Představte si, že místo rozsvícení světel, když se setmí, si můžete číst knihu ve světle svítící rostliny na vašem stole nebo se místo elektrických světel procházet pod světlem jasného stromu. The světélkující rostliny Vždy to bylo předmětem studia vědců.
Z tohoto důvodu se chystáme věnovat tento článek tomu, abychom vám řekli, co jsou to světelné rostliny a jaké studie o nich existují.
Studie na svítících rostlinách
Inženýři z Massachusettského technologického institutu (MIT) v Cambridge (Massachusetts, USA) podnikli první zásadní kroky k oživení scénáře, který dnes jako by zmizel ze sci-fi pohádek.
Tým vedený Dr. Michaelem Stranem, významným profesorem chemického inženýrství na Massachusetts Institute of Technology, začlenil řadu speciálních nanočástic (mikroskopických částic) do listů řeřichovitých rostlin, přimět je, aby vydávaly slabé světlo po dobu téměř čtyř hodin.
Vědci věří, že když se jim podaří optimalizovat tuto nanotechnologii, rostliny budou dostatečně jasné, aby osvětlily pracovní prostory. Tým na Massachusetts Institute of Technology se kultivoval rostliny, které dokážou svítit téměř 4 hodiny a osvětlit stránky knihy zblízka.
Tato technologie by mohla být také použita k zajištění nízké intenzity vnitřního osvětlení nebo k přeměně stromů na automatické pouliční osvětlení.
Výhody svítících rostlin
Jaké jsou hlavní výhody a výhody použití svítících rostlin k osvětlení interiérů a ulic? Navrhování živých rostlin pro vyzařování viditelného světla a udržitelné osvětlení je přesvědčivé, protože rostliny mají nezávislé mechanismy výroby a skladování energie.
Rostliny jsou dvakrát uhlíkově negativní, což znamená, že spotřebovávají CO2 výrobou paliva a samy jsou produktem sekvestrace uhlíku (přeměna CO2 na organické sloučeniny) v atmosféře. Až bude technika optimalizována, podle vědců budou moci osvětlit celé pracovní prostory nebo je použít pro veřejné osvětlení.
Rostliny jsou tím nejlepším v udržitelném biomimetickém osvětlení, které není závislé na žádné lidské infrastruktuře a dobře se přizpůsobuje venkovnímu prostředí. Opravují se samy, již existují tam, kde chceme, aby fungovaly jako elektrická světla, přežívají a přetrvávají v různých povětrnostních jevech, mají vlastní zdroj vody a také vše výše uvedené dělají autonomně.
Neobyčejná vegetace
Takzvané „nanobionické rostliny“ jsou novou oblastí výzkumu podporovanou Stranovou laboratoří, do které začleňují různé typy nanočástic a inženýrské závody, aby převzaly mnoho funkcí, které nyní vykonávají elektronická zařízení.
Podle MIT Stranův tým již aplikoval technologii na inženýrské závody, které dokážou detekovat výbušniny a přenášet tyto informace do smartphonu, stejně jako zeleninu s elektronickými senzory v listech, které reagují, když varují, když je hladina vody nízká.
Vědci z agentury také vyvinuli nanobionickou rostlinu schopnou zachytit více než 30 procent světelné energie, vložili uhlíkové nanotrubice do buněk produkujících fotosyntézu a umožnili detekovat znečišťující látky, jako je plynný oxid dusnatý.
Tým profesora Strana již dříve vyvinul nanobionické rostliny se zlepšenou fotosyntézou a schopností detekovat kontaminované plyny, výbušniny a podmínky sucha.
«Osvětlení, které představuje asi 20 procent celosvětové spotřeby energie, je jedním z logických cílů pro tyto velmi specifické technologie rostlin,“ řekl Strano s tím, že „rostliny se dokážou samy opravit, mají svou vlastní energii a přizpůsobily se vnějšímu prostředí.
Aby vytvořili své zářící rostliny, tým MIT se obrátil na luciferázu, enzym, díky kterému světlušky září. Luciferáza působí na molekulu zvanou luciferin a způsobuje, že emituje světlo, zatímco další molekula zvaná koenzym A tomuto procesu napomáhá odstraněním vedlejšího produktu biochemické reakce, která inhibuje aktivitu enzymu luciferinu.
Nanočástice a zelenina pod vysokým tlakem
Tým MIT zabalil každou z těchto tří složek do různých typů nosných nanočástic vyrobených z materiálů klasifikovaných jako „obecně uznávané jako bezpečné“ americkým Úřadem pro kontrolu potravin a léčiv (FDA). Zářící rostlina s logem MIT je vytištěna na lopatkách raket, které jsou naplněny směsí nanočástic.
Podle Stranova týmu tyto nanočástice pomáhají každé složce dosáhnout správné části rostliny a zabraňují tomu, aby tyto složky dosáhly koncentrací, které by mohly být toxické pro samotnou rostlinu.
Podle autorů studie financované americkým ministerstvem energetiky vědci použili nanočástice oxidu křemičitého k transportu luciferázy a o něco větší částice polymerů PLGA a chitosanu k transportu luciferinu a koenzymu A.
Aby bylo možné začlenit nosné nanočástice do listů rostlin, vědci nejprve suspendovali nanočástice v kapalném roztoku, poté rostliny ponořili do kapaliny a nakonec na rostliny aplikovali vysoký tlak, aby vtlačili částice do listů přes drobné póry zvané stomata, podle MIT.
Na začátku projektu výzkumníci produkovali rostliny, které Svítily asi 45 minut a od té doby zdokonalily proces, aby svítily 3,5 hodiny.
V současné době produkuje 10centimetrová sazenice řeřichy asi tisícinu množství světla potřebného ke čtení, ale vědci se domnívají, že mohou zvýšit jak množství vyzařovaného světla, tak dobu trvání této světelné energie další optimalizací rychlosti.
Luciferáza působí na molekulu zvanou luciferin a nutí ji zářit. Na tomto procesu se podílí i molekula zvaná koenzym A., což usnadňuje.
Každá z těchto složek je nesena nanočásticí, která zajistí, že se dostanou na správné místo a zabrání jejich koncentraci na určitém místě, což by mohlo být pro rostlinu toxické. Vědcům se podařilo, aby rostliny svítily asi tři a půl hodiny.
A přestože světlo, které dostávají, je relativně slabé, věří, že je možné zvýšit intenzitu a trvání světla. Na rozdíl od předchozích experimentů, které dokázaly přimět specifické druhy rostlin, aby zazářily mnohem složitějším procesem, lze metodu vyvinutou výzkumníky z MIT aplikovat na jakýkoli typ rostliny.
Doufám, že s těmito informacemi se dozvíte více o tom, jaké jsou světelné rostliny a jejich vlastnosti.