Φανταστείτε ότι αντί να ανάβετε τα φώτα όταν βραδιάζει, μπορείτε να διαβάσετε ένα βιβλίο από το φως ενός φωτεινού φυτού στο γραφείο σας ή να κάνετε μια βόλτα κάτω από το φως ενός φωτεινού δέντρου αντί για ηλεκτρικά φώτα. ο φωτεινά φυτά Ήταν πάντα αντικείμενο μελέτης επιστημόνων.
Για το λόγο αυτό, θα αφιερώσουμε αυτό το άρθρο για να σας πούμε τι είναι τα φωτεινά φυτά και ποιες μελέτες υπάρχουν για αυτό.
Μελέτες για φωτεινά φυτά
Μηχανικοί από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (MIT) στο Κέιμπριτζ (Μασαχουσέτη, ΗΠΑ) έκαναν τα πρώτα θεμελιώδη βήματα για να ζωντανέψουν το σενάριο που σήμερα φαίνεται να έχει εξαφανιστεί από τα παραμύθια επιστημονικής φαντασίας.
Μια ομάδα με επικεφαλής τον Δρ. Michael Strano, διακεκριμένο καθηγητή χημικής μηχανικής στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης, ενσωμάτωσε μια σειρά από ειδικά νανοσωματίδια (μικροσκοπικά σωματίδια) στα φύλλα των φυτών κάρδαμου, παρακινώντας τους να εκπέμπουν ένα αμυδρό φως για σχεδόν τέσσερις ώρες.
Οι ερευνητές πιστεύουν ότι όταν καταφέρουν να βελτιστοποιήσουν αυτή τη νανοτεχνολογία, τα φυτά θα γίνουν αρκετά φωτεινά ώστε να φωτίζουν τους χώρους εργασίας. Μια ομάδα στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης έχει καλλιεργηθεί φυτά που μπορούν να λάμπουν για σχεδόν 4 ώρες και να φωτίζουν σελίδες βιβλίων από κοντινή απόσταση.
Αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για την παροχή φωτισμού εσωτερικών χώρων χαμηλής έντασης ή για τη μετατροπή των δέντρων σε αυτόματα φώτα δρόμου.
Πλεονεκτήματα των φωτεινών φυτών
Ποια είναι τα κύρια πλεονεκτήματα και τα οφέλη της χρήσης φωτεινών φυτών για το φωτισμό εσωτερικών χώρων και δρόμων; Ο σχεδιασμός ζωντανών φυτών για εκπομπή ορατού φωτός και βιώσιμο φωτισμό είναι επιτακτικός επειδή τα φυτά διαθέτουν ανεξάρτητους μηχανισμούς παραγωγής και αποθήκευσης ενέργειας.
Τα φυτά είναι διπλά αρνητικά σε άνθρακα, που σημαίνει ότι καταναλώνουν CO2 παράγοντας καύσιμο και είναι οι ίδιοι προϊόν δέσμευσης άνθρακα (μετατροπή CO2 σε οργανικές ενώσεις) στην ατμόσφαιρα. Όταν η τεχνική βελτιστοποιηθεί, λένε οι ερευνητές, θα μπορούν να φωτίζουν ολόκληρους χώρους εργασίας ή να χρησιμοποιηθούν για δημόσιο φωτισμό.
Τα φυτά είναι ο απόλυτος βιώσιμος βιομιμητικός φωτισμός που δεν εξαρτάται από καμία ανθρώπινη υποδομή και προσαρμόζεται καλά σε εξωτερικά περιβάλλοντα. Επισκευάζονται μόνοι τους, υπάρχουν ήδη εκεί που θέλουμε να λειτουργούν ως ηλεκτρικά φώτα, επιβιώνουν και επιμένουν σε διαφορετικά καιρικά φαινόμενα, έχουν δική τους πηγή νερού και επίσης κάνουν όλα τα παραπάνω αυτόνομα.
Βλάστηση έξω από τα συνηθισμένα
Τα λεγόμενα «νανοβιονικά φυτά» είναι ένα νέο πεδίο έρευνας που προωθείται από το εργαστήριο του Strano, στο οποίο ενσωματώνουν διάφορα τύπους νανοσωματιδίων και μηχανικών εγκαταστάσεων για να αναλάβουν πολλές από τις λειτουργίες που εκτελούνται τώρα από ηλεκτρονικές συσκευές.
Σύμφωνα με το MIT, η ομάδα του Strano έχει ήδη εφαρμόσει την τεχνολογία σε εργοστάσια μηχανικής που μπορούν να ανιχνεύσουν εκρηκτικά και να μεταδώσουν αυτές τις πληροφορίες σε smartphone, καθώς και σε λαχανικά με ηλεκτρονικούς αισθητήρες στα φύλλα τους που ανταποκρίνονται όταν προειδοποιεί όταν η στάθμη του νερού είναι χαμηλή.
Οι επιστήμονες του Οργανισμού ανέπτυξαν επίσης ένα νανοβιονικό φυτό ικανό να συλλαμβάνει περισσότερο από το 30 τοις εκατό της φωτεινής ενέργειας, εισήγαγαν νανοσωλήνες άνθρακα σε κύτταρα που παράγουν φωτοσύνθεση και κατέστησαν δυνατή την ανίχνευση ρύπων όπως το αέριο οξείδιο του αζώτου.
Η ομάδα του καθηγητή Strano έχει αναπτύξει στο παρελθόν νανοβιονικά φυτά με βελτιωμένη φωτοσύνθεση και την ικανότητα να ανιχνεύει μολυσμένα αέρια, εκρηκτικά και συνθήκες ξηρασίας.
