- 技术创新
麻省理工学院团队过去的工作已经创造了能够发光的植物。现在,研究人员已经将亮度提高到更实用的水平。这些植物产生的光比该研究小组2017年报告的第一代发光植物亮10倍。
“我们想要创造一种发光植物,它们会吸收并储存一部分光,然后逐渐释放出来。”麻省理工学院化学工程教授Michael Strano说,“这是朝着植物照明迈出的一大步。”
Strano和合作者想要创造出能够延长光线持续时间并使其更亮的组件。他们想到了使用电容的想法,后者是电路的一部分,可以储存电能,并在需要时释放出来。对于发光植物来说,光电容器可以用来以光子的形式存储光,然后随着时间的推移逐渐释放光。
为了创造他们的“光电容器”,研究人员决定使用一种被称为荧光粉的材料。这些材料可以吸收可见光或紫外光,然后以磷光的形式慢慢释放出来。
研究人员使用了一种名为铝酸锶的化合物作为荧光粉,这种化合物可以形成纳米颗粒。在将它们植入植物前,研究人员将微粒包裹在二氧化硅上,以保护植物免受损害。这些直径几百纳米的颗粒可以通过气孔(位于叶片表面的小气孔)进入植物体内。这些颗粒聚集在被称为叶肉的海绵状层中,在那里,它们形成了一层薄膜。
研究小组在一系列植物上测试了这一技术,包括水芹、烟草、罗勒、雏菊和象耳,并发现仅仅暴露在蓝色LED灯下10秒钟,植物就会发光达一个小时。正如可能预期的那样,光线在最初的几分钟里是最亮的,然后在接下来的一个小时里变暗。
重要的是,纳米粒子的植入并没有损害植物的正常功能,如光合作用和通过其叶片蒸发水分。
他们还证明,这种方法可以照亮一种名为泰国象耳的植物叶子,其叶宽可能超过1英尺,可作为户外照明源。
该团队说,最终目标是尝试开发可用于被动照亮街道或其他公共区域的发光植物,减少路灯所需的能源消耗。实现这一目标的下一步是将新的铝酸锶纳米颗粒与早期的荧光素酶结合起来,希望能使发光更明亮、更持久。
如果活的植物可以成为先进技术的起点,那么植物可能会取代我们目前不可持续的城市电力照明网,使所有依赖植物的物种--包括人--共同受益。
“我们需要一种强烈的光能够以脉冲的形式传递几秒钟,这样就可以给它充电。”论文主要作者、麻省理工学院Pavlo Gordiichuk说,“我们还证明可以使用大镜头,如菲涅耳镜头,将放大的光传输超过1米的距离。这朝着创造人们可以使用的规模照明迈出了良好一步。”
这项研究发表在《科学进展》杂志上。