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.

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Angela Belcher | Speaker | TED.com
TEDxCaltech

Angela Belcher: Using nature to grow batteries

Angela Belcher: come usare la natura per far crescere una batteria

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Inspirandosi alla conchiglia dell'abalone, Angela Belcher programma i virus per costruire delle eleganti strutture su scala nanometrica che possono essere usate dagli uomini. Tramite un processo di evoluzione guidata per selezionare i geni ad alta performance, Angela ha prodotto dei virus che sanno costruire delle nuove e potenti batterie, combustibili puliti a idrogeno e celle solari da record. Ci mostra come a TEDxCaltech.
- Biological engineer
Angela Belcher looks to nature for inspiration on how to engineer viruses to create extraordinary new materials. Full bio

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I thought I would talk a little bitpo about how naturenatura makesfa materialsmateriale.
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3000
Ho pensato di parlarvi un po' di come la natura produca i materiali.
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I broughtportato alonglungo with me an abaloneAbalone shellconchiglia.
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2000
Ho portato con me un abalone (haliotis, orecchia di mare).
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This abaloneAbalone shellconchiglia is a biocompositeBiocomposite materialMateriale
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5000
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Questo abalone è un materiale biocomposto
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that's 98 percentper cento by massmassa calciumcalcio carbonatecarbonato
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8000
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costituito al 98 per cento della massa da carbonato di calcio
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and two percentper cento by massmassa proteinproteina.
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e al due per cento da proteine.
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YetAncora, it's 3,000 timesvolte tougherpiù dura
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Eppure, è 3000 volte più duro
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than its geologicalgeologica counterpartcontroparte.
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15000
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del suo equivalente geologico.
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And a lot of people mightpotrebbe use structuresstrutture like abaloneAbalone shellsconchiglie,
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E molte persone usano strutture simili all'abalone,
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like chalkgesso.
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tipo il gesso.
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I've been fascinatedaffascinato by how naturenatura makesfa materialsmateriale,
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Sono rimasta affascinata da come la natura produca materiali,
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and there's a lot of sequencesequenza
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e c'è una lunga sequenza
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to how they do suchcome an exquisitesquisita joblavoro.
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per come fare un lavoro così squisito.
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PartParte of it is that these materialsmateriale
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In parte il motivo è che questi materiali
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are macroscopicmacroscopico in structurestruttura,
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hanno una struttura macroscopica,
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but they're formedformato at the nanoscalesu scala nanometrica.
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32000
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ma vengono formati su scala nanometrica.
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They're formedformato at the nanoscalesu scala nanometrica,
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34000
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Sono formati su scala nanometrica,
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and they use proteinsproteine that are codedcodificato by the geneticgenetico levellivello
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36000
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e usano le proteine che sono codificate al livello genetico
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that allowpermettere them to buildcostruire these really exquisitesquisita structuresstrutture.
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39000
3000
e che permettono di costruire queste strutture davvero raffinate.
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So something I think is very fascinatingaffascinante
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42000
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Quindi ciò che penso sia molto affascinante
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is what if you could give life
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44000
3000
è che cosa ne pensate se si potesse dar vita
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to non-livingnon viventi structuresstrutture,
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a strutture inanimate
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like batteriesbatterie and like solarsolare cellscellule?
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49000
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come le batterie o le celle solari?
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What if they had some of the samestesso capabilitiescapacità
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51000
2000
E se avessero alcune delle capacità
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that an abaloneAbalone shellconchiglia did,
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che ha l'abalone,
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in termscondizioni of beingessere ablecapace
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55000
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per quanto riguarda l'essere in grado
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to buildcostruire really exquisitesquisita structuresstrutture
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57000
2000
di costruire strutture davvero raffinate
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at roomcamera temperaturetemperatura and roomcamera pressurepressione,
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59000
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a temperatura ambiente e pressione ambiente,
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usingutilizzando non-toxicnon tossico chemicalssostanze chimiche
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61000
2000
usando composti chimici non tossici
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and addingaggiungendo no toxictossico materialsmateriale back into the environmentambiente?
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63000
3000
e senza immettere materiali tossici nell'ambiente?
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So that's the visionvisione that I've been thinkingpensiero about.
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66000
3000
Allora, è questa l'idea su cui ho continuato a riflettere.
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And so what if you could growcrescere a batterybatteria in a PetriPetri dishpiatto?
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69000
2000
E se si potesse far crescere una batteria in una capsula di Petri?
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Or, what if you could give geneticgenetico informationinformazione to a batterybatteria
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71000
3000
O se si potesse dare dell'informazione genetica ad una batteria
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so that it could actuallyin realtà becomediventare better
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74000
2000
cosicché potrebbe addirittura migliorare
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as a functionfunzione of time,
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76000
2000
nel tempo,
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and do so in an environmentallyl'ambiente friendlyamichevole way?
