Σκέφτηκα να μιλήσω λιγο για το πώς φτιάχνει τα υλικά της η φύση. Έχω φέρει μαζί μου ένα όστρακο αμπαλόνε. Το όστρακο αυτό είναι ένα βιοσυνθετικό υλικό που είναι, κατά μάζα, 98% ανθρακικό ασβέστιο και 2%, κατά μάζα, πρωτεΐνη. Ωστόσο, είναι 3.000 φορές ανθεκτικότερο από το αντίστοιχο ορυκτό. Πολλοί θα μπορούσαν να χρησιμοποιούν δομές σαν τα αμπαλόνε, όπως την κιμωλία. Είμαι γοητευμένη με τον τρόπο που φτιάχνει η φύση τα υλικά της και υπάρχουν πολλά μυστικά στο πώς καταφέρνουν αυτό το εξαίσιο αποτέλεσμα. Μέρος αυτού είναι ότι τα υλικά αυτά είναι μεν μακροσκοπικά στη δομή, αλλά σχηματίζονται σε επίπεδο νανοκλίμακας. Σχηματίζονται σε επίπεδο νανοκλίμακας, και χρησιμοποιούν πρωτεΐνες που είναι κωδικοποιημένες από το γενετικό επίπεδο, που τους επιτρέπουν να κατασκευάζουν αυτές τις πραγματικά εξαίσιες δομές.
I thought I'd talk a little bit about how nature makes materials. I brought along with me an abalone shell. This abalone shell is a biocomposite material that's 98 percent by mass calcium carbonate and two percent by mass protein. Yet, it's 3,000 times tougher than its geological counterpart. And a lot of people might use structures like abalone shells, like chalk. I've been fascinated by how nature makes materials, and there's a lot of secrets to how they do such an exquisite job. Part of it is that these materials are macroscopic in structure, but they're formed at the nano scale. They're formed at the nano scale, and they use proteins that are coded by the genetic level that allow them to build these really exquisite structures.
Και έτσι, πράγμα που μου φαίνεται πολύ συναρπαστικό, τι θα λέγατε εάν μπορούσαμε να δώσουμε ζωή σε αβιοτικές δομές, όπως οι μπαταρίες και τα φωτοβολταϊκά στοιχεία; Σκεφτείτε να είχαν κάποιες από τις ίδιες ικανότητες που έχει ένα όστρακο αμπαλόνε, από την άποψη του να είναι σε θέση να υλοποιούν πραγματικά εξαίσιες δομές, σε θερμοκρασία και ατμοσφαιρική πίεση δωματίου, χρησιμοποιώντας μη τοξικές χημικές ουσίες και χωρίς να επιβαρύνουν το περιβάλλον με τοξικά υλικά; Αυτό λοιπόν είναι το όραμα που έχω στο μυαλό μου. Φαντάζεστε να μπορούμε να καλλιεργούμε μια μπαταρία σε ένα τρυβλίο Πέτρι; Ή, αν θα μπορούσαμε να δώσουμε γενετική πληροφορία σε μια μπαταρία, ώστε να μπορεί στην πράξη να γίνεται, όλο και καλύτερη με το πέρασμα του χρόνου και μάλιστα με έναν φιλικό για το περιβάλλον τρόπο;
So something I think is very fascinating is: What if you could give life to non-living structures, like batteries and like solar cells? What if they had some of the same capabilities that an abalone shell did, in terms of being able to build really exquisite structures at room temperature and room pressure, using nontoxic chemicals and adding no toxic materials back into the environment? So that's kind of the vision that I've been thinking about. And so what if you could grow a battery in a Petri dish? Or what if you could give genetic information to a battery so that it could actually become better as a function of time, and do so in an environmentally friendly way?
