0:00:00.000,0:00:03.000
Saya akan berbicara sedikit tentang bagaimana alam membuat material.

0:00:03.000,0:00:05.000
Saya membawa sebuah cangkang abalon.

0:00:05.000,0:00:08.000
Cangkang abalon ini adalah sebuah material biokomposit

0:00:08.000,0:00:11.000
yang 98 persen massanya kalsium karbonat

0:00:11.000,0:00:13.000
dan dua persen massanya protein.

0:00:13.000,0:00:15.000
Tapi, benda ini 3.000 kali lebih kuat

0:00:15.000,0:00:17.000
dari material geologis yang ada.

0:00:17.000,0:00:20.000
Banyak orang bisa menggunakan struktur seperti abalon ini,

0:00:20.000,0:00:22.000
untuk kapur misalnya.

0:00:22.000,0:00:24.000
Saya terpesona oleh bagaimana alam membuat material,

0:00:24.000,0:00:26.000
dan ada banyak urutan

0:00:26.000,0:00:28.000
bagaimana mereka dapat melakukan pekerjaan serinci itu.

0:00:28.000,0:00:30.000
Sebagian alasannya adalah karena material ini

0:00:30.000,0:00:32.000
secara struktur makroskopik,

0:00:32.000,0:00:34.000
tapi mereka dibentuk di skala nano.

0:00:34.000,0:00:36.000
Mereka dibentuk di skala nano,

0:00:36.000,0:00:39.000
dan mereka menggunakan protein yang disandi di tingkat genetik

0:00:39.000,0:00:42.000
yang memampukan mereka membangun struktur yang sangat rinci ini.

0:00:42.000,0:00:44.000
Jadi, yang menurut saya sangat menarik

0:00:44.000,0:00:47.000
adalah bagaimana bila Anda dapat memberi kehidupan

0:00:47.000,0:00:49.000
pada struktur yang tidak hidup,

0:00:49.000,0:00:51.000
seperti baterai dan sel surya?

0:00:51.000,0:00:53.000
Bagaimana bila mereka punya kemampuan yang sama

0:00:53.000,0:00:55.000
seperti yang dilakukan cangkang abalon itu,

0:00:55.000,0:00:57.000
dalam artian mampu

0:00:57.000,0:00:59.000
membangun struktur yang sangat rinci

0:00:59.000,0:01:01.000
pada suhu dan tekanan ruangan,

0:01:01.000,0:01:03.000
menggunakan bahan yang tidak beracun

0:01:03.000,0:01:06.000
dan tidak membuang bahan beracun ke lingkungan?

0:01:06.000,0:01:09.000
Itulah visi yang selama ini saya pikirkan.

0:01:09.000,0:01:11.000
Jadi bagaimana bila Anda bisa menumbuhkan baterai dalam cawan petri?

0:01:11.000,0:01:14.000
Atau, bagaimana bila Anda dapat memberi informasi genetik pada sebuah baterai

0:01:14.000,0:01:16.000
sehingga baterai itu dapat berfungsi lebih baik

0:01:16.000,0:01:18.000
seiring berjalannya waktu,

0:01:18.000,0:01:20.000
dan melakukannya dengan cara yang ramah lingkungan?

0:01:20.000,0:01:23.000
Lalu, kembali ke cangkang abalon ini,

0:01:23.000,0:01:25.000
selain strukturnya yang nano,

0:01:25.000,0:01:27.000
satu hal yang mempesona,

0:01:27.000,0:01:29.000
adalah ketika abalon jantan dan betina kawin,

0:01:29.000,0:01:31.000
mereka mewariskan informasi genetik

0:01:31.000,0:01:34.000
yang mengatakan, "Begini caranya membangun material yang rinci.

0:01:34.000,0:01:36.000
Begini cara melakukannya pada suhu dan tekanan ruangan,

0:01:36.000,0:01:38.000
menggunakan material tidak beracun."

0:01:38.000,0:01:41.000
Sama dengan diatom, yang ditunjukkan di sini, strukturnya seperti gelas.

