MITが新発見。ウイルスでソーラー発電の効率が上がる!

2011.05.05 18:00
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コンピュータのウイルスじゃないよ、病気のもとになる細菌・ウイルス――マサチューセッツ工科大学(MIT)の院生たちが、M13ウイルスの遺伝子組み換え版で太陽電池の電力変換効率が3分の1もアップするという驚きの発見をしました!

このウイルスちゃんに働いてもらえば太陽の光を電気に変える時間も短縮できるし、母なる太陽の恵みからもっと沢山の電気を頂戴できることになります。


従来、カーボンナノチューブ(CNT)には2つの問題がありました。

まず、半導体みたいな働きをするCNT(回路に電流が流れたり流れなかったりする)と、金属みたいな働きをするCNT(電線みたいに簡単に電気が流れる)の2タイプあることです。新研究では、この2つのタイプがそれぞれ異なる作用を持つことが初めて実証されました。半導体型CNTは太陽電池の発電効率を上げるのに、金属型CNTはその逆に作用するんですね。ふたつ目の問題は、ナノチューブが詰まり過ぎて効率が落ちる、という問題です。

そこでMIT院生のXiangnan DangさんとHyunjung Yiさん、Angela Belcherエネルギー学教授ほか研究者数人が目をつけたのが、M13ウイルスの遺伝子組み換え版

ふつうは細菌を感染させる憎々しいウイルスなのですが、これを使うと表面のナノチューブ配列がきれいさっぱり制御できることが分かったのです。チューブを離しておけるので電気回路もショートしないし、詰まりも防げる、というわけですね。

太陽電池では光のエネルギーで太陽電池の素材(ふつうはシリコン)から電子を励起させ、次に励起された電子を集電装置に集めます。そこからバッテリーや電子機器を充電する電流が形成され、後は元の素材に戻って同じサイクルをまた最初からやり直すんですが、新システムで改善したのはこの2番目の電子を集めるステップの方ですね。太陽電池にナノチューブを加えることで、電子が通り道を見つけやすいようにしたんです。

テストで使ったのは色素増感型太陽電池と呼ばれる、軽量・安価なシステムです。普通の太陽電池で使われるシリコンではなく、二酸化チタンを焼き付けて使うものですが、量子ドット太陽電池や有機太陽電池にも活用できるそうですよ?

研究成果は今週(4月最終週)オンラインの「Nature Nanotechnology」に発表となりました。

ミクロレベルでいじったウイルスを製造工程にひとつ加えてやるだけで、こーんなすごい効果が得られるなんて、面白いですね。

実際、実験では完成後のソーラーセルに全体重量のたった0.1%余分に加えただけなのに、電力変換効率は8%から10.6%にあがったんだそうな! 「小さなバイオロジーにはまだまだ大きな可能性が秘められている」とBelcher教授。さらに研究を進めれば効率はもっとアップするかもしれないと研究者たちは期待をかけています。

ノートルダム大学の教授が言ってるように、日・韓・台湾では既に色素増感型太陽電池が実用化されてますし、その改善に繋がるといいですね。


[MIT via PhysOrg via Inhabitat]
*図の解説:DNA鎖(右にある8の字型コイル)にペプチド(タンパク質の束)が付着したもので成るM13ウイルスを示したもの。ウイルス外被タンパク質(真ん中のぐるぐる)がカーボンナノチューブ(グレイのシリンダー)に付着し、それを定位置に固定しているのがわかる。その束の周りを囲うのは色素分子(ピンクの球)に付着する二酸化チタン(黄色の球)のコーティング。こういったコーティング付きウイルスを沢山背面に散布している。


Kat Hannaford (原文/satomi)
 

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