0:00:00.000,0:00:03.600 Vă voi vorbi despre modul în care[br]natura confecţionează materiale. 0:00:03.600,0:00:05.710 Am adus o scoică abalone. 0:00:05.710,0:00:08.290 E formată dintr-un material biocompozit 0:00:08.290,0:00:11.000 cu 98% din masă: carbonat de calciu 0:00:11.000,0:00:13.700 și 2% din masă: proteine. 0:00:13.700,0:00:17.420 Dar e de 3000 de ori mai dură[br]decât echivalentul său geologic. 0:00:17.420,0:00:20.000 Mulţi ar folosi asemenea structuri, 0:00:20.000,0:00:22.000 chimic identice cu creta. 0:00:22.000,0:00:24.900 Sunt fascinată de felul în care[br]natura creează materiale. 0:00:24.900,0:00:28.010 Sunt multe secrete referitoare[br]la cum reuşesc să le realizeze, 0:00:28.150,0:00:32.330 mai ales din cauză[br]că au o structură macroscopică, 0:00:32.330,0:00:34.490 dar sunt create la scară nanometrică. 0:00:34.490,0:00:36.000 Sunt create la scară nanometrică, 0:00:36.000,0:00:39.000 folosesc proteine programate genetic 0:00:39.000,0:00:42.000 care le permit să creeze[br]aceste structuri deosebite. 0:00:42.000,0:00:44.000 Așadar, o întrebare fascinantă 0:00:44.000,0:00:47.000 ar fi dacă am putea da viață 0:00:47.000,0:00:49.000 structurilor fără viață, 0:00:49.000,0:00:51.000 ca bateriile și celulele solare? 0:00:51.000,0:00:53.000 Ce-ar fi să aibă abilități asemănătoare 0:00:53.000,0:00:55.000 cu o scoică abalone, 0:00:55.000,0:00:57.000 să fie capabilă 0:00:57.000,0:00:59.000 să construiască structuri extreme 0:00:59.000,0:01:01.000 la temperatură și presiune obișnuită, 0:01:01.000,0:01:03.000 folosind substanțe non-toxice 0:01:03.000,0:01:06.000 și returnând materiale non-toxice înapoi în mediu? 0:01:06.000,0:01:09.000 Deci asta e viziunea pe care am avut-o. 0:01:09.000,0:01:11.000 Ce-ar fi să putem cultiva o baterie într-un vas Petri? 0:01:11.000,0:01:14.000 Sau să furnizăm informație genetică unei baterii 0:01:14.000,0:01:16.000 astfel încât să devină efectiv 0:01:16.000,0:01:18.000 mai bună în timp, 0:01:18.000,0:01:20.000 și s-o facem într-o manieră favorabilă mediului? 0:01:20.000,0:01:23.000 Revenind la această scoică abalone, 0:01:23.000,0:01:25.000 pe lângă faptul că e nanostructurată, 0:01:25.000,0:01:27.000 e fascinant că atunci când 0:01:27.000,0:01:29.000 un mascul și o femelă abalone se împreună 0:01:29.000,0:01:31.000 își transmit informații genetice 0:01:31.000,0:01:34.000 care codifică modul de-a construi un material complex. 0:01:34.000,0:01:36.000 "Iată cum se face la temperaturi și presiuni obișnuite, 0:01:36.000,0:01:38.000 folosind materiale non-toxice." 0:01:38.000,0:01:41.000 La fel diatomeele care stălucesc aici -- aceste structuri transparente. 0:01:41.000,0:01:43.000 De fiecare dată când diatomeele se multiplică, 0:01:43.000,0:01:45.000 ele transmit informație genetică care spune, 0:01:45.000,0:01:47.000 "Iată cum să construiești în ocean 0:01:47.000,0:01:49.000 sticlă nano-structurată perfect. 0:01:49.000,0:01:51.000 Și poți face asta la nesfârșit." 0:01:51.000,0:01:53.000 Ce-ar fi să putem face același lucru 0:01:53.000,0:01:55.000 cu o celulă solară sau o baterie? 0:01:55.000,0:01:58.000 Îmi place să spun ca bio-materialul meu favorit e copilul meu de patru ani. 0:01:58.000,0:02:01.000 Dar cine a avut vreodată, sau știe copii mici, 0:02:01.000,0:02:04.000 știe că sunt organisme incredibil de complexe. 