אנג'לה בלצ'ר : שימוש בטבע לגידול סוללות
-
0:00 - 0:03חשבתי לדבר קצת על איך הטבע יוצר חומרים.
-
0:03 - 0:05הבאתי איתי קונכיית אבלוני.
-
0:05 - 0:08קונכיית האבלוני היא חומר אורגני מרוכב
-
0:08 - 0:11ש98 אחוז ממסתו היא סידן פחמתי
-
0:11 - 0:13ושני אחוז חלבון.
-
0:13 - 0:15ועדיין, הוא קשיח פי 3000
-
0:15 - 0:17מהקרוב הגאולוגי שלו.
-
0:17 - 0:20והרבה אנשים יכולים להשתמש במבנים כמו קונכיות אבלוני,
-
0:20 - 0:22לדוגמה גיר.
-
0:22 - 0:24תמיד הוקסמתי מהדרך בה הטבע מייצר חומרים,
-
0:24 - 0:26ויש הרבה מסתורין
-
0:26 - 0:28באיך הוא עושה כאלה עבודות מעודנות.
-
0:28 - 0:30חלק מזה זה העובדה שהחומרים האלה
-
0:30 - 0:32בעלי מבנה מקרוסקופי,
-
0:32 - 0:34אבל הם נוצרים בקנה מידה ננומטרי.
-
0:34 - 0:36הם נוצרים בקנה מידה ננומטרי,
-
0:36 - 0:39והם משתמשים בחלבונים שמקודדים ברמה הגנטית
-
0:39 - 0:42שמאפשרים להם לבנות את הצורות המעודנות האלה.
-
0:42 - 0:44אז משהו שאני חושבת שממש מרתק
-
0:44 - 0:47זה מה אם תוכלו לתת חיים
-
0:47 - 0:49למבנים דוממים,
-
0:49 - 0:51כמו סוללות וכמו תאים סולאריים?
-
0:51 - 0:53מה אם היו להם את אותן יכולות
-
0:53 - 0:55שיש לקונכיית האבלוני יש,
-
0:55 - 0:57מבחינת היכולת
-
0:57 - 0:59לבנות מבנים עדינים
-
0:59 - 1:01בטמפרטורת החדר ולחץ אטמוספרי רגיל,
-
1:01 - 1:03על ידי שימוש בחומרים לא רעילים
-
1:03 - 1:06ובלי הוספה של חומרים רעילים לסביבה?
-
1:06 - 1:09אז זה החזון שחשבתי עליו.
-
1:09 - 1:11אז מה אם תוכלו לגדל סוללות בצלחת פטרי?
-
1:11 - 1:14או, מה אם תוכלו להעביר מידע גנטי לסוללה
-
1:14 - 1:16כך שהיא תוכל להשתפר
-
1:16 - 1:18במשך הזמן,
-
1:18 - 1:20ולעשות זאת בדרך ידידותית לסביבה?
-
1:20 - 1:23וכך, בחזרה לקונכיית האבלוני,
-
1:23 - 1:25מלבד מהמבנה הננומטרי שלה,
-
1:25 - 1:27דבר נוסף שמרתק,
-
1:27 - 1:29הוא שכשזכר ונקבה נפגשים,
-
1:29 - 1:31הם מעבירים את המידע הגנטי
-
1:31 - 1:34שאומר, "זו הדרך לבנות חומר מעודן.
-
1:34 - 1:36ככה עושים את זה בטמפרטורת החדר ולחץ רגיל,
-
1:36 - 1:38על ידי שימוש בחומרים לא רעילים."
-
1:38 - 1:41אותו הדבר עם דיאטומים, שמוצגים פה, שהם מבנים זכוכיתיים.
-
1:41 - 1:43כל פעם שהדיאטומים משתכפלים,
-
1:43 - 1:45הם מעבירים את המידע הגנטי שאומר,
-
1:45 - 1:47"כך בונים זכוכית באוקיינוס
-
1:47 - 1:49שבנוי ננומטרית בצורה מושלמת.