Και για να επιστρέψουμε σε αυτό εδώ το κοχύλι αμπαλόνε, εκτός του ότι είναι νανοδομημένο, αυτό που είναι συναρπαστικό, είναι ότι όταν ένα αρσενικό και ένα θηλυκό αμπαλόνε συνευρίσκονται, προωθούν τη γενετική πληροφορία που λέει, «Να πώς φτιάχνεται ένα εξαιρετικό υλικό. Να πώς να το φτιάξετε σε συνθήκες δωματίου, με τη χρήση μη τοξικών υλικών». Το ίδιο με αυτά εδώ τα διάτομα, τα οποία είναι υελώδεις δομές. Κάθε φορά που αναπαράγονται τα διάτομα, δίνουν τη γενετική πληροφορία που λέει, «Να πώς να φτιάξεις γυαλί στον ωκεανό που είναι τέλεια νανοδομημένο. Και μπορείς να το επαναλάβεις ξανά και ξανά». Φαντάζεστε να μπορούσαμε να κάνουμε το ίδιο με ένα φωτοβολταϊκό στοιχείο ή μια μπαταρία; Μου αρέσει να λέω ότι το πιο αγαπημένο μου βιοϋλικό είναι το τετράχρονο παιδί μου.
And so, going back to this abalone shell, besides being nanostructured, one thing that's fascinating is, when a male and female abalone get together, they pass on the genetic information that says, "This is how to build an exquisite material. Here's how to do it at room temperature and pressure, using nontoxic materials." Same with diatoms, which are shown right here, which are glasseous structures. Every time the diatoms replicate, they give the genetic information that says, "Here's how to build glass in the ocean that's perfectly nanostructured." And you can do it the same, over and over again." So what if you could do the same thing with a solar cell or a battery? I like to say my favorite biomaterial is my four year old.
Αλλά όποιος είναι γονιός, ή έχει γνωρίσει μικρά παιδιά, ξέρει ότι είναι απίστευτα πολύπλοκοι οργανισμοί. Και έτσι, αν θέλετε να τα πείσετε να κάνουν κάτι που δεν θέλουν να κάνουν, είναι πολύ δύσκολο. Έτσι, όταν σκεφτόμαστε για τεχνολογίες του μέλλοντος, στην πραγματικότητα σκεφτόμαστε να χρησιμοποιήσουμε βακτήρια και ιούς, απλούς οργανισμούς. Μπορούμε να τα πείσουμε να εργαστούν με μια νέα εργαλειοθήκη, έτσι ώστε να μπορούν να χτίσουν μία δομή που θα είναι σημαντική για εμάς;
But anyone who's ever had or knows small children knows, they're incredibly complex organisms. If you wanted to convince them to do something they don't want to do, it's very difficult. So when we think about future technologies, we actually think of using bacteria and viruses -- simple organisms. Can you convince them to work with a new toolbox, so they can build a structure that will be important to me?
Επίσης, όταν σκεφτόμαστε για τεχνολογίες του μέλλοντος, πάντα αρχίζουμε με τη δημιουργία της Γης. Βασικά, πέρασε ένα δισεκατομμύριο χρόνια μέχρι να υπάρξει ζωή πάνω στη Γη. Και πολύ γρήγορα έγιναν οι πολυκύτταροι οργανισμοί, μπορούσαν να αναπαράγονται και να χρησιμοποιούν τη φωτοσύνθεση για ενέργεια. Αλλά μόλις πριν από περίπου 500 εκατομμύρια χρόνια -- κατά τη διάρκεια της Καμβρίου γεωλογικής περιόδου – άρχισαν οι οργανισμοί των ωκεανών να κατασκευάζουν σκληρά υλικά. Πριν από αυτό, όλα είχαν μαλακές χνουδωτές δομές. Και ήταν κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου που προέκυψε αυξημένο ασβέστιο, σίδηρος και πυρίτιο στο περιβάλλον, και οι οργανισμοί έμαθαν πώς να κατασκευάζουν σκληρά υλικά. Και έτσι αυτό που θα ήθελα να επιτύχω – είναι να μπορέσω να πείσω τη βιολογία να συνεργαστεί με τον υπόλοιπο περιοδικό πίνακα.
Also, when we think about future technologies, we start with the beginning of Earth. Basically, it took a billion years to have life on Earth. And very rapidly, they became multi-cellular, they could replicate, they could use photosynthesis as a way of getting their energy source. But it wasn't until about 500 million years ago -- during the Cambrian geologic time period -- that organisms in the ocean started making hard materials. Before that, they were all soft, fluffy structures. It was during this time that there was increased calcium, iron and silicon in the environment, and organisms learned how to make hard materials. So that's what I would like to be able to do, convince biology to work with the rest of the periodic table.