0:01:41.000,0:01:43.000
Setiap kali diatom membelah,

0:01:43.000,0:01:45.000
mereka memberi informasi genetik yang berkata,

0:01:45.000,0:01:47.000
"Begini cara membuat gelas di dalam laut

0:01:47.000,0:01:49.000
yang berstruktur nano secara sempurna.

0:01:49.000,0:01:51.000
Dan kamu dapat melakukan hal yang sama, terus menerus."

0:01:51.000,0:01:53.000
Jadi bagaimana bila Anda dapat melakukan hal yang sama

0:01:53.000,0:01:55.000
pada sebuah sel surya atau baterai?

0:01:55.000,0:01:58.000
Biomaterial favorit saya adalah anak saya yang berumur empat tahun.

0:01:58.000,0:02:01.000
Siapapun yang pernah memiliki, atau mengenal, anak kecil

0:02:01.000,0:02:04.000
tahu bahwa mereka adalah organisme yang sangat kompleks.

0:02:04.000,0:02:06.000
Bila Anda ingin meyakinkan mereka

0:02:06.000,0:02:08.000
untuk melakukan sesuatu yang tidak mereka inginkan, akan sangat sulit.

0:02:08.000,0:02:11.000
Jadi ketika berpikir tentang teknologi masa depan,

0:02:11.000,0:02:13.000
kita berpikir menggunakan bakteri dan virus,

0:02:13.000,0:02:15.000
makhluk hidup yang sederhana.

0:02:15.000,0:02:17.000
Dapatkah Anda meyakinkan mereka untuk bekerja dengan peralatan baru,

0:02:17.000,0:02:19.000
sehingga mereka bisa membangun sebuah struktur

0:02:19.000,0:02:21.000
yang akan jadi hal yang penting bagi saya?

0:02:21.000,0:02:23.000
Lebih lagi, kita berpikir tentang teknologi masa depan.

0:02:23.000,0:02:25.000
Kita mulai dengan awal dari Bumi.

0:02:25.000,0:02:27.000
Pada dasarnya, butuh milyaran tahun

0:02:27.000,0:02:29.000
sehingga kehidupan muncul di Bumi.

0:02:29.000,0:02:31.000
Dan dengan sangat cepat, kehidupan menjadi bersel banyak,

0:02:31.000,0:02:34.000
dapat menggandakan diri, dapat berfotosintesis

0:02:34.000,0:02:36.000
sebagai cara mendapatkan sumber energi.

0:02:36.000,0:02:38.000
Tapi baru setelah 500 juta tahun yang lalu --

0:02:38.000,0:02:40.000
pada periode waktu geologis Kambrian --

0:02:40.000,0:02:43.000
makhluk hidup di samudra mulai membuat material yang keras.

0:02:43.000,0:02:46.000
Sebelumnya mereka semua mahkluk yang berstruktur lunak.

0:02:46.000,0:02:48.000
Pada masa itulah

0:02:48.000,0:02:50.000
ada peningkatan kalsium dan besi

0:02:50.000,0:02:52.000
dan silikon di lingkungan mereka.

0:02:52.000,0:02:55.000
Makhluk hidup belajar bagaimana membuat material keras.

0:02:55.000,0:02:57.000
Saya ingin bisa melakukan hal itu --

0:02:57.000,0:02:59.000
meyakinkan biologi

0:02:59.000,0:03:01.000
untuk bekerja dengan unsur lainnya di tabel periodik.

0:03:01.000,0:03:03.000
Sekarang bila Anda lihat biologi,

0:03:03.000,0:03:05.000
ada banyak struktur seperti DNA dan antibodi

0:03:05.000,0:03:07.000
dan protein dan ribosom yang sudah Anda dengar

0:03:07.000,0:03:09.000
dan mereka sudah berstruktur nano.

0:03:09.000,0:03:11.000
Jadi alam sudah memberi kita

0:03:11.000,0:03:13.000
struktur yang benar-benar rinci dengan skala nano.

0:03:13.000,0:03:15.000
Bagaimana bila kita dapat memanfaatkan mereka

0:03:15.000,0:03:17.000
dan meyakinkan mereka untuk tidak menjadi antibodi

0:03:17.000,0:03:19.000
yang berakibat seperti HIV?