-
1:49 - 1:51וניתן לעשות את זה אותו דבר, שוב ושוב."
-
1:51 - 1:53אז מה אם תוכלו לעשות אותו דבר
-
1:53 - 1:55עם תאים סולאריים או סוללות?
-
1:55 - 1:58אני אוהבת להגיד שהחומר הביולוגי האהוב עלי הוא בני בן הארבע.
-
1:58 - 2:01אבל כל מי שהיו לו או מכיר ילדים קטנים,
-
2:01 - 2:04יודע שהם אורגניזמים מאוד מורכבים.
-
2:04 - 2:06אז אם תרצו לשכנע אותם
-
2:06 - 2:08לעשות משהו שהם לא רוצים, זה מאוד קשה.
-
2:08 - 2:11אז כשחושבים על טכנולוגיות עתידיות,
-
2:11 - 2:13אנחנו חושבים על שימוש בבקטריות ווירוסים,
-
2:13 - 2:15אורגניזמים פשוטים.
-
2:15 - 2:17האם תוכלו לשכנע אותם לעבוד עם כלים חדשים,
-
2:17 - 2:19כך שהם יוכלו לבנות מבנה
-
2:19 - 2:21שייהיה לי מועיל?
-
2:21 - 2:23וגם, אנחנו חושבים על טכנולוגיות עתידיות.
-
2:23 - 2:25אנחנו מתחילים עם הולדת כדור הארץ.
-
2:25 - 2:27בעיקרון, לקח מיליארדי שנים
-
2:27 - 2:29להגיע לחיים על כדור הארץ.
-
2:29 - 2:31ובמהירות רבה, הם הפכו לרב תאיים,
-
2:31 - 2:34הם יכלו להשתכפל, הם יכלו להשתמש בפוטוסינטזה
-
2:34 - 2:36כדרך לקבלת מקור אנרגיה.
-
2:36 - 2:38אבל רק לפני 500 מיליון שנה --
-
2:38 - 2:40במהלך התקופה הקמברית --
-
2:40 - 2:43שאורגניזמים באוקיינוס התחילו לייצר חומרים קשים.
-
2:43 - 2:46לפני כן כולם היו רכים, במבנה אוורירי.
-
2:46 - 2:48וזה היה בתקופה הזאת
-
2:48 - 2:50שהיתה כמות מוגדלת של סידן ברזל
-
2:50 - 2:52וסיליקון בסביבה.
-
2:52 - 2:55ואורגניזמים למדו איך לייצר חומרים קשים.
-
2:55 - 2:57וזה מה שאני רוצה להיות מסוגלת לעשות --
-
2:57 - 2:59לשכנע את הביולוגיה
-
2:59 - 3:01לעבוד עם שאר הטבלה המחזורית.
-
3:01 - 3:03עכשיו אם תסתכלו על הביולוגיה,
-
3:03 - 3:05יש מבנים רבים כמו DNA ונוגדנים
-
3:05 - 3:07וחלבונים וריבוזומים ששמעתם עליהם
-
3:07 - 3:09שכבר מורכבים בקנה מידה ננומטרי.
-
3:09 - 3:11אז הטבע כבר נותן לנו
-
3:11 - 3:13מבנים ממש מעודנים בקנה מידה ננומטרי.
-
3:13 - 3:15מה אם נוכל לרתום אותם
-
3:15 - 3:17ולשכנע אותם לא להיות נוגדן
-
3:17 - 3:19שעושה משהו כמו איידס?
-
3:19 - 3:21אלא נוכל לשכנע אותם
-
3:21 - 3:23לבנות לנו תאים סולאריים?
-
3:23 - 3:25אז הנה כמה דוגמאות: אלה כמה קונכיות טבעיות.
-
3:25 - 3:27הם חומרים ביולוגיים טבעיים.
