استخدام الطبيعة لإنتاج البطاريات
-
0:00 - 0:03فكرت في أن أتحدث قليلا حول كيف تصنع الطبيعة المواد.
-
0:03 - 0:05أحضرت معي صدفة أذن البحر.
-
0:05 - 0:08صدفة أذن البحر هاته مركب أحيائي
-
0:08 - 0:11بكتلة نسبتها 98 في المئة من كربونات الكالسيوم
-
0:11 - 0:13و2 في المئة من البروتين.
-
0:13 - 0:15ومع ذلك فهي أصلب بـ 3000 مرة
-
0:15 - 0:17من نظيرتها الجيولوجية.
-
0:17 - 0:20والكثير من الناس قد يستخدمون بنيات مثل صدفة أذن البحر،
-
0:20 - 0:22كطبشور.
-
0:22 - 0:24لطالما انبهرت بكيفية تصنيع الطبيعة للمواد،
-
0:24 - 0:26وهناك الكثير من التسلسل
-
0:26 - 0:28لكيفية إنجازها لوظيفة بذلك الإتقان.
-
0:28 - 0:30جزء منها هي أن هاته المواد
-
0:30 - 0:32بنيات ماكروسكوبية،
-
0:32 - 0:34لكنها تشكل على المستوى النانوي.
-
0:34 - 0:36تتشكل على المستوى النانوي،
-
0:36 - 0:39وتستخدم بروتينات مرمزة بالمستوى الجيني
-
0:39 - 0:42تسمح لها ببناء هاته البنيات المتقنة.
-
0:42 - 0:44وهناك أمر أظنه في غاية الروعة
-
0:44 - 0:47هو ما إن أمكن وهب الحياة
-
0:47 - 0:49لبنيات غير حية،
-
0:49 - 0:51كالبطاريات والخلايا الشمسية؟
-
0:51 - 0:53ماذا لو توفرت على بعض هاته الإمكانيات
-
0:53 - 0:55التي تتوفر عليها صدفة أذن البحر،
-
0:55 - 0:57من حيث القدرة
-
0:57 - 0:59على بناء بنيات متقنة
-
0:59 - 1:01في ضغط ودرجة حرارة الغرفة،
-
1:01 - 1:03باستخدام كيماويات غير سامة
-
1:03 - 1:06وإعادة مواد غير سامة للبيئة؟
-
1:06 - 1:09وكذلك تلك هي الرؤية التي كنت أفكر فيها.
-
1:09 - 1:11إذن ماذا إن أمكن أن ننتج بطارية في طبق بتري؟
-
1:11 - 1:14أو، ماذا إن أمكن إعطاء معلومات جينية لبطارية
-
1:14 - 1:16بحيث يمكنها أن تصبح بالفعل أحسن
-
1:16 - 1:18مع مرور الزمن،
-
1:18 - 1:20والقيام بذلك بطريقة غير مؤذية للبيئة؟
-
1:20 - 1:23وهكذا بالعودة إلى صدفة أذن البحر،
-
1:23 - 1:25عدا كونها ذات بنية نانوية،
-
1:25 - 1:27أمر مذهل
-
1:27 - 1:29هو حين يجتمع ذكر وأنثى أذن البحر
-
1:29 - 1:31ينقلون المعلومات الجينية
-
1:31 - 1:34التي تقول، "هذه هي الطريقة لبناء مواد متقنة.
-
1:34 - 1:36وها هي كيفية القيام بذلك في درجة حرارة وضغط الغرفة،
-
1:36 - 1:38باستخدام مواد غير سامة."
-
1:38 - 1:41نفس الشيء مع الدياتوم، ذي البنية الزجاجوية، والذي يشع هنا.
-
1:41 - 1:43في كل مرة تتكاثر الدياتوم،
-
1:43 - 1:45تعطي معلومات تقول،
-
1:45 - 1:47"هذه كيفية بناء زجاج في المحيط
-
1:47 - 1:49مبني بإتقان على المستوى النانوي.