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78000
2000
e fare ciò in modo sostenibile per l'ambiente?
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And so, going back to this abaloneAbalone shellconchiglia,
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80000
3000
E quindi, tornando all'abalone,
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besidesinoltre beingessere nano-structurednano-strutturati,
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83000
2000
oltre ad essere nano-strutturato,
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one thing that's fascinatingaffascinante,
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85000
2000
una cosa che è affascinante,
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is when a malemaschio and a femalefemmina abaloneAbalone get togetherinsieme,
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87000
2000
è che quando un maschio ed una femmina di abalone di uniscono,
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they passpassaggio on the geneticgenetico informationinformazione
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89000
2000
inoltrano l'informazione genetica
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that saysdice, "This is how to buildcostruire an exquisitesquisita materialMateriale.
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91000
3000
che dice "Ecco come si costruisce un materiale squisito.
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Here'sQui è how to do it at roomcamera temperaturetemperatura and pressurepressione,
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94000
2000
Ecco come farlo a temperature e pressione ambiente,
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usingutilizzando non-toxicnon tossico materialsmateriale."
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96000
2000
senza usare materiali tossici."
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SameStesso with diatomsdiatomee, whichquale are shownmostrato right here, whichquale are glasseousvetrose structuresstrutture.
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98000
3000
Lo stesso per le diatomee, mostrate qui, che sono strutture vetrose.
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EveryOgni time the diatomsdiatomee replicatereplicare,
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101000
2000
Ogni volta che le diatomee si replicano,
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they give the geneticgenetico informationinformazione that saysdice,
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103000
2000
danno l'informazione genetica, la quale dice
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"Here'sQui è how to buildcostruire glassbicchiere in the oceanoceano
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105000
2000
"Ecco come si costruisce il vetro nell'oceano
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that's perfectlyperfettamente nano-structurednano-strutturati.
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107000
2000
un vetro che è perfettamente nano-strutturato.
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And you can do it the samestesso, over and over again."
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109000
2000
E lo si può fare identico ogni volta ripetutamente."
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So what if you could do the samestesso thing
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E se potessimo fare la stessa cosa
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with a solarsolare cellcellula or a batterybatteria?
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113000
2000
per una cella solare o una batteria?
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I like to say my favoritefavorito biomaterialbiomateriale is my fourquattro year-oldanni.
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115000
3000
Mi piace dirla così, che il mio biomateriale preferito è mio figlio di 4 anni.
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But anyonechiunque who'schi è ever had, or knowsconosce, smallpiccolo childrenbambini
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118000
3000
Ma chiunque abbia mai avuto, o conosca, dei bambini piccoli
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knowsconosce they're incrediblyincredibilmente complexcomplesso organismsorganismi.
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121000
3000
sa che sono degli organismi incredibilmente complessi.
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And so if you wanted to convinceconvincere them
54
124000
2000
E quindi se volete convincerli
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to do something they don't want to do, it's very difficultdifficile.
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126000
2000
a fare qualcosa che non vogliono fare, è difficilissimo.
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So when we think about futurefuturo technologiestecnologie,
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128000
3000
Quindi quando immaginiamo le tecnologie del futuro,
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we actuallyin realtà think of usingutilizzando bacteriabatteri and virusvirus,
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131000
2000
pensiamo davvero di usare batteri e virus,
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simplesemplice organismsorganismi.
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133000
2000
organismi semplici.
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Can you convinceconvincere them to work with a newnuovo toolboxcasella degli strumenti,
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135000
2000
Riuscite a convincerli a lavorare con una nuova cassetta degli attrezzi,
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so that they can buildcostruire a structurestruttura
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137000
2000
cosicché possano costruire una struttura
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that will be importantimportante to me?
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139000
2000
che sia utile a me?
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AlsoAnche, when we think about futurefuturo technologiestecnologie,
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141000
2000
E poi, pensiamo alle tecnologie del futuro.
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we startinizio with the beginninginizio of EarthTerra.
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143000
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Ma cominciamo dall'inizio, dai primordi della Terra.
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BasicallyFondamentalmente, it tookha preso a billionmiliardo yearsanni
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145000
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Praticamente, c'è voluto un miliardo di anni
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to have life on EarthTerra.
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147000
2000
per avere la vita sulla Terra.
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And very rapidlyrapidamente, they becamedivenne multi-cellularmulti-cellulare,
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149000
2000
E molto rapidamente, gli organismi diventarono multi-cellulari,
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they could replicatereplicare, they could use photosynthesisfotosintesi
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151000
3000
impararono a replicarsi, a fare la fotosintesi
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as a way of gettingottenere theirloro energyenergia sourcefonte.
