روشنایی گیاهی یک گام به واقعیت نزدیک شد

مهندسان موسسه فناوری ماساچوست(MIT) که در سال ۲۰۱۷ اعلام کرده بودند می‌خواهند چراغ‌ها را با گیاهان درخشان جایگزین کنند، اکنون موفق به تولید گیاهانی شده‌اند که ساطع کننده نور هستند و می‌توان آنها را در کمتر از ۱۰ ثانیه شارژ کرد. 

به گزارش ایسنا و به نقل از آی‌ای، در دسامبر ۲۰۱۷، محققان "موسسه فناوری ماساچوست"(MIT) اعلام کردند راهی برای ایجاد گیاهان ساطع کننده نور پیدا کرده‌اند. آنها با جاسازی نانوذرات مخصوص در برگ گیاهان ترتیزک آبی یا آب‌تره که به آنها اجازه می‌دهد 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 شب‌تاب می‌شود، توانستند گیاهانی تولید کنند که در تاریکی بدرخشند.

گیاهان درخشان می‌توانند کارهایی را که در حال حاضر توسط دستگاه‌های الکتریکی مانند لامپ‌ها و چراغ‌های خیابانی انجام می‌شود، عهده دار شوند.

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

در آن زمان آنها امیدوار بودند که با بهینه‌سازی بیشتر، این گیاهان روزی بتوانند آنقدر درخشان باشند که بتوانند فضای خانه یا دفتر کار را روشن کنند. اکنون به نظر می‌رسد آن روز فرا رسیده است.

مهندسان موسسه فناوری ماساچوست(MIT) اکنون این نیروگاه‌های ساطع کننده نور خود را ارتقاء داده‌اند تا بتوانند توسط LED تنها در ۱۰ ثانیه شارژ شوند و ۱۰ برابر درخشان‌تر 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 آنها را بارها و بارها شارژ کرد.

"مایکل استرانو" استاد مهندسی شیمی در MIT و نویسنده ارشد این مطالعه می‌گوید: ما می‌خواستیم 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 همچنین می‌توانند تولید نور در هر نوع گیاه ساطع کننده نور را افزایش دهند. آنها همچنین حاوی آنزیم "لوسیفراز" هستند که ماده‌ای است که در کرم شب تاب یافت می‌شود.

"لوسیفراز" آنزیمی است که باعث می‌شود که کرم شب‌تاب بدرخشد. لوسیفراز یک اصطلاح عمومی برای کلاس آنزیم‌های اکسیداتیو است که بیولومینسنس(زیست‌تابی) تولید می‌کنند و معمولا از یک فوتوپروتئین متمایز می‌شود. 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 به کار برده است. هر دو کلمه از واژه لاتین لوسیفر به معنی آورنده نور مشتق شده‌اند.

به تولید و انتشار نور توسط موجودات زنده که در اثر واکنش‌های شیمیایی در بدن آن‌ها صورت گرفته باشد، زیست‌تابی(bioluminescence)  گفته می‌شود.

در بیشتر زیست‌تابی‌ها ماده‌ای به نام آدنوزین تری‌فسفات(ATP) واکنش دارد. در این واکنش نور فرابنفش و فروسرخ ایجاد نمی‌شود، بلکه فقط نور سرد تابیده می‌شود. این واکنش شیمیایی ممکن است درون یاخته یا بیرون از آن صورت بگیرد.

این فرآیند نمونه‌ای از زمینه در حال ظهور "نانو بیونیک گیاهی" است که در آن محققان روش‌هایی را برای تقویت گیاهان با ویژگی‌های جدید توسعه می‌دهند.

محققان گیاهان را در محلول مولکول‌ها غوطه‌ور می‌کنند و سپس آن را به فشار بالا می‌رسانند تا مولکول‌ها را از طریق منافذی به نام روزنه هوایی وارد برگ کنند. هنگامی که مولکول‌ها درون گیاه قرار می‌گیرند، 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 فوتون‌ها را ذخیره کرده و در صورت نیاز آنها را آزاد کند.

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

محققان همچنین مطالعات بیشتری را انجام دادند تا ارزیابی کنند که آیا این نانوذرات با روکش سیلیس با عملکرد طبیعی گیاه تداخل دارند یا خیر. آنها دریافتند که گیاهان درخشان می‌توانند با وجود این نانوذرات، بدون هیچ گونه اختلالی به طور طبیعی فتوسنتز کنند.

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

این پروژه می‌تواند یک روز برای ایجاد روشنایی پایدار در محیط داخلی یا برای توسعه درختان برای تبدیل شدن به چراغ‌های 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 می‌شود.