Τώρα, αν ρίξουμε μια ματιά στη βιολογία, υπάρχουν πολλές δομές όπως, το DNA, τα αντισώματα, οι πρωτεΐνες, τα ριβοσώματα, που έχετε ακούσει ότι είναι ήδη νανοδομημένα. Έτσι, η φύση ήδη μας δίνει πραγματικά εξαίσιες δομές σε επίπεδο νανοκλίμακας. Φαντάζεστε αν θα μπορούσαμε να τα τιθασεύσουμε και να τα πείσουμε να μην είναι ένα αντίσωμα που κάνει ό,τι κάνουν τα HIV; Φαντάζεστε να μπορούσαμε να τα πείσουμε να μάς φτιάχνουν φωτοβολταϊκά στοιχεία; Ας δούμε εδώ μερικά δείγματα: μερικά κοχύλια από τη φύση.
Now, if you look at biology, there's many structures like DNA, antibodies, proteins and ribosomes you've heard about, that are nanostructured -- nature already gives us really exquisite structures on the nano scale. What if we could harness them and convince them to not be an antibody that does something like HIV? What if we could convince them to build a solar cell for us? Here are some examples.
Αυτά είναι φυσικά βιολογικά υλικά. Αυτό εδώ το όστρακο του αμπαλόνε -- αν το θραύσετε, μπορείτε να διαπιστώσετε ότι είναι νανοδομημένο. Υπάρχουν διάτομα φτιαγμένα από SiO2, που είναι μαγνητοτακτικά βακτήρια που γίνονται μικροί μαγνήτες μεμονωμένων κουκκίδων και χρησιμοποιούνται σε συστήματα πλοήγησης. Ο κοινός παράγοντας σε όλα αυτά είναι ότι τα υλικά αυτά διαρθρώνονται στην νανοκλίμακα, και έχουν μια αλληλουχία DNA που κωδικοποιεί μια πρωτεϊνική αλληλουχία που τους παρέχει το αρχιτεκτονικό σχέδιο κατασκευής αυτών των πραγματικά θαυμαστών δομών. Τώρα, επιστρέφοντας στο όστρακο του αμπαλόνε, το αμπαλόνε καθότι έχει αυτές τις πρωτεΐνες φτιάχνει αυτό το όστρακο. Αυτές οι πρωτεΐνες κατέχουν υψηλά αρνητικά φορτία. Και εξ αυτού ελκύουν ασβέστιο από το περιβάλλον, επιθέτουν μία στρώση ασβεστίου και στη συνέχεια ανθρακικό, ασβέστιο και ανθρακικό. Έχει τις χημικές αλληλουχίες των αμινοξέων οι οποίες λένε, «Να πώς να χτιστεί η δομή. Να η ακολουθία του DNA, να η ακολουθία της πρωτεΐνης για να μπορέσεις να το κάνεις». Επομένως, είναι ενδιαφέρουσα ιδέα να υποθέσουμε πως αν μπορούσαμε να πάρουμε όποιο υλικό θέλαμε, ή όποιο στοιχείο του περιοδικού πίνακα, και να βρούμε την αντιστοιχούσα αλληλουχία DNA, στη συνέχεια να την κωδικοποιήσουμε με την αντίστοιχη αλληλουχία πρωτεΐνης για να κατασκευάσουμε μια δομή, αλλά να μην κατασκευάσουμε όστρακο αμπαλόνε – αλλά να κατασκευάσουμε κάτι, μέσω της φύσης, που η φύση δεν είχε ποτέ την ευκαιρία να ασχοληθεί.
