Исследователям из Массачусетского технологического института (MIT) заставили растения светиться. Причём не просто излучать лёгкое свечение, а освещать пространство вокруг себя.
Для того чтобы растение испускало яркий свет в течении нескольких минут, его достаточно было десять секунд "заряжать" с помощью светодиода. Таким образом растительный "фонарик" можно подзаряжать несколько раз.
Новая разработка учёных светит в десять ярче, чем первое поколение светящихся растений 2017 года, сообщается в пресс-релизе института.
"Создание рассеянного света с использованием возобновляемой химической энергии живых растений — смелая идея, – говорит соавтор работы профессор Шейла Кеннеди (Sheila Kennedy) из MIT. – Это фундаментальный сдвиг в нашем понимании [функционирования] живых растений и [использовании] электроэнергии для освещения".
Поясним, что исследователи уже несколько лет работают в области "нанобионики растений". Они стремятся наделить растения совершенно новыми функциями, внедряя в них специально разработанные наночастицы.
Первое поколение светящихся растений было "оборудовано" наночастицами с люциферазой и люциферином, благодаря которым в природе светятся тела светлячков.
Поместив эти вещества в листья кресс-салата, учёные получили тускло светящиеся растения. Чтобы при таком свете можно было читать книгу, нужно, чтобы растения излучали в тысячу раз более яркий свет. А ещё этот салат должен светиться в течение нескольких часов.
В ходе нового исследования, результаты которого были опубликованы 8 сентября 2021 года в издании Science Advances, учёные стремились разработать новые наночастицы, обеспечивающие более долгое и яркое свечение растений.
И это у них получилось. Исследователи решили создать своего рода конденсатор. Благодаря этому устройству электрические цепи могут накапливать электричество и высвобождать его по мере необходимости.
В светящихся растениях световой конденсатор накапливает свет в виде фотонов, постепенно высвобождая их с течением времени.
Для создания такого конденсатора использовался люминофор. Он способен поглощать видимый или ультрафиолетовый свет и затем испускать его в виде нетеплового свечения (люминесценции).
Люминофоры есть во многих механических часах. Этими веществами подсвечиваются деления на циферблате и стрелки.
Люминофором для растений стало соединение под названием алюминат стронция. Его можно преобразовать в наночастицы. Перед тем как поместить их в растения, исследователи покрыли частицы соединениями кремния. Это защитило растение от повреждений из-за такого вмешательства.
Наночастицы люминофора "загружаются" в листья растения через устьица — поры в наружном слое клеток. Накапливаются эти светящиеся частицы в паренхиме — внутренней части листа, выполняющей фотосинтез — и образуют в ней наноразмерную плёнку.
Такой способ накопления световых наночастиц не вредит растению и не снижает свечение наночастиц.
Учёные продемонстрировали, что всего 10 секунд голубого светодиодного света "напитали" растение фотонами так, что оно могло затем светиться около часа. Правда, наиболее яркий свет растение могло излучать всего около пяти минут после "зарядки".
"Перезаряжать" растения фотонами можно в течение двух недель. А по окончании эксперимента учёным даже удалось извлечь из листьев до 60% люминофора и использовать его повторно.
Исследователи также выяснили, что в качестве природных фонарей можно применять разные виды растений: они уже заставили светиться кресс-салат, базилик и табак.
Авторы работы также продемонстрировали, что могут заставить светиться листья крупного растения алоказии ("слоновье ухо").
Исследователи лелеют мечту, в которой деревья с широкими листьями смогут освещать общественные пространства вместо фонарей. Это может стать новым словом в альтернативной энергетике и со временем снизит нагрузку на природу и экологию, страдающую от растущего энергопотребления человечества.
В дальнейшем учёные планируют совместить наночастицы люминофора и люциферазы, которые использовались в исследовании 2017 года, чтобы добиться ещё большей яркости и долговечности своей разработки.
Ранее мы рассказывали о том, что витрины магазинов будут освещать "бактериальные фонари" . Писали мы и о трансгенных светящихся растениях, созданных российскими учёными. Более того, в России даже грибы научили светиться всеми цветами радуги.
Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе "Наука" на медиаплатформе "Смотрим".