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154000
2000
come mezzo di approvvigionamento energetico.
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But it wasn'tnon era untilfino a about 500 millionmilione yearsanni agofa --
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156000
2000
Ma non fu prima di 500 milioni di anni fa --
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duringdurante the CambrianCambriano geologicgeologico time periodperiodo --
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158000
2000
durante il periodo geologico Cambriano --
02:55
that organismsorganismi in the oceanoceano startediniziato makingfabbricazione harddifficile materialsmateriale.
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160000
3000
che gli organismi degli oceani cominciarono a produrre materiali duri.
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Before that, they were all softmorbido, fluffysoffici structuresstrutture.
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163000
3000
Prima di allora erano tutte strutture molli e soffici.
03:01
And it was duringdurante this time
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166000
2000
E fu durante questo periodo
03:03
that there was increasedè aumentato calciumcalcio and ironferro
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168000
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che la concentrazione nell'ambiente
03:05
and siliconsilicio in the environmentambiente,
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170000
2000
di calcio, ferro e silicio aumentarono.
03:07
and organismsorganismi learnedimparato how to make harddifficile materialsmateriale.
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172000
3000
E gli organismi impararono a produrre materiali duri.
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And so that's what I would like be ablecapace to do --
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175000
2000
E quindi è questo quello che vorrei riuscire a fare --
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convinceconvincere biologybiologia
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177000
2000
convincere la biologia
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to work with the restriposo of the periodicperiodico tabletavolo.
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179000
2000
a lavorare con il resto della tavola periodica.
03:16
Now if you look at biologybiologia,
80
181000
2000
Ora se date un'occhiata alla biologia,
03:18
there's manymolti structuresstrutture like DNADNA and antibodiesanticorpi
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183000
2000
ci sono tante strutture come il DNA e gli anticorpi
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and proteinsproteine and ribosomesribosomi that you've heardsentito about
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185000
2000
e le proteine e i ribosomi di cui avete sentito parlare
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that are alreadygià nano-structurednano-strutturati.
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187000
2000
e che sono delle nano-strutture.
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So naturenatura alreadygià gives us
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189000
2000
Quindi la natura ci dà già
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really exquisitesquisita structuresstrutture on the nanoscalesu scala nanometrica.
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191000
2000
delle strutture davvero raffinate a livello nanoscopico.
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What if we could harnessimbracatura them
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193000
2000
E se riuscissimo a sfruttarle
03:30
and convinceconvincere them to not be an antibodyanticorpo
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195000
2000
e a convincerle non di essere un anticorpo
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that does something like HIVHIV?
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197000
2000
che fa qualcosa come per l'HIV?
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But what if we could convinceconvincere them
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199000
2000
Ma piuttosto se le potessimo convincere
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to buildcostruire a solarsolare cellcellula for us?
90
201000
2000
a costruire per noi una cella solare?
03:38
So here are some examplesesempi: these are some naturalnaturale shellsconchiglie.
91
203000
2000
Ecco qui alcuni esempi: queste sono conchiglie naturali.
03:40
There are naturalnaturale biologicalbiologico materialsmateriale.
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205000
2000
Ci sono materiali biologici naturali.
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The abaloneAbalone shellconchiglia here -- and if you fracturefrattura it,
93
207000
2000
Qui l'abalone -- e se lo si rompe,
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you can look at the factfatto that it's nano-structurednano-strutturati.
94
209000
2000
si può notare il fatto che è nano-strutturato.
03:46
There's diatomsdiatomee madefatto out of SIOSIO2,
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211000
3000
Ci sono diatomee fatte di SiO2 (ossido di silicio),
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and they're magnetotacticmagnetotattici bacteriabatteri
96
214000
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e sono dei batteri magnetotattici
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that make smallpiccolo, single-domainsingolo dominio magnetsMagneti used for navigationnavigazione.
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216000
3000
che creano piccoli magneti a singolo dominio e li usano per navigare.
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What all these have in commonComune
98
219000
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Ciò che tutti questi hanno in comune
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is these materialsmateriale are structuredstrutturato at the nanoscalesu scala nanometrica,
99
221000
2000
è che questi materiali sono strutturati su scala nanometrica,
03:58
and they have a DNADNA sequencesequenza
100
223000
2000
ed hanno una sequenza di DNA
04:00
that codescodici for a proteinproteina sequencesequenza
101
225000
2000
che codifica una sequenza proteica,
04:02
that gives them the blueprintBlueprint
102
227000
2000
che rappresenta il disegno tecnico, il progetto,
04:04
to be ablecapace to buildcostruire these really wonderfulmeraviglioso structuresstrutture.