Natural shells, natural biological materials. The abalone shell here. If you fracture it, you can look at the fact that it's nanostructured. There's diatoms made out of SiO2, and there are magnetotactic bacteria that make small, single-domain magnets used for navigation. What all these have in common is these materials are structured at the nano scale, and they have a DNA sequence that codes for a protein sequence that gives them the blueprint to be able to build these really wonderful structures. Now, going back to the abalone shell, the abalone makes this shell by having these proteins. These proteins are very negatively charged. They can pull calcium out of the environment, and put down a layer of calcium and then carbonate, calcium and carbonate. It has the chemical sequences of amino acids which says, "This is how to build the structure. Here's the DNA sequence, here's the protein sequence in order to do it." So an interesting idea is, what if you could take any material you wanted, or any element on the periodic table, and find its corresponding DNA sequence, then code it for a corresponding protein sequence to build a structure, but not build an abalone shell -- build something that nature has never had the opportunity to work with yet.
Λοιπόν, να ο περιοδικός πίνακας. Λατρεύω απόλυτα τον περιοδικό πίνακα. Κάθε χρόνο στο MIT, για τους πρωτοετείς φοιτητές, έχω ετοιμάσει έναν περιοδικό πίνακα που λέει: «Καλώς ήρθατε στο ΜΙΤ. Τώρα είστε στο στοιχείο σας». Και από την άλλη όψη είναι τα αμινοξέα με το pH όπου έχουν διαφορετικά φορτία. Τα δίνω αυτά σε χιλιάδες ανθρώπους. Και ξέρω ότι γράφει MIT, ενώ εδώ είναι το Caltech, αλλά πάντα έχω κάνα δυο έξτρα αν μου ζητήσουν. Ήμουν πραγματικά τυχερή που ο Πρόεδρος Ομπάμα φέτος επισκέφτηκε το εργαστήριό μου κατά την επίσκεψή του στο MIT, και ήθελα πραγματικά να του χαρίσω έναν περιοδικό πίνακα. Έτσι έμεινα ξύπνια το βράδυ, και λέω στον άντρα μου, «Πώς χαρίζεις έναν περιοδικό πίνακα στον Πρόεδρο Ομπάμα; Τι γίνεται αν μου πει, “Ω, ήδη έχω έναν,” ή, “Τον έχω ήδη μάθει απέξω;”» (Γέλια) Έτσι όταν ήρθε να επισκεφτεί το εργαστήριό μου και το περιεργάστηκε -- ήταν μια θαυμάσια επίσκεψη. Και μετά του λέω, «Κύριε, θέλω να σας δώσω τον περιοδικό πίνακα αν ποτέ βρεθείτε σε δύσκολη θέση και χρειάζεται να υπολογίσετε μοριακό βάρος.» Σκέφτηκα πως το μοριακό βάρος ακούγεται πολύ λιγότερο σπαστικό από ό,τι η μοριακή μάζα. Έτσι του έριξε μια ματιά και είπε, «Σας ευχαριστώ. Θα το συμβουλεύομαι περιοδικά». (Γέλια) (Χειροκρότημα) Και αργότερα, σε μια διάλεξη που έδωσε περί καθαρής ενέργειας, το βγάζει από την τσέπη και λέει, «Και οι άνθρωποι του MIT, μοιράζουν περιοδικούς πίνακες».
And so here's the periodic table. I absolutely love the periodic table. Every year for the incoming freshman class at MIT, I have a periodic table made that says, "Welcome to MIT. Now you're in your element." (Laughter) And you flip it over, and it's the amino acids with the pH at which they have different charges. And so I give this out to thousands of people. And I know it says MIT and this is Caltech, but I have a couple extra if people want it. I was really fortunate to have President Obama visit my lab this year on his visit to MIT, and I really wanted to give him a periodic table. So I stayed up at night and talked to my husband, "How do I give President Obama a periodic table? What if he says, 'Oh, I already have one,' or, 'I've already memorized it?'" (Laughter) So he came to visit my lab and looked around -- it was a great visit. And then afterward, I said, "Sir, I want to give you the periodic table, in case you're ever in a bind and need to calculate molecular weight." (Laughter) I thought "molecular weight" sounded much less nerdy than "molar mass." (Laughter) And he looked at it and said, "Thank you. I'll look at it periodically." (Laughter) (Applause) Later in a lecture that he gave on clean energy, he pulled it out and said, "And people at MIT, they give out periodic tables." So ...