-
3:27 - 3:29קונכית האבלוני כאן -- ואם תשברו אותה,
-
3:29 - 3:31תוכלו לראות שהמבנה שלה ננומטרי.
-
3:31 - 3:34יש דיאטומים שעשויים מסיליקון דו חמצני,
-
3:34 - 3:36ויש בקטריות מגנטוטקטיות
-
3:36 - 3:39שיוצרות מגנטים קטנים חד קוטביים לניווט.
-
3:39 - 3:41מה שמשותף לכל אלה
-
3:41 - 3:43זה שהחומרים בנויים בקנה מידה ננומטרי,
-
3:43 - 3:45ויש להם רצף DNA
-
3:45 - 3:47שמקודד לרצף חלבונים,
-
3:47 - 3:49שנותן להם את התוכנית
-
3:49 - 3:51להיות מסוגלים לבנות את המבנים המופלאים האלה.
-
3:51 - 3:53עכשיו, בחזרה לקונכיית האבלוני,
-
3:53 - 3:56האבלוני מייצרת את הקונכיה הזאת מפני שיש לה את החלבונים האלה.
-
3:56 - 3:58החלבונים האלה טעונים מאוד במטען שלילי.
-
3:58 - 4:00והם יכולים לשאוב סידן מהסביבה,
-
4:00 - 4:03להניח שכבה של סידן ואז פחמה, סידן ופחמה.
-
4:03 - 4:06יש לו את הסידור הכימי של חומצות אמינו
-
4:06 - 4:08שאומר, "ככה בונים את המבנה.
-
4:08 - 4:10הנה מבנה הDNA, הנה רצף החלבונים
-
4:10 - 4:12כדי לעשות את זה."
-
4:12 - 4:15אז רעיון מעניין הוא, מה אם תוכלו לקחת כל חומר שתרצו,
-
4:15 - 4:17או כל יסוד מהטבלה המחזורית,
-
4:17 - 4:20ותמצאו את רצף הDNA המתאים שלו,
-
4:20 - 4:22ואז לקודד אותו לרצף חלבונים מתאים
-
4:22 - 4:25כדי לבנות מבנה, אבל לא לבנות קונכיית אבלוני --
-
4:25 - 4:27לבנות משהו אחר, באמצעות הטבע,
-
4:27 - 4:30שלא היתה לו הזדמנות לעבוד איתו עדיין.
-
4:30 - 4:32אז הנה הטבלה המחזורית.
-
4:32 - 4:34ואני ממש אוהבת את הטבלה המחזורית.
-
4:34 - 4:37כל שנה לכיתת הסטודנטים החדשים בMIT,
-
4:37 - 4:39אני עושה טבלה מחזורית שאומרת,
-
4:39 - 4:42"ברוכים הבאים לMIT. עכשיו אתם ביסוד שלכם."
-
4:42 - 4:45וכשהופכים אותה, אלה חומצות האמינו
-
4:45 - 4:47עם רמות החומציות בהן יש להן מטענים שונים.
-
4:47 - 4:50ואני מחלקת את אלה לאלפי אנשים.
-
4:50 - 4:52ואני יודעת שכתוב MIT, ופה זה קלטק,
-
4:52 - 4:54אבל יש לי כמה מיותרות אם מישהו רוצה אותן.
-
4:54 - 4:56והיה לי הרבה מזל
-
4:56 - 4:58שהנשיא אובמה ביקר במעבדה שלי השנה
-
4:58 - 5:00בביקור שלו בMIT,
-
5:00 - 5:02וממש רציתי לתת לו טבלה מחזורית.
-
5:02 - 5:04אז נשארתי ערה בלילה, ודיברתי עם בעלי,
-
5:04 - 5:07"איך אני יכולה לתת לנשיא אובמה טבלה מחזורית?
-
5:07 - 5:09מה אם הוא יגיד, 'או, כבר יש לי אחת.'
