p As proteínas são boas para construir músculos, mas seus blocos de construção também podem ser úteis para a construção de baterias orgânicas sustentáveis ​​que poderiam um dia ser um substituto viável para baterias convencionais de íon-lítio, sem a sua segurança e preocupações ambientais. Ao usar polipeptídeos sintéticos - que constituem as proteínas - e outros polímeros, pesquisadores deram os primeiros passos para a construção de eletrodos para essas fontes de energia. O trabalho também pode fornecer uma nova compreensão dos mecanismos de transferência de elétrons. p Os pesquisadores apresentarão seus resultados hoje no Encontro e Exposição Nacional do Outono de 2019 da American Chemical Society (ACS).

p "A tendência no campo das baterias agora é observar como os elétrons são transportados dentro de uma rede de polímero, "diz Tan Nguyen, um Ph.D. aluno que ajudou a desenvolver o projeto. "A beleza dos polipeptídeos é que podemos controlar a química em suas cadeias laterais em 3-D sem alterar a geometria do backbone, ou a parte principal da estrutura. Então, podemos examinar sistematicamente o efeito da mudança de diferentes aspectos das cadeias laterais. "

p As baterias de íon de lítio atuais podem prejudicar o meio ambiente, e porque o custo de reciclá-los é maior do que fabricá-los do zero, eles freqüentemente se acumulam em aterros sanitários. No momento, não há maneira segura de descartá-los. Desenvolvendo um baseado em proteínas, ou orgânico, bateria mudaria esta situação.

p "As ligações amida ao longo da estrutura do peptídeo são bastante estáveis ​​- então a durabilidade está lá, e podemos acionar quando eles quebram para reciclagem, "diz Karen Wooley, Ph.D., que lidera a equipe da Texas A&M University. Ela prevê que os polipeptídeos podem eventualmente ser usados ​​em aplicações como baterias de fluxo para armazenar energia elétrica. "A outra vantagem é que, ao usar essa arquitetura semelhante a uma proteína, estamos construindo os tipos de conformações que são encontradas em proteínas na natureza que já transportam elétrons com eficiência, "Wooley diz." Também podemos otimizar isso para controlar o desempenho da bateria. "

p Os pesquisadores construíram o sistema usando eletrodos feitos de compostos de negro de fumo, construir polipeptídeos que contêm viologen ou 2, 2, 6, 6-tetrametilpiperidina 1-oxil (TEMPO). Eles anexaram viologens à matriz usada para o ânodo, que é o eletrodo negativo, e usou um polipeptídeo contendo TEMPO para o cátodo, que é o eletrodo positivo. Os viologens e TEMPO são moléculas redox-ativas. "O que medimos até agora para o intervalo, a janela potencial entre os dois materiais, é cerca de 1,5 volts, adequado para aplicações de baixo consumo de energia, como biossensores, "Nguyen diz.

p Para uso potencial em uma bateria orgânica, Nguyen sintetizou vários polímeros que adotam diferentes conformações, como uma bobina aleatória, uma hélice alfa e uma folha beta, para investigar suas características eletroquímicas. Com esses peptídeos em mãos, Nguyen agora está colaborando com Alexandra Danielle Easley, um Ph.D. estudante no laboratório de Jodie Lutkenhaus, Ph.D., também na Texas A&M University, para construir os protótipos da bateria. Parte desse trabalho incluirá testes para entender melhor como os polímeros funcionam quando são organizados em um substrato.

p Embora essa pesquisa de estágio inicial ainda deva ir muito longe antes que as baterias de base orgânica sejam comercialmente disponíveis, a flexibilidade e variedade de estruturas que as proteínas podem oferecer prometem um amplo potencial para o armazenamento de energia sustentável que é mais seguro para o meio ambiente.