Исследователи Кембриджа получили финансирование от Advanced Research + Invention Agency (ARIA), чтобы использовать белки как производственный инструмент для сборки передовых материалов, включая высокоэффективные магниты, которым не нужны дорогие редкоземельные элементы. Работа ведётся в рамках программы ARIA Universal Fabricators Programme — трёхлетней инициативы с бюджетом £50 млн, которая поддерживает 11 исследовательских команд.
Ключевые факты
- Финансирование поступает из программы ARIA Universal Fabricators Programme.
- Программа рассчитана на три года, а её общий бюджет составляет £50 млн.
- Проект Cambridge Protein SPARK возглавляет профессор Ронан Дейли.
- Проект нацелен на создание магнитов без редкоземельных элементов и на разработку электродов для аккумуляторов.
- Исследователи Кембриджа также участвуют ещё в двух проектах этой же программы.
Что это означает для студентов и исследователей Кембриджа?
Это усиливает портфель исследовательских проектов Кембриджа на стыке материаловедения, химии и инженерии. Для исследователей главное практическое значение состоит в доступе к программе, которая поддерживает белковые подходы к производству и нацелена на создание передовых материалов новыми способами. Для студентов это сигнал о живой исследовательской среде, где уже идут работы, способные повлиять на будущую подготовку и междисциплинарное сотрудничество.
Кембриджские команды связаны с Institute for Manufacturing, Department of Engineering, Department of Chemical Engineering and Biotechnology, Yusuf Hamied Department of Chemistry и Department of Materials Science and Metallurgy. В проектах также участвуют партнёры из University of Amsterdam, University of Liverpool, University of Washington и University of Leeds, формируя широкую исследовательскую сеть вокруг магнитов без редкоземельных элементов и смежных материалов.
- Protein SPARK под руководством профессора Ронана Дейли использует белки, чтобы направлять рост магнитных материалов без редкоземельных элементов.
- POEM разрабатывает белковый метод для высокоэффективных магнитов с точным контролем размера кристаллов, их формы и расстояния между ними.
- S-LATTICE создаёт крупные, высокоупорядоченные листы из самособирающихся белков и металлов для фильтрации, катализа и преобразования углекислого газа.
Как белки помогают создавать магниты и другие материалы?
Они выступают в роли направляющих и шаблонов в процессе формирования. В проекте Cambridge Protein SPARK микроскопические капли с заданными белками и элементами распыляются и печатаются в нужные позиции, по сути по принципу струйной печати. Затем белки растят, направляют и формируют материал в нанокристаллы, плёнки и трёхмерные структуры.
Проект опирается на биоминерализацию — способ, которым живые организмы создают твёрдые материалы, такие как кости и зубы, — и адаптирует этот процесс к непрерывной производственной линии. Цель состоит в том, чтобы создавать полезные магнитные материалы без редкоземельного сырья, а также изучать применение в аккумуляторах, которые заряжаются быстрее и служат дольше.
Кто участвует в проектах Кембриджа?
Проект Protein SPARK возглавляет профессор Ронан Дейли. В кембриджскую команду также входят профессор Майкл де Волдер, профессор Джон Дюррелл и доктор Себастьян Паттинсон из Department of Engineering; профессор Лильяна Фрук из Department of Chemical Engineering and Biotechnology; и профессор Туомас Кноллес из Yusuf Hamied Department of Chemistry.
В других финансируемых проектах участвуют кембриджские исследователи доктор Шицзин Сун и доктор Цзюян Е, а также профессор Туомас Кноллес, Джози Форсайт, Ханна Хан и Макс Гао в проекте POEM. Профессор Эрвин Райзнер участвует в S-LATTICE, которым руководит University of Edinburgh.
Почему магниты без редкоземельных элементов важны?
Магниты используются в наушниках, мобильных телефонах, двигателях и ветряных турбинах. Дейли отметил, что почти все магниты содержат редкоземельные материалы, которые дорого добывать, которые становятся всё более дефицитными и создают экологические проблемы. Проект Кембриджа стремится использовать белки, чтобы запускать рост магнитных материалов без применения редкоземельных элементов на любом этапе процесса.
Это важно ещё и потому, что программа нацелена не только на новые материалы, но и на новые методы производства. Центральная идея ARIA заключается в том, что белки могут выступать как «универсальный фабрикатор», то есть один и тот же биологический инструмент может помогать собирать разные передовые материалы контролируемым образом.
Часто задаваемые вопросы
Что именно ARIA финансирует в Кембридже?
ARIA поддерживает три связанных с Кембриджем проекта в рамках Universal Fabricators Programme: Protein SPARK, POEM и S-LATTICE. Вместе они исследуют белки как инструмент для создания магнитов, электродов и других передовых материалов.
Для чего могут пригодиться эти исследования?
Они могут привести к магнитам без редкоземельных элементов, аккумуляторам, которые держат больше заряда и служат дольше, а также к материалам для фильтрации, преобразования углекислого газа, более чистого катализа и световых технологий.