-
5:09 - 5:11או, 'כבר למדתי אותה בעל פה'?"
-
5:11 - 5:13אז הוא בא וביקר במעבדה שלי
-
5:13 - 5:15והסתכל מסביב -- זה היה ביקור נפלא.
-
5:15 - 5:17ואחרי זה, אמרתי,
-
5:17 - 5:19"אדוני, אני רוצה לתת לך את הטבלה המחזורית
-
5:19 - 5:23למקרה ותהיה בבעיה ותצטרך לחשב משקל מולקולרי."
-
5:23 - 5:25וחשבתי שמשקל מולקולרי נשפע הרבה פחות חנוני
-
5:25 - 5:27ממסה מולרית.
-
5:27 - 5:29אז הוא הסתכל עליה,
-
5:29 - 5:31ואמר,
-
5:31 - 5:33"תודה רבה. אני אסתכל עליה במחזוריות."
-
5:33 - 5:35(צחוק)
-
5:35 - 5:39(מחיאות כפיים)
-
5:39 - 5:42ומאוחר יותר בהרצאה שהוא נתן על אנרגיה נקיה,
-
5:42 - 5:44הוא שלף אותה החוצה ואמר,
-
5:44 - 5:46"ואנשים בMIT, הם מחלקים טבלאות מחזוריות."
-
5:46 - 5:49אז בעיקרון מה שלא אמרתי לכם
-
5:49 - 5:52זה שבערך לפני 500 מיליון שנה, אורגניזמים התחילו ליצור חומרים,
-
5:52 - 5:54אבל זה לקח להם 50 מיליון שנה להשתפר בזה.
-
5:54 - 5:56זה לקח להם 50 מיליון שנה
-
5:56 - 5:58ללמוד איך לשכלל את התהליך איך לייצר את קונכית האבלוני.
-
5:58 - 6:00ווקשה למכור את זה לדוקטורנט.
-
6:00 - 6:03"יש לי פרוייקט מעולה -- 50 מיליון שנה."
-
6:03 - 6:05אז היינו צריכים לפתח שיטה
-
6:05 - 6:07לנסות לעשות את זה מהר יותר.
-
6:07 - 6:09אז אנחנו משתמשים בוירוס שהוא לא רעיל
-
6:09 - 6:11שנקרא M13 בקטריופאג'
-
6:11 - 6:13שהעבודה שלו היא להדביק בקטריה.
-
6:13 - 6:15יש לו מבנה DNA פשוט
-
6:15 - 6:17שאתם יכולים לקחת ולחתוך ולהדביק
-
6:17 - 6:19רצפי DNA נוספים לתוכו.
-
6:19 - 6:21וכשעושים זאת, זה מאפשר לוירוס
-
6:21 - 6:24ליצר רצפי חלבונים אקראיים.
-
6:24 - 6:26וזו ביוטכנולוגיה פשוטה למדי.
-
6:26 - 6:28ובעקרון הייתם יכולים לעשות את זה מיליארד פעמים.
-
6:28 - 6:30ואז היו לכם מיליארדי וירוסים שונים
-
6:30 - 6:32שכולם זהים גנטית,
-
6:32 - 6:34אבל הם שונים אחד מהשני לפי הקצוות שלהם,
-
6:34 - 6:36ברצף אחד
-
6:36 - 6:38שמקודד לחלבון אחד.
-
6:38 - 6:40עכשיו אם תקחו את כל מיליארדי הוירוסים האלה,
-
6:40 - 6:42ותוכלו לשים אותם בטיפת נוזל אחת,
-
6:42 - 6:45תוכלו להכריח אותם לעבוד עם כל יסוד שתרצו בטבלה המחזורית.
-
6:45 - 6:47ודרך תהליך של ברירה אבולוציונית,
-
6:47 - 6:50תוכלו לשלוף אחד מתוך המיליארד שעושה משהו שאתם רוצים שיעשה,
-
6:50 - 6:52כמו לגדל סוללה או לגדל תא סולרי.
