자연을 활용하여 배터리 기르기
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0:00 - 0:03오늘 저는 자연이 물질을 만드는
방법에 대해 얘기하려합니다. -
0:03 - 0:05여기 전복 조개를 가져왔습니다.
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0:05 - 0:08이 전복은 98%가 탄산칼슘이고
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0:08 - 0:112%가 단백질로 이루어진
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0:11 - 0:13생-혼합물 입니다.
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0:13 - 0:15맞아요, 이 전복은 전복이 있던 곳의
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0:15 - 0:17지질학적 상대보다 3000배나 강하죠.
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0:17 - 0:20많은 사람들은 전복이나
분필과 같은 구조들을 -
0:20 - 0:22사용할 지도 모릅니다.
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0:22 - 0:24저는 자연이 어떻게 물질을 만드는 지에
완전히 매료되었습니다 -
0:24 - 0:26자연이 그런 정교한 일을
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0:26 - 0:28해내기 위해서는 많은 비밀이 있습니다.
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0:28 - 0:30그 중 몇가지는 이 물질들이
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0:30 - 0:32눈에 보이는 구조이지만,
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0:32 - 0:34그것들은 나노크기로
형성된다는 것입니다. -
0:34 - 0:36이 물질들은 나노크기로 형성되고,
-
0:36 - 0:39유전 단계로 암호화된 단백질을 사용하여
-
0:39 - 0:42굉장히 정교한 구조를 만들게 합니다
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0:42 - 0:44제가 매혹적이라 생각하는 것은
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0:44 - 0:47만약 배터리나 태양 전지 같이
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0:47 - 0:49살아있지 않은 구조들에
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0:49 - 0:51삶을 부여할 수 있다면 어떨까요?
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0:51 - 0:53만약 그것들에도 전복처럼 어떤
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0:53 - 0:55같은 능력이 있다면 어떨까요?
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0:55 - 0:57실온과 대기압에서
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0:57 - 0:59정말 정교한 구조를 만드는 것이
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0:59 - 1:01가능하다면 말입니다.
무독성 화학물을 사용하고 -
1:01 - 1:03무독성 물질을
-
1:03 - 1:06환경에 더함과 동시에 말입니다.
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1:06 - 1:09이것이 제가 생각해온 비전입니다.
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1:09 - 1:11페트리 접시에 배터리를
만들 수 있다면 어떨까요? -
1:11 - 1:14또는, 만약 유전 정보를
배터리에 주입해 -
1:14 - 1:16실제로 시간 함수로써
더 나아질 수 있고 -
1:16 - 1:18친환경적으로
-
1:18 - 1:20해결할 수 있다면 어떨까요?
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1:20 - 1:23전복 조개로 돌아가
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1:23 - 1:25나노 구조로 된 것 뿐만 아니라
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1:25 - 1:27매력적인 점은
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1:27 - 1:29수컷 전복과 암컷 전복이 함께할 때,
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1:29 - 1:31그들은 이 유전 정보를
-
1:31 - 1:34이렇게 전달한다는 것이죠.
“이것이 정교한 물질을 만드는 방법이다. -
1:34 - 1:36이것이 실온과 대기압에서
하는 방법을 담고 있고 -
1:36 - 1:38무독성 물질을 사용한다.”
-
1:38 - 1:41이곳에 빛나고 있는,
유리같은 구조를 가진 규조류와 같죠. -
1:41 - 1:43규조류가 복제할 때마다,
-
1:43 - 1:45그것은 이렇게 쓰여진
유전 정보를 제공합니다. -
1:45 - 1:47“이것이 바다에 완벽히 나노 구조로 된
-
1:47 - 1:49유리를 만드는 방법이다.
-
1:49 - 1:51그리고 이 방법은 계속 할 수 있다.”
-
1:51 - 1:53만약 태양 전지나 배터리에
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1:53 - 1:55같은 것을 할 수 있다면 어떨까요?
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1:55 - 1:58제가 가장 좋아하는 생명체는
저의 4살 배기 자식입니다. -
1:58 - 2:01아이를 가져본 분, 또는
아시는 분이라면 아시듯 -
2:01 - 2:04아이들은 믿을 수 없을 정도로
복잡한 생명체들입니다. -
2:04 - 2:06그리고 만약 여러분이
아이들을 싫어하는 것을 하도록 -
2:06 - 2:08납득시키려 한다면,
그것은 굉장히 어려운 일입니다. -
2:08 - 2:11그러니 우리가
미래 기술에 대해 생각할 때 -
2:11 - 2:13우리는 사실 간단한 생명체들인
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2:13 - 2:15박테리아와 바이러스를 생각합니다.
