ABOUT THE SPEAKER
Angela Belcher - Biological engineer
Angela Belcher looks to nature for inspiration on how to engineer viruses to create extraordinary new materials.

Why you should listen

With a bachelors in Creative Studies and a Ph.D. in Inorganic Chemistry, Angela Belcher has made a career out of finding surprising and innovative solutions to energy problems.

As head of the Biomolecular Materials Group at MIT, Belcher brings together the fields of materials chemistry, electrical engineering and molecular biology to engineer viruses that can create batteries and clean energy sources. A MacArthur Fellow, she also founded Cambrios Technologies, a Cambridge-based startup focused on applying her work with natural biological systems to the manufacture and assembly of electronic, magnetic and other commercially important materials. TIME magazine named her a climate-change hero in 2007.

Watch an animation of Angela Belcher's life story >>

More profile about the speaker
Angela Belcher | Speaker | TED.com
TEDxCaltech

Angela Belcher: Using nature to grow batteries

Angela Belcher: At bruge naturen til at dyrke batterier

Filmed:
971,791 views

Inspireret af abaloneskaller, programmerer Angela Belcher virusser til at lave strukturer i nanomålestoksforhold som mennesker kan bruge. Ved at vælge højeffektive gener gennem dirigeret evolution, producerer hun virusser der kan bygge kraftige nye batterier, ren hydrogenbrændstof og solceller der slår alle tidligere rekorder. Ved TEDxCaltech, viser hun os hvordan man gør.
- Biological engineer
Angela Belcher looks to nature for inspiration on how to engineer viruses to create extraordinary new materials. Full bio

Double-click the English transcript below to play the video.

