Įsivaizduokite, kad užuot įjungę šviesą sutemus, galite skaityti knygą prie spindinčio augalo šviesoje ant stalo arba pasivaikščioti po šviesiu medžiu, o ne elektros lemputėmis. The šviečiantys augalai Tai visada buvo mokslininkų tyrimo objektas.
Dėl šios priežasties šį straipsnį skirsime tam, kad papasakotume, kas yra šviečiantys augalai ir kokie yra jų tyrimai.
Šviečiančių augalų tyrimai
Inžinieriai iš Masačusetso technologijos instituto (MIT) Kembridže (Masačusetsas, JAV) ėmėsi pirmųjų esminių žingsnių, kad įgyvendintų scenarijų, kuris šiandien atrodo išnykęs iš mokslinės fantastikos pasakojimų.
Michaelio Strano, žinomo Masačusetso technologijos instituto chemijos inžinerijos profesoriaus, vadovaujama komanda į krešulių augalų lapus įtraukė keletą specialių nanodalelių (mikroskopinių dalelių). priversti juos skleisti blankią šviesą beveik keturias valandas.
Tyrėjai mano, kad kai jiems pavyks optimizuoti šią nanotechnologiją, augalai taps pakankamai ryškūs, kad apšviestų darbo vietas. Masačusetso technologijos instituto komanda išugdė augalai, kurie gali švytėti beveik 4 valandas ir apšviesti knygų puslapius iš arti.
Ši technologija taip pat gali būti naudojama mažo intensyvumo patalpų apšvietimui arba medžiams paversti automatiniais gatvių žibintais.
Šviečiančių augalų privalumai
Kokie yra pagrindiniai šviečiančių augalų privalumai ir pranašumai apšviesti interjerus ir gatves? Gyvų augalų projektavimas, kad būtų sklindanti matoma šviesa ir tvarus apšvietimas, yra įtikinama, nes augalai turi nepriklausomus energijos gamybos ir saugojimo mechanizmus.
Augalai yra dvigubai neigiami anglies atžvilgiu, o tai reiškia, kad jie sunaudoja CO2 gamindami kurą ir patys yra anglies sekvestracijos produktas (CO2 pavertimas organiniais junginiais) atmosferoje. Kai technika bus optimizuota, teigia mokslininkai, jie galės apšviesti ištisas darbo vietas arba būti naudojami viešajam apšvietimui.
Augalai yra geriausias tvarus biomimetinis apšvietimas, kuris nepriklauso nuo jokios žmogaus infrastruktūros ir puikiai prisitaiko prie lauko aplinkos. Jie patys remontuojasi, jau egzistuoja ten, kur norime, kad veiktų kaip elektros šviestuvai, išgyvena ir išlieka esant įvairiems oro reiškiniams, turi savo vandens šaltinį, taip pat visa tai, kas aukščiau, atlieka autonomiškai.
Augalija neįprasta
Vadinamieji „nanobioniniai augalai“ yra nauja Strano laboratorijos skatinama tyrimų sritis, kurioje jie apima skirtingus nanodalelių tipų ir inžinerinių įrenginių, kad perimtų daugelį funkcijų, kurias dabar atlieka elektroniniai prietaisai.
Anot MIT, Strano komanda jau pritaikė technologiją kurdama gamyklas, galinčias aptikti sprogmenis ir perduoti šią informaciją į išmanųjį telefoną, taip pat daržoves su elektroniniais jutikliais lapuose, kurie reaguoja, kai įspėja, kai vandens lygis yra žemas.
Agentūros mokslininkai taip pat sukūrė nanobioninį augalą, galintį užfiksuoti daugiau nei 30 procentų šviesos energijos, įterpė anglies nanovamzdelius į ląsteles, kurios gamina fotosintezę, ir leido aptikti teršalus, tokius kaip azoto oksido dujos.
Profesoriaus Strano komanda anksčiau sukūrė nanobioninius augalus, turinčius patobulintą fotosintezę ir gebėjimą aptikti užterštas dujas, sprogmenis ir sausros sąlygas.
«Apšvietimas, kuriam tenka apie 20 procentų viso pasaulio energijos suvartojimo, yra vienas iš logiškų tikslų šioms labai specifinėms augalų technologijoms“, – sakė Strano ir pažymėjo, kad „Augalai gali pasitaisyti patys, turėti savo energiją ir prisitaikyti prie išorinės aplinkos.
Siekdama sukurti savo žėrinčius augalus, MIT komanda kreipėsi į luciferazę – fermentą, kuris priverčia ugniagesius švytėti. Liuciferazė veikia molekulę, vadinamą luciferinu, todėl ji skleidžia šviesą, o kita molekulė, vadinama kofermentu A, padeda procesui, pašalindama šalutinį biocheminės reakcijos produktą, kuris slopina luciferino fermento aktyvumą.
Nanodalelės ir daržovės esant aukštam slėgiui
MIT komanda supakavo kiekvieną iš šių trijų komponentų į skirtingų tipų nešiklio nanodaleles, pagamintas iš medžiagų, JAV maisto ir vaistų administracijos (FDA) klasifikuojamų kaip "bendrai saugios". Švytintis MIT logotipas yra įspaustas ant raketų menčių, kurios yra užpiltos nanodalelių mišiniu.
Pasak Strano komandos, šios nanodalelės padeda kiekvienam komponentui pasiekti reikiamą augalo dalį ir jie neleidžia tiems komponentams pasiekti koncentracijos, kuri gali būti toksiška pačiam augalui.
Pasak JAV Energetikos departamento finansuojamo tyrimo autorių, mokslininkai naudojo silicio dioksido nanodaleles pernešti luciferazę ir šiek tiek didesnes polimerų PLGA ir chitozano daleles atitinkamai pernešti luciferiną ir kofermentą A.
Norėdami įtraukti nanodaleles nešiklius į augalų lapus, tyrėjai pirmiausia suspendavo nanodaleles skystame tirpale, tada panardino augalus į skystį ir galiausiai darė didelį slėgį augalams, kad dalelės patektų į lapus per mažas poras, vadinamas stomatomis. MIT.
Projekto pradžioje mokslininkai gamino augalus, kurie Jie švytėjo apie 45 minutes ir nuo to laiko patobulino procesą, kad jie švytėtų 3,5 valandos.
Šiuo metu 10 centimetrų krešulių daigas sukuria maždaug tūkstantąją skaitymui reikalingos šviesos kiekio, tačiau mokslininkai mano, kad jie gali padidinti tiek skleidžiamos šviesos kiekį, tiek šios šviesos energijos trukmę, toliau optimizuodami greitį.
Liuciferazė veikia molekulę, vadinamą luciferinu, ir priverčia ją švytėti. Šiame procese taip pat dalyvauja molekulė, vadinama kofermentu A., todėl tai lengva.
Kiekvieną iš šių komponentų perneša nanodalelė, kuri užtikrina, kad jie patektų į reikiamą vietą ir neleidžia jiems susikaupti tam tikroje vietoje, o tai gali būti toksiška augalui. Tyrėjai sugebėjo priversti augalus švytėti maždaug tris su puse valandos.
Ir nors jų gaunama šviesa yra gana silpna, jie tiki, kad galima padidinti šviesos intensyvumą ir trukmę. Skirtingai nuo ankstesnių eksperimentų, kurių metu tam tikros rūšies augalai sugebėjo švytėti per daug sudėtingesnį procesą, MIT mokslininkų sukurtas metodas gali būti taikomas bet kokio tipo augalams.
Tikiuosi, kad turėdami šią informaciją galėsite daugiau sužinoti apie tai, kas yra šviečiantys augalai ir jų ypatybės.