-
1:49 - 1:51ويمكنك القيام به نفسه، مرارا وتكرارا."
-
1:51 - 1:53وبالتالي ماذا لو أمكن القيام بنفس الشيء
-
1:53 - 1:55مع خلية شمسية أو بطارية؟
-
1:55 - 1:58يحلو لي أن أقول أن المادة البيولوجية المفضلة عندي هي طفلي ذي الأربع سنوات.
-
1:58 - 2:01لكن أي شخص لديه أو يعرف طفلا صغيرا
-
2:01 - 2:04يعرف أنها كائنات حية بالغة التعقيد.
-
2:04 - 2:06وهكذا إن أردت إقناعهم
-
2:06 - 2:08للقيام بأمر لا يرغبون به، ستجده صعبا.
-
2:08 - 2:11وهكذا حين نفكر في التكنولوجيات المستقبيلة،
-
2:11 - 2:13نفكر أساسا حول استخدام البكتيريات والفيروسات،
-
2:13 - 2:15كائنات حية بسيطة.
-
2:15 - 2:17هي يمكنك إقناعهم بالعمل بصندوق أدوات مختلف،
-
2:17 - 2:19بحيث يستطيعون تشييد بنية
-
2:19 - 2:21تكون مهمة لي؟
-
2:21 - 2:23كذلك، نفكر حول التكنولوجيات المستقبلية.
-
2:23 - 2:25نبدأ ببداية الأرض.
-
2:25 - 2:27استغرق الأمر أساسا، مليار سنة
-
2:27 - 2:29لإيجاد حياة على الأرض.
-
2:29 - 2:31وبسرعة كبيرة، أصبحت متعددة الخلايا،
-
2:31 - 2:34استطاعت التكاثر، استطاعت استخدام التركيب الضوئي
-
2:34 - 2:36كطريقة للحصول على مصدرها الطاقي.
-
2:36 - 2:38لكن ذلك لم يحصل إلا قبل حوالي 500 مليون سنة --
-
2:38 - 2:40خلال حقبة الكمبري الجيولوجية --
-
2:40 - 2:43لكي تبدأ الكائنات الحية في المحيطات بإنتاج مواد صلبة.
-
2:43 - 2:46قبل ذلك كانت كلها بنيات ناعمة ورقيقة.
-
2:46 - 2:48وخلال تلك الحقبة
-
2:48 - 2:50تزايد الكالسيوم والحديد
-
2:50 - 2:52والسيليكون في البيئة.
-
2:52 - 2:55وتعلمت الكائنات الحية كيف تصنع موادا صلبة.
-
2:55 - 2:57وذلك هو ما أود أن أصبح قادرة على القيام به --
-
2:57 - 2:59إقناع الأحياء
-
2:59 - 3:01للعمل مع بقية الجدول الدوري.
-
3:01 - 3:03الآن حين تنظرون إلى البيولوجيا،
-
3:03 - 3:05هناك الكثير من البنيات كالحمض النووي ومضادات الأجسام
-
3:05 - 3:07والبروتينات والريبوسومات سمعتم عنها
-
3:07 - 3:09قد تم تركيبها نانويا.
-
3:09 - 3:11وبالتالي الطبيعة تعطينا مسبقا
-
3:11 - 3:13بنيات في غاية الإتقان على المستوى النانوي.
-
3:13 - 3:15ماذا لو أمكننا تسخيرهم
-
3:15 - 3:17وإقناعها ألا تكون مضادة للأجسام
-
3:17 - 3:19تسبب شيئا كفيروس نقص المناعة المكتسبة؟
-
3:19 - 3:21لكن ماذا لو أمكننا إقناعها
-
3:21 - 3:23أن تبني لنا خلية شمسية؟
-
3:23 - 3:25وبالتالي هنا بعض الأمثلة: هذه بعض الصدفات الطبيعية.
-
3:25 - 3:27هناك مواد طبيعية بيولوجية.