«Ο φωτισμός, ο οποίος αντιπροσωπεύει περίπου το 20 τοις εκατό της παγκόσμιας κατανάλωσης ενέργειας, είναι ένας από τους λογικούς στόχους για αυτές τις πολύ συγκεκριμένες τεχνολογίες φυτών», είπε ο Στράνο, σημειώνοντας ότι «Τα φυτά μπορούν να επισκευαστούν, να έχουν τη δική τους ενέργεια και να έχουν προσαρμοστεί στο εξωτερικό περιβάλλον.
Για να δημιουργήσει τα λαμπερά φυτά τους, η ομάδα του MIT στράφηκε στη λουσιφεράση, το ένζυμο που κάνει τις πυγολαμπίδες να λάμπουν. Η λουσιφεράση δρα σε ένα μόριο που ονομάζεται λουσιφερίνη, αναγκάζοντάς το να εκπέμπει φως, ενώ ένα άλλο μόριο που ονομάζεται συνένζυμο Α βοηθά τη διαδικασία αφαιρώντας ένα υποπροϊόν της βιοχημικής αντίδρασης που αναστέλλει τη δραστηριότητα του ενζύμου λουσιφερίνη.
Νανοσωματίδια και λαχανικά υπό υψηλή πίεση
Η ομάδα του MIT συσκεύασε καθένα από αυτά τα τρία συστατικά σε διαφορετικούς τύπους νανοσωματιδίων φορέα κατασκευασμένα από υλικά που ταξινομούνται ως "γενικά αναγνωρισμένα ως ασφαλή" από τον Οργανισμό Τροφίμων και Φαρμάκων των ΗΠΑ (FDA). Ένα λαμπερό φυτό με το λογότυπο του MIT είναι αποτυπωμένο σε λεπίδες πυραύλων, οι οποίες είναι εμποτισμένες με ένα μείγμα νανοσωματιδίων.
Σύμφωνα με την ομάδα του Strano, αυτά τα νανοσωματίδια βοηθούν κάθε συστατικό να φτάσει στο σωστό μέρος του φυτού και εμποδίζουν αυτά τα συστατικά να φτάσουν σε συγκεντρώσεις που θα μπορούσαν να είναι τοξικές για το ίδιο το φυτό.
Σύμφωνα με τους συγγραφείς της μελέτης που χρηματοδοτήθηκε από το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν νανοσωματίδια πυριτίου για τη μεταφορά της λουσιφεράσης και ελαφρώς μεγαλύτερα σωματίδια των πολυμερών PLGA και χιτοζάνης για τη μεταφορά της λουσιφερίνης και του συνένζυμου Α, αντίστοιχα.
Για να ενσωματώσουν νανοσωματίδια-φορείς στα φύλλα φυτών, οι ερευνητές πρώτα εναιώρησαν τα νανοσωματίδια σε ένα υγρό διάλυμα, μετά βύθισαν τα φυτά στο υγρό και τέλος άσκησαν υψηλή πίεση στα φυτά για να ωθήσουν τα σωματίδια στα φύλλα μέσω μικροσκοπικών πόρων που ονομάζονται στομία, σύμφωνα με MIT.
Στην αρχή του έργου, οι ερευνητές παρήγαγαν φυτά που Έλαμπαν για περίπου 45 λεπτά και έκτοτε τελειοποίησαν τη διαδικασία για να τα κάνουν να λάμπουν για 3,5 ώρες.
Επί του παρόντος, ένα δενδρύλλιο κάρδαμου μήκους 10 εκατοστών παράγει περίπου το ένα χιλιοστό της ποσότητας φωτός που απαιτείται για ανάγνωση, αλλά οι ερευνητές πιστεύουν ότι μπορούν να αυξήσουν τόσο την ποσότητα φωτός που εκπέμπεται όσο και τη διάρκεια αυτής της φωτεινής ενέργειας βελτιστοποιώντας περαιτέρω τον ρυθμό.
Η λουσιφεράση δρα σε ένα μόριο που ονομάζεται λουσιφερίνη και το αναγκάζει να λάμψει. Ένα μόριο που ονομάζεται συνένζυμο Α εμπλέκεται επίσης σε αυτή τη διαδικασία., που το κάνει εύκολο.
Κάθε ένα από αυτά τα συστατικά μεταφέρεται από ένα νανοσωματίδιο, το οποίο διασφαλίζει ότι φτάνουν στο σωστό μέρος και τα εμποδίζει να συγκεντρωθούν σε ένα συγκεκριμένο μέρος, το οποίο θα μπορούσε να είναι τοξικό για το φυτό. Οι ερευνητές κατάφεραν να κάνουν τα φυτά να λάμπουν για περίπου τρεισήμισι ώρες.
Και παρόλο που το φως που παίρνουν είναι σχετικά αμυδρό, πιστεύουν ότι είναι δυνατό να αυξηθεί η ένταση και η διάρκεια του φωτός. Σε αντίθεση με προηγούμενα πειράματα, τα οποία κατάφεραν να κάνουν συγκεκριμένους τύπους φυτών να λάμπουν μέσω μιας πολύ πιο περίπλοκης διαδικασίας, η μέθοδος που αναπτύχθηκε από τους ερευνητές του MIT μπορεί να εφαρμοστεί σε οποιοδήποτε είδος φυτού.
Ελπίζω ότι με αυτές τις πληροφορίες μπορείτε να μάθετε περισσότερα για το ποια είναι τα φωτεινά φυτά και τα χαρακτηριστικά τους.