Wyobraź sobie, że zamiast włączać światło, gdy robi się ciemno, możesz poczytać książkę przy świetle świecącej rośliny na biurku lub wybrać się na spacer w świetle jasnego drzewa zamiast lampek elektrycznych. The świetliste rośliny Od zawsze był przedmiotem badań naukowców.
Z tego powodu zamierzamy poświęcić ten artykuł, aby powiedzieć, czym są świetliste rośliny i jakie są na ich temat badania.
Badania nad roślinami świecącymi
Inżynierowie z Massachusetts Institute of Technology (MIT) w Cambridge (Massachusetts, USA) podjęli pierwsze fundamentalne kroki, aby ożywić scenariusz, który dziś wydaje się zniknąć z opowieści science fiction.
Zespół kierowany przez dr Michaela Strano, wybitnego profesora inżynierii chemicznej w Massachusetts Institute of Technology, wprowadził serię specjalnych nanocząsteczek (mikroskopijnych cząstek) do liści rzeżuchy, zmuszając je do emitowania słabego światła przez prawie cztery godziny.
Naukowcy wierzą, że kiedy uda im się zoptymalizować tę nanotechnologię, rośliny staną się wystarczająco jasne, aby oświetlać miejsca pracy. Kultywował zespół z Massachusetts Institute of Technology rośliny, które mogą świecić przez prawie 4 godziny i oświetlać strony książek z bliskiej odległości.
Technologię tę można również wykorzystać do zapewnienia oświetlenia wewnętrznego o niskiej intensywności lub do przekształcenia drzew w automatyczne latarnie uliczne.
Zalety świetlistych roślin
Jakie są główne zalety i zalety wykorzystania roślin świecących do oświetlania wnętrz i ulic? Projektowanie żywych roślin pod kątem emisji światła widzialnego i zrównoważonego oświetlenia jest fascynujące, ponieważ rośliny mają niezależne mechanizmy wytwarzania i magazynowania energii.
Rośliny są podwójnie ujemne pod względem emisji dwutlenku węgla, co oznacza, że zużywają CO2 do produkcji paliwa i same są produktem sekwestracji dwutlenku węgla (konwersja CO2 w związki organiczne) w atmosferze. Naukowcy twierdzą, że kiedy technika zostanie zoptymalizowana, będą w stanie oświetlać całe przestrzenie robocze lub być wykorzystywane do oświetlenia publicznego.
Rośliny są najlepszym zrównoważonym oświetleniem biomimetycznym, które nie jest zależne od żadnej infrastruktury człowieka i dobrze dostosowuje się do środowiska zewnętrznego. Naprawiają się same, już istnieją tam, gdzie chcemy, aby funkcjonowały jak światła elektryczne, przetrwają i przetrwają różne zjawiska pogodowe, mają własne źródło wody, a także wykonują wszystkie powyższe czynności autonomicznie.
Roślinność niezwykła
Tak zwane „rośliny nanobioniczne” to nowa dziedzina badań promowana przez laboratorium Strano, w której włączają różne rodzaje nanocząstek i rośliny inżynieryjne, które przejmą wiele funkcji wykonywanych obecnie przez urządzenia elektroniczne.
Według MIT zespół Strano zastosował już tę technologię w inżynierii roślin, które mogą wykrywać materiały wybuchowe i przesyłać te informacje do smartfona, a także warzywa z elektronicznymi czujnikami w liściach, które reagują, gdy ostrzegają, gdy poziom wody jest niski.
Naukowcy z Agencji opracowali również nanobioniczną roślinę zdolną do wychwytywania ponad 30 procent energii świetlnej, wprowadzili nanorurki węglowe do komórek, które produkują fotosyntezę i umożliwili wykrywanie zanieczyszczeń, takich jak gazowy tlenek azotu.
Zespół profesora Strano opracował wcześniej rośliny nanobioniczne o ulepszonej fotosyntezie i zdolności do wykrywania zanieczyszczonych gazów, materiałów wybuchowych i warunków suszy.
«Oświetlenie, które odpowiada za około 20 procent światowego zużycia energii, jest jednym z logicznych celów dla tych bardzo specyficznych technologii roślinnych” – powiedział Strano, zauważając, że „Rośliny mogą się same naprawiać, mają własną energię i przystosowały się do środowiska zewnętrznego.
Aby stworzyć świecące rośliny, zespół MIT zwrócił się do lucyferazy, enzymu, który sprawia, że świetliki świecą. Lucyferaza działa na cząsteczkę zwaną lucyferyną, powodując, że emituje ona światło, podczas gdy inna cząsteczka, zwana koenzymem A, wspomaga ten proces, usuwając produkt uboczny reakcji biochemicznej, który hamuje aktywność enzymu lucyferyny.
Nanocząsteczki i warzywa pod wysokim ciśnieniem
Zespół MIT zapakował każdy z tych trzech składników w różne typy nanocząstek nośnikowych wykonanych z materiałów sklasyfikowanych jako „ogólnie uznawane za bezpieczne” przez amerykańską Agencję ds. Żywności i Leków (FDA). Świecące logo MIT jest nadrukowane na ostrzach rakiet, które są nasycone mieszanką nanocząsteczek.
Według zespołu Strano te nanocząsteczki pomagają każdemu składnikowi dotrzeć do właściwej części rośliny i zapobiegają osiągnięciu przez te składniki stężeń, które mogłyby być toksyczne dla samej rośliny.
Według autorów badania finansowanego przez Departament Energii USA, naukowcy wykorzystali nanocząsteczki krzemionki do transportu lucyferazy oraz nieco większe cząsteczki polimerów PLGA i chitozanu do transportu odpowiednio lucyferyny i koenzymu A.
Aby wprowadzić nanocząsteczki nośnika do liści roślin, naukowcy najpierw zawiesili nanocząsteczki w płynnym roztworze, następnie zanurzyli rośliny w cieczy, a na koniec przyłożyli do roślin wysokie ciśnienie, aby wepchnąć cząsteczki do liści przez maleńkie pory zwane aparatami szparkowymi. MIT.
Na początku projektu naukowcy wyprodukowali rośliny, które Świeciły przez około 45 minut i od tego czasu udoskonaliły proces, aby świeciły przez 3,5 godziny.
Obecnie 10-centymetrowa sadzonka rzeżuchy wytwarza około jednej tysięcznej ilości światła potrzebnego do czytania, ale naukowcy uważają, że mogą zwiększyć zarówno ilość emitowanego światła, jak i czas trwania tej energii świetlnej poprzez dalszą optymalizację szybkości.
Lucyferaza działa na cząsteczkę zwaną lucyferyną i zmusza ją do świecenia. W procesie tym bierze również udział cząsteczka zwana koenzymem A., co ułatwia.
Każdy z tych składników jest przenoszony przez nanocząsteczkę, co zapewnia, że trafią one we właściwe miejsce i zapobiegają ich koncentracji w określonym miejscu, co mogłoby być toksyczne dla rośliny. Naukowcom udało się sprawić, że rośliny świeciły przez około trzy i pół godziny.
I chociaż światło, które otrzymują, jest stosunkowo słabe, wierzą, że można zwiększyć intensywność i czas trwania światła. W przeciwieństwie do poprzednich eksperymentów, w których udało się sprawić, że określone rodzaje roślin świeciły w znacznie bardziej złożonym procesie, metodę opracowaną przez naukowców z MIT można zastosować do dowolnego rodzaju roślin.
Mam nadzieję, że dzięki tym informacjom dowiesz się więcej o tym, czym są świetliste rośliny i jakie są ich cechy.