Científicos del Departamento de Energía
del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab), en Estados Unidos,
han desarrollado un método para generar energía utilizando virus inofensivos,
que convierten la energía mecánica en electricidad. Los investigadores han
publicado su estudio en la revista 'Nature Nanotechnology'.
Los científicos probaron su enfoque
creando un generador que produce la corriente necesaria para operar una pequeña
pantalla de cristal líquido, que funciona pulsando con un dedo un electrodo del
tamaño de un sello de correos, revestido con virus especialmente diseñados -que
convierten la fuerza aplicada con el dedo, en carga eléctrica. Este generador
es el primero en producir electricidad mediante el aprovechamiento de las
propiedades piezoeléctricas de un material biológico -la piezoelectricidad es
la acumulación de carga en un sólido, en respuesta a la tensión mecánica.
Este método podría dar lugar a pequeños
dispositivos que cosecharan energía eléctrica, a partir de las vibraciones de
las tareas cotidianas -como cerrar una puerta, o subir escaleras. Además, también
sugiere una forma más sencilla de crear dispositivos microelectrónicos.
"Se necesita más investigación,
pero nuestro trabajo es un primer paso hacia el desarrollo de generadores de
energía personales, para su uso en nano-dispositivos, y otros mecanismos
basados en la electrónica de virus", explica Seung-Wuk Lee, científico de
la Universidad de Berkeley, y profesor de Bioingeniería. Lee condujo la
investigación en un equipo que incluye, entre otros, a Ramamoorthy Ramesh,
profesor de Ciencias de los Materiales en la Universidad de Berkeley, y Byung
Yang Lee, del Berkeley Lab.
El efecto piezoeléctrico fue
descubierto en 1880 y, desde entonces, ha sido observado en cristales, cerámica,
huesos, proteínas y ADN. También se ha puesto en uso: los encendedores de los
cigarrillos eléctricos y los microscopios de sonda, por ejemplo, no podrían
funcionar sin él. Sin embargo, los materiales utilizados para fabricar
dispositivos piezoeléctricos son tóxicos, lo que limita el uso generalizado de
esta tecnología.
Lee y sus colaboradores se preguntaron
si un virus, estudiado en laboratorios de todo el mundo, ofrecía una mejor
alternativa: el bacteriófago M13, que sólo ataca a las bacterias, y es benigno
para las personas y, al ser un virus, se reproduce por millones en cuestión de
horas, proporcionando un suministro constante. Además, este virus es fácil de
manipular genéticamente. Sin embargo, los investigadores de Berkeley primero
tenían que determinar si el virus M13 es piezoeléctrico. Para ello, Ramesh y
Lee aplicaron un campo eléctrico a una película de virus M13, observando lo que
ocurría mediante un microscopio especial. Los investigadores vieron entonces
que las proteínas helicoidales que envuelven los virus se retorcían y giraban
en respuesta, una señal segura del efecto piezoeléctrico.
Los científicos mejoraron aún más el
sistema apilando películas compuestas de capas individuales de virus, una
encima de otra -una pila de, aproximadamente, 20 capas de espesor, mostró el
mayor efecto piezoeléctrico. Finalmente, los científicos fabricaron un
generador de virus, basado en la energía piezoeléctrica; así, crearon las
condiciones para que los virus modificados genéticamente se organizaran de
forma espontánea en una película de capas múltiples, esta película se intercaló,
entonces, entre dos electrodos revestidos de oro, conectados por cables a una
pantalla de cristal líquido.
Cuando se aplicó presión en el generador, éste produjo
un máximo de 6 nanoamperios de corriente, y 400 milivoltios de potencial.
"Ahora estamos intentando mejorar esta técnica", afirma Lee, quien
concluye que, "debido a que las herramientas de la biotecnología permiten
la producción a gran escala de virus modificados genéticamente, los materiales
piezoeléctricos basados en virus podrían ofrecer una ruta sencilla hacia la
microelectrónica del futuro".
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