Kujutage ette, et pimeduse saabudes tulede sisselülitamise asemel võite lugeda raamatut oma töölaual helkiva taime valguses või jalutada elektritulede asemel ereda puu valguses. The helendavad taimed See on alati olnud teadlaste uurimisobjektiks.
Sel põhjusel pühendame selle artikli teile, mis on helendavad taimed ja millised uuringud on nende kohta tehtud.
Uuringud helendavate taimede kohta
Cambridge'i (Massachusetts, USA) Massachusettsi Tehnoloogiainstituudi (MIT) insenerid on astunud esimesi põhimõttelisi samme, et tuua ellu stsenaarium, mis tänapäeval näib olevat ulmejuttudest kadunud.
Massachusettsi Tehnoloogiainstituudi silmapaistva keemiatehnoloogia professori dr Michael Strano juhitud töörühm lõi kressitaimede lehtedesse rea spetsiaalseid nanoosakesi (mikroskoopilisi osakesi), ajendades neid peaaegu neljaks tunniks hämarat valgust kiirgama.
Teadlased usuvad, et kui neil õnnestub seda nanotehnoloogiat optimeerida, muutuvad taimed piisavalt heledaks, et valgustada tööruume. Massachusettsi Tehnoloogiainstituudi meeskond on kasvatanud taimed, mis võivad helendama peaaegu 4 tundi ja valgustada raamatulehti lähedalt.
Seda tehnoloogiat saaks kasutada ka madala intensiivsusega sisevalgustuse tagamiseks või puude muutmiseks automaatseteks tänavavalgustiteks.
Helendavate taimede eelised
Millised on siseruumide ja tänavate valgustamiseks helendavate taimede kasutamise peamised eelised ja eelised? Elustaimede kujundamine nähtava valguse emissiooni ja säästva valgustuse jaoks on kaalukas, kuna taimedel on sõltumatud energiatootmis- ja -salvestusmehhanismid.
Taimed on kahekordselt süsiniknegatiivsed, mis tähendab, et nad tarbivad kütuse tootmisel CO2 ja on ise süsiniku sidumise saadused (CO2 muundamine orgaanilisteks ühenditeks) atmosfääris. Kui tehnikat optimeeritakse, on teadlaste sõnul võimalik valgustada terveid tööruume või kasutada neid avalikuks valgustamiseks.
Taimed on säästva biomimeetilise valgustuse parim, mis ei sõltu ühestki iniminfrastruktuurist ja kohandub hästi väliskeskkonnaga. Need remondivad end ise, need on juba olemas, kus me tahame, et need toimiksid elektrivalgustitena, nad jäävad ellu ja püsivad erinevate ilmastikunähtuste korral, neil on oma veeallikas ja nad teevad kõike eelnimetatut ka autonoomselt.
Ebatavaline taimestik
Niinimetatud "nanoobioonilised taimed" on Strano labori poolt edendatud uus uurimisvaldkond, milles nad hõlmavad erinevaid nanoosakeste tüübid ja tehased, et võtta üle paljud praegu elektrooniliste seadmete funktsioonid.
MIT andmetel on Strano meeskond seda tehnoloogiat juba rakendanud selliste tehaste väljatöötamisel, mis suudavad tuvastada lõhkeaineid ja edastada selle teabe nutitelefoni, samuti juurvilju, mille lehtedes on elektroonilised andurid, mis reageerivad, kui hoiatab, kui veetase on madal.
Agentuuri teadlased töötasid välja ka nanobioonilise taime, mis suudab hõivata üle 30 protsendi valgusenergiast, sisestasid süsinik-nanotorud fotosünteesi tootvatesse rakkudesse ja võimaldasid tuvastada saasteaineid, näiteks gaasilist lämmastikoksiidi.
Professor Strano meeskond on varem välja töötanud nanobioonilised taimed, millel on tõhustatud fotosüntees ja võime tuvastada saastunud gaase, lõhkeaineid ja põuatingimusi.
«Valgustus, mis moodustab umbes 20 protsenti ülemaailmsest energiatarbimisest, on nende väga spetsiifiliste taimetehnoloogiate üks loogilisi sihtmärke,“ ütles Strano, märkides, et „Taimed saavad end ise parandada, neil on oma energia ja nad on kohanenud väliskeskkonnaga.
Hõõguvate taimede loomiseks kasutas MIT-i meeskond lutsiferaasi, ensüümi, mis paneb tulikärbsed särama. Lutsiferaas toimib molekulile, mida nimetatakse lutsiferiiniks, põhjustades selle valguse kiirgamist, samas kui teine molekul, mida nimetatakse koensüümiks A, soodustab protsessi, eemaldades biokeemilise reaktsiooni kõrvalprodukti, mis pärsib lutsiferiini ensüümi aktiivsust.
Nanoosakesed ja köögiviljad kõrge rõhu all
MIT-i meeskond pakkis kõik need kolm komponenti erinevat tüüpi kandja-nanoosakestesse, mis on valmistatud materjalidest, mis USA Toidu- ja Ravimiameti (FDA) poolt üldiselt ohutuks tunnistatud. Hõõguv MIT-i logoga taim on trükitud raketi labadele, mis on infundeeritud nanoosakeste seguga.
Strano meeskonna sõnul aitavad need nanoosakesed igal komponendil jõuda õigesse taime ossa ja need takistavad nende komponentide kontsentratsiooni saavutamist, mis võiks olla taimele endale mürgine.
USA energiaministeeriumi rahastatud uuringu autorite sõnul kasutasid teadlased lutsiferaasi transportimiseks ränidioksiidi nanoosakesi ning lutsiferiini ja koensüüm A transportimiseks polümeeride PLGA ja kitosaani pisut suuremaid osakesi.
Kandjate nanoosakeste lisamiseks taimede lehtedesse suspendeerisid teadlased nanoosakesed esmalt vedelas lahuses, seejärel sukeldasid taimed vedelikku ja lõpuks avaldasid taimedele kõrget survet, et sundida osakesed lehtedesse läbi pisikeste pooride, mida nimetatakse stoomideks. MIT.
Projekti alguses tootsid teadlased taimi, mis Need hõõgusid umbes 45 minutit ja on sellest ajast alates täiustanud protsessi nii, et need säraksid 3,5 tundi.
Praegu toodab 10-sentimeetrine kressi seemik umbes tuhandendiku lugemiseks vajalikust valgushulgast, kuid teadlased usuvad, et nad saavad kiirust veelgi optimeerides suurendada nii kiirgava valguse hulka kui ka selle valgusenergia kestust.
Lutsiferaas mõjutab molekuli nimega lutsiferiin ja sunnib seda helendama. Selles protsessis osaleb ka molekul nimega koensüüm A., mis teeb selle lihtsaks.
Kõiki neid komponente kannavad nanoosakesed, mis tagab nende sattumise õigesse kohta ja takistab nende koondumist konkreetsesse kohta, mis võib olla taimele mürgine. Teadlastel õnnestus taimed umbes kolm ja pool tundi hõõguma panna.
Ja kuigi valgus, mida nad saavad, on suhteliselt hämar, usuvad nad, et valguse intensiivsust ja kestust on võimalik suurendada. Erinevalt eelmistest katsetest, mille käigus õnnestus teatud tüüpi taimed palju keerulisema protsessi kaudu hõõguma panna, saab MIT-i teadlaste välja töötatud meetodit rakendada igat tüüpi taimedele.
Loodan, et selle teabe abil saate rohkem teada helendavate taimede ja nende omaduste kohta.