Ein erheblicher Teil des Energieverbrauchs wird für die Beleuchtung verwendet, daher entwickeln MIT-Wissenschaftler eine neue passive Beleuchtung – nachtleuchtende Pflanzen. Im neuesten Experiment hat das Team sie dazu gebracht, ein helleres Licht auszustrahlen als die Pflanzen der ersten Generation, ohne ihre Gesundheit zu schädigen. Das aufstrebende Gebiet der"Pflanzen-Nanobionik" beinhaltet das Einbetten von Nanopartikeln in Pflanzen, um ihnen neue Fähigkeiten zu verleihen.
Frühere Arbeiten des MIT-Teams haben Pflanzen geschaffen, die Licht emittieren. Jetzt haben Forscher die Helligkeit auf ein praktischeres Niveau gehoben. Das von diesen Pflanzen erzeugte Licht ist zehnmal heller als die erste Generation von leuchtenden Pflanzen, die das Forschungsteam 2017 berichtete.
& quot;Wir wollen eine Art leuchtender Pflanzen erschaffen, die etwas Licht absorbieren und speichern und es dann nach und nach wieder abgeben," sagte Michael Strano, Professor für Chemieingenieurwesen am MIT."Dies ist ein großer Schritt in Richtung Pflanzenbeleuchtung.&Zitat;
Strano und seine Mitarbeiter wollen Komponenten schaffen, die die Lichtdauer verlängern und heller machen. Sie hatten die Idee, Kondensatoren zu verwenden, die Teil eines Stromkreises sind, der elektrische Energie speichern und bei Bedarf wieder abgeben kann. Für Leuchtpflanzen können photoelektrische Behälter verwendet werden, um Licht in Form von Photonen zu speichern und dann im Laufe der Zeit nach und nach Licht wieder freizugeben.
Um ihren"photoelektrischen Behälter" herzustellen, entschieden sich die Forscher, ein Material namens Phosphor zu verwenden. Diese Materialien können sichtbares oder ultraviolettes Licht absorbieren und dann langsam in Form von Phosphoreszenz abgeben.
Als Leuchtstoff verwendeten die Forscher eine Verbindung namens Strontiumaluminat, die Nanopartikel bilden kann. Bevor sie in Pflanzen implantiert wurden, hüllten die Forscher die Partikel in Kieselsäure ein, um die Pflanzen vor Schäden zu schützen. Diese Partikel mit einem Durchmesser von Hunderten von Nanometern können durch Poren (kleine Poren auf der Blattoberfläche) in die Pflanze gelangen. Diese Partikel sammeln sich in einer schwammartigen Schicht namens Mesophyll, wo sie einen dünnen Film bilden.
Das Team testete die Technologie an einer Reihe von Pflanzen, darunter Kresse, Tabak, Basilikum, Gänseblümchen und Elefantenohren, und stellte fest, dass Pflanzen eine Stunde lang leuchten, nachdem sie nur 10 Sekunden lang blauem LED-Licht ausgesetzt waren. Erwartungsgemäß ist das Licht in den ersten Minuten am hellsten und verdunkelt sich dann in der nächsten Stunde.
Wichtig ist, dass die Implantation von Nanopartikeln die normalen Funktionen der Pflanzen, wie die Photosynthese und die Verdunstung von Wasser durch ihre Blätter, nicht beeinträchtigte.
Sie bewiesen auch, dass diese Methode die Blätter einer Pflanze namens Thai Elephant Ear beleuchten kann, die mehr als 1 Fuß breit sein kann und als Lichtquelle im Freien verwendet werden kann.
Das ultimative Ziel sei es, so das Team, Leuchtpflanzen zu entwickeln, mit denen Straßen oder andere öffentliche Bereiche passiv beleuchtet werden können, um den Energieverbrauch von Straßenlaternen zu reduzieren. Der nächste Schritt, um dieses Ziel zu erreichen, besteht darin, die neuen Strontiumaluminat-Nanopartikel mit der frühen Luciferase zu kombinieren, um die Lumineszenz heller und dauerhafter zu machen.
Wenn lebende Pflanzen zum Ausgangspunkt fortschrittlicher Technologie werden können, können Pflanzen unser nicht nachhaltiges städtisches Strom- und Beleuchtungsnetz ersetzen, was allen pflanzenabhängigen Arten, einschließlich der Menschen, zugute kommt.
& quot;Wir brauchen ein starkes Licht, das sich in Form von Impulsen für einige Sekunden aussenden lässt, damit es aufgeladen werden kann," sagte Pavlo Gordiichuk, der Hauptautor des Papiers und des Massachusetts Institute of Technology."Wir beweisen auch, dass wir große Linsen wie Fresnel-Linsen verwenden können, um das verstärkte Licht über eine Entfernung von mehr als 1 Meter zu übertragen. Dies ist ein guter Schritt, um eine großflächige Beleuchtung zu schaffen, die die Menschen nutzen können.&Zitat;
Die Studie wurde in der Zeitschrift Progress of Science veröffentlicht