103
229000
2000
con le indicazioni per costruire queste strutture favolose.
04:06
Now, going back to the abaloneAbalone shellconchiglia,
104
231000
2000
Ora, tornando all'abalone,
04:08
the abaloneAbalone makesfa this shellconchiglia by havingavendo these proteinsproteine.
105
233000
3000
l'abalone costruisce la conchiglia grazie a queste proteine.
04:11
These proteinsproteine are very negativelynegativamente chargedcarico.
106
236000
2000
Queste proteine sono fortemente cariche negativamente.
04:13
And they can pullTirare calciumcalcio out of the environmentambiente,
107
238000
2000
E possono estrarre il calcio dall'ambiente,
04:15
put down a layerstrato of calciumcalcio and then carbonatecarbonato, calciumcalcio and carbonatecarbonato.
108
240000
3000
fare uno strato di calcio e poi di carbonato, e poi calcio e carbonato ancora.
04:18
It has the chemicalchimico sequencessequenze of aminoamino acidsacidi,
109
243000
3000
Ha la sequenza chimica degli amminoacidi
04:21
whichquale saysdice, "This is how to buildcostruire the structurestruttura.
110
246000
2000
che dice: "Ecco come costruire la struttura.
04:23
Here'sQui è the DNADNA sequencesequenza, here'secco the proteinproteina sequencesequenza
111
248000
2000
Ecco la sequenza di DNA, la sequenza proteica
04:25
in orderordine to do it."
112
250000
2000
che ti dice come fare."
04:27
And so an interestinginteressante ideaidea is, what if you could take any materialMateriale that you wanted,
113
252000
3000
E quindi è interessante l'idea per cui si vorrebbe scegliere un qualsiasi materiale,
04:30
or any elementelemento on the periodicperiodico tabletavolo,
114
255000
2000
o un elemento qualsiasi della tavola periodica,
04:32
and find its correspondingcorrispondente DNADNA sequencesequenza,
115
257000
3000
e poter trovare la corrispondente sequenza di DNA,
04:35
then codecodice it for a correspondingcorrispondente proteinproteina sequencesequenza
116
260000
2000
quindi codificarla per la sequenza proteica corrispondente
04:37
to buildcostruire a structurestruttura, but not buildcostruire an abaloneAbalone shellconchiglia --
117
262000
3000
per quindi costruire una struttura che non sia la conchiglia dell'abalone --
04:40
buildcostruire something that, throughattraverso naturenatura,
118
265000
2000
ma qualcosa su cui la natura
04:42
it has never had the opportunityopportunità to work with yetancora.
119
267000
3000
non ha ancora mai avuto l'opportunità di lavorarci su.
04:45
And so here'secco the periodicperiodico tabletavolo.
120
270000
2000
E allora ecco la tavola periodica degli elementi.
04:47
And I absolutelyassolutamente love the periodicperiodico tabletavolo.
121
272000
2000
E io amo da matti la tavola periodica.
04:49
EveryOgni yearanno for the incomingin arrivo freshmanmatricola classclasse at MITMIT,
122
274000
3000
Ogni anno, per gli studenti entranti al MIT,
04:52
I have a periodicperiodico tabletavolo madefatto that saysdice,
123
277000
2000
faccio fare una tabella periodica che dice
04:54
"WelcomeBenvenuto to MITMIT. Now you're in your elementelemento."
124
279000
3000
"Benvenuto al MIT. Ora sei nel tuo elemento."
04:57
And you flipFlip it over, and it's the aminoamino acidsacidi
125
282000
3000
E se la giri, ci sono gli amminoacidi
05:00
with the PHPH at whichquale they have differentdiverso chargesoneri.
126
285000
2000
con il pH a cui hanno cariche diverse.
05:02
And so I give this out to thousandsmigliaia of people.
127
287000
3000
Quindi, la distribuii a migliaia di persone.
05:05
And I know it saysdice MITMIT, and this is CaltechCaltech,
128
290000
2000
E lo so che dice MIT, e qui siamo a Caltech,
05:07
but I have a couplecoppia extraextra if people want it.
129
292000
2000
ma ne ho alcune in più se qualcuno le vuole.
05:09
And I was really fortunatela fortuna
130
294000
2000
E sono stata davvero fortunata quest'anno
05:11
to have PresidentPresidente ObamaObama visitvisita my lablaboratorio this yearanno
131
296000
2000
di ricevere il Presidente Obama
05:13
on his visitvisita to MITMIT,
132
298000
2000
durante la sua visita al MIT,
05:15
and I really wanted to give him a periodicperiodico tabletavolo.
133
300000
2000
e volevo proprio dargli una di queste tavole periodiche.