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2:15 - 2:17여러분은 그들을 새로운
도구 상자와 작업하도록 하여 -
2:17 - 2:19저에게 중요해질 구조물을
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2:19 - 2:21만들게 할 수 있을까요?
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2:21 - 2:23또, 미래 기술도 생각해 보세요.
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2:23 - 2:25지구의 시작에서 출발해봅시다.
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2:25 - 2:27기본적으로, 지구에 생명체가 있기까지
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2:27 - 2:2910억년이 걸렸습니다.
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2:29 - 2:31그리고 무척 빠르게,
그것들은 다세포생물이 되고 -
2:31 - 2:34복제를 할 수도 있고,
에너지 자원을 얻는 방법으로 -
2:34 - 2:36광합성을 할 수도 있게 되었습니다.
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2:36 - 2:38그러나 5억년 전까진
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2:38 - 2:40—캄브리아기 동안이죠— 바다 생물들은
-
2:40 - 2:43단단한 생물들을 만들어내기
시작하지 않았습니다. -
2:43 - 2:46그 전에는 모두 부드럽고,
솜털이 덮인 구조였죠. -
2:46 - 2:48그 기간 동안 칼슘과 철
-
2:48 - 2:50그리고 실리콘이 환경에서
-
2:50 - 2:52늘어나게 되었습니다.
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2:52 - 2:55생물들은 이 단단한 물질들을
사용하는 법을 배웠죠. -
2:55 - 2:57그것이 제가 할 수 있게
하고자 하는 것입니다. -
2:57 - 2:59생물학이 주기율표의
-
2:59 - 3:01나머지와 작업하도록 확신시키는 것이죠.
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3:01 - 3:03이제 생물학을 들여다보면,
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3:03 - 3:05여러분들이 이미 나노 구조로
되어있다고 들은 적이 있을 -
3:05 - 3:07DNA나 항체, 단백질같은
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3:07 - 3:09많은 구조물들이 있습니다.
-
3:09 - 3:11자연은 이미 우리들에게
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3:11 - 3:13나노크기의 복잡한
구조를 제공한 것이죠. -
3:13 - 3:15만약 우리가 그것들을 활용해
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3:15 - 3:17에이즈 바이러스(HIV)같은 것에 대응하는
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3:17 - 3:19항체가 되지 않게 만들려면 어떨까요?
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3:19 - 3:21만약 우리가 그것들이 우리에게
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3:21 - 3:23태양 전지를 만들게 하면 어떨까요?
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3:23 - 3:25몇가지 예가 있습니다.
이것들은 천연 조개입니다. -
3:25 - 3:27천연의 생물학적 물질이 존재합니다.
-
3:27 - 3:29여기에 전복 조개—만약 이것을 깬다면
-
3:29 - 3:31이것이 나노 구조로
되어있는 것을 볼 수 있습니다. -
3:31 - 3:34여기에 이산화 규소로 만들어진 규조는
-
3:34 - 3:36작고, 방향을 찾는 데
사용되는 단일 도메인으로 된 -
3:36 - 3:39자석을 만드는 주자성(走磁性)의
박테리아입니다. -
3:39 - 3:41이것들의 공통점은 이들이
-
3:41 - 3:43나노크기로 구조화 되어있고
-
3:43 - 3:45단백질 서열로 암호화되고
-
3:45 - 3:47굉장히 멋진 구조를 만들게 하는
-
3:47 - 3:49청사진을 제공하는
-
3:49 - 3:51DNA 단계가 있습니다.
-
3:51 - 3:53이제 전복 조개로 돌아가서,
-
3:53 - 3:56전복은 이러한 단백질을 가짐으로써
이런 껍질을 만듭니다. -
3:56 - 3:58이 단백질은 음전하로 되어있습니다.
-
3:58 - 4:00이것들은 환경에서 칼슘을 빼내어
-
4:00 - 4:03칼슘과 탄산염 층을 만들고,
또 마찬가지 층을 만듭니다 -
4:03 - 4:06그것은 아미노산의
화학적 서열을 가지는데 -
4:06 - 4:08이렇게 되어있습니다.