Έτσι, ουσιαστικά αυτό που δεν σας έχω πει είναι ότι πριν από περίπου 500 εκατομμύρια χρόνια, οι οργανισμοί άρχισαν μεν να κατασκευάζουν υλικά, αλλά τους πήρε περίπου 50 εκατομμύρια χρόνια για να γίνουν καλοί μάστορες. Τους πήρε 50 εκατομμύρια χρόνια περίπου μέχρι να μάθουν πώς να τελειοποιήσουν αυτό το όστρακο αμπαλόνε. Και αυτό είναι δύσπεπτο μάθημα για ένα μεταπτυχιακό φοιτητή. (Γέλια) "Ανέλαβα αυτό το μεγάλο έργο – χρονοδιάγραμμα, 50 εκατομμύρια χρόνια" Έπρεπε λοιπόν ν' αναπτύξουμε έναν τρόπο να προσπαθήσουμε να γίνει αυτό ταχύτερα. Και γι' αυτό χρησιμοποιούμε έναν ιό που είναι μη τοξικός, λέγεται βακτηριοφάγος Μ13 και το καθήκον του είναι να μολύνει βακτηρίδια. Λοιπόν, έχει DNA απλής δομής που σου επιτρέπει να πας και να κόψεις και να του επικολλήσεις πρόσθετες αλληλουχίες DNA. Και κάνοντας αυτό, επιτρέπεις στον ιό να εκφράσει τυχαίες αλληλουχίες πρωτεϊνών.
So basically what I didn't tell you is that about 500 million years ago, the organisms started making materials, but it took them about 50 million years to get good at it -- 50 million years to learn how to perfect how to make that abalone shell. And that's a hard sell to a graduate student: "I have this great project ... 50 million years ..." So we had to develop a way of trying to do this more rapidly. And so we use a nontoxic virus called M13 bacteriophage, whose job is to infect bacteria. Well, it has a simple DNA structure that you can go in and cut and paste additional DNA sequences into it, and by doing that, it allows the virus to express random protein sequences.
Αυτό είναι αρκετά εύκολη βιοτεχνολογία. Θα μπορούσατε βασικά να το κάνετε αυτό δισεκατομμύρια φορές. Μπορείτε έτσι να συνεχίσετε και να έχετε δισεκατομμύρια διαφορετικούς ιούς όλοι τους γενετικά όμοιοι, αλλά διαφορετικοί μεταξύ τους βάσει της πληροφορίας, σε μια αλληλουχία που κωδικοποιεί για μία πρωτεΐνη. Τώρα, εάν πάρουμε όλα αυτά τα δισεκατομμύρια ιών, και τα βάλουμε σε μια σταγόνα υγρού, μπορούμε να τα αναγκάσουμε να αλληλεπιδράσουν με όποιο στοιχείο του περιοδικού πίνακα θέλουμε. Και μέσω της διαδικασίας της επιλεκτικής εξέλιξης, μπορούμε να ξεχωρίσουμε από το δισεκατομμύριο, αυτό που κάνει κάτι που θα θέλαμε να κάνει, π.χ. το να μπορεί να αναπτύξει μια μπαταρία ή ένα φωτοβολταϊκό στοιχείο.
This is pretty easy biotechnology, and you could basically do this a billion times. So you can have a billion different viruses that are all genetically identical, but they differ from each other based on their tips, on one sequence, that codes for one protein. Now if you take all billion viruses, and put them in one drop of liquid, you can force them to interact with anything you want on the periodic table. And through a process of selection evolution, you can pull one of a billion that does something you'd like it to do,
Έτσι, βασικά, οι ιοί αδυνατούν να αναπαράγουν τον εαυτό τους: Χρειάζονται έναν ξενιστή. Μόλις ξεχωρίσουμε αυτό το ένα από το δισεκατομμύριο, μολύνουμε μ’ αυτό βακτήρια, και παράγουμε εκατομμύρια και δισεκατομμύρια αντίγραφα αυτής της συγκεκριμένης αλληλουχίας. Κάτι άλλο που είναι πανέμορφο στη βιολογία είναι ότι η βιολογία μας δίνει πραγματικά εξαίσιες δομές με αρμονικό σύνδεσμο κλιμάκων. Οι ιοί αυτοί είναι μακρουλοί και λεπτοί, και μπορούμε να τους κάνουμε να εκφράσουν την ικανότητα ν' αναπτύξουν κάτι όπως είναι οι ημιαγωγοί ή υλικά για μπαταρίες.