05:17
So I stayedrimasto up at night, and I talkedparlato to my husbandmarito,
134
302000
2000
E così sono rimasta sveglia la notte prima, e ho chiesto a mio marito
05:19
"How do I give PresidentPresidente ObamaObama a periodicperiodico tabletavolo?
135
304000
3000
"Come faccio a dare la tavola periodica al Presidente Obama?
05:22
What if he saysdice, 'Oh' Oh, I alreadygià have one,'
136
307000
2000
E se dicesse, 'Ah, ne ho già una'
05:24
or, 'I've' Ho alreadygià memorizedmemorizzati it'e '?" (LaughterRisate)
137
309000
2000
oppure 'La so già a memoria'?"
05:26
And so he cameè venuto to visitvisita my lablaboratorio
138
311000
2000
Insomma, è venuto a visitare il mio laboratorio
05:28
and lookedguardato around -- it was a great visitvisita.
139
313000
2000
ed è stata proprio una bella visita.
05:30
And then afterwardpoi, I said,
140
315000
2000
E dopo, gli ho detto
05:32
"SirSir, I want to give you the periodicperiodico tabletavolo
141
317000
2000
"Signor Presidente, vorrei donarle la tavola periodica,
05:34
in casecaso you're ever in a bindlegare and need to calculatecalcolare molecularmolecolare weightpeso."
142
319000
4000
se mai lei dovesse calcolare il peso molecolare in una situazione difficile".
05:38
And I thought molecularmolecolare weightpeso soundedsuonava much lessDi meno nerdynerd
143
323000
2000
E pensai che peso molecolare sembrava molto meno da secchioni
05:40
than molarmolare massmassa.
144
325000
2000
che non massa molare.
05:42
And so he lookedguardato at it,
145
327000
2000
E lui l'ha guardata,
05:44
and he said,
146
329000
2000
e ha detto
05:46
"Thank you. I'll look at it periodicallyperiodicamente."
147
331000
2000
"Grazie. Ci darò un'occhiata periodicamente."
05:48
(LaughterRisate)
148
333000
2000
(Risate)
05:50
(ApplauseApplausi)
149
335000
4000
(Applausi)
05:54
And laterdopo in a lectureconferenza that he gaveha dato on cleanpulito energyenergia,
150
339000
3000
E in una lezione sulle energie pulite che fece successivamente,
05:57
he pulledtirato it out and said,
151
342000
2000
la tirò fuori e disse
05:59
"And people at MITMIT, they give out periodicperiodico tablestavoli."
152
344000
2000
"E quelli del MIT, distribuiscono tavole periodiche."
06:01
So basicallyfondamentalmente what I didn't tell you
153
346000
3000
Beh, quindi quello che non vi ho detto
06:04
is that about 500 millionmilione yearsanni agofa, organismsorganismi starterdispositivo d'avviamento makingfabbricazione materialsmateriale,
154
349000
3000
è che circa 500 milioni di anni fa, gli organismi cominciarono a produrre materiali,
06:07
but it tookha preso them about 50 millionmilione yearsanni to get good at it.
155
352000
2000
ma ci vollero circa 50 milioni di anni affinché diventassero bravi in ciò.
06:09
It tookha preso them about 50 millionmilione yearsanni
156
354000
2000
Ci vollero circa 50 milioni di anni
06:11
to learnimparare how to perfectperfezionare how to make that abaloneAbalone shellconchiglia.
157
356000
2000
affinché imparassero come perfezionarsi nel fare l'abalone.
06:13
And that's a harddifficile sellvendere to a graduatediplomato studentalunno. (LaughterRisate)
158
358000
2000
E questo fatto non viene visto di buon occhio da uno studente di dottorato.
06:15
"I have this great projectprogetto -- 50 millionmilione yearsanni."
159
360000
3000
"Ho un progetto fantastico -- 50 milioni di anni."
06:18
And so we had to developsviluppare a way
160
363000
2000
Quindi abbiamo dovuto sviluppare una maniera
06:20
of tryingprovare to do this more rapidlyrapidamente.
161
365000
2000
per provare a far ciò più rapidamente.
06:22
And so we use a virusvirus that's a non-toxicnon tossico virusvirus
162
367000
2000
Quindi usiamo un virus, un virus non nocivo
06:24
calledchiamato M13 bacteriophagebatteriofago
163
369000
2000
che si chiama batteriofago M13
06:26
that's joblavoro is to infectinfettare bacteriabatteri.
164
371000
2000
il cui compito è quello di infettare i batteri.
06:28
Well it has a simplesemplice DNADNA structurestruttura
165
373000
2000
Bene, ha una struttura del DNA semplice
06:30
that you can go in and cuttagliare and pasteincolla
166
375000
2000
che si può manipolare con l'aggiunta
06:32
additionalUlteriori DNADNA sequencessequenze into it.
