微米和纳米科技材料

纳米技术:发光植物

科学家创造出了在黑暗中发光的植物

想象一下,你可以在黑暗时不开灯就阅读桌子上发光植物的灯光

麻省理工学院的工程师已经迈出了实现这一愿景的关键第一步。通过在水芹植物的叶子中嵌入特殊的纳米颗粒,他们诱导植物发出微弱的光线近四个小时。他们相信,经过进一步优化,这座工厂总有一天会变得足够明亮,照亮整个工作空间。碳纤维dubs说:“我们的想法是创造一种可以用作台灯的设备——一种不需要插上电源的台灯。这种光最终是由工厂自身的能量代谢驱动的。”,麻省理工学院化学工程教授兼资深作者

一本书(约翰·米尔顿写的《失乐园》)的照片,其中有纳米离子发光植物(两棵3.5周大的豆瓣菜)。在反光纸前放置书籍和发光豆瓣植物,以增加发光植物对书页的影响。研究人员说,这项技术也可用于提供低强度室内照明或将树木转换为自动路灯本研究的主要作者,发表在《纳米快报》上的《纳米植物》

植物纳米电子学是strano实验室创建的一个新的研究领域,旨在通过将植物整合到不同类型的纳米颗粒中,赋予植物新的特性。该团队的目标是设计工厂,以接管目前由电子设备执行的许多功能。研究人员先前设计的核电站能够探测爆炸物并将这些信息传送到智能手机,以及能够监测干旱状况的核电站。照明占全球能源消耗的20%左右,似乎是合乎逻辑的下一个目标。斯特拉诺说:“植物可以自我修复。它们有自己的能量。它们已经适应了户外环境。”。“我们认为是时候提出这个想法了。这对于植物纳米电子学来说是一个完美的问题。”

 麻省理工学院的标志印在芝麻植物的叶子上。使用实验室设计的注射器终端适配器将纳米颗粒混合物注射到叶子中。该图像结合了亮场图像和黑暗中的光。</为了制造发光植物,麻省理工学院的研究小组转向荧光素酶,它能使萤火虫发光。荧光素酶作用于一种叫做荧光素酶的分子,使其发光。另一种被称为辅酶A的分子通过去除抑制荧光素酶活性的反应副产物来帮助这一过程。</麻省理工学院的研究小组将这三种成分包装成不同类型的纳米颗粒载体。美国食品和药物管理局将其归类为“通常认为是安全的”纳米颗粒,由材料制成,可帮助每种成分到达设备的正确部位。它们还可以防止成分达到可能对植物有毒的浓度。</研究人员使用直径约10纳米的二氧化硅纳米颗粒携带荧光素酶。他们使用稍大的聚合物PLGA和壳聚糖颗粒分别携带荧光素酶和辅酶A。研究人员首先将这些颗粒悬浮在溶液中,使颗粒进入植物叶片。将植物浸泡在溶液中,然后暴露在高压下,使颗粒通过称为气孔的小孔进入叶片。

释放荧光素和辅酶A的颗粒被设计成聚集在叶肉内叶肉细胞的细胞外空间,而含有荧光素酶的较小颗粒进入构成叶肉的细胞。PLGA颗粒荧光素逐渐释放,然后进入植物细胞。荧光素酶进行化学反应,使荧光素发光。

研究人员已经获得了在项目早期可以发光45分钟的植物,这些植物已经被改进到3.5小时。10厘米长的豆瓣菜苗圃产生的光目前约为读数的千分之一,但研究人员相信,通过进一步优化浓度和释放,它们可以改善光的发射和光照持续时间成分的速率。

植物转化

先前创造发光植物的努力依靠基因工程植物来表达荧光素酶基因,但这是一个繁琐的过程,产生极暗的光线。这些研究是在植物遗传学研究中进行的,然而,strano实验室开发的方法可用于任何类型的植物。到目前为止,他们已经用芝麻、羽衣甘蓝、菠菜和豆瓣菜证明了这一点。

对于这项技术的未来版本,研究人员希望开发一种在植物叶子上喷洒或喷洒纳米颗粒的方法,这种方法可以将树木和其他大型植物转化为光源。</strano说:“我们的目标是在植物幼苗或成熟时对它们进行一次处理,并在植物的整个生命周期中继续使用它们。”“我们的工作非常认真地打开路灯,只需处理树木并间接照亮家。”

研究人员还表明,他们可以通过添加携带荧光素酶抑制剂的纳米颗粒来关灯。研究人员说,这将最终使他们能够创造出在阳光等环境条件下可以切断光线的植物。

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