Науковці з Китаю досягли значного прориву, створивши різнокольорові сукуленти, здатні світитися в темряві. Цей вражаючий результат був досягнутий шляхом введення в листя рослин спеціальних частинок-фосфорів. Ці частинки накопичують світло, а потім повільно випромінюють його, забезпечуючи тривале світіння рослин. Ця інноваційна технологія відкриває нові перспективи для створення екологічних джерел освітлення.

За даними Live Science, це перші у світі багатобарвні рослини з ефектом світіння, що представлені у відтінках синього, зеленого, червоного та синьо-фіолетового. Дослідження показало, що ці люмінесцентні сукуленти можуть світитися до двох годин, що значно перевершує попередні розробки у сфері матеріальної інженерії рослин. Вчені вважають, що їхній винахід прокладе шлях до розробки стійких, рослинних джерел освітлення, придатних як для внутрішнього, так і для зовнішнього використання. Уявіть собі дерева, що замінюють вуличні ліхтарі – таке майбутнє стає реальністю завдяки цим дослідженням.

Нова ера біолюмінесцентних рослин

Дослідники стверджують, що це перші у світі різноколірні рослини з ефектом світіння, що мають синій, зелений, червоний та синьо-фіолетовий відтінки. Згідно з новим дослідженням, ці люмінесцентні сукуленти світилися до двох годин, перевершуючи інші, вже відомі подібні рослини, створені за допомогою матеріальної інженерії.

Винахід, на думку дослідників, відкриває шлях до створення стійкого, заснованого на рослинах освітлення, яке можна буде використовувати як у приміщеннях, так і на відкритому повітрі. «Уявіть собі дерева, що світяться, замінюючи вуличні ліхтарі. Частинки розсіялися всього за кілька секунд, і весь лист сукулента засвітився», — зазначив у своїй заяві провідний автор дослідження, дослідник Південнокитайського сільськогосподарського університету Шутін Лю.

Переваги нової технології

Вчені вже створювали рослини, що світяться в темряві, як за допомогою генної, так і матеріальної інженерії. Методи генної інженерії використовують гени біолюмінесценції, які вже існують у деяких рослинах, наприклад, у фітопланктоні. Однак ці гени мають обмежений, переважно зелений, колірний діапазон, що суттєво обмежує їх застосування. Для сильної люмінесценції світловипромінювальні частинки повинні бути досить малими, щоб розсіюватися в тканинах рослини, але й досить великими, щоб випромінювати видиме світіння.

Методи матеріальної інженерії передбачають введення в листя рослин світловипромінювальних частинок, щоб змусити їх світитися. Однак досі такі методи генерували лише тьмяне світло, яке швидко згасало. Попередні експерименти з використанням наночастинок, отриманих з люциферази світлячків — ферменту, що створює біолюмінесценцію у світлячків — давали лише слабке світіння, яке різко згасало через 30 хвилин. Це робить нову технологію особливо перспективною.

Для свого нового дослідження Лю та її колеги використовували світловипромінювальні частинки фосфору, які були приблизно шириною з людський еритроцит (від 6 до 8 мікрометрів). За словами Лю, частинки розміром у мікрометр були досить великими, щоб випромінювати сильне світіння, вільно переміщаючись по рослині. «Дрібніші, нанорозмірні частинки легше переміщаються всередині рослини, але вони тьмяніші», — пояснив він. Це пояснює ефективність нових рослин, що світяться.

Ефективність та потенціал

Частинки розміром у мікрометр підійшли для сукулентів, але не для інших рослин, протестованих у дослідженні, включно з китайською капустою (Brassica rapa chinensis) та золотим потосом (Epipremnum aureum). Дослідники використовували сукуленти Echeveria «Mebina» з синьо-зеленим листям з червоними кінчиками. На відміну від китайської капусти та золотого потоса, ці сукуленти мають порівняно великі проміжки між клітинами, що дозволяє мікронним частинкам вільно переміщатися по рослині. Це ключовий фактор у створенні ефективно світіючих рослин.

Дослідники ввели частинки фосфору в листя Echeveria «Mebina» і заряджали рослини на сонячному світлі або під світлом кімнатного світлодіодного освітлення протягом декількох хвилин, отримуючи однаковий ефект післясвітіння в обох експериментах. Зелені частинки виробляли найтриваліше світіння: рослини випромінювали світло до 2 годин і в найяскравіші моменти могли зрівнятися з невеликим нічником. Команда створила перші у світі різноколірні люмінесцентні рослини, вводячи в листя сукулентів сині, зелені, червоні та синьо-фіолетові частинки фосфору. Вчені також побудували стіну з 56 сукулентів, яка випромінювала достатньо світла, щоб бачити навколишні об’єкти та навіть читати текст у їхньому світлі. «Я вважаю неймовірним, що повністю створений людиною мікромасштабний матеріал може так легко поєднуватися з природною структурою рослини. Те, як вони інтегруються, майже магічно», — сказав Лю. Це свідчить про високий потенціал розробки.

Практичне застосування та майбутнє

У майбутньому люмінесцентні сукуленти можуть стати низьковуглецевим рішенням для освітлення. Дослідники сподіваються домогтися такого ж ефекту і в інших рослинах, які можна буде заряджати на сонячному світлі, як батареї, для забезпечення декоративного та практичного освітлення. «Цей процес простий, економічно ефективний і досягає люмінесценції протягом 10 хвилин, що відкриває шлях для практичного застосування в освітленні на основі рослин», — написали науковці у своєму дослідженні. Це робить технологію рослин, що світяться, надзвичайно привабливою для майбутнього.