00:15
I thought I would talk a little bitbit about how naturenatur makesmærker materialsmaterialer.
0
0
3000
Jeg tænkte at jeg vil tale en lille smule om hvordan naturen laver materialer.
00:18
I broughtbragt alonghen ad with me an abaloneabalone shellskal.
1
3000
2000
Jeg tog en abaloneskal med mig.
00:20
This abaloneabalone shellskal is a biocompositeBiocomposite materialmateriale
2
5000
3000
Denne abaloneskal er et biokomposit materiale
00:23
that's 98 percentprocent by massmasse calciumcalcium carbonatecarbonat
3
8000
3000
hvor massen er 98 procent kalciumkarbonat
00:26
and two percentprocent by massmasse proteinprotein.
4
11000
2000
og to procent af massen er protein.
00:28
YetEndnu, it's 3,000 timesgange tougherhårdere
5
13000
2000
Ja, det er 3.000 gange mere hårdfør
00:30
than its geologicalgeologiske counterpartmodpart.
6
15000
2000
end sit geologiske modstykke.
00:32
And a lot of people mightmagt use structuresstrukturer like abaloneabalone shellsskaller,
7
17000
3000
Og mange mennesker bruger måske strukturer som abaloneskaller,
00:35
like chalkkridt.
8
20000
2000
ligesom kridt.
00:37
I've been fascinatedfascineret by how naturenatur makesmærker materialsmaterialer,
9
22000
2000
Jeg er blevet fascineret af hvordan naturen laver materialer,
00:39
and there's a lot of sequencesekvens
10
24000
2000
og der har meget at gøre med rækkefølge
00:41
to how they do suchsådan an exquisiteudsøgt jobjob.
11
26000
2000
måden hvorpå de laver sådan et elegant stykke arbejde.
00:43
PartEn del of it is that these materialsmaterialer
12
28000
2000
En del af dette er at disse materialer
00:45
are macroscopicmakroskopisk in structurestruktur,
13
30000
2000
har en makroskopisk struktur,
00:47
but they're formeddannet at the nanoscalenanoskala.
14
32000
2000
men de bliver formet på nano målestoksforhold.
00:49
They're formeddannet at the nanoscalenanoskala,
15
34000
2000
De bliver formet på nano målestoksforhold,
00:51
and they use proteinsproteiner that are codedkodet by the geneticgenetiske levelniveau
16
36000
3000
og de bruger proteiner der er kodet af det genetiske niveau
00:54
that allowgive lov til them to buildbygge these really exquisiteudsøgt structuresstrukturer.
17
39000
3000
der tillader dem at bygge disse virkelig elegante strukturer.
00:57
So something I think is very fascinatingspændende
18
42000
2000
Så noget som jeg synes er meget fascinerende
00:59
is what if you could give life
19
44000
3000
er hvis man kunne bringe liv
01:02
to non-livingikke-levende structuresstrukturer,
20
47000
2000
til ikke levende strukturer,
01:04
like batteriesbatterier and like solarsol cellsceller?
21
49000
2000
ligesom batterier og ligesom solceller?
01:06
What if they had some of the samesamme capabilitieskapaciteter
22
51000
2000
Hvad hvis de havde nogle af de samme evner
01:08
that an abaloneabalone shellskal did,
23
53000
2000
som en abaloneskal havde,
01:10
in termsbetingelser of beingvære ablei stand
24
55000
2000
med hensyn til at være i stand til
01:12
to buildbygge really exquisiteudsøgt structuresstrukturer
25
57000
2000
at bygge virkelig elegante strukturer
01:14
at roomværelse temperaturetemperatur and roomværelse pressuretryk,
26
59000
2000
ved stuetemperatur og stue trykniveau,
01:16
usingved brug af non-toxicgiftfri chemicalskemikalier
27
61000
2000
ved at bruge ikke giftige kemikalier
01:18
and addingtilføjer no toxictoksisk materialsmaterialer back into the environmentmiljø?
28
63000
3000
og tillægger ikke giftige materialer tilbage til miljøet?
01:21
So that's the visionvision that I've been thinkingtænker about.
29
66000
3000
Så det er den vision jeg har tænkt på.
01:24
And so what if you could growdyrke a batterybatteri in a PetriPetri dishfad?
30
69000
2000
Så hvad hvis man kunne dyrke et batteri i en petriskål?
01:26
Or, what if you could give geneticgenetiske informationinformation to a batterybatteri
31
71000
3000
Eller, hvad hvis man kunne give genetisk information til et batteri
01:29
so that it could actuallyrent faktisk becomeblive better
32
74000
2000
så det faktisk kunne blive bedre
01:31
as a functionfungere of time,
33
76000
2000
med tiden,
01:33
and do so in an environmentallymiljømæssigt friendlyvenlige way?
34
78000
2000
og gøre det på en miljøvenlig måde?
01:35
And so, going back to this abaloneabalone shellskal,
35
80000
3000
Så, når man går tilbage til abaloneskallen,
01:38
besidesudover beingvære nano-structuredNano-strukturerede,
36
83000
2000
ud over at være nanostruktureret,
01:40
one thing that's fascinatingspændende,
37
85000
2000
en ting der er fascinerende,
01:42
is when a malehan- and a femalekvinde abaloneabalone get togethersammen,
38
87000
2000
er når en mandlig og en kvindelig abalone finder sammen,
01:44
they passpassere on the geneticgenetiske informationinformation
39
89000
2000
giver de genetisk information videre
01:46
that sayssiger, "This is how to buildbygge an exquisiteudsøgt materialmateriale.
40
91000
3000