0:02:04.000,0:02:06.000 Dacă vrei să-i convingi 0:02:06.000,0:02:08.000 să facă ceva ce nu vor, e foarte greu. 0:02:08.000,0:02:11.000 Deci când ne gândim la tehnologiile viitorului, 0:02:11.000,0:02:13.000 ne gândim la folosirea bacteriilor și virusurilor, 0:02:13.000,0:02:15.000 organisme simple. 0:02:15.000,0:02:17.000 Pot fi convinse să lucreze cu mijloace noi, 0:02:17.000,0:02:19.000 să construiască o structură 0:02:19.000,0:02:21.000 importantă pentru mine? 0:02:21.000,0:02:23.000 Ne gândim la tehnologiile viitorului. 0:02:23.000,0:02:25.000 Începem cu formarea Pământului. 0:02:25.000,0:02:27.000 În principiu, a durat un miliard de ani 0:02:27.000,0:02:29.000 să apară viață unicelulară pe Pământ. 0:02:29.000,0:02:31.000 Rapid ea a devenit multicelulară, 0:02:31.000,0:02:34.000 s-a înmulțit, a folosit fotosinteza 0:02:34.000,0:02:36.000 ca mod de-a procesa energia. 0:02:36.000,0:02:38.000 Dar nu mai devreme de 500 de milioane de ani -- 0:02:38.000,0:02:40.000 în perioada geologică cambriană -- 0:02:40.000,0:02:43.000 organismele din ocean au început să creeze materiale dure. 0:02:43.000,0:02:46.000 Înainte de asta toate erau structuri moi, pufoase. 0:02:46.000,0:02:48.000 În acea perioadă 0:02:48.000,0:02:50.000 a crescut cantitatea de calciu, fier 0:02:50.000,0:02:52.000 și silicon din mediul înconjurător. 0:02:52.000,0:02:55.000 Și organismele au învățat sa producă materiale dure. 0:02:55.000,0:02:57.000 Asta e ce-aș dori fac -- 0:02:57.000,0:02:59.000 să conving organismele biologie 0:02:59.000,0:03:01.000 să lucreze cu restul tabelului periodic. 0:03:01.000,0:03:03.000 Dacă ne uităm la biologie, 0:03:03.000,0:03:05.000 sunt o mulțime de structuri ca ADN-ul, anticorpii, 0:03:05.000,0:03:07.000 proteinele și ribozomi de care știți 0:03:07.000,0:03:09.000 ca sunt nano-structurate. 0:03:09.000,0:03:11.000 Deci natura ne oferă deja 0:03:11.000,0:03:13.000 structuri într-adevăr splendide la scară nanometrică. 0:03:13.000,0:03:15.000 Dar dacă le-am putea exploata 0:03:15.000,0:03:17.000 și convinge să nu fie un anticorp 0:03:17.000,0:03:19.000 ca HIV-ul? 0:03:19.000,0:03:21.000 Dar dacă le-am putea convinge 0:03:21.000,0:03:23.000 să creeze o celulă solară pentru noi? 0:03:23.000,0:03:25.000 Câteva exemple: astea sunt niște scoici naturale. 0:03:25.000,0:03:27.000 Sunt materiale biologice naturale. 0:03:27.000,0:03:29.000 Scoica abalone -- dacă o rupem, 0:03:29.000,0:03:31.000 vedem că e nano-structurată. 0:03:31.000,0:03:34.000 Diatomeele făcute din SiO2, 0:03:34.000,0:03:36.000 sunt bacterii magnetotactice 0:03:36.000,0:03:39.000 care creează mici magneți uni-polari folosiți în navigație. 0:03:39.000,0:03:41.000 Ce au toate acestea în comun 0:03:41.000,0:03:43.000 e că aceste materiale sunt produse la scară nanometrică, 0:03:43.000,0:03:45.000 și că au o genă ADN 0:03:45.000,0:03:47.000 care codifică secvența unei proteine, 0:03:47.000,0:03:49.000 care le oferă schița 0:03:49.000,0:03:51.000 de-a construi aceste structuri cu adevărat uimitoare. 0:03:51.000,0:03:53.000 Revenind la scoica abalone, 0:03:53.000,0:03:56.000 organismul structurează scoica folosind aceste proteine. 0:03:56.000,0:03:58.000 Aceste proteine sunt încărcate puternic negativ. 0:03:58.000,0:04:00.000 Pot extrage calciu din mediu, 0:04:00.000,0:04:03.000 alternează un strat de calciu cu unul de carbonat, calciu, apoi carbonat. 