-
3:27 - 3:29صدفة أذن البحر هنا -- وإذا كسرناها،
-
3:29 - 3:31يمكننا أن نرى حقيقة أنها مبنية على المستوى النانوي.
-
3:31 - 3:34هناك دايتومات مصنوعة من ثنائي أكسيد السيليكون،
-
3:34 - 3:36وهي باكتيريا موجهة مغناطيسيا
-
3:36 - 3:39تصنع مغناطيسات صغيرة وأحادية الحقل تستخدم في الملاحة.
-
3:39 - 3:41ما يوحد كل هذا
-
3:41 - 3:43هو أن هاته المواد مبنية على المستوى النانوي،
-
3:43 - 3:45ولديها تسلسل حمض نووي
-
3:45 - 3:47يرمز لتسلسل البروتين،
-
3:47 - 3:49والذي يعطيها المخطط الاولي
-
3:49 - 3:51لتكون قادرة على بناء هاته البنيات المدهشة حقا.
-
3:51 - 3:53الآن، بالعودة إلى صدفة أذن البحر،
-
3:53 - 3:56أذن البحر يصنع صدفته بالتوفر على هذه البروتينات.
-
3:56 - 3:58هذه البروتينات مشحونة بشدة سلبيا.
-
3:58 - 4:00ويمكنها أن تأخذ الكالسيوم من المحيط،
-
4:00 - 4:03تضع طبقة من الكالسيوم ثم الكاربونات، الكالسيوم والكاربونات.
-
4:03 - 4:06تتوفر على التسلسل الكيميائي للأحماض الأمينية
-
4:06 - 4:08والذي يقول، "هكذا يمكنك إنشاء هذه البنية.
-
4:08 - 4:10ها هو تسلسل الحمض النووي، ها هو تسلسل البروتين
-
4:10 - 4:12للقيام بذلك."
-
4:12 - 4:15وهكذا فإن فكرة مثيرة للإهتمام، هي ماذا إن أمكننا أخذ أي مادة نريد،
-
4:15 - 4:17أو أي عنصر نريد من الجدول الدوري،
-
4:17 - 4:20ثم إيجاد تسلسل الحمض النووي الموافق له،
-
4:20 - 4:22ثم ترميزه بتسلسل بروتيني موافق
-
4:22 - 4:25لإنشاء بنية، لكن ليس بناء صدفة أذن البحر --
-
4:25 - 4:27بناء شيء آخر، من خلال الطبيعة،
-
4:27 - 4:30لم تسنح لها الفرصة أبدا للعمل معه من قبل.
-
4:30 - 4:32وبالتالي ها هو الجدول الدوري.
-
4:32 - 4:34وأنا أحب قطعا الجدول الدوري.
-
4:34 - 4:37في كل سنة ولحصة الطلاب الجدد القادمين للـ MIT،
-
4:37 - 4:39لدي جدول دوري مطبوع عليه،
-
4:39 - 4:42"مرحبا في MIT. أنت الآن في عنصرك الخاص."
-
4:42 - 4:45وتديره، فتجد الأحماض الأمينية
-
4:45 - 4:47بمستوى PH الذي تتوفر فيه على شحنات مختلفة.
-
4:47 - 4:50وبالتالي أعطي هذا لآلاف الأشخاص.
-
4:50 - 4:52وأعرف أنه مكتوب عليه MIT، وهذه Caltech،
-
4:52 - 4:54لكن لدي بضع جداول إضافية إن أراده الناس.
-
4:54 - 4:56وقد كنت محظوظة بالفعل
-
4:56 - 4:58ليزور الرئيس أوباما مختبري هذه السنة
-
4:58 - 5:00في زيارته لـ MIT،
-
5:00 - 5:02وقد وددت فعلا أن أعطيه جدولا دوريا.
