Iedomājieties, ka tā vietā, lai ieslēgtu apgaismojumu, kad iestājas tumsa, varat lasīt grāmatu, gaismā uz sava rakstāmgalda mirdzoša auga gaismā, vai pastaigāties zem spoža koka gaismas, nevis elektrisko spuldžu. The gaismas augi Tas vienmēr ir bijis zinātnieku pētījumu objekts.
Šī iemesla dēļ mēs veltīsim šo rakstu, lai pastāstītu, kas ir gaismas augi un kādi pētījumi par tiem ir pieejami.
Pētījumi par gaismas augiem
Inženieri no Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta (MIT) Kembridžā (Masačūsetsa, ASV) ir spēruši pirmos fundamentālos soļus, lai iedzīvinātu scenāriju, kas mūsdienās, šķiet, ir pazudis no zinātniskās fantastikas pasakām.
Komanda, kuru vadīja Dr. Maikls Strano, izcils Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta ķīmiskās inženierijas profesors, iekļāva vairākas īpašas nanodaļiņas (mikroskopiskas daļiņas) krešu augu lapās, liekot tām izstarot vāju gaismu gandrīz četras stundas.
Pētnieki uzskata, ka tad, kad viņiem izdosies optimizēt šo nanotehnoloģiju, augi kļūs pietiekami spilgti, lai apgaismotu darba telpas. Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta komanda ir attīstījusi augi, kas var spīdēt gandrīz 4 stundas un izgaismot grāmatu lapas no tuva attāluma.
Šo tehnoloģiju varētu izmantot arī zemas intensitātes iekštelpu apgaismojuma nodrošināšanai vai koku pārvēršanai automātiskos ielu apgaismojumos.
Gaismas augu priekšrocības
Kādas ir galvenās priekšrocības un priekšrocības, izmantojot gaismas augus, lai apgaismotu interjerus un ielas? Dzīvo augu projektēšana redzamai gaismas emisijai un ilgtspējīgam apgaismojumam ir pārliecinoša, jo augiem ir neatkarīgi enerģijas ražošanas un uzglabāšanas mehānismi.
Augi ir divkārši oglekļa negatīvi, kas nozīmē, ka tie patērē CO2, ražojot degvielu, un paši ir oglekļa sekvestrācijas produkts (CO2 pārvēršana organiskos savienojumos) atmosfērā. Kad tehnika tiks optimizēta, pētnieki saka, ka viņi varēs apgaismot visas darba vietas vai izmantot publiskajam apgaismojumam.
Augi ir labākais ilgtspējīgā biomimētiskā apgaismojumā, kas nav atkarīgs no cilvēka infrastruktūras un labi pielāgojas āra videi. Tie remontē paši, jau pastāv tur, kur mēs vēlamies, lai tie darbotos kā elektriskie lukturi, tie izdzīvo un noturas dažādos laikapstākļos, tiem ir savs ūdens avots, kā arī visu iepriekš minēto viņi dara autonomi.
Neparastā veģetācija
Tā sauktie "nanobioniskie augi" ir jauna Strano laboratorijas popularizēta pētījumu joma, kurā tie ietver dažādus nanodaļiņu veidi un inženiertehniskās iekārtas, lai pārņemtu daudzas funkcijas, ko tagad veic elektroniskās ierīces.
Saskaņā ar MIT, Strano komanda jau ir izmantojusi tehnoloģiju, lai izstrādātu iekārtas, kas var atklāt sprāgstvielas un pārsūtīt šo informāciju uz viedtālruni, kā arī dārzeņus ar elektroniskiem sensoriem to lapās, kas reaģē, kad tā brīdina, kad ūdens līmenis ir zems.
Aģentūras zinātnieki arī izstrādāja nanobionisku iekārtu, kas spēj uztvert vairāk nekā 30 procentus gaismas enerģijas, ievietoja oglekļa nanocaurules šūnās, kas ražo fotosintēzi, un ļāva noteikt piesārņotājus, piemēram, slāpekļa oksīda gāzi.