0:04:03.000,0:04:06.000 Are secvența chimică a aminoacizilor 0:04:06.000,0:04:08.000 care spune, "Uite așa construiești structura. 0:04:08.000,0:04:10.000 Asta e secvența ADN, 0:04:10.000,0:04:12.000 iar asta secvența proteică necesară." 0:04:12.000,0:04:15.000 Ar fi interesant dacă am putea folosi orice material dorim, 0:04:15.000,0:04:17.000 sau orice element din tabelul periodic, 0:04:17.000,0:04:20.000 și i-am găsi secvența ADN corespunzătoare, 0:04:20.000,0:04:22.000 care să codifice o structură proteică corespunzătoare 0:04:22.000,0:04:25.000 capabilă să construiască o structură, 0:04:25.000,0:04:27.000 nu o scoică abalone, ceva pe care natura 0:04:27.000,0:04:30.000 n-a avut încă șansa s-o creeze. 0:04:30.000,0:04:32.000 Aici avem tabelul periodic. 0:04:32.000,0:04:34.000 Ador tabelul periodic. 0:04:34.000,0:04:37.000 În fiecare an pentru noii boboci veniți la MIT, 0:04:37.000,0:04:39.000 am un tabel periodic pe care scrie, 0:04:39.000,0:04:42.000 "Bine ați venit la MIT. Acum sunteți în elementul vostru." 0:04:42.000,0:04:45.000 Îl intoarcem pe verso și acolo avem aminoacizii 0:04:45.000,0:04:47.000 cu PH-ul la care au diferite încărcături. 0:04:47.000,0:04:50.000 O distribui la mii de studenți. 0:04:50.000,0:04:52.000 Știu că scrie MIT, și ăsta e Caltech, 0:04:52.000,0:04:54.000 dar am câteva în plus dacă cineva din afară dorește. 0:04:54.000,0:04:56.000 Și am avut mare noroc 0:04:56.000,0:04:58.000 ca președintele Obama să-mi viziteze laboratorul 0:04:58.000,0:05:00.000 anul ăsta în timpul vizitei sale la MIT. 0:05:00.000,0:05:02.000 Vroiam tare mult să-i dau un tabel periodic. 0:05:02.000,0:05:04.000 Am stat trează noaptea, am vorbit cu soțul meu, 0:05:04.000,0:05:07.000 "Cum îi dau președintelui Obama un tabel periodic? 0:05:07.000,0:05:09.000 Dacă zice, 'Oh, am deja unul,' 0:05:09.000,0:05:11.000 sau, 'L-am memorat deja'?" 0:05:11.000,0:05:13.000 Deci a venit să-mi viziteze laboratorul, 0:05:13.000,0:05:15.000 s-a uitat împrejur, a fost o vizită grozavă. 0:05:15.000,0:05:17.000 Și apoi am zis, 0:05:17.000,0:05:19.000 "Domnule, vreau să vă ofer tabelul periodic 0:05:19.000,0:05:23.000 în cazul în care vreodată într-o situație trebuie să calculați greutatea moleculară." 0:05:23.000,0:05:25.000 Mă gândeam că greutatea moleculară sună mai puțin tocilar 0:05:25.000,0:05:27.000 decât masa moleculară. 0:05:27.000,0:05:29.000 S-a uitat la el, 0:05:29.000,0:05:31.000 și a zis, 0:05:31.000,0:05:33.000 "Mulțumesc. O să mă uit peste el periodic." 0:05:33.000,0:05:35.000 (Râsete) 0:05:35.000,0:05:39.000 (Aplauze) 0:05:39.000,0:05:42.000 Mai târziu la o conferință despre energie ecologică pe care a ținut-o, 0:05:42.000,0:05:44.000 a scos tabelul și a zis, 0:05:44.000,0:05:46.000 "Cei de la MIT împart tabele periodice." 0:05:46.000,0:05:49.000 Deci, de fapt, ce nu v-am spus 0:05:49.000,0:05:52.000 e că acum 500 milioane de ani orgranismele au început să creeze materiale, 0:05:52.000,0:05:54.000 dar le-au trebuit 50 milioane de ani să exceleze. 0:05:54.000,0:05:56.000 Le-a luat aprox. 50 de milioane de ani 0:05:56.000,0:05:58.000 să învățe cum să facă o scoică abalone perfectă. 