der siger, "Dette er hvordan man bygger et elegant materiale.
01:49
Here'sHer er how to do it at roomværelse temperaturetemperatur and pressuretryk,
41
94000
2000
Her er hvordan man gør det ved stuetemperatur og trykniveau,
01:51
usingved brug af non-toxicgiftfri materialsmaterialer."
42
96000
2000
ved hjælp af ikke giftige materialer."
01:53
SameSamme with diatomskiselalger, whichhvilken are shownvist right here, whichhvilken are glasseousglasseous structuresstrukturer.
43
98000
3000
Det samme med kiselalger, der er vist her til højre, der er glasagtige strukturer.
01:56
EveryHver time the diatomskiselalger replicatereplikere,
44
101000
2000
Hver gang kiselalgerne formerer sig,
01:58
they give the geneticgenetiske informationinformation that sayssiger,
45
103000
2000
giver de genetisk information der fortæller,
02:00
"Here'sHer er how to buildbygge glassglas in the oceanocean
46
105000
2000
"Sådan bygger man glas i havet
02:02
that's perfectlyperfekt nano-structuredNano-strukturerede.
47
107000
2000
der er perfekt nanostruktureret.
02:04
And you can do it the samesamme, over and over again."
48
109000
2000
Og man kan lave det ens, igen og igen."
02:06
So what if you could do the samesamme thing
49
111000
2000
Så hvad hvis man kunne gøre det samme
02:08
with a solarsol cellcelle or a batterybatteri?
50
113000
2000
med en solcelle eller et batteri?
02:10
I like to say my favoritefavorit biomaterialbiomateriale is my fourfire year-oldårige.
51
115000
3000
Jeg kan godt lide at sige at mit yndlings biomateriale er min fire-årige.
02:13
But anyonenogen som helst who'shvem der er ever had, or knowskender, smalllille childrenbørn
52
118000
3000
Men alle der nogensinde har haft, eller kender, små børn
02:16
knowskender they're incrediblyutroligt complexkompleks organismsorganismer.
53
121000
3000
ved at de er utrolig komplicerede organismer.
02:19
And so if you wanted to convinceoverbevise them
54
124000
2000
Så hvis man ville overbevise dem
02:21
to do something they don't want to do, it's very difficultsvært.
55
126000
2000
om at gøre noget de ikke vil gøre, er det meget vanskeligt.
02:23
So when we think about futurefremtid technologiesteknologier,
56
128000
3000
Så når vi tænker på fremtidige teknologier,
02:26
we actuallyrent faktisk think of usingved brug af bacteriabakterie and virusvirus,
57
131000
2000
vi tænker faktisk på at bruge bakterier og virusser,
02:28
simpleenkel organismsorganismer.
58
133000
2000
simple organismer.
02:30
Can you convinceoverbevise them to work with a newny toolboxværktøjskasse,
59
135000
2000
Kan man overbevise dem om at arbejde med en ny værktøjskasse,
02:32
so that they can buildbygge a structurestruktur
60
137000
2000
så de kan bygge en struktur
02:34
that will be importantvigtig to me?
61
139000
2000
der vil være vigtig for mig?
02:36
AlsoOgså, when we think about futurefremtid technologiesteknologier,
62
141000
2000
Ligeledes, når vi tænker på fremtidige teknologier,
02:38
we startStart with the beginningstarten of EarthJorden.
63
143000
2000
begynder vi med begyndelsen på Jorden.
02:40
BasicallyDybest set, it tooktog a billionmilliard yearsflere år
64
145000
2000
Dybest set, tog det en milliard år
02:42
to have life on EarthJorden.
65
147000
2000
før der var liv på Jorden.
02:44
And very rapidlyhurtigt, they becameblev til multi-cellularmulti cellulære,
66
149000
2000
Og meget hurtigt, blev det multicellulær liv,
02:46
they could replicatereplikere, they could use photosynthesisfotosyntese
67
151000
3000
som de kunne reproducere, de kunne bruge fotosyntese
02:49
as a way of getting theirderes energyenergi sourcekilde.
68
154000
2000
som deres energikilde.
02:51
But it wasn'tvar ikke untilindtil about 500 millionmillion yearsflere år agosiden --
69
156000
2000
Men det var ikke indtil for 500 millioner år siden --
02:53
duringi løbet af the CambrianKambriske geologicgeologiske time periodperiode --
70
158000
2000
i den cambriske geologiske tids periode --
02:55
that organismsorganismer in the oceanocean startedstartede makingmaking hardhårdt materialsmaterialer.
71
160000
3000
at organismerne i havet begyndte at lave hårde materialer.
02:58
Before that, they were all softblød, fluffyfluffy structuresstrukturer.
72
163000
3000
Før det, var de alle bløde, dunagtige strukturer.
03:01
And it was duringi løbet af this time
73
166000
2000
Og det var i denne periode
03:03
that there was increasedøget calciumcalcium and ironjern
74
168000
2000
at der var forhøjet kalcium og jern
03:05
and siliconsilicium in the environmentmiljø,
75
170000
2000
og silikone i miljøet,
03:07
and organismsorganismer learnedlærte how to make hardhårdt materialsmaterialer.
76
172000
3000
og organismerne lærte hvordan man laver hårde materialer.
03:10
And so that's what I would like be ablei stand to do --
77
175000
2000
Så det er det jeg gerne ville være i stand til at gøre --
03:12
convinceoverbevise biologybiologi
78
177000
2000
overbevise biologi