like grow a battery or a solar cell. Basically, viruses can't replicate themselves; they need a host. Once you find that one out of a billion, you infect it into a bacteria, and make millions and billions of copies of that particular sequence. The other thing that's beautiful about biology is that biology gives you really exquisite structures with nice link scales. These viruses are long and skinny, and we can get them to express the ability to grow something like semiconductors or materials for batteries.
Τώρα, αυτό εδώ είναι μια μπαταρία υψηλής ισχύος που αναπτύξαμε στο εργαστήριό μου. Σχεδιάσαμε έναν ιό που συλλέγει νανοσωλήνες άνθρακα. Έτσι, το ένα τμήμα του ιού αρπάζει ένα νανοσωλήνα άνθρακα. Το άλλο τμήμα του ιού έχει αλληλουχία που μπορεί να αναπτύξει υλικό ηλεκτροδίου μπαταρίας. Και μετά αυτοσυνδεσμολογείται στον συλλέκτη ρεύματος. Έτσι, μέσω της διαδικασίας επιλεκτικής εξέλιξης, πήγαμε από το να έχουμε έναν ιό που παρήγαγε μια οικτρή μπαταρία σε έναν ιό ικανό για καλή μπαταρία, σε έναν ιό που επέτυχε μια μπαταρία υψηλής ισχύος ρεκόρ, όλα φτιαγμένα σε θερμοκρασία δωματίου, βασικά σε εργαστηριακό πάγκο. Και η μπαταρία αυτή πήγε για συνέντευξη τύπου στον Λευκό Οίκο. Την έχω φέρει εδώ. Μπορείτε να τη δείτε σε αυτό το κουτί – αυτή ανάβει το φωτάκι LED. Τώρα, αν θα μπορούσαμε να το μεγαλώσουμε σε κλίμακα, θα μπορούσαμε να το χρησιμοποιήσουμε για να κινήσουμε το δικό μας Τογιότα Πράιους, κάτι που ονειρεύομαι - να μπορέσω να οδηγήσω ένα ιό-κινούμενο αυτοκίνητο.
Now, this is a high-powered battery that we grew in my lab. We engineered a virus to pick up carbon nanotubes. One part of the virus grabs a carbon nanotube, the other part of the virus has a sequence that can grow an electrode material for a battery, and then it wires itself to the current collector. And so through a process of selection evolution, we went from being able to have a virus that made a crummy battery to a virus that made a good battery to a virus that made a record-breaking, high-powered battery that's all made at room temperature, basically at the benchtop. That battery went to the White House for a press conference, and I brought it here. You can see it in this case that's lighting this LED. Now if we could scale this, you could actually use it to run your Prius, which is kind of my dream -- to be able to drive a virus-powered car.
Βασικά αυτό είναι -- ξεχωρίζουμε ένα από το δισεκατομμύριο. Του κάνουμε πολλές ενισχύσεις. Βασικά, κάνουμε μια ενίσχυση στο εργαστήριο, και μετά το αφήνουμε να αυτοσυναρμολογηθεί σε μια δομή όπως η μπαταρία. Είμαστε επίσης σε θέση να το κάνουμε και με την κατάλυση. Αυτό είναι ένα δείγμα φωτοκαταλυτικής διάσπασης ύδατος. Και αυτό που καταφέραμε να κάνουμε είναι ότι σχεδιάσαμε έναν ιό που βασικά παίρνει μόρια που απορροφούν χρωστικές και τα αραδιάζουμε επάνω στην επιφάνεια του ιού ώστε να δρά σαν κεραία, και έτσι πραγματοποιείται μεταφορά ενέργειας κατά μήκος του ιού. Κατόπιν του δίνουμε ένα δεύτερο γονίδιο για να αναπτύξει ένα ανόργανο υλικό που μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη διάσπαση ύδατος σε οξυγόνο και υδρογόνο που χρησιμοποιούνται για καθαρά καύσιμα. Έφερα μαζί μου σήμερα το δείγμα. Οι φοιτητές μου μού υποσχέθηκαν ότι θα λειτουργήσει. Αυτά είναι νανοσύρματα συναρμολογημένα από ιούς. Όταν λάμψει φως πάνω τους, μπορείτε να τα δείτε να βγάζουν φυσαλίδες. Στην περίπτωση αυτή, πρόκειται για φυσαλίδες οξυγόνου. Βασικά, ελέγχοντας τα γονίδια, μπορούμε να ελέγχουμε πολλαπλά υλικά για τη βελτιώση των επιδόσεων της συσκευής μας.