167
377000
2000
di altre sequenze di DNA.
06:34
And by doing that, it allowsconsente the virusvirus
168
379000
2000
E facendo ciò, si dice al virus
06:36
to expressesprimere randomcasuale proteinproteina sequencessequenze.
169
381000
3000
di esprimere sequenze proteiche a caso.
06:39
And this is prettybella easyfacile biotechnologybiotecnologia.
170
384000
2000
Tutto ciò e' biotecnologia di base.
06:41
And you could basicallyfondamentalmente do this a billionmiliardo timesvolte.
171
386000
2000
E si può far ciò praticamente miliardi di volte.
06:43
And so you can go in and have a billionmiliardo differentdiverso virusesvirus
172
388000
2000
Quindi si possono avere un milione di virus diversi
06:45
that are all geneticallygeneticamente identicalidentico,
173
390000
2000
che sono geneticamente identici,
06:47
but they differdifferire from eachogni other basedbasato on theirloro tipsSuggerimenti,
174
392000
2000
ma hanno di diverso un pezzetto,
06:49
on one sequencesequenza
175
394000
2000
una sequenza
06:51
that codescodici for one proteinproteina.
176
396000
2000
che codifica una proteina.
06:53
Now if you take all billionmiliardo virusesvirus,
177
398000
2000
Ora se si prende questo milione di virus,
06:55
and you can put them in one dropfar cadere of liquidliquido,
178
400000
2000
e lo si mette in una goccia di liquido,
06:57
you can forcevigore them to interactinteragire with anything you want on the periodicperiodico tabletavolo.
179
402000
3000
li si può forzare ad interagire con qualsivoglia elemento della tavola periodica.
07:00
And throughattraverso a processprocesso of selectionselezione evolutionEvoluzione,
180
405000
2000
E attraverso un processo di evoluzione selettiva,
07:02
you can pullTirare one out of a billionmiliardo that does something that you'dfaresti like it to do,
181
407000
3000
si può estrarre dal mucchio quello che fa quella cosa specifica che si desidera,
07:05
like growcrescere a batterybatteria or growcrescere a solarsolare cellcellula.
182
410000
2000
come crescere un batterio, o una cella solare.
07:07
So basicallyfondamentalmente, virusesvirus can't replicatereplicare themselvesloro stessi; they need a hostospite.
183
412000
3000
Praticamente, i virus non possono replicarsi da soli, hanno bisogno di un ospite.
07:10
OnceVolta you find that one out of a billionmiliardo,
184
415000
2000
Una volta trovato quell'uno su un milione,
07:12
you infectinfettare it into a bacteriabatteri,
185
417000
2000
lo si inocula in un batterio,
07:14
and you make millionsmilioni and billionsmiliardi of copiescopie
186
419000
2000
e se ne fanno milioni e miliardi di copie
07:16
of that particularparticolare sequencesequenza.
187
421000
2000
di quella particolare sequenza.
07:18
And so the other thing that's beautifulbellissimo about biologybiologia
188
423000
2000
L'altra cosa bella della biologia
07:20
is that biologybiologia gives you really exquisitesquisita structuresstrutture
189
425000
2000
è che la biologia ci dà davvero strutture eccezionali
07:22
with nicesimpatico linkcollegamento scalesbilancia.
190
427000
2000
con buone relazioni tra grandezze diverse.
07:24
And these virusesvirus are long and skinnymagro,
191
429000
2000
E questi virus sono lunghi e sottili,
07:26
and we can get them to expressesprimere the abilitycapacità
192
431000
2000
e possiamo far sì che esprimano la capacità
07:28
to growcrescere something like semiconductorssemiconduttori
193
433000
2000
di crescere in modo che somiglino ai semiconduttori
07:30
or materialsmateriale for batteriesbatterie.
194
435000
2000
o ai materiali per le batterie.
07:32
Now this is a high-poweredalta potenza batterybatteria that we grewè cresciuto in my lablaboratorio.
195
437000
3000
Ora questa è una batteria ad alta potenza che abbiamo fatto crescere nel mio laboratorio.
07:35
We engineeredingegnerizzato a virusvirus to pickraccogliere up carboncarbonio nanotubesnanotubi.
196
440000
3000
Abbiamo progettato un virus che usa i nanotubi di carbonio.
07:38
So one partparte of the virusvirus grabsAfferra a carboncarbonio nanotubenanotubo.
197
443000
2000
Quindi una parte del virus afferra il nanotubo di carbonio.
07:40
The other partparte of the virusvirus has a sequencesequenza
198
445000
2000
L'altra parte del virus ha una sequenza
07:42
that can growcrescere an electrodeelettrodo materialMateriale for a batterybatteria.
