這種新型電池的發(fā)明靈感來自一種魚類——電鰻

2007年12月，日本的一家水族館把掛在圣誕樹上的五彩燈連接到了一個(gè)裝有一條電鰻的水槽上。水槽的一個(gè)側(cè)面鍍了一層金屬。這就利用上了電鰻發(fā)的電來點(diǎn)亮那些彩色的燈泡。在當(dāng)年，這條魚當(dāng)然是作為一個(gè)宣傳的噱頭，不過現(xiàn)在美國的一些研究者們已經(jīng)根據(jù)這種方法，研發(fā)了利用生物發(fā)電的電池。

許多生物都會(huì)利用體內(nèi)離子的濃度差異做點(diǎn)事情。比如人類的大腦就是靠電脈沖來釋放鈣離子，再經(jīng)由神經(jīng)細(xì)胞一個(gè)傳遞到另一個(gè)進(jìn)而逐個(gè)聯(lián)絡(luò)神經(jīng)系統(tǒng)的其他部分，電鰻利用離子的方法就跟這個(gè)類似，它們體內(nèi)有6000多個(gè)特化成電板的細(xì)胞，在體內(nèi)的樣子有點(diǎn)像蜂窩，利用當(dāng)中鈉離子濃度的不同產(chǎn)生電擊，而這個(gè)電擊所具有的電量堪比我們的家用電壓。平時(shí)這些細(xì)胞呈電中性，而當(dāng)電鰻看準(zhǔn)獵物之時(shí)，它的神經(jīng)系統(tǒng)就告訴那些特化的電板打開那些蜂窩般的一扇扇的小門，讓離子從這之間流過，如果電鰻在類似水這種導(dǎo)電的介質(zhì)中的時(shí)候，這些流動(dòng)的離子就會(huì)開始發(fā)電。

位于美國馬里蘭州國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究院的David LaVan博士和他的同事們?cè)萌嗽煸?xì)胞研究過活細(xì)胞膜和其中的蛋白質(zhì)。在他們的實(shí)驗(yàn)里，這些人造細(xì)胞像真的細(xì)胞那樣被細(xì)胞膜包裹起來，細(xì)胞膜是用脂肪分子做成的，蛋白質(zhì)作為載體漂浮在細(xì)胞膜之中，它們的作用是只讓某種離子通過細(xì)胞膜。就是利用這個(gè)體系，研究者們覺得應(yīng)該可以復(fù)制電鰻發(fā)電的機(jī)制。

做法是把兩個(gè)原生細(xì)胞融接在一起，這樣，它們會(huì)有一個(gè)部分使用共用的細(xì)胞膜。然后他們給這兩個(gè)細(xì)胞分步施加不同濃度的氯化鉀溶液。鉀離子和氯離子濃度的不同通常會(huì)使離子從濃度低的地方流到濃度高的地方，但是在這個(gè)實(shí)驗(yàn)里。兩個(gè)細(xì)胞共用的那部分膜太厚從而阻礙了離子的流動(dòng)。

接著，LaVan博士和他的同事們給細(xì)胞膜植入了一種叫做a-溶血素的蛋白質(zhì)。它的功能是作為一個(gè)選擇透過的橋梁，使帶正電的鈉離子通過，而阻止帶負(fù)電的氯離子通過。當(dāng)陽離子們按照一定的順序流動(dòng)的時(shí)候，電子(陰離子)們按與之相反的方向流動(dòng)。為了能利用這個(gè)電流，他們還連接了一個(gè)非常小的電極。

他們?cè)凇断冗M(jìn)材料》里的報(bào)道說，如果在這個(gè)過程中利用同樣機(jī)制的電阻，就能使電量保持一定的時(shí)間，如果加入更多的原生細(xì)胞，就會(huì)增加電池的壽命。LaVan博士估計(jì)差不多幾厘米寬的這種原生細(xì)胞，可以運(yùn)行一個(gè)便攜式的MP3近10小時(shí)。

這個(gè)圣誕禮物很特別。對(duì)吧?