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MIT工程师打造植物光源,未来可取代路灯照明
梅西 2017-12-16
导语

未来的道路可能将由发光的树木而不是路灯照亮。

未来的道路可能将由发光的树木而不是路灯照亮,麻省理工学院的工程师们已经创造出了具有生物发光能力的植物。研究人员将特殊的纳米粒子注入到豆瓣菜的叶子中,结果让这株植物在接下来的近4个小时里持续散发着微光。

为了创造出发光的植物,麻省理工学院的工程师们使用了一种名为荧光素酶的生物酶。荧光素酶能够对荧光素分子产生作用,导致其发光。另外一种名为辅酶A的分子会通过消除一种抑制荧光素酶活性的反应副产物,给这一发光过程提供帮助。

麻省理工学院的团队将这些化学成分装载到不同的纳米载体上。纳米粒子帮助生物酶到达植物的正确位置,同时也会阻止生物酶形成一种对植物来说有毒的浓聚物。最终豆瓣菜植物能够像台灯一样发出了光亮。

研究人员认为通过进一步的调整,这项技术也能够获得足够的亮度为工作场所甚至是一整条街道提供照明,同样也能够用于低强度的室内照明。麻省理工学院化学工程系教授Michael Strano称:“我们希望能够让植物作为一种台灯使用,而且这样的台灯不需要插电。灯光最终将源于植物本身产生的能量。”

他补充道:“我们的研究为新型路灯和室内照明打开了新的大门,这种灯光完全来自于特殊处理的植物。荧光素酶构成的氧化酶在许多生物发光植物体内都存在。”萤火虫能够通过一种化学反应发出光亮,在这一过程中荧光素被荧光素酶转变成氧化荧光素。这一反应过程是非常高效的,这意味着几乎所有参与反应的能量都快速转变成了光亮。

照明的损耗占到了全世界能源消耗的20%左右,因此使用发光植物取代照明能够明显降低二氧化碳的排放。最初研究人员在进行这个项目时,只能够让植物发光大约45分钟,现在已经提升到了3.5小时。一株10厘米高的豆瓣菜幼苗产生的光亮目前只有正常阅读所需亮度的千分之一,但是它仍然能够照亮书页上的字。

麻省理工学院的团队认为,通过进一步优化化学物质的浓度和释放速度,能够提高植物发出的光亮和持续时间。对于这项技术,研究团队希望研发一种方式将纳米粒子印刷或者喷射到植物的叶子上,从而把树木或者其它大型植物变成光源。

研究人员也证实,他们能够通过添加携带了一种荧光素酶抑制剂的纳米粒子之后,关掉植物的发光能力。这就使他们有可能最终创造出一种能够对阳光等环境条件作出反应并关闭发光功能的植物。

文章链接:

Seon-Yeong Kwak, et al, "A Nanobionic Light-Emitting Plant," Nano Lett., 2017, 17 (12), pp 7951–7961, DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b04369

(本文来源:网易科技,作者:过客;)

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作者 梅西

本科生

北京工业大学

活跃作者
  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
  • 金陵 本科生 北京大学 本科

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