Penyelidik MIT berjaya membuat kejuruteraan tumbuhan yang bersinar dalam kegelapan dengan memasukkan daun dengan nanopartikel khusus.
Teknologi baru ini, para penyelidik percaya, dapat dioptimumkan dan menyebabkan tumbuhan menjadi sumber cahaya kita. Jadi, suatu hari nanti kita tidak akan memerlukan lampu meja atau lampu jalan. Sebaliknya, kita boleh membaca di seberang kilang bercahaya dan mengambil jalan-jalan di atas jalan yang diterangi oleh pokok-pokok bercahaya.
Kajian ini adalah diterbitkan dalam NANO Letters.
Para penyelidik telah dapat menggerakkan kilang air untuk menghilangkan cahaya malap selama hampir empat jam.
"Visi ini adalah untuk membuat tumbuhan yang berfungsi sebagai lampu yang tidak perlu dipasang," kata MIT postdoc Seon-Yeong Kwak, penulis utama dalam kajian itu. "Cahaya ini akhirnya disokong oleh metabolisme tenaga tumbuhan itu sendiri."
Nanobionik tumbuhan adalah kawasan penyelidikan baru yang dipelopori oleh Michael Strano, Carbon P. Dubbs Profesor Kejuruteraan Kimia di MIT dan pengarang kanan kajian itu, dan pasukannya. Matlamat utama mereka adalah untuk jurutera tumbuhan yang boleh melakukan banyak fungsi yang sedang dijalankan oleh peranti elektrik.
Para penyelidik sebelum ini telah menggunakan nanobionik tumbuhan untuk membuat tanaman itu mengesan bahan letupan and memantau keadaan kemarau.
Memandangkan pencahayaan menyumbang hampir peratus peratus penggunaan tenaga dunia di seluruh dunia, para penyelidik berpendapat pencahayaan perlu menjadi sasaran baru untuk nanobionik tumbuhan untuk ditangani.
"Tumbuhan boleh membaiki diri, mereka mempunyai tenaga mereka sendiri, dan mereka sudah disesuaikan dengan persekitaran luar," kata Strano dalam satu kenyataan.
Kami fikir ini adalah satu idea yang sudah tiba masanya. Ini masalah yang sempurna untuk nanobionik tumbuhan.
Para penyelidik menggunakan tiga komponen untuk menghasilkan tumbuhan bercahaya mereka: luciferase, enzim yang menyebabkan kelip-kelip berpendar; luciferin, molekul yang luciferase bertindak balas dan menyebabkannya memancarkan cahaya; dan koenzim A, sebuah molekul yang menghilangkan produk sampingan tindak balas yang boleh menghalang aktiviti luciferase, sehingga prosesnya bergerak dengan lancar.
Setiap komponen mempunyai pembawa nanopartikel sendiri, yang berbeza dari satu sama lain dalam jenis dan saiz, dan direka untuk memastikan komponen mendapat bahagian kanan kilang dan tidak mencapai tahap toksik. Nanopartikel ini diperbuat daripada bahan-bahan yang telah dikelaskan sebagai "umumnya dianggap selamat" oleh Pentadbiran Makanan dan Ubat-ubatan AS.
"Untuk mencipta tumbuhan pemancar cahaya nanobionik, tumbuhan ditenggelamkan di dalam ruang bertekanan yang mengandungi penggantungan nanopartikel, membolehkan zarah memasuki daun melalui liang kecil yang dipanggil stomata," kata Kwak.
Setakat ini, para penyelidik telah berjaya mengubah suai air 10-centimeter, arugula, bayam, dan kale, walaupun kaedah ini boleh digunakan pada sebarang jenis tumbuhan.
Pada masa ini, cahaya yang dihasilkan oleh satu kilang 10-centimeter adalah kira-kira satu per seribu daripada jumlah yang diperlukan untuk dibaca, tetapi para penyelidik percaya bahawa mereka dapat meningkatkan kekuatan cahaya yang dipancarkan serta tempohnya dengan mengoptimumkan lagi kadar kepekatan dan pelepasan komponennya.
Usaha awal mereka menghasilkan tumbuh-tumbuhan yang boleh bercahaya hanya untuk minit 45, yang telah mereka naik ke jam 3.5.
Para penyelidik merancang untuk membangunkan teknologi untuk membolehkan tumbuhan yang lebih besar dan bahkan pokok sebagai sumber cahaya dengan melukis atau menyembur nanopartikel secara langsung ke daun tumbuhan.
"Sasaran kami adalah untuk melakukan satu rawatan apabila tumbuhan itu adalah benih atau tumbuhan yang matang, dan memilikinya untuk jangka hayat tanaman," kata Strano dalam satu kenyataan. "Kerja kami sangat serius membuka pintu untuk jalan-jalan yang tidak lain hanyalah pokok yang dirawat, dan untuk pencahayaan tidak langsung di sekitar rumah."
Para penyelidik juga telah menunjukkan bahawa mereka boleh menghidupkan tumbuhan itu dengan menambahkan nanopartikel yang membawa inhibitor luciferase. Langkah seterusnya adalah untuk mencipta tumbuhan yang boleh mematikan pelepasan cahaya mereka sebagai tindak balas terhadap keadaan persekitaran seperti cahaya matahari, kata Kwak.
"Lampu berasaskan tumbuhan akan menjadi revolusi tenaga global yang sangat besar dan sangat berkesan," kata Kwak. "Kami membayangkan platform dan model baru untuk pencahayaan ambien yang dibentuk, ditanam, digunakan dan dikomposkan dalam infrastruktur semulajadi yang selamat, boleh diperbaharui dan terbentuk pada akhir hayat."
