Stellen Sie sich vor, dass Sie, anstatt das Licht einzuschalten, wenn es dunkel wird, ein Buch im Licht einer leuchtenden Pflanze auf Ihrem Schreibtisch lesen oder einen Spaziergang im Licht eines hellen Baums anstelle von elektrischem Licht machen können. Das leuchtende Pflanzen Es war schon immer Gegenstand der Untersuchung von Wissenschaftlern.
Aus diesem Grund widmen wir uns in diesem Artikel der Frage, was Leuchtpflanzen sind und welche Studien es dazu gibt.
Studien über leuchtende Pflanzen
Ingenieure des Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge (Massachusetts, USA) haben die ersten grundlegenden Schritte unternommen, um das Szenario zum Leben zu erwecken, das heute aus den Science-Fiction-Erzählungen verschwunden zu sein scheint.
Ein Team unter der Leitung von Dr. Michael Strano, einem angesehenen Professor für Chemieingenieurwesen am Massachusetts Institute of Technology, hat eine Reihe spezieller Nanopartikel (mikroskopisch kleine Partikel) in die Blätter von Kressepflanzen eingearbeitet, wodurch sie fast vier Stunden lang ein schwaches Licht abgeben.
Die Forscher glauben, dass die Pflanzen hell genug werden, um Arbeitsräume zu beleuchten, wenn es ihnen gelingt, diese Nanotechnologie zu optimieren. Ein Team des Massachusetts Institute of Technology hat kultiviert Pflanzen, die fast 4 Stunden lang leuchten können und Buchseiten aus nächster Nähe beleuchten.
Diese Technologie könnte auch verwendet werden, um Innenbeleuchtung mit geringer Intensität bereitzustellen oder Bäume in automatische Straßenlaternen zu verwandeln.
Vorteile leuchtender Pflanzen
Was sind die Hauptvorteile und Nutzen der Verwendung von Leuchtpflanzen zur Beleuchtung von Innenräumen und Straßen? Die Gestaltung lebender Pflanzen für die Emission von sichtbarem Licht und eine nachhaltige Beleuchtung ist überzeugend, da Pflanzen über unabhängige Energieerzeugungs- und Speichermechanismen verfügen.
Pflanzen sind doppelt COXNUMX-negativ, was bedeutet, dass sie CO2 verbrauchen, indem sie Kraftstoff produzieren, und selbst ein Produkt der Kohlenstoffbindung sind (Umwandlung von CO2 in organische Verbindungen) in der Atmosphäre. Wenn die Technik optimiert wird, sagen die Forscher, können sie ganze Arbeitsbereiche beleuchten oder für die öffentliche Beleuchtung verwendet werden.
Pflanzen sind die ultimative nachhaltige biomimetische Beleuchtung, die nicht von menschlicher Infrastruktur abhängig ist und sich gut an Außenumgebungen anpasst. Sie reparieren sich selbst, sie existieren bereits dort, wo wir wollen, dass sie als elektrisches Licht funktionieren, sie überleben und bestehen bei verschiedenen Wetterereignissen, sie haben ihre eigene Wasserquelle und sie erledigen all dies auch autonom.
Außergewöhnliche Vegetation
Die sogenannten "nanobionischen Pflanzen" sind ein neues Forschungsfeld, das von Stranos Labor vorangetrieben wird und in das sie verschiedene einbeziehen Arten von Nanopartikeln und technische Pflanzen, die viele der Funktionen übernehmen, die heute von elektronischen Geräten ausgeführt werden.
Laut MIT hat Stranos Team die Technologie bereits angewendet, um Pflanzen zu entwickeln, die Sprengstoffe erkennen und diese Informationen an ein Smartphone übertragen können, sowie Gemüse mit elektronischen Sensoren in ihren Blättern, die reagieren, wenn sie bei niedrigem Wasserstand warnen.
Wissenschaftler der Agentur entwickelten auch eine nanobionische Pflanze, die mehr als 30 Prozent der Lichtenergie einfangen kann, fügten Kohlenstoff-Nanoröhrchen in Zellen ein, die Photosynthese betreiben, und ermöglichten den Nachweis von Schadstoffen wie Stickoxidgas.