0:05:58.000,0:06:00.000 Asta e o greu de convins un absolvent: 0:06:00.000,0:06:03.000 "Am acest proiect grozav -- 50 de milioane de ani." 0:06:03.000,0:06:05.000 Deci a trebuit să găsim o metodă 0:06:05.000,0:06:07.000 să facem asta mai repede. 0:06:07.000,0:06:09.000 Folosim un virus non-toxic 0:06:09.000,0:06:11.000 numit bacteriofag M13 0:06:11.000,0:06:13.000 care știe să infecteze bacteriile. 0:06:13.000,0:06:15.000 Are o structură ADN simplă 0:06:15.000,0:06:17.000 în care putem insera 0:06:17.000,0:06:19.000 secvențe adiționale ADN. 0:06:19.000,0:06:21.000 Făcând asta, permitem virusului 0:06:21.000,0:06:24.000 să exprime aleator secvențe de proteine. 0:06:24.000,0:06:26.000 Asta e bio-tehnologie destul de simplă. 0:06:26.000,0:06:28.000 Se poate repeta de un miliard de ori. 0:06:28.000,0:06:30.000 Putem continua și crea un miliard de virusuri diferite 0:06:30.000,0:06:32.000 care genetic sunt identice, 0:06:32.000,0:06:34.000 dar se diferențiază unul de celălalt la extremități, 0:06:34.000,0:06:36.000 cu o singură secvență 0:06:36.000,0:06:38.000 care programează o proteină. 0:06:38.000,0:06:40.000 Dacă iei tot miliardul de viruși, 0:06:40.000,0:06:42.000 și-i pui într-o picătură de lichid, 0:06:42.000,0:06:45.000 îi poți forța să interacționeze cu orice element vrei din tabelul periodic. 0:06:45.000,0:06:47.000 Și printr-un proces selectiv de evoluție, 0:06:47.000,0:06:50.000 poți extrage unul dintr-un miliard care face ce vrei tu să facă, 0:06:50.000,0:06:52.000 de ex. să cultive o baterie sau o celulă solară. 0:06:52.000,0:06:55.000 Virușii nu se pot multiplica singuri, au nevoie de o gazdă. 0:06:55.000,0:06:57.000 Odată ce-l găsești pe acela dintr-un miliard, 0:06:57.000,0:06:59.000 infectezi o bacterie cu el, 0:06:59.000,0:07:01.000 și obții milioane și miliarde de copii 0:07:01.000,0:07:03.000 ale acelei secvențe speciale. 0:07:03.000,0:07:05.000 Alt aspect admirabil în biologie 0:07:05.000,0:07:07.000 e că biologia oferă structuri cu adevărat splendide 0:07:07.000,0:07:09.000 cu solzi fini de legătură. 0:07:09.000,0:07:11.000 Acești viruși sunt lungi și subțiri, 0:07:11.000,0:07:13.000 îi putem ajusta să exprime abilitatea 0:07:13.000,0:07:15.000 de-a crea ceva asemănător semiconductorilor 0:07:15.000,0:07:17.000 sau materialelor pentru baterii. 0:07:17.000,0:07:20.000 Asta e o baterie de mare putere creată în laboratorul meu. 0:07:20.000,0:07:23.000 Am conceput un virus care să culeagă nanotubi de carbon. 0:07:23.000,0:07:25.000 O parte a virusului apucă un nanotub de carbon. 0:07:25.000,0:07:27.000 Cealaltă parte a virusului are o secvență 0:07:27.000,0:07:30.000 care poate crește un material electrod pentru o baterie. 0:07:30.000,0:07:33.000 Apoi se leagă singur la colectorul de curent. 0:07:33.000,0:07:35.000 Astfel printr-un proces de evoluție selectivă, 0:07:35.000,0:07:38.000 am evoluat de la un virus care făcea o baterie de slabă, 0:07:38.000,0:07:40.000 la un virus care făcea o baterie bună, 0:07:40.000,0:07:43.000 la un virus care face o baterie de mare putere, ieșită din tipare, 0:07:43.000,0:07:46.000 întru-totul creată la temperaturi obișnuite. 0:07:46.000,0:07:49.000 Această baterie a ajuns la Casa Albă la o conferință de presă. 0:07:49.000,0:07:51.000 Am adus-o aici cu mine. 0:07:51.000,0:07:54.000 O vedeți în acest caz iluminând acest LED. 0:07:54.000,0:07:56.000 Dacă am putea mări scara, 0:07:56.000,0:07:58.000 am putea-o folosi 0:07:58.000,0:08:00.000 să punem în mișcare Prius-ul, 0:08:00.000,0:08:03.000 visul meu -- să conduc o mașină cu energie furnizată de un virus. 