-
5:02 - 5:04وبالتالي سهرت الليلة، وتحدثت مع زوجي،
-
5:04 - 5:07"كيف أعطي الرئيس أوباما جدولا دوريا؟
-
5:07 - 5:09ماذا لو قال، 'أوه، عندي واحد مسبقا،'
-
5:09 - 5:11أو، 'لقد حفظته'؟"
-
5:11 - 5:13وهكذا جاء لزيارة مختبري
-
5:13 - 5:15ونظر حواليه -- كانت زيارة عظيمة.
-
5:15 - 5:17وثم بعد ذلك، قلت،
-
5:17 - 5:19"سيدي، أريد أن أعطيك جدولا دوريا
-
5:19 - 5:23في حالة كنت في مأزق واحتجت إلى حساب الوزن الجزيئي."
-
5:23 - 5:25وفكرت في أن الوزن الجزيئي قد بدا أقل تعقيدا
-
5:25 - 5:27من الكتلة المولية.
-
5:27 - 5:29وهكذا نظر إليه،
-
5:29 - 5:31وقال،
-
5:31 - 5:33"شكرا. سأنظر إليه بصفة دورية."
-
5:33 - 5:35(ضحك)
-
5:35 - 5:39(تصفيق)
-
5:39 - 5:42ولاحقا في محاضرة ألقاها حول الطاقة النظيفة،
-
5:42 - 5:44سحبه وقال،
-
5:44 - 5:46"والناس في MIT، يمنحون الجداول الدورية."
-
5:46 - 5:49إذن، ما لم أخبركم هو أنه أساسا
-
5:49 - 5:52قبل حوال 500 مليون سنة، بدأت الكائنات الحية في إنتاج المواد،
-
5:52 - 5:54لكن ذلك استغرقهم حوالي 50 مليون سنة ليبرعوا فيه.
-
5:54 - 5:56استغرقهم حوالي 50 مليون سنة
-
5:56 - 5:58لتعلم كيفية إتقان كيفية إنشاء صدفة أذن البحر.
-
5:58 - 6:00وذلك أمر صعب لطالب دراسات عليا.
-
6:00 - 6:03"عندي مشروع عظيم -- 50 مليون سنة."
-
6:03 - 6:05وهكذا كان علينا تطوير تطوير وسيلة
-
6:05 - 6:07لمحاولة القيام بذلك بشكل أسرع.
-
6:07 - 6:09وهكذا استعملنا فيروسات غير سامة
-
6:09 - 6:11تسمى عاثية M13
-
6:11 - 6:13والتي مهمتها عدوى البكتيريا.
-
6:13 - 6:15حسنا لديها تسلسل حمض نووي بسيط
-
6:15 - 6:17يمكن أن تقوم بقطع ولصق
-
6:17 - 6:19تسلسل أحماض نووية إضافية إليه.
-
6:19 - 6:21وبالقيام بذلك، يسمح للفيروس
-
6:21 - 6:24بأن يعبر عن تسلسلات بروتينية عشوائية.
-
6:24 - 6:26وهذه تكنولوجية حيوية في غاية البساطة.
-
6:26 - 6:28ويمكن أساسا القيام بهذا مليار مرة.
-
6:28 - 6:30وهكذا يمكن أن يصير لدينا مليار فيروس مختلف
-
6:30 - 6:32كلها متطابقة جينيا،
-
6:32 - 6:34لكنها تختلف عن بعضها البعض اعتمادا على أطرافها،
-
6:34 - 6:36بتسلسل واحد
-
6:36 - 6:38يرمز لبروتين واحد.
-
6:38 - 6:40الآن إن أخذنا المليار فيروس،
-
6:40 - 6:42وأمكن وضعها في قطرة سائل واحدة،
-
6:42 - 6:45يمكن إرغامها على التفاعل مع أي عنصر نريد من الجدول الدوري.
-
6:45 - 6:47ومن خلال عملية تطور انتقائي،
-
6:47 - 6:50يمكن اختيار واحد من البليون يقوم بما نود إنجازه،
-
6:50 - 6:52مثل إنتاج بطارية أو خلية شمسية.