199
447000
3000
che può far crescere un materiale che funge da elettrodo per la batteria.
07:45
And then it wiresfili itselfsi to the currentattuale collectorcollettore.
200
450000
3000
E poi crea le connessioni elettriche con il collettore di corrente.
07:48
And so throughattraverso a processprocesso of selectionselezione evolutionEvoluzione,
201
453000
2000
E quindi, tramite un processo di evoluzione selettiva,
07:50
we wentandato from beingessere ablecapace to have a virusvirus that madefatto a crummytetri batterybatteria
202
455000
3000
siamo passati dall'avere un virus che costruiva una batteria scadente
07:53
to a virusvirus that madefatto a good batterybatteria
203
458000
2000
ad un virus che faveca una buona batteria
07:55
to a virusvirus that madefatto a record-breakingda record, high-poweredalta potenza batterybatteria
204
460000
3000
ad un virus che faceva una batteria ad alta potenza da record,
07:58
that's all madefatto at roomcamera temperaturetemperatura, basicallyfondamentalmente at the benchpanchina topsuperiore.
205
463000
3000
tutto ciò fatto a temperatura ambiente, praticamente sul banco da lavoro.
08:01
And that batterybatteria wentandato to the WhiteBianco HouseCasa for a pressstampa conferenceconferenza.
206
466000
3000
E quella batteria è andata alla Casa Bianca per una conferenza stampa.
08:04
I broughtportato it here.
207
469000
2000
L'ho portata qui.
08:06
You can see it in this casecaso -- that's lightingilluminazione this LED.
208
471000
3000
In questo caso potete vedere che fa accendere un LED.
08:09
Now if we could scalescala this,
209
474000
2000
Ora, se potessimo fare lo stesso su scala,
08:11
you could actuallyin realtà use it
210
476000
2000
si potrebbe usare
08:13
to runcorrere your PriusPrius,
211
478000
2000
per far alimentare la vostra Prius,
08:15
whichquale is my dreamsognare -- to be ablecapace to driveguidare a virus-poweredvirus-alimentato carauto.
212
480000
3000
che è il mio sogno -- poter guidare un auto alimentata da virus.
08:19
But it's basicallyfondamentalmente --
213
484000
2000
Ma praticamente
08:21
you can pullTirare one out of a billionmiliardo.
214
486000
3000
se ne può selezionare uno su un milione.
08:24
You can make lots of amplificationsamplificazioni to it.
215
489000
2000
Se può amplificare per molte volte.
08:26
BasicallyFondamentalmente, you make an amplificationamplificazione in the lablaboratorio,
216
491000
2000
Praticamente, si può amplificare in laboratorio.
08:28
and then you get it to self-assembleautoassemblarsi
217
493000
2000
E poi si può fare in modo che si auto-assembli
08:30
into a structurestruttura like a batterybatteria.
218
495000
2000
per formare una struttura come una batteria.
08:32
We're ablecapace to do this alsoanche with catalysiscatalisi.
219
497000
2000
Riusciamo a far ciò anche con la catalisi.
08:34
This is the exampleesempio
220
499000
2000
Ecco un esempio
08:36
of photocatalyticfotocatalitico splittingscissione of wateracqua.
221
501000
2000
di scissione fotocatalitica dell'acqua.
08:38
And what we'venoi abbiamo been ablecapace to do
222
503000
2000
E siamo riusciti a progettare
08:40
is engineeringegnere a virusvirus to basicallyfondamentalmente take dye-absorbingassorbimento della tintura moleculesmolecole
223
505000
3000
un virus che praticamente prende delle molecole che assorbono dei cromofori
08:43
and linelinea them up on the surfacesuperficie of the virusvirus
224
508000
2000
e le allinea sulla superficie del virus
08:45
so it actsatti as an antennaantenna,
225
510000
2000
così che funziona da antenna,
08:47
and you get an energyenergia transfertrasferimento acrossattraverso the virusvirus.
226
512000
2000
e si ottiene un trasferimento di energia lungo il virus.
08:49
And then we give it a secondsecondo genegene
227
514000
2000
Successivamente possiamo dargli un secondo gene
08:51
to growcrescere an inorganicinorganico materialMateriale
228
516000
2000
per fra crescere un materiale inorganico
08:53
that can be used to splitDiviso wateracqua
229
518000
2000
che può essere utilizzato per la scissione dell'acqua
08:55
into oxygenossigeno and hydrogenidrogeno
230
520000
2000
in ossigeno e idrogeno,
08:57
that can be used for cleanpulito fuelscombustibili.
231
522000
2000
che si può usare come carburante pulito.
08:59
And I broughtportato an exampleesempio with me of that todayoggi.
