Уявіть собі, що ваші домашні рослини можуть не просто прикрашати інтер’єр, а й слугувати м’яким джерелом світла. Дослідники з Південно-китайського аграрного університету, розташованого у великому та динамічному місті Гуанчжоу, що є одним із найбільших торгових та економічних центрів Китаю, знайшли спосіб перетворити звичайні рослини на світні нічні лампи різних відтінків за допомогою наночастинок.
Команда розробила світловипромінювальний фосфорний склад, який дозволяє сукулентам, відомим своїми м’ясистими листками та стеблами, що накопичують воду, “заряджатися” на сонячному світлі або від внутрішнього світлодіодного освітлення всього за кілька хвилин. Після цього рослини випромінюють м’яке, рівномірне світіння, яке триває до двох годин. Наночастинки — це частинки надзвичайно малих розмірів, що вимірюються в нанометрах (один мільярдний метр), і вони часто використовуються в технологіях для надання матеріалам нових властивостей.
Цей фосфорний склад післясвітіння, який за своєю природою схожий на ті, що використовуються в іграшках, які світяться в темряві, є недорогим, біосумісним і усуває потребу в складніших методах введення біолюмінесценції в рослини, таких як генетична модифікація. Він просто вводиться в листя рослини.
Відмінності від попередніх розробок
Це не перший випадок, коли рослини були модифіковані для світіння. У 2017 році команда Массачусетського технологічного інституту (MIT), одного з найпрестижніших дослідницьких університетів світу, досягла такого ефекту, використовуючи ферменти, виявлені у світлячків. А у 2020 році було здійснено спільне дослідження, у результаті якого ДНК біолюмінесцентних грибів вводили в тютюнові рослини, щоб змусити їх світитися. Проєкт MIT 2021 року продемонстрував подібний до цього останнього китайського дослідження підхід, але тоді такі рослини, як водяний крес, тютюн, базилік та маргаритки, світилися лише вдвічі менше.
Окрім модифікації комерційного з’єднання для цього проєкту, команда також мала визначити правильний розмір фосфорних частинок, щоб вони функціонували належним чином всередині рослин. Шутінг Лю, перший автор дослідження, яке з’явилося цього тижня у науковому журналі Matter, зазначив: “Менші частинки нанорозміру легше переміщуються всередині рослини, але світяться тьмяніше. Більші частинки світилися яскравіше, але не могли далеко проникати в рослину”.
Наукові виклики та результати
Шляхом численних випробувань дослідники досягли оптимального розміру близько 7 мікрометрів, що приблизно відповідає ширині еритроцита — червоної кров’яної клітини, яка є еталоном для таких мікроскопічних вимірювань. Вони також експериментально встановили, що частинки найкраще працювали в сукулентах, а не в рослинах із тоншим листям, таких як бок-чой (китайська капуста).
Як тільки вчені визначили правильний розмір частинок, концентрацію завантаження та тип рослини, вони виявили, що фосфорний матеріал майже миттєво дифундував у листя сукулентів і рівномірно освітлював цілі листки, чого було достатньо, щоб освітити об’єкти, розташовані поруч.
Практичне застосування та майбутні перспективи
Вчені також змогли створити модифіковані фосфори, які світилися зеленим, червоним та синім кольорами. Це може відкрити шлях для створення нового оригінального декору в приміщеннях або садах, а також для освітлення доріжок. Такі світні рослини не потребують значних витрат – за словами Лю, “кожну рослину можна підготувати приблизно за 10 хвилин, і коштує це трохи більше 10 юанів (близько 1,4 долара), не враховуючи робочої сили”.
Протягом 10 днів введені рослини не виявляли жодних ознак пошкодження, пожовтіння, втрати структурної цілісності або навіть зниження рівня хлорофілу — пігменту, відповідального за фотосинтез. Наступні кроки дослідників передбачають спостереження за довгостроковим впливом фосфору на рослини, щоб визначити, наскільки безпечним є цей метод. Якщо все піде добре, ця технологія може бути застосована у великих ботанічних садах, де відвідувачі зможуть насолоджуватися ефектом занурення, оточені світними рослинами.
Адреса дослідження: https://www.cell.com/matter/fulltext/S2590-2385(25)00413-8