-
6:52 - 6:55وبالتالي، الفيروسات أساسا لا يمكنها استنساخ نفسها، تحتاج إلى مضيف.
-
6:55 - 6:57وبمجرد أن تجد ذلك الواحد من المليار،
-
6:57 - 6:59تنقله إلى بكتيريا،
-
6:59 - 7:01وتنتج ملايين وملايير النسخ
-
7:01 - 7:03من ذلك التسلسل بعينه.
-
7:03 - 7:05وبالتالي الأمر الآخر الجميل في البيولوجيا
-
7:05 - 7:07هو أن البيولوجيا تعطي بنيات في غاية الإتقان
-
7:07 - 7:09بجداول ربط أنيقة.
-
7:09 - 7:11وهذه الفيروسات هي طويلة ورقيقة،
-
7:11 - 7:13ويمكن جعلها تعبر عن القدرة
-
7:13 - 7:15على إنتاج أشياء مثل أشباه الموصلات
-
7:15 - 7:17أو مواد للبطاريات.
-
7:17 - 7:20الآن هذه بطارية عالية القدرة أنتجناها في مختبري.
-
7:20 - 7:23صممنا فيروس ليلتقط أنابيب الكربون النانوية.
-
7:23 - 7:25وبالتالي جزء من الفيروس يمسك أنبوب كربون نانوي.
-
7:25 - 7:27الجزء الآخر من الفيروس لديه تسلسل
-
7:27 - 7:30يمكنه أن ينتج مادة كهربائية قطبية لبطارية.
-
7:30 - 7:33ثم يربط نفسه سلكيا بمجمع التيار
-
7:33 - 7:35وهكذا عن طريق تطور الإنتقاء،
-
7:35 - 7:38انتقلنا من التوفر على فيروس صنع بطارية رديئة
-
7:38 - 7:40إلى فيروس صنع بطارية جيدة
-
7:40 - 7:43إلى فيروس صنع بطارية قياسية ذات قدرة عالية
-
7:43 - 7:46كل هذا تم في درجة حرارة الغرفة، على مقاعد المختبر أساسا.
-
7:46 - 7:49وتلك البطارية قد ذهبت إلى البيت الأبيض من أجل مؤتمر صحفي.
-
7:49 - 7:51أحضرتها معي هنا.
-
7:51 - 7:54يمكنكم رؤيتها في هذا الصندوق -- ذاك يضيئ هذا الصمام المشع.
-
7:54 - 7:56الآن إن أمكننا قياس هذا،
-
7:56 - 7:58يمكننا فعلا استخدامه
-
7:58 - 8:00لتشغيل سيارة بريوس،
-
8:00 - 8:03والذي هو حلمي -- أن أكون قادرة على قيادة سيارة تعمل بقوة الفيروسات.
-
8:04 - 8:06لكنه أساسا --
-
8:06 - 8:09يمكن أخذ واحد من المليار
-
8:09 - 8:11يمكن إجراء الكثير من التضخيم عليه.
-
8:11 - 8:13وأساسا، يمكن إجراء تضخيم في المختبر.
-
8:13 - 8:15وثم نجعلها تتجمع ذاتيا
-
8:15 - 8:17في بنية تشبه البطارية.
-
8:17 - 8:19نحن قادرون على القيام بذلك مع المحفزات.
-
8:19 - 8:21ها هو مثال
-
8:21 - 8:23لمحفزات ضوئية مقسمة بالماء.
-
8:23 - 8:25وما استطعنا القيام به
-
8:25 - 8:28هو تصميم فيروس ليقوم أساسا بأخذ الجزيئات التي تمتص الصباغ
-
8:28 - 8:30وتصفيفهم على واجهة الفيروس
-
8:30 - 8:32ليعمل كهوائي،
-
8:32 - 8:34وتحصلون على انتقال طاقي على طول الفيروس.