03:14
to work with the resthvile of the periodicperiodisk tabletabel.
79
179000
2000
om at arbejde sammen med resten af det periodiske system.
03:16
Now if you look at biologybiologi,
80
181000
2000
Hvis man kigger på biologi,
03:18
there's manymange structuresstrukturer like DNADNA and antibodiesantistoffer
81
183000
2000
er der mange strukturer som DNA og antistoffer
03:20
and proteinsproteiner and ribosomesribosomer that you've heardhørt about
82
185000
2000
og proteiner og ribosomer som man har hørt om
03:22
that are alreadyallerede nano-structuredNano-strukturerede.
83
187000
2000
som allerede er nanostruktureret.
03:24
So naturenatur alreadyallerede givesgiver us
84
189000
2000
Så naturen giver os allerede
03:26
really exquisiteudsøgt structuresstrukturer on the nanoscalenanoskala.
85
191000
2000
virkelig elegante strukturer på nanoniveau.
03:28
What if we could harnessseletøj them
86
193000
2000
Hvad ville der sker hvis vi kunne udnytte dem
03:30
and convinceoverbevise them to not be an antibodyantistof
87
195000
2000
og overbevise dem om ikke at være et antistof
03:32
that does something like HIVHIV?
88
197000
2000
der gør noget ligesom HIV?
03:34
But what if we could convinceoverbevise them
89
199000
2000
Men hvis vi kunne overbevise dem
03:36
to buildbygge a solarsol cellcelle for us?
90
201000
2000
om at bygge en solcelle for os?
03:38
So here are some exampleseksempler: these are some naturalnaturlig shellsskaller.
91
203000
2000
Så her er der nogle eksempler: dette er nogle naturlige skaller.
03:40
There are naturalnaturlig biologicalbiologisk materialsmaterialer.
92
205000
2000
Det er naturlige biologiske materialer.
03:42
The abaloneabalone shellskal here -- and if you fractureknoglebrud it,
93
207000
2000
Abaloneskallen her -- og hvis man brækker det,
03:44
you can look at the factfaktum that it's nano-structuredNano-strukturerede.
94
209000
2000
kan man se på det faktum at det er nanostruktureret.
03:46
There's diatomskiselalger madelavet out of SIOSIO2,
95
211000
3000
Der er diatomer lavet af SIO2,
03:49
and they're magnetotacticmagnetotactic bacteriabakterie
96
214000
2000
det er magnetotaktiske bakterier
03:51
that make smalllille, single-domainenkelt domæne magnetsmagneter used for navigationnavigation.
97
216000
3000
der laver små, enkelt område magneter der bruges til navigation.
03:54
What all these have in commonalmindelige
98
219000
2000
Det som alle disse har tilfælles
03:56
is these materialsmaterialer are structuredstruktureret at the nanoscalenanoskala,
99
221000
2000
er at disse materialer er struktureret på nanoniveau,
03:58
and they have a DNADNA sequencesekvens
100
223000
2000
og de har en DNA sekvens
04:00
that codeskoder for a proteinprotein sequencesekvens
101
225000
2000
der koder en bestemt proteinsekvens
04:02
that givesgiver them the blueprinthandleplanen
102
227000
2000
der giver dem grundtegningen
04:04
to be ablei stand to buildbygge these really wonderfulvidunderlig structuresstrukturer.
103
229000
2000
til at være i stand til at bygge disse virkelig vidunderlige strukturer.
04:06
Now, going back to the abaloneabalone shellskal,
104
231000
2000
Går vi tilbage til abaloneskallen,
04:08
the abaloneabalone makesmærker this shellskal by havingat have these proteinsproteiner.
105
233000
3000
laver abalonen denne skal ved at have disse proteiner.
04:11
These proteinsproteiner are very negativelynegativt chargedopladet.
106
236000
2000
Disse proteiner er meget negativt ladede.
04:13
And they can pulltrække calciumcalcium out of the environmentmiljø,
107
238000
2000
Og de kan trække kalcium ud af miljøet,
04:15
put down a layerlag of calciumcalcium and then carbonatecarbonat, calciumcalcium and carbonatecarbonat.
108
240000
3000
lægge et lag kalcium og så karbonat, kalcium og karbonat.
04:18
It has the chemicalkemisk sequencessekvenser of aminoamino acidssyrer,
109
243000
3000
Den har den kemiske sekvens af aminosyrer,
04:21
whichhvilken sayssiger, "This is how to buildbygge the structurestruktur.
110
246000
2000
der siger, "Dette er hvordan man bygger strukturen.
04:23
Here'sHer er the DNADNA sequencesekvens, here'sher er the proteinprotein sequencesekvens
111
248000
2000
Her er DNA sekvensen, her er proteinsekvensen
04:25
in orderbestille to do it."
112
250000
2000
til at kunne gøre det."
04:27
And so an interestinginteressant ideaide is, what if you could take any materialmateriale that you wanted,
113
252000
3000
Så en interessant ide er, hvad hvis man kunne tage et hvilket som helst materiale man ville,
04:30
or any elementelement on the periodicperiodisk tabletabel,
114
255000
2000
eller hvilket som helst element i det periodiske system,
04:32
and find its correspondingtilsvarende DNADNA sequencesekvens,
115
257000
3000
og finder dens tilsvarende DNA sekvens,
04:35
then codekode it for a correspondingtilsvarende proteinprotein sequencesekvens
116
260000
2000
og så koder den til en tilsvarende proteinsekvens
