Képzelje el, hogy ahelyett, hogy sötétedéskor felkapcsolná a villanyt, olvashat egy könyvet egy világító növény fényénél az íróasztalán, vagy sétálhat egy fényes fa fényében az elektromos lámpák helyett. Az világító növények Mindig is a tudósok vizsgálatának tárgya volt.
Emiatt ezt a cikket annak szenteljük, hogy elmeséljük, melyek azok a világító növények, és milyen tanulmányok készültek róla.
Világító növények tanulmányozása
A Cambridge-i (Massachusetts, USA) Massachusetts Institute of Technology (MIT) mérnökei megtették az első alapvető lépéseket annak érdekében, hogy életre keltsék azt a forgatókönyvet, amely ma úgy tűnik, eltűnt a sci-fi mesékből.
Dr. Michael Strano, a Massachusetts Institute of Technology kiemelkedő vegyészmérnök professzora által vezetett csapat speciális nanorészecskéket (mikroszkópos részecskéket) épített be a zsázsa növények leveleibe, csaknem négy órán keresztül gyenge fény kibocsátására készteti őket.
A kutatók úgy vélik, hogy ha sikerül optimalizálniuk ezt a nanotechnológiát, a növények elég fényesek lesznek ahhoz, hogy megvilágítsák a munkaterületeket. A Massachusetts Institute of Technology egyik csapata művelte olyan növények, amelyek közel 4 órán keresztül világítanak, és közelről megvilágítják a könyvoldalakat.
Ezt a technológiát alacsony intenzitású beltéri világítás biztosítására vagy a fák automatikus utcai lámpáivá alakítására is lehetne használni.
A világító növények előnyei
Melyek a világító növények használatának fő előnyei és előnyei a belső terek és utcák megvilágítására? Az élő növények látható fénykibocsátásra és fenntartható világításra való tervezése meggyőző, mert a növények független energiatermelő és -tároló mechanizmusokkal rendelkeznek.
A növények kétszeresen szén negatívak, ami azt jelenti, hogy CO2-t fogyasztanak üzemanyag-termeléssel, és maguk is a szén-dioxid megkötésének termékei (CO2 átalakulása szerves vegyületekké) a légkörben. Ha a technikát optimalizálják, a kutatók szerint képesek lesznek teljes munkaterületek megvilágítására, vagy közvilágításra is használhatók.
A növények a fenntartható biomimetikus világítás legjobbjai, amelyek nem függenek semmilyen emberi infrastruktúrától, és jól alkalmazkodnak a kültéri környezethez. Önmagukat javítják, már léteznek ott, ahol azt szeretnénk, hogy elektromos lámpaként működjenek, túlélik és kitartanak a különböző időjárási eseményekben, saját vízforrással rendelkeznek, és a fentieket autonóm módon is megteszik.
A megszokottól eltérő növényzet
Az úgynevezett „nanobionikus növények” a Strano laboratóriuma által támogatott új kutatási terület, amelyben különböző típusú nanorészecskéket és mérnöki üzemeket, hogy átvegyék az elektronikus eszközök által jelenleg végzett számos funkciót.
Az MIT szerint Strano csapata már alkalmazta a technológiát olyan üzemek tervezésére, amelyek képesek észlelni a robbanóanyagokat és továbbítani ezt az információt egy okostelefonra, valamint olyan zöldségeket, amelyek levelében elektronikus érzékelők vannak, amelyek reagálnak, ha alacsony vízszint esetén figyelmeztetnek.
Az Ügynökség tudósai kifejlesztettek egy nanobionikus növényt is, amely képes a fényenergia több mint 30 százalékának megkötésére, szén nanocsöveket illesztettek a fotoszintézist termelő sejtekbe, és lehetővé tették a szennyező anyagok, például a nitrogén-oxid gáz kimutatását.
Strano professzor csapata már korábban kifejlesztett olyan nanobionikus növényeket, amelyek fokozott fotoszintézissel rendelkeznek, és képesek kimutatni a szennyezett gázokat, robbanóanyagokat és aszályos körülményeket.
«Világítás, amely a globális energiafogyasztás mintegy 20 százalékát teszi ki, az egyik logikus célpont ezeknek a nagyon specifikus növénytechnológiáknak” – mondta Strano, megjegyezve, hogy „A növények képesek magukat helyreállítani, saját energiával rendelkeznek, és alkalmazkodtak a külső környezethez.
Izzó növényeik létrehozásához az MIT csapata a luciferázhoz, a szentjánosbogarak ragyogását okozó enzimhez fordult. A luciferáz a luciferin nevű molekulára hat, ami fényt bocsát ki, míg egy másik molekula, a koenzim A segíti a folyamatot azáltal, hogy eltávolítja a biokémiai reakció melléktermékét, amely gátolja a luciferin enzim aktivitását.
Nanorészecskék és zöldségek nagy nyomás alatt
Az MIT csapata e három komponens mindegyikét különböző típusú hordozó nanorészecskékbe csomagolta, amelyek az Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hatósága (FDA) által "általánosan biztonságosnak" minősített anyagokból készültek. Egy izzó MIT logó növény van rányomva a rakétalapátokra, amelyek nanorészecskék keverékével vannak átitatva.
Strano csapata szerint ezek a nanorészecskék segítenek abban, hogy minden komponens elérje a növény megfelelő részét és megakadályozzák, hogy az összetevők olyan koncentrációt érjenek el, amely mérgező lehet magára a növényre.
Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma által finanszírozott tanulmány szerzői szerint a kutatók szilícium-dioxid nanorészecskéket használtak a luciferáz, a PLGA és kitozán polimerek valamivel nagyobb részecskéit pedig a luciferin, illetve a koenzim A szállítására.
A hordozó nanorészecskék növényi levelekbe való beépítéséhez a kutatók először folyékony oldatban szuszpendálták a nanorészecskéket, majd a növényeket belemerítették a folyadékba, végül pedig nagy nyomást gyakoroltak a növényekre, hogy a részecskéket sztómának nevezett apró pórusokon keresztül a levelekbe kényszerítsék. MIT.
A projekt elején a kutatók olyan növényeket állítottak elő, amelyek Körülbelül 45 percig világítottak, és azóta tökéletesítették a folyamatot, hogy 3,5 órán át ragyogjanak.
Jelenleg egy 10 centiméteres zsázsapalánta az olvasáshoz szükséges fénymennyiség ezredrészét állítja elő, de a kutatók úgy vélik, hogy a sebesség további optimalizálásával mind a kibocsátott fény mennyiségét, mind ennek a fényenergia-nak az időtartamát növelhetik.
A luciferáz a luciferin nevű molekulára hat, és izzásra kényszeríti. A koenzim A-nak nevezett molekula is részt vesz ebben a folyamatban., ami megkönnyíti.
Ezen komponensek mindegyikét egy nanorészecske hordozza, ami biztosítja, hogy a megfelelő helyre kerüljenek, és megakadályozza, hogy egy adott helyen koncentrálódjanak, ami mérgező lehet a növényre. A kutatóknak körülbelül három és fél órán keresztül sikerült fényessé varázsolniuk a növényeket.
És bár az általuk kapott fény viszonylag gyenge, úgy vélik, hogy növelhető a fény intenzitása és időtartama. Ellentétben a korábbi kísérletekkel, amelyekben bizonyos típusú növényeket sikerült egy sokkal összetettebb folyamaton keresztül világítani, az MIT kutatói által kidolgozott módszer bármilyen növénytípusra alkalmazható.
Remélem, hogy ezen információk birtokában többet megtudhat a világító növényekről és jellemzőikről.