-
6:52 - 6:55אז בעיקרון, וירוסים לא יכולים לשכפל את עצמם, הם צריכים מארח.
-
6:55 - 6:57ברגע שאתם מוצאים את האחד מהמיליארד,
-
6:57 - 6:59אתם מדביקים בקטריה איתו,
-
6:59 - 7:01ויוצרים מיליונים ומיליארדים של עותקים
-
7:01 - 7:03של הרצף הספציפי הזה.
-
7:03 - 7:05ואז הדבר הנוסף שנפלא בביולוגיה
-
7:05 - 7:07זה שביולוגיה נותנת לנו מבנים מעודנים
-
7:07 - 7:09עם קשקשי קישור יפים.
-
7:09 - 7:11והוירוסים האלה הם ארוכים ודקים,
-
7:11 - 7:13ואנחנו יכולים לגרום להם להביע את היכולת
-
7:13 - 7:15לגדל משהו כמו מוליכים למחצה
-
7:15 - 7:17או חומרים לסוללות.
-
7:17 - 7:20עכשיו זו סוללה חזקה שגדלנו במעבדה.
-
7:20 - 7:23הינדסנו וירוס לאסוף ננו-צינוריות מפחמן.
-
7:23 - 7:25אז חלק אחד מהוירוס אוסף ננו-צינוריות מפחמן.
-
7:25 - 7:27לחלק האחר של הוירוס יש רצף
-
7:27 - 7:30שיכול לגדל חומרי אלקטרודה לסוללה.
-
7:30 - 7:33ואז הוא מחווט את עצמו לבקר הזרם.
-
7:33 - 7:35אז דרך תהליך של ברירה אבולוציונית,
-
7:35 - 7:38עברנו מוירוס שיצר סוללה עלובה
-
7:38 - 7:40לוירוס שמייצר סוללה טובה
-
7:40 - 7:43לוירוס שמייצר סוללה שוברת שיאים עם כוח גדול
-
7:43 - 7:46וכל זה נעשה בטמפרטורת החדר, בעקרון על שולחן העבודה.
-
7:46 - 7:49והסוללה הזו נסעה לבית הלבן למסיבת עיתונאים.
-
7:49 - 7:51הבאתי אותה לפה.
-
7:51 - 7:54אתם יכולים לראות אותה במארז הזה -- היא מפעילה את הLED הזה.
-
7:54 - 7:56עכשיו אם נוכל להגדיל אותה,
-
7:56 - 7:58תוכלו להשתמש בה בעצם
-
7:58 - 8:00להניע את הפריוס (טויוטה) שלכם.
-
8:00 - 8:03שזה החלום שלי -- לנהוג במכונית מונעת וירוסים.
-
8:04 - 8:06אבל זה בעיקרון --
-
8:06 - 8:09אתם יכולים להוציא אחת ממיליארד.
-
8:09 - 8:11אתם יכולים לעשות לה הרבה תיגבורים.
-
8:11 - 8:13בעיקרון, אתם יכולים לעשות את התיגבורים במעבדה.
-
8:13 - 8:15ואז אתם גורמים להם להרכיב את עצמם עצמאית
-
8:15 - 8:17למבנה כמו סוללה.
-
8:17 - 8:19אנחנו מסוגלים לעשות את זה גם עם מאיצים.
-
8:19 - 8:21זו דוגמה
-
8:21 - 8:23להפרדת מים עם פוטו-מאיץ.
-
8:23 - 8:25ומה שהיינו מסוגלים לעשות
-
8:25 - 8:28הוא להנדס וירוס בעיקרון לקחת מולקולות סופגות צבע
-
8:28 - 8:30ולסדר אותן על פני הוירוס
-
8:30 - 8:32כך שהוא יכול לשמש כאנטנה,
-
8:32 - 8:34ואתם מקבלים העברת אנרגיה על פני הוירוס.