04:37
to buildbygge a structurestruktur, but not buildbygge an abaloneabalone shellskal --
117
262000
3000
for at bygge en struktur, men ikke bygger en abaloneskal --
04:40
buildbygge something that, throughigennem naturenatur,
118
265000
2000
men bygger noget der, gennem naturen,
04:42
it has never had the opportunitylejlighed to work with yetendnu.
119
267000
3000
har den aldrig fået muligheden til at arbejde endnu.
04:45
And so here'sher er the periodicperiodisk tabletabel.
120
270000
2000
Så her er det periodiske system.
04:47
And I absolutelyabsolut love the periodicperiodisk tabletabel.
121
272000
2000
Og jeg elsker absolut det periodiske system.
04:49
EveryHver yearår for the incomingindgående freshmanRusser classklasse at MITMIT,
122
274000
3000
Hvert år ved den tiltrædende førsteårselev klasse ved MIT,
04:52
I have a periodicperiodisk tabletabel madelavet that sayssiger,
123
277000
2000
har jeg lavet en periodisk tabel der siger,
04:54
"WelcomeVelkommen to MITMIT. Now you're in your elementelement."
124
279000
3000
"Velkommen til MIT. Du er nu i dit rette element."
04:57
And you flipflip it over, and it's the aminoamino acidssyrer
125
282000
3000
Og man vender den om, og det er aminosyrer
05:00
with the PHPH at whichhvilken they have differentforskellige chargesafgifter.
126
285000
2000
med PH værdien hvor de har forskellige ladninger.
05:02
And so I give this out to thousandstusinder of people.
127
287000
3000
Så jeg giver dette til tusindevis af mennesker.
05:05
And I know it sayssiger MITMIT, and this is CaltechCaltech,
128
290000
2000
Og jeg ved der står MIT, og dette er Caltech,
05:07
but I have a couplepar extraekstra if people want it.
129
292000
2000
men jeg har et par ekstra hvis folk vil have dem.
05:09
And I was really fortunateheldige
130
294000
2000
Og det var virkelig heldigt
05:11
to have PresidentFormand ObamaObama visitbesøg my lablab this yearår
131
296000
2000
at have President Obama på besøg i mit laboratorium sidste år
05:13
on his visitbesøg to MITMIT,
132
298000
2000
på hans visit til MIT,
05:15
and I really wanted to give him a periodicperiodisk tabletabel.
133
300000
2000
og jeg ville virkelig gerne give ham det periodiske system.
05:17
So I stayedopholdt sig up at night, and I talkedtalte to my husbandmand,
134
302000
2000
Så jeg blev oppe om natten, og jeg talte med min mand,
05:19
"How do I give PresidentFormand ObamaObama a periodicperiodisk tabletabel?
135
304000
3000
"Hvordan giver jeg President Obama det periodiske system?
05:22
What if he sayssiger, 'Oh' Åh, I alreadyallerede have one,'
136
307000
2000
Hvad hvis han siger, 'Åh, den har jeg allerede.'
05:24
or, 'I've' Jeg har alreadyallerede memorizedudenad it'det '?" (LaughterLatter)
137
309000
2000
eller, 'Jeg har allerede lært den udenad'?" (Latter)
05:26
And so he camekom to visitbesøg my lablab
138
311000
2000
Så han kom og besøgte mit laboratorium
05:28
and lookedkigget around -- it was a great visitbesøg.
139
313000
2000
og kiggede omkring -- det var et storartet besøg.
05:30
And then afterwardbagefter, I said,
140
315000
2000
Og bagefter, sagde jeg,
05:32
"SirSir, I want to give you the periodicperiodisk tabletabel
141
317000
2000
"Sir, jeg vil give dig det periodiske system
05:34
in casetilfælde you're ever in a bindbinde and need to calculateBeregn molecularmolekylær weightvægt."
142
319000
4000
for det tilfælde at du kommer i knibe og har brug for at beregne molekylevægt."
05:38
And I thought molecularmolekylær weightvægt soundedlød much lessmindre nerdynørdet
143
323000
2000
Og jeg troede molekylær vægt lød meget mindre nørdet
05:40
than molarkindtand massmasse.
144
325000
2000
end molær masse.
05:42
And so he lookedkigget at it,
145
327000
2000
Så han kiggede på den,
05:44
and he said,
146
329000
2000
og han sagde,
05:46
"Thank you. I'll look at it periodicallyperiodisk."
147
331000
2000
"Tak. Jeg vil kigge på det periodisk."
05:48
(LaughterLatter)
148
333000
2000
(Latter)
05:50
(ApplauseBifald)
149
335000
4000
(Bifald)
05:54
And latersenere in a lectureforedrag that he gavegav on cleanren energyenergi,
150
339000
3000
Og senere i en forelæsning som han gav om ren energi
05:57
he pulledtrukket it out and said,
151
342000
2000
fandt han det frem og sagde,
05:59
"And people at MITMIT, they give out periodicperiodisk tablestabeller."
152
344000
2000
"Og folkene ved MIT, de gav mig dette periodiske system."
06:01
So basicallyi bund og grund what I didn't tell you
153
346000
3000
Så det jeg dybest set ikke fortalte jer
06:04
is that about 500 millionmillion yearsflere år agosiden, organismsorganismer starterforret makingmaking materialsmaterialer,
154
349000
3000
er at for cirka 500 millioner år siden, begyndte organismer at lave materialer,
06:07
but it tooktog them about 50 millionmillion yearsflere år to get good at it.
155
352000
2000
men det tog dem cirka 50 millioner år at blive gode til det.
06:09
It tooktog them about 50 millionmillion yearsflere år