0:08:04.000,0:08:06.000 Dar în principiu -- 0:08:06.000,0:08:09.000 puteți alege unul dintr-un miliard. 0:08:09.000,0:08:11.000 Puteți realiza o gramadă de amplificări. 0:08:11.000,0:08:13.000 Practic, faceți o amplificare în laborator. 0:08:13.000,0:08:15.000 Apoi îl faceți să se asambleze singur 0:08:15.000,0:08:17.000 într-o structură similară unei baterii. 0:08:17.000,0:08:19.000 Putem face asta și prin cataliză. 0:08:19.000,0:08:21.000 Acesta e exemplul 0:08:21.000,0:08:23.000 de disociere fotocatalictică a apei. 0:08:23.000,0:08:25.000 Și ce am realizat 0:08:25.000,0:08:28.000 e să proiectăm un virus care ia moleculele ce absorb culoarea, 0:08:28.000,0:08:30.000 le aliniază pe suprafața virusului, 0:08:30.000,0:08:32.000 deci acționează ca o antenă, 0:08:32.000,0:08:34.000 și obții un transfer de energie de-a lungul virusului. 0:08:34.000,0:08:36.000 Apoi îi inserăm o a doua genă 0:08:36.000,0:08:38.000 care-i dictează cum să creeze un material anorganic 0:08:38.000,0:08:40.000 folosit să disocieze apa 0:08:40.000,0:08:42.000 în hidrogen și oxigen, 0:08:42.000,0:08:44.000 care poate fi folosit drept combustibil nepoluant. 0:08:44.000,0:08:46.000 Am adus un exemplar cu mine. 0:08:46.000,0:08:48.000 Studenții mei mi-au promis că va merge. 0:08:48.000,0:08:50.000 Astea sunt nanofire asamblate de virus. 0:08:50.000,0:08:53.000 Când sunt iluminate le vezi făcând bule. 0:08:53.000,0:08:56.000 În acest caz, vedeți ieșind bule de oxigen. 0:08:57.000,0:09:00.000 Practic controlând genele, 0:09:00.000,0:09:03.000 controlăm materiale multiple pentru a îmbunătăți performanța dispozitivului. 0:09:03.000,0:09:05.000 Ultimul exemplu sunt celulele solare. 0:09:05.000,0:09:07.000 Puteți face asta și cu celulele solare. 0:09:07.000,0:09:09.000 Am reușit să proiectăm virusuri 0:09:09.000,0:09:11.000 care să culeagă nanotubi de carbon 0:09:11.000,0:09:15.000 și să crească apoi dioxid de titaniu împrejurul lor -- 0:09:15.000,0:09:19.000 folosim asta ca o cale de a trece electronii prin dispozitiv. 0:09:19.000,0:09:21.000 Am descoperit că prin inginerie genetică 0:09:21.000,0:09:23.000 putem crește 0:09:23.000,0:09:26.000 eficiența acestor celule solare 0:09:26.000,0:09:28.000 la cifre record 0:09:28.000,0:09:31.000 la aceste tipuri de sisteme colorant-sensibilizate. 0:09:31.000,0:09:33.000 Am adus și unul dintre acestea 0:09:33.000,0:09:36.000 că să vă jucați mai târziu cu el afară. 0:09:36.000,0:09:38.000 Asta e o celula bazată pe un virus. 0:09:38.000,0:09:40.000 Prin evoluție și selecție, 0:09:40.000,0:09:43.000 am crescut eficiența celulei solare 0:09:43.000,0:09:46.000 de la 8% la 11%. 0:09:46.000,0:09:48.000 Sper că v-am convins 0:09:48.000,0:09:51.000 că sunt o gramadă de lucruri minunate, interesante de învățat 0:09:51.000,0:09:53.000 despre cum creează natura materialele -- 0:09:53.000,0:09:55.000 și s-o ducem la următorul nivel, 0:09:55.000,0:09:57.000 să vedem dacă putem forța, 0:09:57.000,0:09:59.000 sau profita de felul în care natura creează materialele, 0:09:59.000,0:10:02.000 pentru a crea lucruri pe care natura n-a visat încă să le creeze. 0:10:02.000,0:10:04.000 Mulțumesc.