几年之内，为你的手持电脑充电可能就像把它放进口袋一样简单。当然，前提是你不介意把混合了病毒的鸡尾酒织进你的裤子里。是的，不起眼的病毒——那种我们更常与全球大流行病联系在一起的、由蛋白质包裹的微小遗传物质——可能取代石墨和磷酸铁锂，成为构建下一代可定制、高功率锂离子电池的首选材料。尽管你可能认为，这实际上并不是一个不寻常的组合。凭借其简单的设计（大多数病毒只包含编码几十种蛋白质的基因）和无限的可操作性，病毒已成为科学家探索细胞系统和调整其底层组件的首选工具。多年来，基因治疗师一直在用病毒感染细菌、植物和动物细胞，以便导入新基因并修复功能失调的基因。在一项最近的应用中，宾夕法尼亚大学眼科医生 Arthur Cideciyan 领导的一个研究小组，通过将一种配备视网膜基因的病毒注入两名盲人的眼睛，为他们恢复了视力。对另一些人来说，病毒的吸引力在于其基因工程的潜力。一年多以前，麻省理工学院的一组科学家，在Angela Belcher的领导下，成功地将 M13 噬菌体（一种对人类无害的病毒）转化为了锂离子电池的阴极和阳极。2006 年，同一团队已经修改了 M13 的几个基因，使其能够自组装成一种带负电荷的薄膜，可用作阳极。构建阴极面临的挑战更大，因为用于制造阴极的材料需要具有高导电性——而大多数此类材料往往不具备。为了解决这个问题，Belcher 和她的同事赋予了病毒吸引铁和磷酸盐在其细长的丝状体上的能力，并将它们与碳纳米管配对，以创造致密的导电材料网络。与传统电池不同，这些电池可以被塑造成任何形状，并最终可以喷涂到一系列其他设备上。病毒电池也可以以更环保的方式组装：在正常的室温下，并且不依赖有毒化学物质。研究人员通过简单地开启或关闭某个基因来改变其性能——例如改变电池设计或更换更好的阴极——的便捷性，使其更具吸引力。本周在美国化学学会（ACS）会议上，Belcher 实验室的博士后研究员 Mark Allen 报告称他们已经做到了这一点——通过对病毒的遗传密码进行略微不同的工程设计，制造出了氟化铁阴极。这一点很重要，因为当前锂离子电池技术的应用受到其相对较低能量密度的严重限制。金属氟化物显示出潜力，因为它们在最大化能量密度方面做得更好，尤其是在阴极中使用时。它们的阿喀琉斯之踵是循环寿命，远短于现有电池，但一些研究表明，通过注入氧气可以解决这个问题。由马里兰大学的 James Culver 领导的另一个研究小组宣布，他们也利用烟草花叶病毒（TMV）（一种感染烟草植物的病毒）制造了锂离子电池的部件。在他和他的同事本月发表的一项研究中，他们证明了他们病毒制造的硅阳极的容量大约是现有石墨阳极的 10 倍。Culver 设计的一个优点是，这些电池最终可以由农民在田间（字面上）种植——尽管这至少还需要几年时间。而且，虽然这些电池最初将为军事部门开发，以减轻士兵在战场上的负重，但没有理由说明它们最终不能进入你的下一件衬衫或一双鞋。非常适合当那件隐形连衣裙过时的时候。
图片：Donna Coveney/MIT
