На горизонті екологічних інновацій з’явилося дивовижне відкриття: вчені з Китаю розробили сукуленти, що світяться в темряві всіма барвами веселки. Ці унікальні рослини випромінюють світло протягом до двох годин після ін’єкції спеціальних “післясвітних” частинок, які поглинають світло, а потім поступово його вивільняють. Це досягнення значно перевершує попередні спроби у створенні світловипромінювальних рослин, відкриваючи нові можливості для сталого, рослинного освітлення як у приміщеннях, так і на відкритому повітрі.
Революція у рослинному освітленні
Уявіть собі дерева, що світяться замість вуличних ліхтарів – саме такою бачить перспективу свого винаходу Шутін Лю, провідний автор дослідження та науковець з Південнокитайського аграрного університету. Цей заклад, розташований у місті Гуанчжоу – важливому науковому та культурному центрі Південного Китаю, відомий своїми дослідженнями в галузі сільського господарства та біотехнологій. За словами Лю, частинки розсіювалися в листі сукулентів буквально за лічені секунди, і вся рослина починала світитися. Це вражаюче явище, що нагадує магію, демонструє потенціал об’єднання штучних матеріалів з природними структурами рослин.
Відмінність від попередніх методів
Спроби створити рослини, що світяться в темряві, робилися і раніше, застосовуючи як генетичну інженерію, так і матеріалознавчі підходи. Методи генетичної інженерії зазвичай передбачають використання біолюмінесцентних генів, які вже існують у деяких організмах, наприклад, у фітопланктону. Фітопланктон – це мікроскопічні водорості, що є основою морських екосистем і відомі своєю здатністю до світіння, особливо у великих скупченнях. Однак, такі гени мають обмежений спектр кольорів, переважно зелений.
З іншого боку, матеріалознавчі техніки, що включають ін’єкції світловипромінювальних частинок у листя рослин, досі давали лише тьмяне світло. Попередні експерименти, наприклад, з використанням наночастинок, отриманих з люциферази світлячків – ферменту, що виробляє біолюмінесценцію у цих комах – призводили до дуже слабкого світіння, яке різко зникало вже через 30 хвилин. Для досягнення інтенсивного світіння частинки повинні бути досить малими, щоб поширюватися по тканинах рослини, але водночас достатньо великими, щоб випромінювати видиме світло.
Секрет яскравого сяйва
Команда Шутін Лю знайшла оптимальне рішення, використовуючи світловипромінювальні люмінофорні частинки, розмір яких становить приблизно від 6 до 8 мікрометрів, що можна порівняти з шириною еритроцита людини. Ці мікронні частинки виявилися достатньо великими для вироблення сильного світіння і водночас могли вільно пересуватися в рослині. За словами Лю, менші, нанорозмірні частинки, хоч і легше переміщуються, проте дають менш яскраве світіння.
Важливим аспектом успіху стало правильне обрання рослини. Мікронні частинки добре підійшли для сукулентів, але не спрацювали з іншими рослинами, що були випробувані в дослідженні, такими як китайська капуста (бок-чой) та золотий потос (сциндапсус золотистий). Зокрема, для експерименту використовували сукуленти виду Echeveria “Mebina” – ці рослини мають привабливе синьо-зелене листя з червоними кінчиками. На відміну від бок-чой і золотого потосу, ехеверія має відносно великі проміжки між клітинами, що дозволяє мікронним частинкам безперешкодно пересуватися всередині рослини.
Кольорове світіння та майбутні перспективи
Дослідники вводили люмінофорні частинки в листя Echeveria “Mebina”, а потім заряджали рослини на сонячному світлі або під світлодіодним освітленням протягом кількох хвилин. В обох випадках вони отримали однаковий ефект післясвітіння. Найдовше світилися рослини з зеленими частинками, випромінюючи світло до двох годин і за яскравістю змагаючись з невеликим нічником.
Команда також створила перші у світі різнокольорові люмінесцентні рослини, вводячи блакитні, зелені, червоні та синьо-фіолетові люмінофорні частинки в листя сукулентів. Науковці навіть спорудили “рослинну стіну” з 56 сукулентів, яка виробляла достатньо світла, щоб бачити розташовані поруч об’єкти та читати текст у темряві.
Ці люмінесцентні сукуленти одного дня можуть стати низьковуглецевим рішенням для освітлення. Дослідники сподіваються досягти такого ж ефекту й в інших рослинах, які зможуть поглинати сонячне світло та заряджатися, немов батареї, забезпечуючи декоративне та практичне освітлення.
За словами науковців, процес створення таких рослин є простим, економічно вигідним і дозволяє досягти світіння протягом 10 хвилин. Ці результати, опубліковані в авторитетному науковому журналі Matter (що публікує дослідження з матеріалознавства, фізики та хімії), відкривають шлях до широкого практичного застосування рослинного освітлення, обіцяючи майбутнє, де природа і технології поєднуються для створення більш сталого та яскравого світу.
