Представьте, что вместо того, чтобы включать свет, когда стемнеет, вы можете почитать книгу при свете светящегося растения на вашем столе или прогуляться при свете яркого дерева вместо электрических ламп. светящиеся растения Он всегда был объектом изучения ученых.
По этой причине мы собираемся посвятить эту статью тому, чтобы рассказать вам, что такое светящиеся растения и какие есть исследования по ним.
Исследования светящихся растений
Инженеры из Массачусетского технологического института (MIT) в Кембридже (штат Массачусетс, США) предприняли первые принципиальные шаги по воплощению в жизнь сценария, который сегодня, кажется, исчез из фантастических сказок.
Группа под руководством доктора Майкла Страно, выдающегося профессора химического машиностроения Массачусетского технологического института, внедрила ряд специальных наночастиц (микрочастиц) в листья кресс-салата. заставляя их излучать тусклый свет в течение почти четырех часов.
Исследователи считают, что когда им удастся оптимизировать эту нанотехнологию, растения станут достаточно яркими, чтобы освещать рабочие места. Команда Массачусетского технологического института разработала растения, которые могут светиться почти 4 часа и освещать книжные страницы с близкого расстояния.
Эту технологию также можно использовать для обеспечения низкоинтенсивного внутреннего освещения или для превращения деревьев в автоматические уличные фонари.
Преимущества светящихся растений
Каковы основные преимущества и преимущества использования светящихся растений для освещения интерьеров и улиц? Проектирование живых растений для излучения видимого света и устойчивого освещения является убедительным, поскольку растения имеют независимые механизмы производства и хранения энергии.
Растения дважды углеродотрицательны, это означает, что они потребляют CO2 при производстве топлива и сами являются продуктом депонирования углерода. (превращение CO2 в органические соединения) в атмосфере. По словам исследователей, когда технология будет оптимизирована, они смогут освещать целые рабочие места или использоваться для уличного освещения.
Растения являются идеальным источником устойчивого биомиметического освещения, которое не зависит от какой-либо человеческой инфраструктуры и хорошо адаптируется к окружающей среде. Они ремонтируют сами себя, они уже существуют там, где мы хотим, чтобы они функционировали как электрические фонари, они выживают и сохраняются при различных погодных явлениях, у них есть собственный источник воды, и они также делают все вышеперечисленное автономно.
Необычная растительность
Так называемые «нанобионические растения» — это новая область исследований, продвигаемая лабораторией Страно, в которой они включают различные типы наночастиц и инженерных растений, чтобы взять на себя многие функции, которые сейчас выполняют электронные устройства.
По данным Массачусетского технологического института, команда Страно уже применила эту технологию для создания растений, которые могут обнаруживать взрывчатые вещества и передавать эту информацию на смартфон, а также овощей с электронными датчиками в листьях, которые реагируют, когда предупреждают о низком уровне воды.
Ученые агентства также разработали нанобионическую установку, способную улавливать более 30 процентов световой энергии, вставили углеродные нанотрубки в клетки, производящие фотосинтез, и сделали возможным обнаружение загрязняющих веществ, таких как газообразный оксид азота.
Команда профессора Страно ранее разработала нанобионические растения с усиленным фотосинтезом и способностью обнаруживать загрязненные газы, взрывчатые вещества и условия засухи.
«Освещение, на долю которого приходится около 20 процентов мирового энергопотребления., является одной из логических целей для этих очень специфических растительных технологий», — сказал Страно, отметив, что «Растения могут восстанавливать себя, иметь собственную энергию и адаптироваться к внешней среде.
Чтобы создать свои светящиеся растения, команда Массачусетского технологического института обратилась к люциферазе, ферменту, который заставляет светлячков светиться. Люцифераза воздействует на молекулу, называемую люциферином, заставляя ее излучать свет, в то время как другая молекула, называемая коферментом А, способствует этому процессу, удаляя побочный продукт биохимической реакции, подавляющей активность фермента люциферина.
Наночастицы и овощи под высоким давлением
Команда Массачусетского технологического института упаковала каждый из этих трех компонентов в различные типы наночастиц-носителей, изготовленных из материалов, классифицированных Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) как «общепризнанные безопасными». Светящийся логотип Массачусетского технологического института отпечатан на лопастях ракеты, наполненных смесью наночастиц.
По словам команды Страно, эти наночастицы помогают каждому компоненту достичь нужной части растения и они предотвращают достижение концентраций этих компонентов, которые могут быть токсичными для самого растения.
По словам авторов исследования, финансируемого Министерством энергетики США, исследователи использовали наночастицы кремнезема для транспорта люциферазы и немного более крупные частицы полимеров PLGA и хитозана для транспорта люциферина и кофермента А соответственно.
Чтобы включить наночастицы-носители в листья растений, исследователи сначала суспендировали наночастицы в жидком растворе, затем погрузили растения в жидкость и, наконец, применили к растениям высокое давление, чтобы заставить частицы проникнуть в листья через крошечные поры, называемые устьицами. Массачусетский технологический институт.
В начале проекта исследователи производили растения, которые Они светились около 45 минут, и с тех пор процесс усовершенствовали, чтобы они светились в течение 3,5 часов.
В настоящее время 10-сантиметровый росток кресс-салата производит примерно одну тысячную от количества света, необходимого для чтения, но исследователи полагают, что они могут увеличить как количество излучаемого света, так и продолжительность этой световой энергии за счет дальнейшей оптимизации скорости.
Люцифераза действует на молекулу под названием люциферин и заставляет ее светиться. В этом процессе также участвует молекула кофермента А., что облегчает.
Каждый из этих компонентов переносится наночастицами, что обеспечивает их попадание в нужное место и предотвращает их концентрацию в определенном месте, что может быть токсичным для растения. Исследователям удалось заставить растения светиться около трех с половиной часов.
И хотя свет, который они получают, относительно тусклый, они считают, что можно увеличить интенсивность и продолжительность света. В отличие от предыдущих экспериментов, в которых удалось заставить определенные виды растений светиться с помощью гораздо более сложного процесса, метод, разработанный исследователями Массачусетского технологического института, можно применить к любому типу растений.
Я надеюсь, что с помощью этой информации вы сможете больше узнать о том, какие бывают светящиеся растения и их характеристиках.