0:03:19.000,0:03:21.000
Tapi bagaimana bila kita dapat meyakinkan mereka

0:03:21.000,0:03:23.000
untuk membangun sebuah sel surya untuk kita?

0:03:23.000,0:03:25.000
Ini beberapa contohnya: ini adalah beberapa cangkang alami.

0:03:25.000,0:03:27.000
Ini adalah material biologis alami.

0:03:27.000,0:03:29.000
Cangkang abalon di sini -- bila Anda memecahkannya,

0:03:29.000,0:03:31.000
Anda dapat melihat bukti bahwa strukturnya nano.

0:03:31.000,0:03:34.000
Ada diatom yang terdiri dari SiO2,

0:03:34.000,0:03:36.000
dan ada bakteria magnetotatis

0:03:36.000,0:03:39.000
yang membuat magnet tunggal kecil yang digunakan untuk navigasi.

0:03:39.000,0:03:41.000
Kesamaan contoh-contoh ini

0:03:41.000,0:03:43.000
adalah bahwa material itu disusun pada skala nano,

0:03:43.000,0:03:45.000
dan mereka punya sekuen DNA

0:03:45.000,0:03:47.000
yang menyandi sebuah sekuen protein,

0:03:47.000,0:03:49.000
yang memberi mereka cetak biru

0:03:49.000,0:03:51.000
untuk dapat membangun struktur yang sungguh mengagumkan ini.

0:03:51.000,0:03:53.000
Sekarang, kembali ke cangkang abalon,

0:03:53.000,0:03:56.000
abalon membuat cangkang ini dengan protein-protein ini.

0:03:56.000,0:03:58.000
Protein ini bermuatan sangat negatif.

0:03:58.000,0:04:00.000
Mereka dapat menarik kalsium dari lingkungan,

0:04:00.000,0:04:03.000
menyusun lapisan kalsium lalu karbonat, kalsium dan karbonat.

0:04:03.000,0:04:06.000
Ada sekuen kimia asam-asam amino

0:04:06.000,0:04:08.000
yang berkata, "Begini cara membangun strukturnya.

0:04:08.000,0:04:10.000
Ini sekuen DNA-nya, ini sekuen proteinnya

0:04:10.000,0:04:12.000
untuk melakukan pekerjaan itu."

0:04:12.000,0:04:15.000
Bagaimana bila Anda dapat mengambil material yang Anda inginkan,

0:04:15.000,0:04:17.000
atau unsur apapun dalam tabel periodik,

0:04:17.000,0:04:20.000
dan menemukan sekuen DNA yang cocok dengan itu,

0:04:20.000,0:04:22.000
lalu menyandinya untuk sekuen protein yang cocok

0:04:22.000,0:04:25.000
untuk membangun sebuah struktur, tapi bukan cangkang abalon --

0:04:25.000,0:04:27.000
membangun sesuatu yang, di alam,

0:04:27.000,0:04:30.000
belum pernah dibuat di alam.

0:04:30.000,0:04:32.000
Ini adalah tabel periodiknya.

0:04:32.000,0:04:34.000
Saya sungguh suka tabel periodik ini.

0:04:34.000,0:04:37.000
Setiap tahun untuk mahasiswa baru di MIT,

0:04:37.000,0:04:39.000
saya membuat tabel periodik yang bertuliskan,

0:04:39.000,0:04:42.000
"Selamat datang di MIT. Sekarang Anda berada dalam unsur Anda."

0:04:42.000,0:04:45.000
Silakan Anda balik, di sana ada asam-asam amino

0:04:45.000,0:04:47.000
dengan pH di mana mereka punya muatan berbeda.

0:04:47.000,0:04:50.000
Saya memberikan ini pada ribuan orang.

0:04:50.000,0:04:52.000
Saya tahu ada tulisan MIT, dan ini Caltech,

0:04:52.000,0:04:54.000
tapi saya punya kelebihan bila Anda mau.

0:04:54.000,0:04:56.000
Saya sungguh beruntung

0:04:56.000,0:04:58.000
dikunjungi Presiden Obama di lab saya tahun ini,

0:04:58.000,0:05:00.000
pada kunjungannya ke MIT,

0:05:00.000,0:05:02.000
saya sungguh ingin memberinya sebuah tabel periodik.