(Laughter) But basically you can pull one out of a billion, and make lots of amplifications to it. Basically, you make an amplification in the lab, and then you get it to self-assemble into a structure like a battery. We're able to do this also with catalysis. This is the example of a photocatalytic splitting of water. And what we've been able to do is engineer a virus to basically take dye-absorbing molecules and line them up on the surface of the virus so it acts as an antenna, and you get an energy transfer across the virus. And then we give it a second gene to grow an inorganic material that can be used to split water into oxygen and hydrogen, that can be used for clean fuels. I brought an example of that with me today. My students promised me it would work. These are virus-assembled nanowires. When you shine light on them, you can see them bubbling. In this case, you're seeing oxygen bubbles come out. (Applause) Basically, by controlling the genes,
Το τελευταίο δειγμα είναι φωτοβολταϊκά στοιχεία. Επίσης κάνουμε το ίδιο με τα φωτοβολταϊκά στοιχεία. Ήμαστε σε θέση να σχεδιάσουμε ιούς που λαμβάνουν νανοσωλήνες άνθρακα και στη συνέχεια τους επικαλύπτουν με διοξείδιο τιτανίου – και τους χρησιμοποιούν σαν μέσον διακίνησης ηλεκτρονίων μέσω της συσκευής. Αυτό που βρήκαμε είναι ότι μέσω της γενετικής μηχανικής, μπορούμε ενεργά να αυξήσουμε την αποδοτικότητα αυτών των φωτοβολταϊκών στοιχείων σε μεγέθη ρεκόρ γι’ αυτούς τους τύπους συστημάτων ευαισθητοποιημένων χρωστικών. Έφερα κι ένα από αυτά ώστε αργότερα να μπορέσετε να παίξετε έξω μαζί του. Έτσι, αυτό είναι ένα φωτοβολταϊκό στοιχείο που βασίζεται σε ιούς. Μέσω εξέλιξης και επιλογής, πήγαμε από φωτοβολταϊκό στοιχείο αποδοτικότητας 8 τοις εκατό σε μια αποδοτικότητα 11 τοις εκατό.
you can control multiple materials to improve your device performance. The last example are solar cells. You can also do this with solar cells. We've been able to engineer viruses to pick up carbon nanotubes and then grow titanium dioxide around them, and use it as a way of getting electrons through the device. And what we've found is through genetic engineering, we can actually increase the efficiencies of these solar cells to record numbers for these types of dye-sensitized systems. And I brought one of those as well, that you can play around with outside afterward. So this is a virus-based solar cell. Through evolution and selection, we took it from an eight percent efficiency solar cell to an 11 percent efficiency solar cell.
Ελπίζω να σας έπεισα ότι υπάρχουν πολλά σπουδαία, ενδιαφέροντα πράγματα που έχουμε να μάθουμε για το πώς φτιάχνει υλικά η φύση – και προχωρώντας το στο επόμενο επίπεδο να δούμε αν μπορούμε να προκαλέσουμε, ή μάλλον αν μπορούμε να ωφεληθούμε από το πώς φτιάχνει υλικά η φύση, ώστε να επιτύχουμε πράγματα που η φύση δεν έχει ακόμη ονειρευτεί να κάνει.
So I hope that I've convinced you that there's a lot of great, interesting things to be learned about how nature makes materials, and about taking it the next step, to see if you can force or take advantage of how nature makes materials, to make things that nature hasn't yet dreamed of making.
Σας ευχαριστώ.
Thank you.