-
8:34 - 8:36ثم نضيف جينة ثانية
-
8:36 - 8:38لإنتاج مواد غير عضوية
-
8:38 - 8:40يمكن استخدامها لتفكيك الماء
-
8:40 - 8:42إلى أوكسيجين وهيدروجين،
-
8:42 - 8:44والتي يمكن استخدامها في الوقود النظيف.
-
8:44 - 8:46وقد أحضرت معي اليوم مثالا.
-
8:46 - 8:48وعدني طلبتي بأنه سيشتغل.
-
8:48 - 8:50هذه أسلاك نانوية مجمعة عن طريق الفيروسات.
-
8:50 - 8:53حين تسلط عليها الضوء، يمكن أن تراها تزبد.
-
8:53 - 8:56في هذه الحالة، ترون الأوكسجين يتدفق.
-
8:57 - 9:00وعن طريق التحكم في الجينات أساسا،
-
9:00 - 9:03يمكن التحكم في مواد متعددة لتحسين أداء الجهاز.
-
9:03 - 9:05آخر مثال هو الخلايا الشمسية.
-
9:05 - 9:07يمكن القيام بهذا كذلك مع الخلايا الشمسية.
-
9:07 - 9:09قد استطعنا تصميم فيروسات
-
9:09 - 9:11لالتقاط أنابيب كربونية نانوية
-
9:11 - 9:15ثم إنتاج ديوكسيد التيتانيوم حولها --
-
9:15 - 9:19واستخدامه كوسيلة للحصول على إلكترونات حول الجهاز.
-
9:19 - 9:21وما وجدناه هو أنه، عن طريق الهندسة الوراثية،
-
9:21 - 9:23يمكن بالفعل زيادة
-
9:23 - 9:26فاعلية هذه الخلايا الشمسية
-
9:26 - 9:28لتسجيل أرقام
-
9:28 - 9:31لهذه الأنواع من أنظمة خلايا غريتسل.
-
9:31 - 9:33وقد أحضرت معي واحدة منها كذلك
-
9:33 - 9:36يمكن أن تلعبوا بها في الخارج فيما بعد.
-
9:36 - 9:38إذن هذه خلية شمسية مرتكزة على الفيروسات.
-
9:38 - 9:40عن طريق التطور والإنتقاء،
-
9:40 - 9:43أخذناها من خلايا شمسية بكفاءة 8 في المئة
-
9:43 - 9:46إلى خلايا شمسية بكفاءة 11 في المئة.
-
9:46 - 9:48إذن أتمنى أن أكون قد أقنعتكم
-
9:48 - 9:51أن هناك الكثير من الأمور العظيمة والمثيرة للإهتمام يمكن تعلمها
-
9:51 - 9:53حول كيف تصنع الطبيعة المواد --
-
9:53 - 9:55والإنتقال بذلك إلى الخطوة الموالية
-
9:55 - 9:57للتحقق من إمكانية إرغام،
-
9:57 - 9:59أو إستغلال كيفية إنتاج الطبيعة للمواد،
-
9:59 - 10:02لإنتاج مواد لم تحلم الطبيعة بإنشاءها بعد.
-
10:02 - 10:04شكرا لكم.
- Title:
- استخدام الطبيعة لإنتاج البطاريات
- Speaker:
- أنجيلا بلشر
- Description:
-
more » « less
بإلهام من صدفة أذن البحر، تبرمج أنجيلا بلشر فيروسات لإنشاء بنيات نانوية أنيقة يستطيع البشر استخدامها. وقد أنتجت فيروسات يمكنها تركيب بطارية جديدة قوية ووقود هيدروجيني نظيف وخلايا شمسية فائقة، بانتقاء جينات عالية الأداء عن طريق التطور المباشر. وفي TEDxCaltech ترينا كيف يتم ذلك.
- Video Language:
- English
- Team:
closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 10:05
|
Retired user edited Arabic subtitles for Using nature to grow batteries | |
|
|
Retired user added a translation |