0:05:02.000,0:05:04.000
Saya tak bisa tidur, dan saya bicara pada suami saya,

0:05:04.000,0:05:07.000
"Bagaimana cara saya memberi tabel periodik pada Presiden Obama?

0:05:07.000,0:05:09.000
Bagaimana bila dia bilang, 'Oh, saya sudah punya satu,'

0:05:09.000,0:05:11.000
atau, 'Saya sudah menghafalnya'?"

0:05:11.000,0:05:13.000
Lalu dia berkunjung ke lab saya

0:05:13.000,0:05:15.000
dan melihat-lihat -- itu kunjungan yang baik.

0:05:15.000,0:05:17.000
Lalu kemudian saya berkata,

0:05:17.000,0:05:19.000
"Pak, saya ingin memberi Anda tabel periodik

0:05:19.000,0:05:23.000
untuk jaga-jaga bila suatu saat Anda butuh menghitung berat molekul."

0:05:23.000,0:05:25.000
Saya pikir berat molekul terdengar jauh lebih tidak aneh

0:05:25.000,0:05:27.000
daripada massa molar.

0:05:27.000,0:05:29.000
Lalu dia melihat tabel itu,

0:05:29.000,0:05:31.000
dan dia berkata,

0:05:31.000,0:05:33.000
"Terima kasih. Saya akan melihatnya secara periodik."

0:05:33.000,0:05:35.000
(Tawa)

0:05:35.000,0:05:39.000
(Tepuk tangan)

0:05:39.000,0:05:42.000
Kemudian pada ceramahnya tentang energi bersih,

0:05:42.000,0:05:44.000
dia mengeluarkannya dan berkata,

0:05:44.000,0:05:46.000
"Orang-orang di MIT membagi-bagikan tabel periodik."

0:05:46.000,0:05:49.000
Pada dasarnya yang belum saya katakan adalah

0:05:49.000,0:05:52.000
bahwa sekitar 500 juta tahun lalu, makhluk hidup mulai membuat material,

0:05:52.000,0:05:54.000
tapi mereka butuh sekitar 50 juta tahun untuk jadi mahir.

0:05:54.000,0:05:56.000
Mereka butuh waktu sekitar 50 juta tahun

0:05:56.000,0:05:58.000
untuk belajar menyempurnakan cara membuat cangkang abalon itu.

0:05:58.000,0:06:00.000
Itu bukan hal yang menarik bagi murid pascasarjana.

0:06:00.000,0:06:03.000
"Saya punya proyek besar -- 50 juta tahun."

0:06:03.000,0:06:05.000
Maka kami harus mengembangkan cara

0:06:05.000,0:06:07.000
untuk mencoba melakukan hal ini lebih cepat.

0:06:07.000,0:06:09.000
Maka kami menggunakan virus yang tidak beracun

0:06:09.000,0:06:11.000
yang disebut bakteriofag M13

0:06:11.000,0:06:13.000
yang kerjanya menginfeksi bakteria.

0:06:13.000,0:06:15.000
Dia punya sebuah struktur DNA yang sederhana

0:06:15.000,0:06:17.000
sehingga Anda dapat masuk, memotong, dan merekatkan

0:06:17.000,0:06:19.000
sekuen DNA tambahan di dalamnya.

0:06:19.000,0:06:21.000
Dengan melakukan hal itu, virus itu dapat

0:06:21.000,0:06:24.000
mengekspresikan sekuen protein yang acak.

0:06:24.000,0:06:26.000
Ini bioteknologi yang cukup mudah.

0:06:26.000,0:06:28.000
Pada dasarnya Anda dapat melakukannya milyaran kali.

0:06:28.000,0:06:30.000
Anda dapat bekerja dan memiliki semilyar virus yang berbeda

0:06:30.000,0:06:32.000
yang identik secara genetis,

0:06:32.000,0:06:34.000
tapi satu sama lain berbeda pada satu hal,

0:06:34.000,0:06:36.000
pada satu sekuen

0:06:36.000,0:06:38.000
yang menyandi satu protein.