Das Team von Professor Strano hat zuvor nanobionische Pflanzen mit verbesserter Photosynthese und der Fähigkeit entwickelt, kontaminierte Gase, Sprengstoffe und Dürrebedingungen zu erkennen.
«Beleuchtung, die etwa 20 Prozent des weltweiten Energieverbrauchs ausmacht, ist eines der logischen Ziele für diese sehr spezifischen Pflanzentechnologien“, sagte Strano und stellte fest, dass „Pflanzen sich selbst reparieren können, ihre eigene Energie haben und sich an die äußere Umgebung angepasst haben.
Um ihre leuchtenden Pflanzen herzustellen, wandte sich das MIT-Team an Luciferase, das Enzym, das Glühwürmchen zum Leuchten bringt. Luciferase wirkt auf ein Molekül namens Luciferin und veranlasst es, Licht zu emittieren, während ein anderes Molekül namens Coenzym A den Prozess unterstützt, indem es ein Nebenprodukt der biochemischen Reaktion entfernt, das die Aktivität des Luciferin-Enzyms hemmt.
Nanopartikel und Gemüse unter Hochdruck
Das MIT-Team verpackte jede dieser drei Komponenten in verschiedene Arten von Träger-Nanopartikeln, die aus Materialien hergestellt wurden, die von der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) als „allgemein als sicher anerkannt“ eingestuft wurden. Eine leuchtende MIT-Logo-Pflanze ist auf Raketenblätter aufgedruckt, die mit einer Mischung aus Nanopartikeln versetzt sind.
Laut Stranos Team helfen diese Nanopartikel jeder Komponente, den richtigen Teil der Pflanze zu erreichen und sie verhindern, dass diese Komponenten Konzentrationen erreichen, die für die Pflanze selbst toxisch sein könnten.
Laut den Autoren der vom US-Energieministerium finanzierten Studie verwendeten die Forscher Siliciumdioxid-Nanopartikel zum Transport von Luciferase und etwas größere Partikel der Polymere PLGA und Chitosan zum Transport von Luciferin bzw. Coenzym A.
Um Träger-Nanopartikel in Pflanzenblätter einzubetten, suspendierten die Forscher die Nanopartikel zunächst in einer flüssigen Lösung, tauchten dann die Pflanzen in die Flüssigkeit und übten schließlich hohen Druck auf die Pflanzen aus, um die Partikel durch winzige Poren, sogenannte Stomata, in die Blätter zu drücken MIT.
Zu Beginn des Projekts produzierten die Forscher Pflanzen, die Sie leuchteten etwa 45 Minuten lang und haben seitdem den Prozess perfektioniert, um sie 3,5 Stunden lang zum Leuchten zu bringen.
Derzeit produziert ein 10 Zentimeter großer Kressekeimling etwa ein Tausendstel der Lichtmenge, die zum Lesen benötigt wird, aber die Forscher glauben, dass sie sowohl die abgegebene Lichtmenge als auch die Dauer dieser Lichtenergie erhöhen können, indem sie die Rate weiter optimieren.
Luciferase wirkt auf ein Molekül namens Luciferin und zwingt es zum Leuchten. An diesem Prozess ist auch ein Molekül namens Coenzym A beteiligt., was es einfach macht.
Jede dieser Komponenten wird von einem Nanopartikel getragen, das sicherstellt, dass sie an die richtige Stelle gelangen, und verhindert, dass sie sich an einer bestimmten Stelle anreichern, was für die Pflanze giftig sein könnte. Den Forschern gelang es, die Pflanzen etwa dreieinhalb Stunden lang zum Leuchten zu bringen.
Und obwohl das Licht, das sie erhalten, relativ schwach ist, glauben sie, dass es möglich ist, die Intensität und Dauer des Lichts zu erhöhen. Im Gegensatz zu früheren Experimenten, bei denen es gelang, bestimmte Pflanzenarten durch einen viel komplexeren Prozess zum Leuchten zu bringen, kann die von den MIT-Forschern entwickelte Methode auf jede Pflanzenart angewendet werden.
Ich hoffe, dass Sie mit diesen Informationen mehr über die leuchtenden Pflanzen und ihre Eigenschaften erfahren können.