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裝有一條電鰻的水槽上。水槽的一個側(cè)面鍍了一層金屬。這就利用上了電鰻發(fā)的電來點亮那些彩色的燈泡。在當(dāng)年，這條魚當(dāng)然是作為一個宣傳的噱頭，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。

許多生物都會利用體內(nèi)離子的濃度差異做點事情。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)細胞一個傳遞到另一個進而逐個聯(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類似，它們體內(nèi)有6000多個特化成電板的細胞，在體內(nèi)的樣子有點像蜂窩，利用當(dāng)中鈉離子濃度的不同產(chǎn)生電擊，而這個電擊所具有的電量堪比我們的家用電壓。平時這些細胞呈電中性，而當(dāng)電鰻看準(zhǔn)獵物之時，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)中的時候，這些流動的離子就會開始發(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博士和他的同事們曾利用人造原生細胞研究過活細胞膜和其中的蛋白質(zhì)。在他們的實驗里，這些人造細胞像真的細胞那樣被細胞膜包裹起來，細胞膜是用脂肪分子做成的，蛋白質(zhì)作為載體漂浮在細胞膜之中，它們的作用是只讓某種離子通過細胞膜。就是利用這個體系，研究者們覺得應(yīng)該可以復(fù)制電鰻發(fā)電的機制。

做法是把兩個原生細胞融接在一起，這樣，它們會有一個部分使用共用的細胞膜。然后他們給這兩個細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使離子從濃度低的地方流到濃度高的地方，但是在這個實驗里。兩個細胞共用的那部分膜太厚從而阻礙了離子的流動。

接著，LaVan博士和他的同事們給細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選擇透過的橋梁，使帶正電的鈉離子通過，而阻止帶負電的氯離子通過。當(dāng)陽離子們按照一定的順序流動的時候，電子(陰離子)們按與之相反的方向流動。為了能利用這個電流，他們還連接了一個非常小的電極。

他們在《先進材料》里的報道說，如果在這個過程中利用同樣機制的電阻，就能使電量保持一定的時間，如果加入更多的原生細胞，就會增加電池的壽命。LaVan博士估計差不多幾厘米寬的這種原生細胞，可以運行一個便攜式的MP3近10小時。

這個圣誕禮物很特別。對吧?