Viren bauen Batterie-Elektroden für höhere Akkuleistungen

Mithilfe genveränderter Viren haben amerikanische Forscher winzige Anoden hergestellt, die eine höhere Energiedichte als herkömmliche Elektroden gleicher Größe erlauben.

Cambridge (USA)/München - Akkus für Laptop oder Handy sollen gleichzeitig lange durchhalten und möglichst klein und leicht sein. Extrem fein strukturierte Elektroden können dabei die Leistungsfähigkeit und Energiedichte von Lithiumionen-Akkus deutlich erhöhen. Amerikanische Wissenschaftler griffen dazu auf recht ungewöhnliche Helfer zurück. Mit genveränderten Viren vom Typ M13 stellten sie eine Anode her, in der so Nanodrähte aus Kobaltoxid und Gold zu millionstel Millimeter kleinen Strukturen angeordnet werden konnten. Ihre Methode beschreiben sie in der Zeitschrift "Science".

"Das M13 Virus besteht aus etwa 2700 Hüllproteinen, die sich in einer Helix um den einzelnen DNA-Erbgutstrang winden", erklären Angela Belcher und ihre Kollegen vom Massachusetts Institute of Technology in Cambridge, der Ludwigs-Maximilian Univesität in München und der Technischen Hochschule Zürich. Durch die Genveränderung sammelten die Viren mit diesen Hüllproteinen winzige Partikel aus Kobaltoxid und Gold und formten etwa sechs Nanometer dünne und 880 Nanometer lange Nanodrähte. In einer Anode konnte damit eine zwei- bis dreifach höhere Energiedichte bei gleicher Größe und gleichem Gewicht der Elektroden erreicht werden, die mit herkömmlichen Methoden hergestellt werden.

Bis Viren allerdings ihre Arbeit in der Akkuproduktion aufnehmen können, müssen die Forscher noch einige Probleme beispielsweise für die Serienfertigung lösen. Doch zeigt dieser Ansatz, dass biologische Substanzen durchaus für den Aufbau von elektronischen nanostrukturierten Bauteilen geeignet sind. Auch andere Forschergruppen nutzen bereits das Potenzial von Erbgutmolekülen oder Mikroorganismen, um feinste Schaltkreise aus Nanomaterialien aufzubauen. Ohne aufwändige lithografische Verfahren könnten Biomoleküle zu wertvollen Helfern von zukünftigen Nanomodulen avancieren.