232
524000
2000
E oggi ho portato con me un esempio.
09:01
My studentsstudenti promisedha promesso me it would work.
233
526000
2000
I miei studenti mi hanno giurato che funziona.
09:03
These are virus-assembledvirus-assemblati nanowiresnanofili.
234
528000
2000
Questi sono dei fili nanometrici assemblati tramite virus.
09:05
When you shinebrillare lightleggero on them, you can see them bubblingbubbling.
235
530000
3000
Quando li si espone alla luce, si possono vedere delle bollicine.
09:08
In this casecaso, you're seeingvedendo oxygenossigeno bubblesbolle come out.
236
533000
3000
In questo caso, state vedendo fuoriuscire delle bollicine di ossigeno.
09:12
And basicallyfondamentalmente, by controllingcontrollo the genesgeni,
237
537000
3000
E praticamente controllando i geni,
09:15
you can controlcontrollo multiplemultiplo materialsmateriale to improveMigliorare your devicedispositivo performanceprestazione.
238
540000
3000
si possono controllare molteplici materiali per migliorare le prestazioni del dispositivo.
09:18
The last exampleesempio are solarsolare cellscellule.
239
543000
2000
L'ultimo esempio sono le celle solari.
09:20
You can alsoanche do this with solarsolare cellscellule.
240
545000
2000
Si può fare lo stesso con le celle solari.
09:22
We'veAbbiamo been ablecapace to engineeringegnere virusesvirus
241
547000
2000
Siamo stati in grado di progettare dei virus
09:24
to pickraccogliere up carboncarbonio nanotubesnanotubi
242
549000
2000
che prendono i nanotubi di carbonio
09:26
and then growcrescere titaniumtitanio dioxidebiossido around them --
243
551000
4000
e poi ci fanno crescere dell'ossidio di titanio intorno --
09:30
and use as a way of gettingottenere electronselettroni throughattraverso the devicedispositivo.
244
555000
4000
e usarlo per ottenere elettroni attraverso il dispositivo.
09:34
And what we'venoi abbiamo foundtrovato is throughattraverso geneticgenetico engineeringingegneria,
245
559000
2000
E abbiamo scoperto che, attraverso l'ingegneria genetica,
09:36
we can actuallyin realtà increaseaumentare
246
561000
2000
possiamo davvero aumentare
09:38
the efficienciesefficienze of these solarsolare cellscellule
247
563000
3000
l'efficienza di queste celle solari
09:41
to recorddisco numbersnumeri
248
566000
2000
fino a valori record
09:43
for these typestipi of dye-sensitizeddye-sensitized systemssistemi.
249
568000
3000
per questo tipo di sistemi a pigmenti fotosensibili.
09:46
And I broughtportato one of those as well
250
571000
2000
E ho portato anche uno di questi
09:48
that you can playgiocare around with outsideal di fuori afterwardpoi.
251
573000
3000
con cui dopo ci potete sperimentare all'aperto.
09:51
So this is a virus-basedvirus-ha basato solarsolare cellcellula.
252
576000
2000
Quindi questa è una cella solare fatta con i virus.
09:53
ThroughAttraverso evolutionEvoluzione and selectionselezione,
253
578000
2000
Attraverso l'evoluzione e la selezione,
09:55
we tookha preso it from an eightotto percentper cento efficiencyefficienza solarsolare cellcellula
254
580000
3000
siamo passati da una cella solare con efficienza dell'8%
09:58
to an 11 percentper cento efficiencyefficienza solarsolare cellcellula.
255
583000
3000
ad una con efficienza dell'11%.
10:01
So I hopesperanza that I've convincedconvinto you
256
586000
2000
Quindi spero di avervi convinto
10:03
that there's a lot of great, interestinginteressante things to be learnedimparato
257
588000
3000
che si sono un sacco di cose fantastiche ed interessanti da imparare
10:06
about how naturenatura makesfa materialsmateriale --
258
591000
2000
su come la natura faccia i materiali --
10:08
and takingpresa it the nextIl prossimo steppasso
259
593000
2000
e portando il discorso al livello successivo --
10:10
to see if you can forcevigore,
260
595000
2000
per vedere se si può forzare,
10:12
or whetherse you can take advantagevantaggio of how naturenatura makesfa materialsmateriale,
261
597000
2000
o se si può sfruttare il modo in cui la natura fa i materiali,
10:14
to make things that naturenatura hasn'tnon ha yetancora dreamedsognato of makingfabbricazione.
262
599000
3000
per fare cose che la natura non ha ancora pensato di fare.
10:17
Thank you.
263
602000
2000
Grazie.
Translated by Virginia Claudio
Reviewed by Els De Keyser

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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.

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