Aydınlık bitkiler: geleceğin aydınlatma teknolojisinde yenilik yapmayı umuyoruz!
Kılavuz
Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'ndeki bilim adamları, bitkinin yaklaşık 4 saat boyunca zayıf ışık yayabilmesi için su teresi bitkisine özel nanopartiküller yerleştirdiler. Daha fazla optimizasyonla, bu tür bir tesisin gelecekte tüm ofis alanını aydınlatmak için yeterli olacağına inanıyorlar.
arka fon
Işığın olmadığı karanlık bir ortamda, genellikle okumak için bir ışığı yakarız. Ancak biraz beklenmedik bir şekilde, gelecekte aydınlatmayı sağlamak için mevcut masa lambalarını masadaki ışıklı bitkilerle değiştirmemiz bekleniyor.
Bunu gerçekleştirmek için, yeni bir bilimsel araştırma alanını atlayamayız: bitki nano-biyomimikri. Bu disiplin, bitkilere farklı türde nanoparçacıklar yerleştirerek bitkilere yeni işlevler verir. Bitki nano biyomimikri ile yapılan bitkiler, elektrikli cihazlar olarak bile işlev görebilir.
Örneğin, yazar daha önce Massachusetts Teknoloji Enstitüsü Kimya Mühendisliği Bölümü'nde profesör olan Michael Strano'nun laboratuvarında tasarlanan özel bitkileri tanıtmıştı. Araştırmacılar, elektronik sistemler olarak işlev görmelerini ve çevredeki kimyasal maddeleri izlemek için sensör görevi görmelerini sağlamak için bitki yapraklarına karbon nanotüpleri yerleştirdiler.
Bu bitki, genellikle kara mayınlarında ve patlayıcılarda kullanılan nitroaromatik bileşikleri tespit edebilir. Bitki yeraltı suyundaki nitroaromatik bileşikleri emer ve yapraklarındaki karbon nanotüpler, akıllı telefonun kızılötesi kamerası tarafından okunabilen ve ardından kullanıcıya gönderilebilen floresan sinyaller yayar.
Ek olarak, bu bitki sensörü kuraklık izleme için ve botanikçilerin bitkilerin iç mekanizmalarını daha iyi incelemelerine, bitki sağlığını izlemelerine ve deniz salyangozu bitkilerinde kanser ilaçları gibi sentetik kimyasal bileşenlerin üretimini artırmalarına yardımcı olmak için de kullanılabilir.
(Fotoğraf kredisi: Christine Daniloff / MIT)
Yenilikçilik
Bugün tanıtılan yenilik, Strano'nun laboratuvarından da geliyor Araştırmacılar, bitkinin yaklaşık 4 saat boyunca zayıf ışık yayabilmesi için su teresi bitkisine özel nanopartiküller yerleştirdiler. Araştırmacılar, daha fazla optimizasyon yoluyla bu tesisin gelecekte tüm ofis alanını aydınlatmaya yeteceğine inanıyor.
Bu araştırmanın makalesi Nano Letters dergisinde yayınlandı ve MIT'de doktora sonrası araştırmacı olan Seon-Yeong Kwak, bu makalenin baş yazarı.
Makalenin kıdemli yazarlarından Michael Strano, vizyonlarının bitkilerin masa lambası gibi çalışmasını sağlamak olduğunu, böylece bir lambanın bir elektrik prizine takılmasına gerek olmadığını, ancak tesisin kendi enerji metabolizması yoluyla elektrik sağladığını söyledi.
(Resim kaynağı: Seon-Yeong Kwak)
teknoloji
Aydınlatma, dünyadaki enerjinin% 20'sini tüketir. Bu alan, bitki nano biyomimikrisinin bir sonraki uygulama hedefi gibi görünüyor. Strano, bitkilerin kendi kendilerini onarabileceklerini, enerji üretebileceklerini ve zaten dış ortamlara uyum sağlayabileceklerini söyledi.
MIT ekibi, ışıltılı bitkiler oluşturmak için ateşböceklerinin ışıldamasını sağlayan bir enzim olan lusiferazı kullandı. Lusiferaz, parlaması için lusiferin adı verilen bir moleküle etki eder. Başka bir molekül, lusiferaz reaksiyonunu inhibe eden yan ürünlerin uzaklaştırılmasında yardımcı olan koenzim A olarak adlandırılır.
