Liu et al./Matter
Дослідники з Південно-Китайського сільськогосподарського університету створили рослини, що світяться у темряві різними кольорами та заряджаються від сонячного світла.
За яскравістю ці рослини-сукуленти близькі до нічних ламп і демонструють потенціал для створення екологічних систем освітлення на основі рослин. Ці рослини світяться різними кольорами після обробки світловипромінюючими складами.
“Уявіть собі світ фільму “Аватар”, де рослини, що світяться, висвітлюють цілу екосистему. Ми хотіли втілити цю ідею у життя, використовуючи матеріали, з якими вже працюємо у лабораторії. Уявіть собі дерева, що світяться, замінюють вуличні ліхтарі”, — розповів перший автор дослідження Шутін Лю.
Однак керування кольором та інтесивністю світіння рослин виявилось складним завданням. Попередні спроби на практиці створити систему освітлення за рахунок рослин зустріли велику кількість труднощів, включно із низькими оптичними характеристиками через підвищену кількість дефектів на поверхні наночастинок.
У рамках дослідження китайські науковці інтегрували у ехеверію “Mebina” мікрочастинки післясвітіння розміром до 5 мкм. Компактна структура цього сукуленту та великі міжклітинні простори сприяють ефективному перенесенню більших частинок, що призводить до рівномірного, посиленого багатобарвного світіння. Дослідники встановили, що такий підхід перевершує традиційний компроміс між розміром частинок та ефективністю світіння, вперше дозволяючи успішно розвивати багатобарвні люмінесцентні рослини.
“Менші нанорозмірні частинки легко переміщуються всередині рослини, але вони тьмяніші. Більші частинки світилися яскравіше, але не могли пересуватися далеко всередині рослини”, — пояснює Шутін Лю.
Ці речовини — фосфорні частинки зі стронцію та алюмінію з додаванням інших металів — поглинають енергію світла на одній довжині хвилі, накопичують частину цієї енергії, а потім повільно перевипромінюють її на іншій довжині хвилі протягом декількох годин.
Науковці придбали фосфори, що містять алюмінат стронцію, подрібнили їх до частинок різних розмірів та ввели у рослини, серед яких були як сукуленти, так і не сукуленти, зокрема, золотистий потос та пак-чой. Вони виявили, що частинки діаметром близько 7 мкм світилися яскравіше, ніж наночастинки в рослинах, і заповнили внутрішні тканини листя сукулентів, забезпечуючи сильніше і рівномірніше світіння. Навпаки, рослини з простою будовою листя, такі як тютюн і пак-чой, випромінювали більш неоднорідне світіння.
Але тільки сукуленти виробляли сильне світіння завдяки вузьким, однорідним і рівномірно розподіленим каналам усередині листа, які допомагали ефективно розсіювати частинки. Буквально кілька хвилин під впливом сонячного світла або кімнатного світлодіодного освітлення дозволяли цим рослинам потім світитись протягом близько 2 годин.
За словами Шутіна Лю, початково дослідники вважали, що рослини з повітряною структурою тканин будуть поводитися краще, тому отримані ними результати виявились для них несподіванкою. Використовуючи різні типи люмінофорів, дослідники створили рослини, що світяться різними кольорами, серед іншого, зеленим, червоним та синім.
Науковці побудували стіну з 56 сукулентів, що світились достатньо яскраво, щоб висвітлювати все навкруги і навіть читати. Як зазначає Шутін Лю, підготовка кожної рослини займає десь 10 хвилин і коштує близько $1,5, не враховуючи саму роботу.
Дослідницька група виявила, що світло сукулентів з часом тьмяніє, і вони все ще вивчають безпеку матеріалів для рослин у довгостроковій перспективі. Проте ця концепція може стати стійкою альтернативою низькоінтенсивному освітленню доріжок, садів та інших предметів інтер’єру.
Результати дослідження опубліковані у журналі Matter
Джерело: Nature; Interesting Engineering
Контент сайту призначений для осіб віком від 21 року. Переглядаючи матеріали, ви підтверджуєте свою відповідність віковим обмеженням.
Cуб'єкт у сфері онлайн-медіа; ідентифікатор медіа - R40-06029.