En utilisant des nanoparticules spécialisées incrustées dans les feuilles des plantes, les ingénieurs du MIT ont créé une nouvelle plante électroluminescente qui peut être facturée par un BROUGHT. Dans cette image, les parties vertes particulières seraient les nanoparticules qui ont été agrégées à la surface du tissu mésophylle spongieux à l’intérieur des feuilles de la plante. Pointage de crédit : avec l’aimable autorisation des scientifiques
En utilisant des nanoparticules qui stockeront et libéreront régulièrement de la lumière, les techniciens créent une végétation émettant de la lumière qui peut être chargée fréquemment.
En utilisant des nanoparticules spécialisées incrustées dans des feuilles de plantes, PAR les techniciens ont créé une centrale électroluminescente qui peut être facturée par un DIRECTÉ. Après seulement 10 secondes de charge, la vie des plantes brille de mille feux pendant quelques minutes et peut être rechargée à plusieurs reprises.
Ces types de plantes peuvent produire une lumière 10 instants plus lumineuse que la toute première génération d’excellentes plantes signalées par le groupe d’analyse en 2017.
“Nous voulions créer une usine émettrice de lumière avec des contaminants qui absorberont la lumière, en stockeront une partie et l’émettront progressivement”, déclare Michael Strano, professeur particulier Carbon P. Dubbs de génie chimique à DURCH et rédacteur principal de la nouvelle recherche. « C’est un grand pas vers l’utilisation de l’éclairage des plantes. ”
Éclairage d’un livre (“Paradise Lost”, simplement de John Milton) avec toute la première génération associée à la végétation nanobionique émettant de la lumière. Crédit : Seon-Yeong Kwak
“Créer une lumière ambiante avec toute la puissance chimique renouvelable de la vie végétale vivante est un concept audacieux”, déclare Andrea Kennedy, professeur d’architecture au MIT et auteur de l’article qui a travaillé avec l’équipe de Strano sur les lumières à base de plantes. « Cela représente un changement important dans la façon dont nous pensons à la vie végétale et à l’énergie électrique en ce qui concerne l’éclairage. ”
Les particules peuvent également stimuler la fabrication de lumière de tout autre type d’installation électroluminescente, y compris celles développées à l’origine par le laboratoire de Strano. Ces plantes utilisent des nanoparticules contenant la luciférase chimique, présente dans les lucioles, pour produire de l’éclairage. La capacité de mélanger et d’associer des nanoparticules utiles insérées dans une plante vivante pour créer de nouvelles qualités fonctionnelles est un exemple du domaine émergent particulier associé à la « nanobionique végétale ». ”
Pavlo Gordiichuk, un ancien postdoctorant du MIT, est le rédacteur principal des nouveaux articles, qui paraissent dans Avancées technologiques .
Condensateur de lumière
Le laboratoire de Strano continue de travailler depuis plusieurs années dans le nouveau domaine associé à la nanobionique végétale, qui vise généralement à donner à la vie végétale de nouvelles fonctionnalités simplement en les incorporant à divers types de nanoparticules. Leur toute première génération de plantes émettant de la lumière contenait des nanoparticules transportant de la luciférase et de la luciférine, qui travaillent généralement ensemble pour donner aux lucioles leur éclat. En fournissant quelques particules, les scientifiques ont généré une végétation de cresson qui pourrait émettre une faible lumière, environ un millième de la quantité nécessaire pour passer, pendant quelques heures.
Dans la toute nouvelle étude, les grands collègues de Strano voulaient produire des composants qui pourraient augmenter la durée de la lumière et lui permettre d’être plus lumineuse. Ils ont créé l’idée d’utiliser un condensateur, qui est une partie du circuit qui peut stocker de l’électricité et la décharger en cas de besoin. Concernant les plantes incandescentes, un condensateur doux peut être utilisé pour acheter de la lumière sous forme de photons, puis la lancer progressivement au fil du temps.
Juste après 10 secondes de charge, les plantes peuvent briller pendant quelques minutes et elles peuvent être énergisées à plusieurs reprises. Crédit : Merci aux chercheurs
Pour créer leur propre «condensateur de lumière», les chercheurs ont choisi d’utiliser un type de matériau appelé phosphore. Ces types de matériaux peuvent absorber la lumière visible ou même ultraviolette, puis la libérer lentement sous forme d’éclat phosphorescent. Les chercheurs ont utilisé un composé connu sous le nom d’aluminate de strontium, qui peut être transformé en nanoparticules, comme phosphore. Avant de les intégrer dans les plantes, les scientifiques ont recouvert les contaminants de silice, qui protège généralement la plante des dommages.
