محققان انستیتو فناوری ماساچوست (MIT) از ویروسی که به طریق ژنتیکی دستکاری شده بود به عنوان الگویی برای ساخت نانوسیم‌های اکسید کبالت و طلا در دمای اتاق استفاده کردند. این ویروس‌ها می‌توانند به صورت ورقه‌هایی بر روی لایه‌های پلیمری خودآرایی کنند. این فرآیند منجر به تولید موادی با انعطاف‌پذیری مطلوب می‌شود که به عنوان الکترود در باطری‌های لیتیومی بکار می‌روند.
استفاده از ویروس‌های اصلاح شده به عنوان نانوالکترودها در باطری‌های سری
محققان انستیتو فناوری ماساچوست (MIT) از ویروسی که به طریق ژنتیکی دستکاری شده بود به عنوان الگویی برای ساخت نانوسیم‌های اکسید کبالت و طلا در دمای اتاق استفاده کردند. این ویروس‌ها می‌توانند به صورت ورقه‌هایی بر روی لایه‌های پلیمری خودآرایی کنند. این فرآیند منجر به تولید موادی با انعطاف‌پذیری مطلوب می‌شود که به عنوان الکترود در باطری‌های لیتیومی بکار می‌روند.
محققان برای ساخت این نانوسیم‌ها، پروتئین‌های اصلی ویروس M13 را از طریق تغییر ژن این ویروس اصلاح کردند. آنها گروه‌های گلوتامات را به هر یک از ۲۷۰۰ پروتئین این ویروس افزودند. گروه‌های گلوتامات با فرآیند مبادله یون به یون‌های فلزی متصل می‌شوند.
Angela Belcher از MIT گفت: به محض این که این ویروس را به منظور رشد الکترودها تغییر دادیم، می‌توانیم میلیون‌ها نسخه یکسان از آن را تکثیر کرده و از آنها برای تشکیل باطری‌های مورد نظر استفاده کنیم. ذرات اکسید کبالت را به این دلیل انتخاب کردیم که دارای ظرفیت ویژه خیلی بالایی هستند و می‌توانند برای تولید باطری‌هایی با دانستیه انرژی بالا مفید واقع شوند.
برای روکش دادن ویروس‌ها با اکسید کبالت، ذرات ویروس را در محلول آبی کلرید کبالت در دمای اتاق قرار دادند. سپس مخلوط را با محلول NaBH4 احیا کردند و در نتیجه اکسیداسیون خودبه‌خودی ذرات در آب، نانوسیم‌هایی تشکیل شدند که شامل نانوبلورهای Co3O4 با قطر ۲-۳ نانومتر در طول رشته ویروس بودند. این سیم‌ها دارای ۶ نانومتر قطر و ۸۸۰ نانومتر طول یعنی درست به اندازه ویروس‌ها بودند. Belcher گفت: ما می‌توانیم نانوسیم‌هایی با قطر بیشتر تولید کنیم اما همه آنها دارای طول ۸۸۰ نانومتر می‌باشند.
هنگامی که از این نانوسیم‌ها به عنوان الکترود استفاده شد رفتار مشابهی با نانوذرات Co3O4 تولید شده در دمای بالای ۵۰۰˚C نشان دادند. این گروه تحقیقاتی ویروس مورد نظر را با وارد کردن یک پپتید متصل به طلا به درون بخشی از پروتئین‌های آن مجدداً اصلاح کردند.
برهمکنش ویروس با ذرات طلای ۵ نانومتری در محلول معلق قبل از برهمکنش اکسید کبالت منجر به تولید نانوسیم‌های مرکب حاوی نانوذرات اکسید کبالت و طلا شد.
نانوسیم‌های مرکب ظرفیت ذخیره لیتیوم و برگشت‌پذیری بیشتری نسبت به نانوسیم‌های اکسید کبالت خالص نشان دادند. پژوهشگران تخمین می‌زنند که ظرفیت ویژه سیم‌های هیبریدی حداقل ۳۰% بیش از نانوسیم‌های خالص باشد.
علاوه بر این ذرات ویروس اصلاح شده دارای بارمنفی، می‌تواند بر روی فیلم‌های باریک پلی‌اتیلن ایمین- پلی‌الکریلیک اسید، بلورهای مایع ۲D تشیکیل دهد. محققان با انجام این مرحله قبل از مرحله رشد اکسید کبالت بر روی ویروس، آرایش‌های سازمان یافته‌ای از نانوسیم‌ها با طول بیش از ۱۰ سانتیمتر ساختند.