156
354000
2000
Det tog dem cirka 50 millioner år
06:11
to learnlære how to perfectperfektionere how to make that abaloneabalone shellskal.
157
356000
2000
at lære hvordan man perfektionerer det at lave abaloneskaller.
06:13
And that's a hardhårdt sellsælge to a graduatebestå studentstuderende. (LaughterLatter)
158
358000
2000
Og det er hårdt at sælge til kandidatstuderende. (Latter)
06:15
"I have this great projectprojekt -- 50 millionmillion yearsflere år."
159
360000
3000
"Jeg har dette imponerende projekt -- 50 millioner år."
06:18
And so we had to developudvikle a way
160
363000
2000
Så vi skulle udvikle en måde
06:20
of tryingforsøger to do this more rapidlyhurtigt.
161
365000
2000
til at prøve at gøre dette hurtigere.
06:22
And so we use a virusvirus that's a non-toxicgiftfri virusvirus
162
367000
2000
Så vi bruger en virus der er en ikke giftig virus
06:24
calledhedder M13 bacteriophagebacteriophage
163
369000
2000
der hedder M13 bakteriofag
06:26
that's jobjob is to infectinficere bacteriabakterie.
164
371000
2000
hvis job er at inficere bakterie.
06:28
Well it has a simpleenkel DNADNA structurestruktur
165
373000
2000
Jamen den har en simpel DNA struktur
06:30
that you can go in and cutskære and pastesæt ind
166
375000
2000
som man kan gå ind og klippe og klistre
06:32
additionalyderligere DNADNA sequencessekvenser into it.
167
377000
2000
yderligere DNA sekvenser i.
06:34
And by doing that, it allowstillader the virusvirus
168
379000
2000
Og ved at gøre det, tillader det viruset
06:36
to expressudtrykke randomtilfældig proteinprotein sequencessekvenser.
169
381000
3000
at udtrykke tilfældige protein sekvenser.
06:39
And this is prettysmuk easylet biotechnologybioteknologi.
170
384000
2000
Og dette er ret nem bioteknologi.
06:41
And you could basicallyi bund og grund do this a billionmilliard timesgange.
171
386000
2000
Og man kunne dybest set gøre dette en milliard gange.
06:43
And so you can go in and have a billionmilliard differentforskellige virusesvirus
172
388000
2000
Så man kan gå ind og have en milliard forskellige virusser
06:45
that are all geneticallygenetisk identicalidentisk,
173
390000
2000
der alle er genetisk identiske,
06:47
but they differafvige from eachhver other basedbaseret on theirderes tipsTips,
174
392000
2000
men de er forskellige fra hinanden baseret på deres spids,
06:49
on one sequencesekvens
175
394000
2000
på en sekvens
06:51
that codeskoder for one proteinprotein.
176
396000
2000
der koder et protein.
06:53
Now if you take all billionmilliard virusesvirus,
177
398000
2000
Hvis man nu tager alle en milliard virusser,
06:55
and you can put them in one dropdråbe of liquidvæske,
178
400000
2000
og man kan putte dem i en dråbe væske,
06:57
you can forcekraft them to interactinteragere with anything you want on the periodicperiodisk tabletabel.
179
402000
3000
kan man tvinge dem til at interagere med hvad som helst man vil i det periodiske system.
07:00
And throughigennem a processbehandle of selectionudvælgelse evolutionudvikling,
180
405000
2000
Og gennem en evolutionær udvælgelsesproces,
07:02
you can pulltrække one out of a billionmilliard that does something that you'ddu ville like it to do,
181
407000
3000
kan man vælge en ud af en milliard der gør noget man vil have det til,
07:05
like growdyrke a batterybatteri or growdyrke a solarsol cellcelle.
182
410000
2000
som at dyrke et batteri eller en solcelle.
07:07
So basicallyi bund og grund, virusesvirus can't replicatereplikere themselvesdem selv; they need a hostvært.
183
412000
3000
Så i bund og grund, kan virusser ikke reproducere; de har brug for en vært.
07:10
OnceÉn gang you find that one out of a billionmilliard,
184
415000
2000
Når man finder den ene ud af milliarden,
07:12
you infectinficere it into a bacteriabakterie,
185
417000
2000
inficerer man den ind i en bakterie,
07:14
and you make millionsmillioner and billionsmilliarder of copieskopier
186
419000
2000
og man laver millioner af millioner af kopier
07:16
of that particularsærlig sequencesekvens.
187
421000
2000
af den bestemte sekvens.
07:18
And so the other thing that's beautifulsmuk about biologybiologi
188
423000
2000
Så den anden ting der er smuk ved biologi,
07:20
is that biologybiologi givesgiver you really exquisiteudsøgt structuresstrukturer
189
425000
2000
er at biologi giver os virkelig elegante strukturer
07:22
with nicepæn linklink scalesskalaer.
190
427000
2000
med flotte sammenkædede niveauer.
07:24
And these virusesvirus are long and skinnymager,
191
429000
2000
Og disse virusser er lange og tynde,
07:26
and we can get them to expressudtrykke the abilityevne
192
431000
2000
og vi kan få dem til at udtrykke evnen
07:28
to growdyrke something like semiconductorshalvledere
193
433000
2000
til at dyrke noget som halvledere
07:30
or materialsmaterialer for batteriesbatterier.
194
435000
2000
eller materialer til batterier.
07:32
Now this is a high-poweredhøjeffekthøjttalere batterybatteri that we grewvoksede in my lablab.
