适合为混合动力汽车等制造大型高性能电池，而不是为小型电子设备供电。但她承认，扩大该技术的规模以制造足够大的电池来为大型机器供电将是一个挑战。“从尺寸上看，手机并不太难，”贝尔彻说。“但是要达到 [汽车电池] 的千克级，那就更难了。”
她指出，用于为混合动力汽车等供电的病毒电池“不需要比当前电池更多的质量，而且实际上你会获得更多的电力。”
在病毒阳极和阴极构建之间的几年里，贝尔彻的团队还开发了包含他们最喜欢的噬菌体的薄型微型电池，这些电池有朝一日可以为微型设备供电，甚至有助于制造储能喷漆，以及其他未来应用。
听关于这项研究的60 秒科学播客。
碳纳米管连接到 M13 噬菌体（黄色）一端的五个修饰蛋白质的计算机图形，形成病毒阴极中的一条“导线”。图片来源：麻省理工学院。