-
8:34 - 8:36ואז אנחנו נותנים לו גן נוסף
-
8:36 - 8:38לגדל חומר לא אורגני
-
8:38 - 8:40שיכול לשמש להפרדת מים
-
8:40 - 8:42לחמצן ומימן,
-
8:42 - 8:44שאפשר להשתמש בו ליצור דלקים נקיים.
-
8:44 - 8:46והבאתי איתו דוגמה היום.
-
8:46 - 8:48הסטודנטים שלי הבטיחו לי שזה יעבוד.
-
8:48 - 8:50אלו ננוחוטים מורכבים מוירוסים.
-
8:50 - 8:53כשמאירים אור עליהם, אתם יכולים לראות אותם מבעבעים.
-
8:53 - 8:56במקרה הזה, אתם רואים בועות חמצן יוצאות החוצה.
-
8:57 - 9:00ובעיקרון על ידי שליטה בגנים,
-
9:00 - 9:03אתם יכולים לשלוט במגוון חומרים כדי לשפר את ביצועי המכשיר.
-
9:03 - 9:05הדוגמה האחרונה היא תאים סולאריים.
-
9:05 - 9:07אתם יכולים לעשות את זה גם עם תאים סולאריים.
-
9:07 - 9:09הצלחנו להנדס וירוסים
-
9:09 - 9:11להרים ננו-צינוריות פחמן
-
9:11 - 9:15ואז לגדל תחמוצת טיטניום מסביבן --
-
9:15 - 9:19ולהשתמש בזה כדי להעביר אלקטרונים דרך המכשיר.
-
9:19 - 9:21ומה שמצאנו הוא, שדרך הנדסה גנטית,
-
9:21 - 9:23אנחנו בעצם יכולים להגביר
-
9:23 - 9:26את הנצילות של התאים הסולאריים האלה
-
9:26 - 9:28למספרים שוברי שיאים
-
9:28 - 9:31לסוג זה של מערכות סינטוז-דיו.
-
9:31 - 9:33והבאתי גם אחד מאלה
-
9:33 - 9:36שאתם יכולים לשחק איתו בחוץ אחר כך.
-
9:36 - 9:38אז זה תא סולארי מבוסס וירוסים.
-
9:38 - 9:40דרך אבולוציה וברירה,
-
9:40 - 9:43הבאנו את התא הסולארי מנצילות של שמונה אחוזים
-
9:43 - 9:46לנצילות של 11 אחוזים.
-
9:46 - 9:48אז אני מקווה ששכנעתי אתכם
-
9:48 - 9:51שיש הרבה דברים מעניינים וגדולים ללמוד
-
9:51 - 9:53על איך הטבע יוצר חומרים --
-
9:53 - 9:55ולקחת את זה לשלב הבא
-
9:55 - 9:57כדי לראות אם אפשר להכריח,
-
9:57 - 9:59או לנצל את הצורה בה הטבע יוצר חומרים,
-
9:59 - 10:02כדי ליצור דברים שהטבע עדיין לא חלם עליהם.
-
10:02 - 10:04תודה רבה.
- Title:
- אנג'לה בלצ'ר : שימוש בטבע לגידול סוללות
- Speaker:
- Angela Belcher
- Description:
-
more » « less
עם השראה מקונכיית האבלוני, אנג'לה בלצ'ר מתכנתת וירוסים כדי ליצור מיבנים ננומטריים אלגנטים לשימוש האדם. על-ידי בחירת גנים יעילים דרך אבולוציה מכוונת, היא מייצרת וירוסים שיכולים לבנות סוללות חזקות חדשות, דלקים מימניים נקיים ותאים סולריים שוברי שיאים. ב TEDxCaltech, היא מראה לנו איך זה נעשה.
- Video Language:
- English
- Team:
closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 10:05
|
Sigal Tifferet edited Hebrew subtitles for Using nature to grow batteries | |
|
Ido Dekkers added a translation |