195
437000
3000
Nu er dette et kraftigt batteri vi dyrkede i mit laboratorium.
07:35
We engineeredmanipuleret a virusvirus to pickplukke up carbonkulstof nanotubesnanorør.
196
440000
3000
Vi designede et virus til at samle kulstof nanorør.
07:38
So one parten del of the virusvirus grabsgriber a carbonkulstof nanotubenanorør.
197
443000
2000
Så en del af virussen snupper et kulstof nanorør.
07:40
The other parten del of the virusvirus has a sequencesekvens
198
445000
2000
Den anden del af virussen har en sekvens
07:42
that can growdyrke an electrodeelektrode materialmateriale for a batterybatteri.
199
447000
3000
der kan dyrke et elektrode materiale til et batteri.
07:45
And then it wiresledninger itselfsig selv to the currentnuværende collectorCollector.
200
450000
3000
Og så tilslutter den sig selv til den nuværende samler.
07:48
And so throughigennem a processbehandle of selectionudvælgelse evolutionudvikling,
201
453000
2000
Så gennem en evolutionær udvælgelsesproces,
07:50
we wentgik from beingvære ablei stand to have a virusvirus that madelavet a crummycrummy batterybatteri
202
455000
3000
gik vi fra at være i stand til at have en virus der lavede usselt batteri
07:53
to a virusvirus that madelavet a good batterybatteri
203
458000
2000
til en virus der lavede et godt batteri
07:55
to a virusvirus that madelavet a record-breakingrekordstor, high-poweredhøjeffekthøjttalere batterybatteri
204
460000
3000
til en virus der lavede kraftige batterier der slog tidlige rekorder,
07:58
that's all madelavet at roomværelse temperaturetemperatur, basicallyi bund og grund at the benchbænk toptop.
205
463000
3000
der alt sammen bliver lavet ved stuetemperatur, dybest set på brugsstedet.
08:01
And that batterybatteri wentgik to the WhiteHvid HouseHus for a presstrykke conferencekonference.
206
466000
3000
Og det batteri var med ved det Hvide Hus til en pressekonference.
08:04
I broughtbragt it here.
207
469000
2000
Jeg tog det med her.
08:06
You can see it in this casetilfælde -- that's lightingbelysning this LED.
208
471000
3000
Man kan se den i denne kasse -- den giver lys til denne LED.
08:09
Now if we could scalevægt this,
209
474000
2000
Hvis man nu kunne lave det i et andet størrelsesforhold,
08:11
you could actuallyrent faktisk use it
210
476000
2000
kunne man faktisk bruge det
08:13
to runløb your PriusPrius,
211
478000
2000
til at drive ens Prius,
08:15
whichhvilken is my dreamdrøm -- to be ablei stand to drivekøre a virus-poweredvirus drevne- carbil.
212
480000
3000
hvilket er min drøm -- at være i stand til at køre en virus drevet bil.
08:19
But it's basicallyi bund og grund --
213
484000
2000
Men det er i bund og grund --
08:21
you can pulltrække one out of a billionmilliard.
214
486000
3000
man kan vælge en ud af milliard.
08:24
You can make lots of amplificationsforstærkninger to it.
215
489000
2000
Man kan lave mange suppleringer til det.
08:26
BasicallyDybest set, you make an amplificationforstærkning in the lablab,
216
491000
2000
Dybest set, kunne man lave en supplering i laboratoriet,
08:28
and then you get it to self-assembleselv samle
217
493000
2000
og så kunne man få det til at samle sig selv
08:30
into a structurestruktur like a batterybatteri.
218
495000
2000
til en struktur ligesom et batteri.
08:32
We're ablei stand to do this alsoogså with catalysiskatalyse.
219
497000
2000
Vi er i stand til også at gøre dette med katalyse.
08:34
This is the exampleeksempel
220
499000
2000
Dette er eksemplet
08:36
of photocatalyticfotokatalytiske splittingopdele of watervand.
221
501000
2000
på fotokatalytisk deling af vand.
08:38
And what we'vevi har been ablei stand to do
222
503000
2000
Og det vi har været i stand til at gøre
08:40
is engineeringeniør a virusvirus to basicallyi bund og grund take dye-absorbingDye-absorberende moleculesmolekyler
223
505000
3000
er at designe et virus til dybest set at tage farvestof absorberende molekyler
08:43
and linelinje them up on the surfaceoverflade of the virusvirus
224
508000
2000
og sætte dem på linje på virussets overflade
08:45
so it actshandlinger as an antennaantenne,
225
510000
2000
så det virker som en antenne,
08:47
and you get an energyenergi transferoverførsel acrosset kors the virusvirus.
226
512000
2000
og man kan få en energi overførsel hen over virusset.
08:49
And then we give it a secondanden genegen
227
514000
2000
Og så giver vi det et andet gen
08:51
to growdyrke an inorganicuorganisk materialmateriale
228
516000
2000
til at dyrke et uorganisk materiale
08:53
that can be used to splitdele watervand
229
518000
2000
der kan bruges til at dele vand
08:55
into oxygenilt and hydrogenhydrogen
230
520000
2000
til oxygen og hydrogen
08:57
that can be used for cleanren fuelsbrændstoffer.
231
522000
2000
der kan bruges til ren brændstof.
08:59
And I broughtbragt an exampleeksempel with me of that todayi dag.
232
524000
2000
Og jeg har taget et eksempel med mig i dag.