Araştırma ekibi bu üç bileşeni farklı nanopartikül taşıyıcılarına koydu. Nanopartiküllerin tamamı, ABD Gıda ve İlaç Dairesi'nin "genellikle güvenli kabul edilen" olarak sınıflandırdığı malzemelerden yapılmıştır. Bu nanopartiküller, her bir bileşenin bitkinin uygun kısmına ulaşmasına yardımcı olur ve ayrıca bileşenin bitki için toksik olabilecek konsantrasyonlara ulaşmasını önler.
Araştırmacılar, lusiferaz taşımak için 10 nanometre çapında silika nanopartiküller kullandılar ve lusiferin ve koenzim A'yı taşımak için ayrı ayrı daha büyük PLGA polimer partikülleri ve kitosan (kitosan) kullandılar. Parçacıkların bitki yapraklarına girmesine izin vermek için, araştırmacılar önce parçacıkları bir çözelti içinde süspanse ettiler, ardından bitkileri çözeltiye daldırdılar ve daha sonra parçacıkların yapraklara "stoma" olarak da bilinen küçük deliklerden girmesini sağlamak için yüksek basınç işlemine tabi tutuldu.
(Resim kaynağı: MIT)
Lusiferin ve koenzim A'yı serbest bırakan parçacıklar, yaprağın iç tabakası olan mezofilin hücre dışı boşluğunda toplanır. Daha küçük parçacıklar lusiferazı mezofili oluşturan hücrelere taşır. PLGA parçacıkları yavaş yavaş lusiferini serbest bırakır ve daha sonra lusiferin bitki hücresine girer ve burada lusiferaz kimyasal olarak reaksiyona girerek lusiferini parlatır.
Projenin başlangıcında, araştırmacıların erken çalışmaları 45 dakika boyunca parlayabilen bitkiler üretmeye odaklandı ve şimdi bu süreyi 3,5 saate çıkardılar. 10 cm'lik bir su teresi fidesinin ürettiği ışık şu anda okumak için gereken ışık miktarının yalnızca binde birine ulaşıyor. Bununla birlikte, araştırmacılar, bileşenlerin konsantrasyonunu ve salım oranını daha da optimize ederek, ışık etkisini ve dayanıklılığı artırabileceklerine inanıyorlar.
(Resim kaynağı: Seon-Yeong Kwak)
Daha önce, ışık yayan bitkiler yaratma işi, esas olarak lusiferaz genini ifade etmek için genetik olarak tasarlanmış bitkilere dayanıyordu, ancak bu zahmetli bir süreçti ve üretilen ışık son derece zayıftı. Bu çalışmaların ana amacı, genellikle bitki genetik araştırmalarında kullanılan tütün bitkileri ve Arabidopsis thaliana'dır. Ancak Strano'nun laboratuvarı tarafından geliştirilen yöntem herhangi bir bitkiye uygulanabilir. Şu anda, su teresine ek olarak, bu teknolojiyi roka, lahana ve ıspanakla da gösterdiler.
Ek olarak, araştırmacılar ayrıca lusiferaz inhibitörleri içeren nanopartiküller ekleyerek ışıkları kapattıklarını da gösterdiler. Bu, yetiştirdikleri bitkilerin, güneş ışığı gibi çevresel koşullara göre ışık yaymayı durdurmalarını sağlar.
değer
Araştırma üyelerine göre, bu teknoloji aynı zamanda düşük yoğunluklu iç mekan aydınlatması veya ağaçları kendi kendine çalışan sokak lambalarına dönüştürmek için de kullanılıyor.
Strano, hedeflerinin bitkiler fidelerdeyken veya olgunlaştıklarında özel işlemler yapmak ve bitkinin yaşam döngüsü boyunca işlev görmeye devam etmek olduğunu söyledi. Dikkatli çalışma sayesinde, gelecekte ağacın işlemden sonra doğrudan ev aydınlatması için kullanılmasına izin vermenin bir yolunu açacaklar.
gelecek
Gelecekte araştırmacılar, bu teknolojiye dayalı olarak bitki yapraklarına nanoparçacıkların boyanması veya püskürtülmesi için bir yöntem geliştirmeyi umuyorlar, böylece ağaçlar ve diğer büyük bitkiler ışık kaynaklarına dönüştürülebilir.
Anahtar kelime
Bitkiler, aydınlatma, elektronik
Referans
[1]
Daha ileri teknolojiler ve yenilikçi ürünler için lütfen WeChat herkese açık hesabını takip edin: IntelligentThings veya yazarın kişisel WeChat ile iletişime geçin: JohnZh1984