Les particules particulières, qui mesurent plusieurs centaines de nanomètres de diamètre, peuvent être mélangées aux plantes avec les stomates – de petits pores situés sur les zones des feuilles. Les particules particulières s’accumulent dans la couche spongieuse du mésophylle, où elles formeront un film mince. Un résumé majeur de la nouvelle recherche est que le mésophylle de la plante vivante pourrait être conçu pour afficher ces types de particules photoniques sans blesser la plante ni même sacrifier les qualités d’éclairage, déclarent les chercheurs.
Ce film peut absorber les photons du soleil ou d’un DIRECTED. Les chercheurs ont démontré qu’après dix secondes d’exposition à la LED azur, leurs propres plantes pouvaient émettre de la lumière pendant environ une heure. La lumière était optimale pendant les premières minutes, puis diminuait progressivement. Les plantes pourraient être rechargées en continu pendant au moins deux semaines, car l’équipe a fait une démonstration lors d’une exposition expérimentale au Smithsonian Start of Design en 2019.
Les chercheurs ont démontré qu’ils pouvaient éclairer les feuilles de la plante appelée oreille d’éléphant d’Asie, qui peut mesurer plus d’un pied de large – une dimension qui pourrait rendre la plante utile comme source d’éclairage extérieur. Pointage de crédit : avec l’aimable autorisation des experts
“Nous avons besoin d’un doux intense, délivré sous forme d’un battement de cœur pendant quelques secondes, ce qui peut le charger”, a déclaré Gordiichuk. « Nous avons également montré que les gens peuvent utiliser un grand objectif, comme un objectif zoom Fresnel, pour transférer la lumière amplifiée sur une distance de plus d’un mètre. C’est un bon pas vers la création d’un éclairage à une échelle que les gens peuvent utiliser. ”
« L’exposition des propriétés des plantes au Smithsonian a présenté une vision future exactement où l’infrastructure d’éclairage à travers les plantes vivantes fait définitivement partie intégrante des zones où les gens fonctionnent et vivent », a déclaré Kennedy. « Si les plantes vivantes pouvaient éventuellement être le point de départ de la technologie moderne, les plantes pourraient changer notre réseau électrique urbain actuel non durable pour le bénéfice partagé de toutes les espèces dépendantes des plantes, y compris les humains. ”
Éclairage à grande échelle
Les scientifiques du MIT ont découvert que l’approche du «condensateur de lumière» pouvait fonctionner dans de nombreuses espèces d’endroits différents, y compris le tulsi, le cresson et les cigarettes, ont découvert les chercheurs. Ils ont également montré qu’ils pouvaient illuminer les feuilles particulières d’un légume appelé oreille d’hippopotame de Thaïlande, qui peut mesurer plus d’un pied de large – une taille qui pourrait rendre les plantes utiles comme source d’éclairage extérieur.
Les chercheurs ont également recherché si les nanoparticules entravent la fonctionnalité normale des plantes. Ils ont découvert que sur une période de 10 jours, les plantes pourraient effectuer la photosynthèse normalement et également évaporer l’eau via leurs stomates. Lorsque les expériences dépassaient, les chercheurs pouvaient extraire environ soixante pour cent des luminophores des plantes et les réutiliser dans une autre plante.
Les chercheurs du laboratoire de Strano se concentrent maintenant sur la combinaison des contaminants du condensateur de lumière phosphore avec les nanoparticules de luciférase qu’ils ont utilisées dans leur étude particulière de 2017, dans l’espoir que la combinaison des 2 technologies générera des plantes capables de créer un éclairage encore plus lumineux, pendant de plus longues périodes.
Référence : « Augmenting the particular living plant mesophyll into a photonic condensateur » par Pavlo Gordiichuk, Sarah Coleman, General electric Zhang, Matthias Kuehne, Tedrick TH Lew, Minkyung Recreation area, Jianqiao Cui, Allan M. Brooks, Karaghen Hudson, Anne Meters. Graziano, Daniel LM Marshall, Zain Karsan, Sheila Kennedy et Michael Ersus. Strano, le 8 septembre 2021, Avancées scientifiques .
DOI : 10. 1126 / sciadv. abe9733
L’enquête a été financée simplement par Thailand Magnolia High Quality Development Corp., le professeur Amar Gary, le gars du gadget. L’offre de recherche de Bose, le plan d’opportunités de recherche de premier cycle avancé du MIT, la Singapore Company of Science, Study, and Technology, la bourse Samsung, ainsi qu’une bourse de recherche allemande Research Basis.
