Новое поколение светящихся растений заменит фонари на улицах - «Технологии»
Инженеры MIT создали светоизлучающее растение, которое можно заряжать светодиодной лампой. В своей работе они использовали интегрированные в листья наночастицы, которым достаточно 10 секунд зарядки для яркого свечения в течение нескольких минут.
Новые растения могут производить свет, который в 10 раз ярче первого поколения светящихся растений, о которых исследовательская группа сообщила в 2017 году.
«Мы хотели создать светоизлучающее растение с частицами, которые поглощают свет, сохраняют и постепенно излучают его, - говорит Майкл Страно, профессор MIT и старший автор исследования. - Это представляет собой фундаментальный сдвиг в том, как мы думаем о живых растениях и электрической энергии для освещения».
Чтобы производить свет эти растения используют наночастицы, содержащие фермент под названием люцифераза, который встречается в светлячках. Применение подобных веществ, интегрированных в живое растение для получения новых функциональных свойств, является примером зарождающейся научной сферы «нанобионики растений», говорят ученые.
Лаборатория под руководством Страно уже несколько лет работает в этой новой области, которая направлена на создание растений с новыми функциями путем встраивания в них различных типов наночастиц. Их первое поколение светоизлучающих растений содержало люциферазу и люциферин. Используя эти частицы, исследователи вывели водяной кресс, излучающий тусклый свет с яркостью, которая составляет 1/1000 долю от необходимого количества для чтения в течение нескольких часов.
В новом исследовании Страно и его коллеги создали компоненты, которые могут продлить свечение и сделать его ярче. В своей работе они использовали концепцию конденсатора, который является частью электрической цепи и способен накапливать заряд, высвобождая его при необходимости. В случае светящихся растений легкий конденсатор может использоваться для хранения света в виде фотонов, которые со временем постепенно излучаются.
В качестве такого конденсатора исследователи задействовали люминофор. Этот материал способен поглощать либо видимый, либо ультрафиолетовый свет, который затем медленно высвобождается в виде фосфоресцентного свечения. Ученые использовали соединение, называемое алюминатом стронция, которое может быть сформировано в наночастицы, как и люминофор.
Частицы, которые имеют несколько сотен нанометров в диаметре, вводились в растения через устьица - небольшие поры, расположенные на поверхностях листьев. Они накапливаются в слое, называемом мезофиллом, где из них образуется тонкая пленка. Основным выводом нового исследования стало то, что мезофилл может быть использован для размещения фотонных частиц, не ухудшая их осветительных свойств и не причиняя вреда растению.
Эта пленка способна поглощать фотоны и от солнечного света, и от светодиода. Ученые показали, что через 10 секунд воздействия синих светодиодов на растения они могут выделять свет около часа. Свет был самым ярким в течение первых пяти минут, а затем постепенно угасал. При этом растения могут постоянно перезаряжаться не менее двух недель, утверждают ученые.
«Наша работа продемонстрировала концепцию будущего, где осветительная инфраструктура на основе живых растений является неотъемлемой частью пространств, где люди работают и живут, - говорит Страно. Если такие растения станут отправной точкой передовых технологий, они смогут заменить наши нынешние неустойчивые сети городского электроосвещения для взаимной выгоды всех зависящих от растений видов, включая людей».
В ходе экспериментов исследователи MIT обнаружили, что «световой конденсатор» может работать в самых различных видах растений, в том числе базилика, жерухи и табака. Они также показали, что могут создать светящиеся листья алоказии (называемой «слоновьим ухом»), лист которой может достигать одного метра в ширину.
Источник: news.mit.edu
И будьте в курсе первыми!