Profesora Strano komanda iepriekš ir izstrādājusi nanobioniskus augus ar uzlabotu fotosintēzi un spēju noteikt piesārņotas gāzes, sprāgstvielas un sausuma apstākļus.
«Apgaismojums, kas veido aptuveni 20 procentus no pasaules enerģijas patēriņa, ir viens no loģiskajiem mērķiem šīm ļoti specifiskajām augu tehnoloģijām," sacīja Strano, norādot, ka "augi var salabot paši, tiem ir sava enerģija un tie ir pielāgojušies ārējai videi.
Lai izveidotu savus kvēlojošos augus, MIT komanda pievērsās luciferāzei, enzīmam, kas liek ugunspuķes mirdzēt. Luciferāze iedarbojas uz molekulu, ko sauc par luciferīnu, liekot tai izstarot gaismu, savukārt cita molekula, ko sauc par koenzīmu A, veicina procesu, noņemot bioķīmiskās reakcijas blakusproduktu, kas kavē luciferīna enzīma aktivitāti.
Nanodaļiņas un dārzeņi zem augsta spiediena
MIT komanda iesaiņoja katru no šiem trim komponentiem dažāda veida nesējnanodaļiņās, kas izgatavotas no materiāliem, kas ASV Pārtikas un zāļu administrācijas (FDA) klasificēti kā "parasti droši atzinuši par drošiem". Kvēlojošs MIT logotips ir uzdrukāts uz raķešu lāpstiņām, kas ir ievadītas ar nanodaļiņu maisījumu.
Pēc Strano komandas domām, šīs nanodaļiņas palīdz katram komponentam sasniegt pareizo auga daļu un tie neļauj šīm sastāvdaļām sasniegt koncentrāciju, kas varētu būt toksiska pašam augam.
Saskaņā ar ASV Enerģētikas departamenta finansētā pētījuma autoriem pētnieki izmantoja silīcija dioksīda nanodaļiņas, lai transportētu luciferāzi un nedaudz lielākas polimēru PLGA un hitozāna daļiņas, lai transportētu attiecīgi luciferīnu un koenzīmu A.
Lai augu lapās iekļautu nesējnanodaļiņas, pētnieki vispirms nanodaļiņas suspendēja šķidrā šķīdumā, pēc tam iegremdēja augus šķidrumā un visbeidzot pielika augiem augstu spiedienu, lai daļiņas iekļūtu lapās caur sīkām porām, ko sauc par stomatām. MIT.
Projekta sākumā pētnieki ražoja augus, kas Tie spīdēja apmēram 45 minūtes un kopš tā laika ir pilnveidojuši procesu, lai tie spīdētu 3,5 stundas.
Pašlaik 10 centimetrus garš krešu stāds rada apmēram tūkstošdaļu no lasīšanai nepieciešamā gaismas daudzuma, taču pētnieki uzskata, ka, vēl vairāk optimizējot ātrumu, viņi var palielināt gan izstarotās gaismas daudzumu, gan šīs gaismas enerģijas ilgumu.
Luciferāze iedarbojas uz molekulu, ko sauc par luciferīnu, un liek tai mirdzēt. Šajā procesā ir iesaistīta arī molekula, ko sauc par koenzīmu A., kas to atvieglo.
Katru no šiem komponentiem pārnēsā nanodaļiņa, kas nodrošina to nokļūšanu pareizajā vietā un neļauj tām koncentrēties noteiktā vietā, kas var būt toksiska augam. Pētniekiem izdevās likt augiem mirdzēt apmēram trīsarpus stundas.
Un, lai gan gaisma, ko viņi saņem, ir salīdzinoši vāja, viņi uzskata, ka ir iespējams palielināt gaismas intensitāti un ilgumu. Atšķirībā no iepriekšējiem eksperimentiem, kuros izdevās panākt, lai konkrēti augu veidi spīdētu daudz sarežģītākā procesā, MIT pētnieku izstrādāto metodi var pielietot jebkura veida augiem.
Es ceru, ka ar šo informāciju jūs varat uzzināt vairāk par gaismas augiem un to īpašībām.