Представете си, че вместо да включвате лампите, когато се стъмни, можете да четете книга на светлината на светещо растение на бюрото си или да се разхождате под светлината на ярко дърво вместо електрически лампи. The светещи растения Винаги е бил обект на изследване от учените.
Поради тази причина ще посветим тази статия, за да ви кажем какво представляват светещите растения и какви изследвания има върху тях.
Изследвания на светещи растения
Инженери от Масачузетския технологичен институт (MIT) в Кеймбридж (Масачузетс, САЩ) предприеха първите фундаментални стъпки, за да съживят сценария, който днес изглежда е изчезнал от научнофантастичните приказки.
Екип, ръководен от д-р Майкъл Страно, изтъкнат професор по химическо инженерство в Масачузетския технологичен институт, включи серия от специални наночастици (микроскопични частици) в листата на растенията кресон, карайки ги да излъчват слаба светлина в продължение на почти четири часа.
Изследователите смятат, че когато успеят да оптимизират тази нанотехнология, растенията ще станат достатъчно ярки, за да осветяват работните пространства. Екип от Масачузетския технологичен институт се култивира растения, които могат да светят почти 4 часа и да осветяват книжните страници от близко разстояние.
Тази технология може да се използва и за осигуряване на вътрешно осветление с нисък интензитет или за превръщане на дървета в автоматични улични лампи.
Предимства на светещите растения
Какви са основните предимства и ползи от използването на светещи растения за осветяване на интериори и улици? Проектирането на живи растения за излъчване на видима светлина и устойчиво осветление е завладяващо, защото растенията имат независими механизми за генериране и съхранение на енергия.
Растенията са двойно въглеродно отрицателни, което означава, че те консумират CO2, като произвеждат гориво и самите те са продукт на улавяне на въглерод (превръщане на CO2 в органични съединения) в атмосферата. Когато техниката бъде оптимизирана, казват изследователите, те ще могат да осветяват цели работни пространства или да се използват за обществено осветление.
Растенията са най-доброто в устойчивото биомиметично осветление, което не зависи от никаква човешка инфраструктура и се адаптира добре към външна среда. Те се ремонтират сами, те вече съществуват там, където искаме да функционират като електрически светлини, те оцеляват и продължават да съществуват при различни метеорологични явления, те имат собствен водоизточник и те също така правят всичко по-горе автономно.
Необичайна растителност
Така наречените „нанобионични растения“ са нова област на изследване, насърчавана от лабораторията на Strano, в която те включват различни видове наночастици и инженерни растения, които да поемат много от функциите, изпълнявани сега от електронните устройства.
Според MIT екипът на Strano вече е приложил технологията за проектиране на растения, които могат да откриват експлозиви и да предават тази информация на смартфон, както и зеленчуци с електронни сензори в листата, които реагират, когато предупреждават, когато нивото на водата е ниско.
Учените от агенцията също така разработиха нанобионично растение, способно да улавя повече от 30 процента от светлинната енергия, вмъкнаха въглеродни нанотръби в клетки, които произвеждат фотосинтеза, и направиха възможно откриването на замърсители като газ азотен оксид.
Екипът на професор Страно преди това е разработил нанобионични растения с подобрена фотосинтеза и способност за откриване на замърсени газове, експлозиви и условия на суша.
«Осветление, което представлява около 20 процента от световното потребление на енергия, е една от логичните цели за тези много специфични растителни технологии“, каза Страно, отбелязвайки, че „Растенията могат да се възстановяват, имат собствена енергия и са се адаптирали към външната среда.
За да създаде своите светещи растения, екипът на MIT се обърна към луцифераза, ензимът, който кара светулките да светят. Луциферазата действа върху молекула, наречена луциферин, като я кара да излъчва светлина, докато друга молекула, наречена коензим А, подпомага процеса, като премахва страничен продукт от биохимичната реакция, който инхибира активността на ензима луциферин.
Наночастици и зеленчуци под високо налягане
Екипът на MIT опакова всеки от тези три компонента в различни видове наночастици носители, направени от материали, класифицирани като „общопризнати като безопасни“ от Американската администрация по храните и лекарствата (FDA). Светещо растение с лого на Масачузетския технологичен институт е отпечатано върху ракетни остриета, които са напоени със смес от наночастици.
Според екипа на Strano, тези наночастици помагат на всеки компонент да достигне правилната част от растението и те предотвратяват тези компоненти от достигане на концентрации, които биха могли да бъдат токсични за самото растение.
Според авторите на проучването, финансирано от Министерството на енергетиката на САЩ, изследователите са използвали наночастици от силициев диоксид за транспортиране на луцифераза и малко по-големи частици от полимерите PLGA и хитозан за транспортиране съответно на луциферин и коензим А.
За да включат наночастиците носители в листата на растенията, изследователите първо суспендират наночастиците в течен разтвор, след това потапят растенията в течността и накрая прилагат високо налягане върху растенията, за да принудят частиците да влязат в листата през малки пори, наречени устица, според MIT.
В началото на проекта изследователите произвеждат растения, които Те светеха около 45 минути и оттогава усъвършенстваха процеса, за да ги накарат да светят 3,5 часа.
В момента 10-сантиметров разсад на кресон произвежда около една хилядна от количеството светлина, необходимо за четене, но изследователите вярват, че могат да увеличат както количеството излъчвана светлина, така и продължителността на тази светлинна енергия чрез допълнително оптимизиране на скоростта.
Луциферазата действа върху молекула, наречена луциферин, и я принуждава да свети. Молекула, наречена коензим А, също участва в този процес., което го прави лесно.
Всеки от тези компоненти се пренася от наночастица, която гарантира, че те достигат до правилното място и не им позволява да се концентрират на определено място, което може да бъде токсично за растението. Изследователите успяха да накарат растенията да светят около три часа и половина.
И въпреки че светлината, която получават, е сравнително слаба, те вярват, че е възможно да се увеличи интензивността и продължителността на светлината. За разлика от предишни експерименти, които успяха да накарат определени видове растения да светят чрез много по-сложен процес, методът, разработен от изследователите на MIT, може да се приложи към всеки тип растение.
Надявам се, че с тази информация можете да научите повече за това какви са светещите растения и техните характеристики.