“이것이 구조를 만드는 방법이다.” -
4:08 - 4:10여기에 DNA 서열이 있고,
그것을 하기 위한 -
4:10 - 4:12단백질 서열이 있다."
-
4:12 - 4:15흥미로운 아이디어는,
만약 여러분이 원하는 아무 물질이나 -
4:15 - 4:17주기율표에 아무 원소를 가져다가
-
4:17 - 4:20그것이 일치하는 DNA 서열을 찾아
-
4:20 - 4:22그에 맞는 단백질 서열로 암호화해서
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4:22 - 4:25구조를 만들면— 전복 조개를 만들지는 않고
-
4:25 - 4:27자연을 통해, 여지껏 작업해볼 기회가
-
4:27 - 4:30없었던 어떤 새로운 것을
형성하면 어떻게 될까 하는 것입니다. -
4:30 - 4:32여기 주기율표가 있습니다.
-
4:32 - 4:34전 주기율표를 굉장히 좋아하죠.
-
4:34 - 4:37매년 MIT에 들어오는 신입생들을 위해,
-
4:37 - 4:39저는 이렇게 쓰여진
주기율표를 만들었습니다. -
4:39 - 4:42“MIT에 어서오세요. 이제
여러분은 자신의 원소안에 있습니다.” -
4:42 - 4:45그것을 집어보면, 각각 다른 전하를
-
4:45 - 4:47가진 PH를 가진 아미노산이 있습니다.
-
4:47 - 4:50전 이것을 수천명에게 줍니다.
-
4:50 - 4:52물론 전 여기에 MIT라고 씌여져 있고,
여기는 Caltech이지만 -
4:52 - 4:54원하신다면 여기 더 있습니다.
-
4:54 - 4:56전 이번 년도에
-
4:56 - 4:58오바마 대통령께서 MIT에 제 실험실에
-
4:58 - 5:00방문하시게 되어 행운이었고,
-
5:00 - 5:02전 그분께 이 주기율표를
드리고 싶었습니다. -
5:02 - 5:04그래서 전 밤을 샌 뒤,
제 남편에게 물었습니다. -
5:04 - 5:07“저기 내가 이 주기율표를
어떻게 대통령께 드릴까?” -
5:07 - 5:09만약 그가 이러면 어쩌지?
“오, 전 이미 있습니다.” -
5:09 - 5:11아니면 “이미 외웠습니다”라고 하면?
-
5:11 - 5:13대통령께서 제 실험실에 오셔서
-
5:13 - 5:15둘러보시고 – 그의 방문은 정말 기뻤죠.
-
5:15 - 5:17그 후 제가 말했습니다.
-
5:17 - 5:19“대통령님, 곤경에 처할 때나 분자량을
-
5:19 - 5:23계산할 때를 대비해 이
주기율표를 드리고 싶습니다.” -
5:23 - 5:25전 그 때 분자량이
물질량보다 덜 따분하게 -
5:25 - 5:27들릴거라 생각했죠.
-
5:27 - 5:29그분께서 이러셨습니다.
-
5:29 - 5:31그분께서 이러셨습니다.
-
5:31 - 5:33“감사합니다. 주기적으로 보도록 하죠.”
-
5:33 - 5:35(하하)
-
5:35 - 5:39(짝짝짝)
-
5:39 - 5:42후에 그분께서 청정 에너지에
관한 강연을 하실 때 -
5:42 - 5:44그것을 꺼내 이러셨죠.
-
5:44 - 5:46“그리고 MIT 사람들은,
제게 주기율표를 주었습니다.” -
5:46 - 5:49그러니 기본적으로 제가
-
5:49 - 5:52말하지 않은 것은 5억년 전,
생물들이 물질을 만들기 시작했으나, -
5:52 - 5:54그것을 잘 다루기까진
5천만년이 더 걸렸다는 것입니다. -
5:54 - 5:56이 전복 껍질을 완벽히 만들도록
-
5:56 - 5:58배우는 것이 5천만년이 더 걸린겁니다.
-
5:58 - 6:00대학원생에겐 어려운 것이죠.
-
6:00 - 6:03“난 대단한 기획이 있어. 5천만년이 걸리는.”
-
6:03 - 6:05그래서 우리는 이것을 더 빨리
-
6:05 - 6:07하기 위해 방법을 개발해야 했습니다.
-
6:07 - 6:09우리는 무독성 바이러스인
-
6:09 - 6:11M13 박테리오파지를 사용했습니다.