0:06:38.000,0:06:40.000
Bila Anda ambil semua milyaran virus itu,

0:06:40.000,0:06:42.000
dan Anda dapat menaruhnya dalam satu tetes cairan,

0:06:42.000,0:06:45.000
Anda dapat memaksa mereka berinteraksi dengan apapun yang Anda inginkan di tabel periodik.

0:06:45.000,0:06:47.000
Dan melalui sebuah proses seleksi evolusi,

0:06:47.000,0:06:50.000
Anda dapat mengambil satu dari satu milyar itu yang melakukan sesuatu yang Anda inginkan,

0:06:50.000,0:06:52.000
seperti menumbuhkan sebuah baterai atau sel surya.

0:06:52.000,0:06:55.000
Pada dasarnya virus tak dapat menggandakan diri sendiri, mereka butuh inang.

0:06:55.000,0:06:57.000
Saat Anda menemukan satu dari semilyar itu,

0:06:57.000,0:06:59.000
Anda infeksikan virus itu ke bakteri,

0:06:59.000,0:07:01.000
dan Anda buat berjuta-juta kopi salinan

0:07:01.000,0:07:03.000
dari sekuen tertentu itu.

0:07:03.000,0:07:05.000
Hal lain yang menarik tentang biologi

0:07:05.000,0:07:07.000
adalah bahwa biologi memberi Anda struktur yang sungguh rinci

0:07:07.000,0:07:09.000
dengan sambungan sisik yang bagus.

0:07:09.000,0:07:11.000
Virus-virus ini panjang dan kurus,

0:07:11.000,0:07:13.000
dan kita dapat menggunakan mereka mengekspresikan kemampuan

0:07:13.000,0:07:15.000
untuk menumbuhkan sesuatu seperti semikonduktor

0:07:15.000,0:07:17.000
atau material untuk baterai.

0:07:17.000,0:07:20.000
Ini adalah baterai bertenaga besar yang kami tumbuhkan di lab saya.

0:07:20.000,0:07:23.000
Kami merekayasa sebuah virus untuk mengambil tabung karbon nano.

0:07:23.000,0:07:25.000
Satu bagian virus mengambil tabung karbon nano.

0:07:25.000,0:07:27.000
Bagian virus lainnya punya sekuen

0:07:27.000,0:07:30.000
yang dapat menumbuhkan material elektroda untuk sebuah baterai.

0:07:30.000,0:07:33.000
Lalu virus itu menyambungkan dirinya sendiri ke pengumpul arus.

0:07:33.000,0:07:35.000
Melalui sebuah proses seleksi evolusi,

0:07:35.000,0:07:38.000
kami maju dari punya sebuah virus yang menghasilkan baterai yang rapuh

0:07:38.000,0:07:40.000
ke virus yang menghasilkan baterai yang bagus

0:07:40.000,0:07:43.000
ke virus yang menghasilkan baterai yang bertenaga besar dan memecahkan rekor

0:07:43.000,0:07:46.000
semua itu dibuat di suhu ruangan, di atas meja.

0:07:46.000,0:07:49.000
Baterai itu dibawa ke Gedung Putih untuk konferensi pers.

0:07:49.000,0:07:51.000
Saya membawanya ke sini.

0:07:51.000,0:07:54.000
Anda dapat melihatnya ada di dalam wadah ini -- menyalakan LED ini.

0:07:54.000,0:07:56.000
Bila kita dapat memperbesar skalanya,

0:07:56.000,0:07:58.000
Anda dapat menggunakannya

0:07:58.000,0:08:00.000
untuk menjalankan mobil Prius Anda,

0:08:00.000,0:08:03.000
itu mimpi saya -- dapat mengendarai mobil bertenaga virus.

0:08:04.000,0:08:06.000
Tapi pada dasarnya --

0:08:06.000,0:08:09.000
Anda dapat ambil satu dari satu juta.

0:08:09.000,0:08:11.000
Anda dapat memperbanyaknya berulang kali.

0:08:11.000,0:08:13.000
Anda melakukan amplifikasi di lab.

0:08:13.000,0:08:15.000
Lalu Anda membuatnya menyusun dirinya sendiri

0:08:15.000,0:08:17.000
menjadi struktur seperti baterai.

