Ученые из Южно-Китайского сельскохозяйственного университета разработали негенетический метод создания ярко светящихся растений. В ходе исследования суккуленты приобрели способность светиться в темноте разными цветами после инъекции специальных частиц. Их яркость сопоставима с обычным ночником, а эффект длится до двух часов. Растения можно «перезаряжать» с помощью солнечного света или обычных светодиодных ламп. Результаты работы были опубликованы 27 августа в журнале Matter.
Технология основана на введении в ткани листьев «послесветящихся люминофорных частиц». Эти материалы, аналогичные тем, что используются в светящихся в темноте игрушках, способны поглощать световую энергию, а затем медленно ее высвобождать. Ключевым фактором успеха стал подбор размера частиц. Оптимальным оказался диаметр в 7 микрометров, что примерно равно ширине эритроцита.
Эксперименты показали, что слишком маленькие наноразмерные частицы легко перемещаются по растению, но дают тусклое свечение. Более крупные частицы светятся ярче, однако не могут эффективно распространяться по внутренним тканям листа. Частицы размером 7 микрометров обеспечили идеальный баланс между яркостью и способностью к диффузии.
Исследователи протестировали метод на нескольких видах растений: суккулентах рода Echeveria, золотом потосе и капусте бок-чой. Устойчивое и яркое свечение было зафиксировано только у суккулентов. Причина кроется в анатомии их листьев — узкие, однородные и равномерно распределенные жилки позволили люминофорным частицам эффективно и быстро распространиться. Процесс диффузии частиц по всему листу занимал всего несколько секунд.
Используя разные типы люминофоров, команда смогла заставить растения светиться зеленым, желтым, красным и синим цветами. Для демонстрации потенциала технологии была создана «светящаяся стена» из 56 суккулентов. Их совокупного света хватило для того, чтобы осветить близлежащие объекты, подтвердив практическую применимость разработки.
Новый метод выгодно отличается от предыдущих достижений в этой области. Например, компания Light Bio в 2024 году представила «Светлячковую Петунию», созданную с помощью генной инженерии. Однако ее свечение было более приглушенным, доступным только в зеленом цвете, а сам процесс биолюминесцентной модификации оказался дорогостоящим и трудоемким.
Технология инъекции люминофоров значительно быстрее и дешевле. Подготовка одного растения занимает около 10 минут, а стоимость материалов составляет чуть более 10 юаней (примерно $1.40) без учета трудозатрат.
Несмотря на очевидные преимущества, у метода есть ограничения. Свечение со временем затухает, а долгосрочное воздействие частиц на здоровье растений еще предстоит изучить. В дальнейших планах ученых — адаптация этой технологии для других видов растений, не относящихся к суккулентам.
По словам соавтора исследования Шутин Лю, вдохновением для команды послужила цель «сделать мир фильма,,Аватар" с его светящимися экосистемами реальностью». В будущем эта разработка может привести к созданию устойчивых альтернатив низкоинтенсивному освещению, например, светящихся деревьев вместо уличных фонарей, а также к появлению новых видов декоративного комнатного освещения.
Изображение носит иллюстративный характер
Технология основана на введении в ткани листьев «послесветящихся люминофорных частиц». Эти материалы, аналогичные тем, что используются в светящихся в темноте игрушках, способны поглощать световую энергию, а затем медленно ее высвобождать. Ключевым фактором успеха стал подбор размера частиц. Оптимальным оказался диаметр в 7 микрометров, что примерно равно ширине эритроцита.
Эксперименты показали, что слишком маленькие наноразмерные частицы легко перемещаются по растению, но дают тусклое свечение. Более крупные частицы светятся ярче, однако не могут эффективно распространяться по внутренним тканям листа. Частицы размером 7 микрометров обеспечили идеальный баланс между яркостью и способностью к диффузии.
Исследователи протестировали метод на нескольких видах растений: суккулентах рода Echeveria, золотом потосе и капусте бок-чой. Устойчивое и яркое свечение было зафиксировано только у суккулентов. Причина кроется в анатомии их листьев — узкие, однородные и равномерно распределенные жилки позволили люминофорным частицам эффективно и быстро распространиться. Процесс диффузии частиц по всему листу занимал всего несколько секунд.
Используя разные типы люминофоров, команда смогла заставить растения светиться зеленым, желтым, красным и синим цветами. Для демонстрации потенциала технологии была создана «светящаяся стена» из 56 суккулентов. Их совокупного света хватило для того, чтобы осветить близлежащие объекты, подтвердив практическую применимость разработки.
Новый метод выгодно отличается от предыдущих достижений в этой области. Например, компания Light Bio в 2024 году представила «Светлячковую Петунию», созданную с помощью генной инженерии. Однако ее свечение было более приглушенным, доступным только в зеленом цвете, а сам процесс биолюминесцентной модификации оказался дорогостоящим и трудоемким.
Технология инъекции люминофоров значительно быстрее и дешевле. Подготовка одного растения занимает около 10 минут, а стоимость материалов составляет чуть более 10 юаней (примерно $1.40) без учета трудозатрат.
Несмотря на очевидные преимущества, у метода есть ограничения. Свечение со временем затухает, а долгосрочное воздействие частиц на здоровье растений еще предстоит изучить. В дальнейших планах ученых — адаптация этой технологии для других видов растений, не относящихся к суккулентам.
По словам соавтора исследования Шутин Лю, вдохновением для команды послужила цель «сделать мир фильма,,Аватар" с его светящимися экосистемами реальностью». В будущем эта разработка может привести к созданию устойчивых альтернатив низкоинтенсивному освещению, например, светящихся деревьев вместо уличных фонарей, а также к появлению новых видов декоративного комнатного освещения.
