Приличная часть энергии расходуется на освещение, поэтому ученые Массачусетского технологического института разрабатывают новый вид пассивного освещения — светящиеся в темноте растения. В последнем эксперименте команда заставила их светиться намного ярче, чем растения первого поколения, без вреда для их здоровья.
Возникающая область «нанобионики растений» включает в себя внедрение наночастиц в растения, чтобы дать им новые возможности. В прошлом, команда Массачусетского технологического института создала растения, которые могут посылать электрические сигналы, когда им нужна вода , шпинат, который можно использовать для обнаружения взрывчатых веществ , и кресс-салат, светящийся в темноте .
Каким бы интересным ни было последнее, свечение не было особенно ярким — примерно наравне с теми пластиковыми светящимися звездами, которые многие из нас в детстве прикрепляли к потолку. Это крутая новинка, но не очень полезна для максимального варианта использования пассивного освещения.
Теперь исследователи повысили яркость до более практичного уровня. Ключевым моментом было переключение светящихся компонентов с люциферазы и люциферина, которые дают светлячкам их свечение, на люминофорные материалы. Эти материалы поглощают и сохраняют видимый и ультрафиолетовый свет и медленно выделяют его в виде фосфоресценции.
«Создание окружающего света с помощью возобновляемой химической энергии живых растений — смелая идея», — говорит Шейла Кеннеди, автор исследования. «Это фундаментальный сдвиг в нашем понимании живых растений и электроэнергии для освещения».
В этом случае команда использовала наночастицы из алюмината стронция в качестве люминофора и покрыла их кремнеземом, чтобы они не повредили растения. Затем они проникают через поры в листьях и в конечном итоге накапливаются в слое, называемом мезофиллом.
Под воздействием солнечного света или светодиодов растения будут светиться зеленым. Команда проверила эту технику на ряде растений, включая кресс-салат, табак, базилик, маргаритки и слоновье ухо, и обнаружила, что всего 10 секунд воздействия синих светодиодов заставляют растения светиться до часа. Как и следовало ожидать, яркость света максимальна в первые несколько минут, а затем в течение следующего часа она затемняется.
Свет был в 10 раз ярче, чем в предыдущей версии, и, что важно, имплантаты из наночастиц не повредили нормальным функциям растений, таким как фотосинтез и испарение воды через их листья.
Конечная цель, по словам команды, — попытаться разработать светящиеся растения, которые можно было бы использовать для пассивного освещения улиц или других общественных мест, снижая потребление энергии, необходимой для уличного освещения. Следующие шаги к этой цели — объединение новых наночастиц алюмината стронция с более ранними наночастицами люциферазы, чтобы, мы надеемся, сделать свечение ярче и долговечнее.
«Если бы живые растения могли стать отправной точкой передовых технологий, растения могли бы заменить нашу нынешнюю неустойчивую городскую электрическую сеть освещения для взаимной выгоды всех видов растений, включая людей», — говорит Кеннеди.
Исследование было опубликовано в журнале Science Advances .
Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК