Máy phát điện hoạt động bằng virus

Các nhà khoa học Mỹ vừa phát triển một phương thức cấp điện đặc biệt, trong đó virus vô hại được dùng để biến năng lượng cơ học thành điện năng phục vụ thiết bị nhỏ. Công nghệ này gây chú ý vì mở ra khả năng khai thác những chuyển động quen thuộc hằng ngày, thay vì phụ thuộc hoàn toàn vào pin hoặc nguồn điện truyền thống. Trong thử nghiệm ban đầu, lượng điện tạo ra đủ vận hành một màn hình tinh thể lỏng, cho thấy ý tưởng vẫn còn nhiều tiềm năng phát triển. Nghiên cứu được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley, thuộc Bộ Năng lượng Hoa Kỳ, với mục tiêu tạo ra máy phát điện kích thước nhỏ. Thiết bị sử dụng virus M13, một loại virus lành tính chỉ tấn công virus, không gây hại cho con người trong bối cảnh nghiên cứu được công bố. Nhờ đặc tính áp điện, M13 có thể tham gia quá trình chuyển lực tác động bên ngoài thành dòng điện cung cấp cho thiết bị. Cấu tạo thử nghiệm gồm một điện cực có kích thước tương đương con tem, trên bề mặt được phủ một lớp virus M13 đã sắp xếp phù hợp. Khi người dùng chạm ngón tay vào điện cực, lực cơ học từ thao tác đó tác động lên lớp virus và tạo ra tín hiệu điện. Dòng điện thu được sau đó được đưa vào màn hình tinh thể lỏng, chứng minh máy phát có thể biến một cử động rất nhỏ thành năng lượng hữu ích. Hiện tượng áp điện vốn xuất hiện ở một số vật liệu khi chúng chịu lực cơ học, khiến điện tích trong vật liệu phân bố lại và hình thành dòng điện. Trong thiết bị này, virus M13 đảm nhiệm vai trò chuyển đổi, giúp lực từ ngón tay trở thành nguồn điện cho màn hình hoạt động. Cách tiếp cận này tạo ra một hệ thống gọn nhẹ, đồng thời tận dụng được những chuyển động thường bị bỏ phí trong sinh hoạt. Một điểm đáng chú ý nằm ở khả năng tự nhân bản nhanh của virus M13, khi chúng có thể tạo ra hàng triệu bản sao chỉ trong vài giờ. Sau quá trình phân chia, các virus sắp xếp theo một trật tự nhất định, hình thành lớp vật liệu có cấu trúc phù hợp cho việc khai thác hiệu ứng áp điện. Nguồn virus liên tục được bổ sung theo cách này, nhờ đó máy phát được kỳ vọng duy trì nguồn cung cấp vật liệu ổn định. Các nhà nghiên cứu cho rằng phương thức mới có thể hỗ trợ việc phát triển những thiết bị điện tử nhỏ, vốn cần lượng năng lượng thấp nhưng phải hoạt động linh hoạt trong nhiều môi trường. Những rung động phát sinh khi đóng cửa, leo cầu thang hoặc thực hiện các thao tác hằng ngày đều có thể trở thành nguồn năng lượng đáng chú ý. Thay vì để các lực nhỏ này biến mất dưới dạng chuyển động thông thường, thiết bị có thể thu nhận và chuyển chúng thành điện năng. Khả năng ứng dụng được nhắc đến bao gồm các thiết bị di động nhỏ, trong đó có điện thoại, dù thử nghiệm được mô tả mới chỉ vận hành màn hình tinh thể lỏng. Khoảng cách giữa việc làm sáng một màn hình và cung cấp năng lượng cho điện thoại hoàn chỉnh vẫn phụ thuộc vào những bước phát triển tiếp theo của công nghệ. Kết quả hiện tại chủ yếu chứng minh nguyên lý, đồng thời cho thấy virus có thể được sử dụng như một thành phần vật liệu trong máy phát điện. Nghiên cứu của Phòng thí nghiệm Quốc gia Lawrence Berkeley mở thêm hướng tiếp cận cho lĩnh vực thu hoạch năng lượng từ môi trường xung quanh. Virus M13, nhờ tính lành tính, khả năng tự nhân bản và đặc tính áp điện, trở thành nền tảng đáng chú ý cho các thiết bị siêu nhỏ. Từ một cú chạm ngón tay đến những rung động khi sinh hoạt, các chuyển động quen thuộc có thể góp phần tạo điện cho công nghệ tương lai.