0:08:17.000,0:08:19.000
Kami juga mampu melakukan hal yang sama dengan katalisis.

0:08:19.000,0:08:21.000
Ini contohnya

0:08:21.000,0:08:23.000
fotokatalisis membelah molekul air.

0:08:23.000,0:08:25.000
Apa yang sudah dapat kami lakukan

0:08:25.000,0:08:28.000
adalah merekayasa virus untuk mengambil molekul penyerap warna

0:08:28.000,0:08:30.000
dan menatanya di permukaan virus itu

0:08:30.000,0:08:32.000
sehingga molekul tersebut berperan sebagai antena,

0:08:32.000,0:08:34.000
dan terjadi transfer energi melalui virus itu.

0:08:34.000,0:08:36.000
Lalu kami memberinya gen kedua

0:08:36.000,0:08:38.000
untuk menumbuhkan material inorganik

0:08:38.000,0:08:40.000
yang dapat digunakan untuk membelah air

0:08:40.000,0:08:42.000
menjadi oksigen dan hidrogen,

0:08:42.000,0:08:44.000
yang dapat digunakan untuk bahan bakar yang bersih.

0:08:44.000,0:08:46.000
Saya bawa contohnya bersama saya hari ini.

0:08:46.000,0:08:48.000
Mahasiswa saya berjanji ini akan bekerja.

0:08:48.000,0:08:50.000
Ini adalah kawat nano yang disusun dari virus.

0:08:50.000,0:08:53.000
Ketika Anda menyinarinya, Anda dapat melihat mereka bergelembung.

0:08:53.000,0:08:56.000
Dalam hal ini Anda sedang melihat gelembung oksigen keluar.

0:08:57.000,0:09:00.000
Pada dasarnya dengan mengendalikan gen,

0:09:00.000,0:09:03.000
Anda dapat mengatur beberapa material yang dapat meningkatkan kinerja piranti Anda.

0:09:03.000,0:09:05.000
Contoh terakhir adalah sel surya.

0:09:05.000,0:09:07.000
Anda juga dapat melakukan hal ini pada sel surya.

0:09:07.000,0:09:09.000
Kami telah mampu merekayasa virus

0:09:09.000,0:09:11.000
untuk mengambil tabung karbon nano

0:09:11.000,0:09:15.000
dan lalu menumbuhkan titanium dioksida di sekitar mereka --

0:09:15.000,0:09:19.000
yang digunakan untuk menyalurkan elektron melalui piranti itu.

0:09:19.000,0:09:21.000
Apa yang kami temukan adalah melalui rekayasa genetik,

0:09:21.000,0:09:23.000
kita dapat benar-benar meningkatkan

0:09:23.000,0:09:26.000
efisiensi sel-sel surya ini

0:09:26.000,0:09:28.000
sampai ke angka rekor

0:09:28.000,0:09:31.000
untuk sistem yang disensitisasi pewarna semacam ini.

0:09:31.000,0:09:33.000
Saya juga bawa satu contohnya

0:09:33.000,0:09:36.000
jadi Anda bisa bermain dengannya di luar nanti.

0:09:36.000,0:09:38.000
Jadi ini adalah sel surya berbasis virus.

0:09:38.000,0:09:40.000
Melalui evolusi dan seleksi,

0:09:40.000,0:09:43.000
kami mengembangkannya dari sel surya berefisiensi 8%

0:09:43.000,0:09:46.000
ke sel surya berefisiensi 11%.

0:09:46.000,0:09:48.000
Saya harap saya telah meyakinkan Anda

0:09:48.000,0:09:51.000
bahwa ada banyak hal yang besar dan menarik untuk dipelajari

0:09:51.000,0:09:53.000
tentang bagaimana alam membuat material --

0:09:53.000,0:09:55.000
dan membawanya ke tingkat lebih lanjut

0:09:55.000,0:09:57.000
untuk mengetahui apakah Anda dapat memaksa,

0:09:57.000,0:09:59.000
atau Anda dapat mengambil keuntungan dari bagaimana alam membuat material,

0:09:59.000,0:10:02.000
untuk membuat hal yang belum pernah dibuat di alam.

0:10:02.000,0:10:04.000
Terima kasih.