'روشنایی گیاهی' ؛ گیاهان درخشان جایگزین چراغ‌ها می شوند

به گزارش ایسنا و به نقل از آی ای، در دسامبر ۲۰۱۷، پژوهشگران" مؤسسه فن آوری ماساچوست"( MIT) اعلام کردند راهی برای ایجاد گیاهان ساطع کننده نور پیدا کرده اند. آن ها با جاسازی نانو ذرات مخصوص در برگ گیاهان ترتیزک آبی یا آب تره که به آن ها اجازه می دهد تقریباً چهار ساعت نور بسیار کمی از خود ساطع کنند، به این مهم دست یافتند.

دانشمندان با استفاده از همان ترکیبی که موجب درخشش کرم شب تاب می شود، توانستند گیاهانی تولید کنند که در تاریکی بدرخشند.

گیاهان درخشان میتوانند کارهایی را که در حال حاضر توسط دستگاه های الکتریکی مانند لامپ ها و چراغ های خیابانی انجام می شود، عهده دار شوند.

تیم تولید گیاهان درخشان، با هدف مهندسی کردن گیاهانی که یک روز بتوانند وظایف دستگاه های الکتریکی فعلی انجام دهند، پرمصرف ترین انرژی در جهان، یعنی روشنایی را هدف قرار داده است.

در آن زمان آن ها امیدوار بودند که با بهینه سازی بیشتر، این گیاهان روزی بتوانند آن قدر درخشان باشند که بتوانند فضای خانه یا دفتر کار را روشن کنند. اکنون بنظر میرسد آن روز فرا رسیده است.

مهندسان مؤسسه فن آوری ماساچوست( MIT) اکنون این نیروگاه های ساطع کننده نور خود را ارتقاء داده اند تا بتوانند توسط LED تنها در ۱۰ ثانیه شارژ شوند و ۱۰ برابر درخشان تر از نسل اول گیاهان درخشانی باشند که در سال ۲۰۱۷ ابداع شده بودند و تا چند دقیقه نیز قادر به نور دهی باشند. حتی میتوان آن ها را بارها و بارها شارژ کرد.

" مایکل استرانو" استاد مهندسی شیمی در MIT و نویسنده ارشد این مطالعه می گوید:ما می خواستیم یک گیاه ساطع کننده نور را با ذراتی ایجاد کنیم که نور را جذب کنند و مقداری از آن را ذخیره کرده و به تدریج منتشر کند. این یک گام بزرگ در جهت روشنایی گیاهی است.

این نانوذرات مخصوص همچنين میتوانند تولید نور در هر نوع گیاه ساطع کننده نور را افزایش دهند. آن ها همچنین حاوی آنزیم" لوسیفراز" هستند که ماده ای است که در کرم شب تاب یافت می شود.

" لوسیفراز" آنزیمی است که باعث می شود که کرم شب تاب بدرخشد. لوسیفراز یک اصطلاح عمومی برای کلاس آنزیم های اکسیداتیو است که بیولومینسنس( زیست تابی) تولید می کنند و معمولا از یک فوتوپروتئین متمایز می شود. این نام برای اولین بار توسط" رافائل دوبویس" استفاده شده است که به ترتیب لوسیفرین و لوسیفراز را به ترتیب برای سوبسترا( بستر) و آنزیم بکار برده است. هر دو کلمه از واژه لاتین لوسیفر به معنی آورنده نور مشتق شده اند.

به تولید و انتشار نور توسط موجودات زنده که در اثر واکنش های شیمیایی در بدن آنها صورت گرفته باشد، زیست تابی( bioluminescence) گفته می شود.

در بیشتر زیست تابی ها ماده ای به نام آدنوزین تری فسفات( ATP) واکنش دارد. در این واکنش نور فرابنفش و فروسرخ ایجاد نمی شود، بلکه فقط نور سرد تابیده می شود. این واکنش شیمیایی ممکن است درون یاخته یا بیرون از آن صورت بگیرد.

این فرآیند نمونه ای از زمینه در حال ظهور" نانو بیونیک گیاهی" است که در آن پژوهشگران روش هایی را برای تقویت گیاهان با ویژگی های جدید توسعه می دهند.

پژوهشگران گیاهان را در محلول مولکول ها غوطه ور می کنند و سپس آن را به فشار بالا می رسانند تا مولکول ها را از طریق منافذی به نام روزنه هوایی وارد برگ کنند. زمانی که مولکول ها درون گیاه قرار می گیرند، لوسیفراز میتواند باعث ایجاد نور و درخشش گیاه شود.

" استرانو" و تیمش به منظور درخشندگی بیشتر گیاهان، یک" خازن نوری" را ایجاد و استفاده کردند که معمولاً بخشی از یک مدار الکتریکی است و میتواند فوتون ها را ذخیره کرده و در صورت نیاز آن ها را آزاد کند.

این" خازن نوری" میتواند در بسیاری از گونه های گیاهی مختلف از جمله " گوش فیل تایلندی" که عرض آن بیش از ۳۰ سانتیمتر است، کار کند. پژوهشگران امیدوارند چنین گیاهان درخشانی روزی بتوانند به عنوان منابع روشنایی در فضای باز استفاده شوند.

پژوهشگران همچنين مطالعات بیشتری را انجام دادند تا ارزیابی کنند که آیا این نانوذرات با روکش سیلیس با عملکرد طبیعی گیاه تداخل دارند یا خیر. آن ها دریافتند که گیاهان درخشان می توانند با وجود این نانوذرات، بدون هیچ گونه اختلالی بطور طبیعی فتوسنتز کنند.

" استرانو" و تیمش در حال کار روی مهندسی گیاهانی هستند که برای مدت طولانی تری نور بیشتری تولید کنند.

این پروژه می تواند یک روز برای ایجاد روشنایی پایدار در محیط داخلی یا برای توسعه درختان برای تبدیل شدن به چراغ های طبیعی استفاده شود.

امروزه این امر بسیار مهم است، چرا که روشنایی مصنوعی منجر به افزایش خطر ابتلا به سرطان پستان در میان زنان، اختلال گرده افشانی شبانه زنبورها و آلودگی نوری می شود.