09:01
My studentsstuderende promisedlovede me it would work.
233
526000
2000
Mine studerende lovede mig at det ville virke.
09:03
These are virus-assembledvirus samlet- nanowiresnanowires.
234
528000
2000
Der er virus samlede nanotråde.
09:05
When you shineskinne lightlys on them, you can see them bubblingsprudlende.
235
530000
3000
Når man skinner lys på dem, kan man se at de bobler.
09:08
In this casetilfælde, you're seeingat se oxygenilt bubblesbobler come out.
236
533000
3000
I dette tilfælde, ser man oxygen boblerne komme ud.
09:12
And basicallyi bund og grund, by controllingkontrollerende the genesgener,
237
537000
3000
Og dybest set, ved at kontrollere generne,
09:15
you can controlkontrollere multiplemange materialsmaterialer to improveforbedre your deviceenhed performanceydeevne.
238
540000
3000
kan man kontrollere adskillige materialer til at forbedre ens apparats præstation.
09:18
The last exampleeksempel are solarsol cellsceller.
239
543000
2000
Det sidste eksempel er solceller.
09:20
You can alsoogså do this with solarsol cellsceller.
240
545000
2000
Man kan også gøre dette med solceller.
09:22
We'veVi har been ablei stand to engineeringeniør virusesvirus
241
547000
2000
Vi har været i stand til at designe virusser
09:24
to pickplukke up carbonkulstof nanotubesnanorør
242
549000
2000
til at samle kulfiber nanorørene
09:26
and then growdyrke titaniumTitanium dioxidedioxid around them --
243
551000
4000
og så dyrke titaniumdioxid omkring dem --
09:30
and use as a way of getting electronselektroner throughigennem the deviceenhed.
244
555000
4000
og bruge som en måde til at få elektronerne gennem apparatet.
09:34
And what we'vevi har foundfundet is throughigennem geneticgenetiske engineeringingeniørarbejde,
245
559000
2000
Og det vi har fundet ud af gennem genetisk design,
09:36
we can actuallyrent faktisk increaseøge
246
561000
2000
er at vi faktisk kan forhøje
09:38
the efficiencieseffektivitet of these solarsol cellsceller
247
563000
3000
effektiviteten af disse solceller
09:41
to recordoptage numbersnumre
248
566000
2000
til rekordhøje tal
09:43
for these typestyper of dye-sensitizedDye sensibiliseret systemssystemer.
249
568000
3000
for denne type farvestof følsomme systemer.
09:46
And I broughtbragt one of those as well
250
571000
2000
Og jeg medbragte en af dem også
09:48
that you can playSpille around with outsideuden for afterwardbagefter.
251
573000
3000
som man kan lege rundt med udenfor bagefter.
09:51
So this is a virus-basedvirus-baseret solarsol cellcelle.
252
576000
2000
Dette er en virusbaseret solcelle.
09:53
ThroughGennem evolutionudvikling and selectionudvælgelse,
253
578000
2000
Gennem evolution og udvælgelse,
09:55
we tooktog it from an eightotte percentprocent efficiencyeffektivitet solarsol cellcelle
254
580000
3000
vi det fra en otte procent effektiv solcelle
09:58
to an 11 percentprocent efficiencyeffektivitet solarsol cellcelle.
255
583000
3000
til en 11 procent effektiv solcelle.
10:01
So I hopehåber that I've convincedoverbevist you
256
586000
2000
Så jeg håber at jeg overbeviste jer
10:03
that there's a lot of great, interestinginteressant things to be learnedlærte
257
588000
3000
om at der er mange gode, interessante ting at lære
10:06
about how naturenatur makesmærker materialsmaterialer --
258
591000
2000
om hvordan naturen laver materialer --
10:08
and takingtager it the nextNæste steptrin
259
593000
2000
og tage det næste skridt
10:10
to see if you can forcekraft,
260
595000
2000
for at se om man kan påvirke,
10:12
or whetherom you can take advantagefordel of how naturenatur makesmærker materialsmaterialer,
261
597000
2000
eller om man kan udnytte hvordan naturen laver materialer,
10:14
to make things that naturenatur hasn'thar ikke yetendnu dreameddrømte of makingmaking.
262
599000
3000
til at lave ting som naturen endnu ikke har drømmet om at lave.
10:17
Thank you.
263
602000
2000
Tak.

▲Back to top

ABOUT THE SPEAKER
Angela Belcher - Biological engineer
Angela Belcher looks to nature for inspiration on how to engineer viruses to create extraordinary new materials.

Why you should listen

With a bachelors in Creative Studies and a Ph.D. in Inorganic Chemistry, Angela Belcher has made a career out of finding surprising and innovative solutions to energy problems.

As head of the Biomolecular Materials Group at MIT, Belcher brings together the fields of materials chemistry, electrical engineering and molecular biology to engineer viruses that can create batteries and clean energy sources. A MacArthur Fellow, she also founded Cambrios Technologies, a Cambridge-based startup focused on applying her work with natural biological systems to the manufacture and assembly of electronic, magnetic and other commercially important materials. TIME magazine named her a climate-change hero in 2007.

Watch an animation of Angela Belcher's life story >>

More profile about the speaker
Angela Belcher | Speaker | TED.com