Científicos del Departamento de
Energía del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab), en EE.UU.,
han desarrollado un método para generar energía utilizando virus inofensivos,
que convierten la energía mecánica en electricidad. Los investigadores han
publicado su estudio en la revista Nature Nanotechnology.
Los científicos probaron su
enfoque creando un generador que produce la corriente necesaria para operar una
pequeña pantalla de cristal líquido, que funciona pulsando con un dedo un
electrodo del tamaño de un sello de correos, revestido con virus especialmente
diseñados -que convierten la fuerza aplicada con el dedo, en carga eléctrica.
Este generador es el primero en
producir electricidad mediante el aprovechamiento de las propiedades piezoeléctricas
de un material biológico -la piezoelectricidad es la acumulación de carga en un
sólido, en respuesta a la tensión mecánica.
Este método podría dar lugar a
pequeños dispositivos que cosecharan energía eléctrica, a partir de las
vibraciones de las tareas cotidianas -como cerrar una puerta, o subir
escaleras. Además, también sugiere una forma más sencilla de crear dispositivos
microelectrónicos.
"Se necesita más
investigación, pero nuestro trabajo es un primer paso hacia el desarrollo de
generadores de energía personales, para su uso en nano-dispositivos, y otros
mecanismos basados en la electrónica de
virus", explica Seung-Wuk Lee, científico de la Universidad de Berkeley, y
profesor de Bioingeniería. Lee condujo la investigación en un equipo que
incluye, entre otros, a Ramamoorthy
Ramesh, profesor de Ciencias de los Materiales en la Universidad de Berkeley, y Byung Yang Lee, del Berkeley Lab.
El efecto piezoeléctrico fue
descubierto en 1880 y, desde entonces,
ha sido observado en cristales, cerámica, huesos, proteínas y ADN. También se
ha puesto en uso: los encendedores de los
cigarrillos eléctricos y los microscopios de sonda, por ejemplo, no podrían funcionar sin él. Sin embargo, los
materiales utilizados para fabricar dispositivos
piezoeléctricos son tóxicos, lo que limita el
uso generalizado de esta tecnología.
Lee y sus colaboradores se
preguntaron si un virus, estudiado en laboratorios de todo el mundo, ofrecía
una mejor alternativa: el bacteriófago M13, que sólo ataca a las bacterias, y
es benigno para las personas y, al ser
un virus, se reproduce por millones en cuestión de horas, proporcionando un
suministro constante. Además, este virus es fácil de manipular genéticamente.
Sin embargo, los investigadores de Berkeley primero tenían que
determinar si el virus M13 es piezoeléctrico. Para ello, Ramesh y Lee aplicaron
un campo eléctrico a una película de
virus M13, observando lo que ocurría mediante un microscopio especial. Los
investigadores vieron entonces que las proteínas helicoidales que envuelven los
virus se retorcían y giraban en
respuesta, una señal segura del efecto piezoeléctrico.
Los científicos mejoraron aún más
el sistema apilando películas compuestas de capas individuales de virus, una
encima de otra -una pila de,
aproximadamente, 20 capas de espesor, mostró el mayor efecto piezoeléctrico.
Finalmente, los científicos
fabricaron un generador de virus, basado en la energía piezoeléctrica; así,
crearon las condiciones para que los virus modificados genéticamente se
organizaran de forma espontánea en una película de capas múltiples, esta
película se intercaló, entonces, entre dos electrodos revestidos de oro,
conectados por cables a una pantalla de cristal líquido.
Cuando se aplicó presión en el
generador, éste produjo un máximo de 6 nanoamperios de corriente, y 400
milivoltios de potencial.
"Ahora estamos intentando
mejorar esta técnica", afirma Lee, quien concluye que, "debido a que
las herramientas de la biotecnología permiten la producción a gran escala de
virus modificados genéticamente, los materiales piezoeléctricos basados en
virus podrían ofrecer una ruta sencilla hacia la microelectrónica del
futuro".