-
6:11 - 6:13그것은 박테리아를 감염시키죠.
-
6:13 - 6:15그것은 간단한 DNA 구조를 가져
-
6:15 - 6:17우리가 그것을 가지고 자르고 추가로
-
6:17 - 6:19DNA 서열을 붙일 수도 있습니다.
-
6:19 - 6:21그리고 그것을 함으로써, 바이러스가
-
6:21 - 6:24무작위의 단백질 서열을 표현하게 합니다.
-
6:24 - 6:26이것은 꽤 쉬운 생명공학입니다.
-
6:26 - 6:28이것은 1조번 정도도 할 수 있죠.
-
6:28 - 6:30또한 유전적으로 동일한
1조개의 다른 바이러스를 -
6:30 - 6:32만들 수도 있지만,
-
6:32 - 6:34그것들은 각각의 끝에 있는,
한개의 단백질을 -
6:34 - 6:36암호화하는
-
6:36 - 6:38한 서열에 의해 차이점이 생깁니다.
-
6:38 - 6:40만약 그 바이러스들을 가져다,
-
6:40 - 6:42액체 한 방울에 주입하면,
-
6:42 - 6:45그것들이 여러분이 주기율표에
아무 원소와 소통하도록 강요하게 됩니다. -
6:45 - 6:47발전을 선택하는 과정을 통해,
-
6:47 - 6:50여러분이 원하는 것을 하는, 꼭
배터리나 태양 전지를 만드는 것 같은 -
6:50 - 6:52바이러스를 하나
뽑을 수도 있게 됩니다. -
6:52 - 6:55기본적으로, 바이러스는 스스로
복제하지 못해 숙주가 필요합니다. -
6:55 - 6:57한번 1조의 바이러스 중 하나를 찾으면
-
6:57 - 6:59그것을 박테리아에 감염시켜
-
6:59 - 7:01특정한 서열의 많은 수를
-
7:01 - 7:03복제 할 수 있게됩니다.
-
7:03 - 7:05생물학의 또다른 아름다운 것은 그것이
-
7:05 - 7:07여러분께 멋진 수준의
연결들을 포함하는 정교한 구조를 -
7:07 - 7:09제공한다는 것입니다.
-
7:09 - 7:11이런 바이러스들은 길고 가늘어
-
7:11 - 7:13우리가 그것들을 이용해 반도체
-
7:13 - 7:15또는 배터리를 만드는 물질들을
-
7:15 - 7:17만들어내게 할 수 있습니다.
-
7:17 - 7:20이것은 제 실험실에서 저희가 만든
고전력 배터리입니다. -
7:20 - 7:23저희는 탄소 나노튜브를 고르기 위해
바이러스를 조작했습니다. -
7:23 - 7:25바이러스의 다른 부분은 배터리를 위한
-
7:25 - 7:27전극 물질을 만들 수 있는
-
7:27 - 7:30서열를 가지고 있습니다.
-
7:30 - 7:33그리고 스스로를
집전 장치에 전이합니다. -
7:33 - 7:35그리고 선택 진화 과정을 통해,
-
7:35 - 7:38저희는 형편없는 배터리를
가진 바이러스에서 -
7:38 - 7:40좋은 배터리를 가진 바이러스로,
-
7:40 - 7:43현존수준을 넘어서는, 실온에서 만들어진,
기본적으로 벤치 위에 있는 -
7:43 - 7:46고전력의 바이러스를 가지게 되었습니다.
-
7:46 - 7:49그 배터리는 백악관에
기자 회견을 위해 보내졌습니다. -
7:49 - 7:51여기에 가져왔습니다.
-
7:51 - 7:54이 케이스 안에 있는 게 보이시죠.
이 LED를 비추고있죠. -
7:54 - 7:56이것을 확대해, 프리우스를
-
7:56 - 7:58달리게 사용할 수 있죠.
-
7:58 - 8:00그것은 제 꿈이기도 합니다.
-
8:00 - 8:03바이러스로 달리는 차를 운전하게 하는거죠.
-
8:04 - 8:06그러나 기본적으로,
-
8:06 - 8:091조개의 바이러스 중
하나를 빼낼 수 있죠. -
8:09 - 8:111조개의 바이러스 중
하나를 빼낼 수 있죠. -
8:11 - 8:13기본적으로, 실험실 안에서
확장을 만들 수 있습니다. -
8:13 - 8:15그리고 배터리같은 구조로
-
8:15 - 8:17자기 조립을 하게 합니다.
