با کمک نانوذرات؛

استفاده از گیاه به‌عنوان چراغ مطالعه!

پژوهشگران با وارد کردن نانوذرات به گیاه، آن را به منبع تولید نور تبدیل کردند، در این روش، گیاه با کمک نور خورشید یا تابش LED شارژ می‌شود.

کد خبر: ۹۶۶۰۷۰

جمعه - ۰۲ مهر ۱۴۰۰ / September 24, 2021

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، محققان موسسه فناوری ماساچوست (MIT) با استفاده از نانوذرات تعبیه شده در برگ گیاه، یک گیاه ساطع‌کننده نور ایجاد کردند که می‌تواند توسط یک LED شارژ شود. پس از ۱۰ ثانیه شارژ، گیاه به مدت چند دقیقه می‌درخشد و می‌توان آن‌ها را بار‌ها و بار‌ها شارژ کرد.

این گیاهان می‌توانند نوری درخشان‌تر از نسل اول گیاهان درخشان تولید کنند که این گروه تحقیقاتی در سال ۲۰۱۷ ایجاد کردند.

مایکل استرانو، استاد مهندسی شیمی در MIT می‌گوید: «ما می‌خواستیم یک گیاه ساطع‌کننده نور با کمک ذراتی ایجاد کنیم که نور را جذب کند، مقداری از آن را ذخیره کرده و به تدریج نشر دهد. نتایج این پروژه گامی بزرگ به سوی چراغ گیاهی است.»

شیلا کندی که با گروه مایکل استرانو در زمینه نورپردازی گیاهی کار کرده است، می‌گوید: «ایجاد نور محیط با انرژی شیمیایی تجدیدپذیر گیاه زنده، ایده جسورانه‌ای است. این نتایج، نشان‌دهنده تغییر اساسی در چگونگی تفکر ما در مورد گیاهان زنده و انرژی الکتریکی برای روشنایی است.»

این ذرات همچنین می‌توانند تولید نور از هر نوع دیگری در گیاهان ساطع‌کننده نور را افزایش دهند، از جمله نوعی از تابش نور توسط گیاه که آزمایشگاه مایکل استرانو چندی پیش توسعه داده بود. این گیاهان از نانوذرات حاوی آنزیم لوسیفراز که در کرم شب‌تاب وجود دارد، برای تولید نور استفاده می‌کنند. توانایی ترکیب و تطبیق نانوذرات عامل‌دار وارد شده در یک گیاه زنده برای تولید خواص عملکردی جدید، نمونه‌ای از زمینه نوظهور «نانو یونیک گیاهی» است.

آزمایشگاه استرانو چندین سال است که در زمینه جدید نانوبیونیک گیاهی کار می‌کند، هدف آن‌ها این است که با جاسازی انواع مختلف نانوذرات درون گیاهان، ویژگی‌های جدیدی در گیاه ایجاد کنند. اولین نسل گیاهان ساطع‌کننده نور آن‌ها حاوی نانوذرات حامل لوسیفراز و لوسیفرین بود که با یکدیگر کار می‌کنند و به کرم شب‌تاب درخشندگی می‌بخشند. با استفاده از این ذرات، محققان گیاهانی تولید کردند که می‌توانستند نور ضعیف، حدود یک هزارم مقدار مورد نیاز برای خواندن، برای چند ساعت منتشر کنند.

در این مطالعه جدید، استرانو و همکارانش می‌خواستند چیزی ایجاد کنند که بتوانند مدت زمان نور را افزایش داده و آن را روشن‌تر کند. آن‌ها ایده استفاده از خازن را ارائه کردند که بخشی از یک مدار الکتریکی است که می‌تواند برق را ذخیره کرده و درصورت نیاز آزاد کند. در مورد گیاهان درخشان، می‌توان از یک خازن برای ذخیره نور به شکل فوتون استفاده کرد، سپس آن را به تدریج در طول زمان آزاد کند.

برای ایجاد «خازن نوری»، محققان تصمیم گرفتند از فسفر استفاده کنند. این مواد می‌توانند نور مرئی یا فرابنفش را جذب کرده و سپس به آرامی آن را به‌صورت فسفرسانس آزاد کنند. محققان از ترکیبی به نام استرانسیوم آلومینات که می‌تواند به نانوذرات تبدیل شود، استفاده کردند. محققان قبل از قرار دادن آن‌ها در گیاهان، ذرات را با سیلیس پوشاندند که از گیاه در برابر آسیب محافظت می‌کند.

این ذرات که چند صد نانومتر قطر دارند، می‌توانند از طریق روزنه‌ها یعنی منافذ کوچکی که در سطح برگ‌ها قرار دارند، به گیاهان تزریق شوند. ذرات در یک لایه اسفنجی به نام مزوفیل تجمع می‌یابند، جایی که یک فیلم نازک را تشکیل می‌دهند. محققان می‌گویند، از مطالعه جدید می‌توان نتیجه‌گیری نمود که مزوفیل یک گیاه زنده می‌تواند به‌گونه‌ای مهندسی شود که آسیبی به گیاه نرساند و در عین حال، خواص نشر نور ذرات نیز حفظ شود.

این فیلم می‌تواند فوتون‌ها را از طریق نور خورشید یا یک LED جذب کند. محققان نشان دادند که پس از ۱۰ ثانیه نوردهی LED آبی، گیاه آن‌ها می‌تواند حدود یک ساعت نور منتشر کند. نور در پنج دقیقه اول درخشش بالایی داشت و سپس به تدریج از شدت تابش کم شد.