-
8:17 - 8:19촉매제와 함께
이것을 할 수도 있습니다. -
8:19 - 8:21이것은 물을
-
8:21 - 8:23분리하는 광촉매의 예입니다.
-
8:23 - 8:25그리고 저희가 가능하게 한 것은
-
8:25 - 8:28바이러스를 조작해 염료를
흡수하는 분자를 가지고 -
8:28 - 8:30그것들을 바이러스의 표면에 배열해
-
8:30 - 8:32안테나처럼 작동하게 하고,
-
8:32 - 8:34우리는 바이러스를 통해
에너지를 전달하는 것입니다. -
8:34 - 8:36저희는 유전자가 물이
-
8:36 - 8:38깨끗한 연료로 사용될 수 있는
-
8:38 - 8:40산소와 수소로 나뉘게
-
8:40 - 8:42사용할 수 있는 무기물로
-
8:42 - 8:44성장하게 잠시 둡니다.
-
8:44 - 8:46오늘 제가 그 예를 가져왔습니다.
-
8:46 - 8:48저의 학생들이 잘 될것이라 약속했죠.
-
8:48 - 8:50이것들은 바이러스가
모은 나노와이어입니다. -
8:50 - 8:56이것을 비추면, 거품이
솟는 것을 볼 수 있습니다. -
8:57 - 9:00유전자를 조정함으로써, 여러분의 장치의
-
9:00 - 9:03수행능력을 향상시키기 위해
다수의 물질을 조정하게 됩니다. -
9:03 - 9:05마지막 예는 태양 전지입니다.
-
9:05 - 9:07태양전지를 사용해 이걸 할 수도 있죠
-
9:07 - 9:09저희는 바이러스를
조작해 탄소 나노튜브를 -
9:09 - 9:11골라 이산화티타늄을
그것들 주변에 자라게 -
9:11 - 9:15할 수 있게되었고, 이것을 장치를 통해
-
9:15 - 9:19전자를 얻는 방법으로
사용하게 되었습니다. -
9:19 - 9:21그리고 저희가 알아낸 것은,
유전자 공학을 통해 -
9:21 - 9:23저희가 염료에 민감한
-
9:23 - 9:26시스템의 종류를 위해
-
9:26 - 9:28숫자를 기록하는
-
9:28 - 9:31태양 전지의 효율을 늘리게 되었습니다.
-
9:31 - 9:33그중 하나를 또 가져와 후에
-
9:33 - 9:36바깥에서 가지고 놀도록 하겠습니다.
-
9:36 - 9:38이것은 바이러스
기반의 태양 전지입니다. -
9:38 - 9:40진화와 선택을 통해,
-
9:40 - 9:43저희는 8%의 효율을 가진 태양 전지를
-
9:43 - 9:4611% 효율로 끌어올리게 되었습니다.
-
9:46 - 9:48자, 자연이 어떻게
-
9:48 - 9:51물질들을 만드는지 배우는 것엔
엄청나고 흥미로운 것이 -
9:51 - 9:53있다고 잘 확인시켜드렸길 바랍니다.
-
9:53 - 9:55그리고 이것을 다음 단계로 가져가
-
9:55 - 9:57자연이 물질을 만드는 것에
-
9:57 - 9:59장점을 얻거나, 조정해 자연이
아직 만들려고 하직 않았던 것을 -
9:59 - 10:02얻을 수도 있나 보는 거죠.
-
10:02 - 10:04감사합니다.
- Title:
- 자연을 활용하여 배터리 기르기
- Speaker:
- 안젤라 벨쳐(Angela Belcher)
- Description:
-
전복 조개에 영감을 받아, Angela Belcher가 인간이 사용할 수 있는 멋진 나노크기의 구조를 만들기 위해 바이러스를 프로그램합니다. 방향적 진화를 통해 고성능의 유전자를 골라냄으로써 청정 수소 연료와 전례 없는 수준의 태양 전지와 같은 강력한 새 배터리를 만들어냅니다. TEDxCaltech에서, 그녀는 그 과정을 설명합니다.
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 10:05
Jihyeon J. Kim edited Korean subtitles for Using nature to grow batteries | ||
Jihyeon J. Kim edited Korean subtitles for Using nature to grow batteries | ||
Jihyeon J. Kim edited Korean subtitles for Using nature to grow batteries | ||
Bianca Lee added a translation |