Исследователи из Южно-Китайского сельскохозяйственного университета создали растения, которые светятся в темноте разными цветами и заряжаются от солнечного света.
По яркости эти растения-суккуленты близки к ночным лампам и демонстрируют потенциал для создания экологических систем освещения на основе растений. Эти растения светятся разными цветами после обработки светоизлучающими составами.
«Представьте себе мир фильма «Аватар», где светящиеся растения освещают целую экосистему. Мы хотели воплотить эту идею в жизнь, используя материалы, с которыми уже работаем в лаборатории. Представьте себе светящиеся деревья, которые заменяют уличные фонари», — рассказал первый автор исследования Шутин Лю.
Однако управление цветом и интенсивностью свечения растений оказалось сложной задачей. Предыдущие попытки на практике создать систему освещения за счет растений встретили большое количество трудностей, включая низкие оптические характеристики из-за повышенного количества дефектов на поверхности наночастиц.
В рамках исследования китайские ученые интегрировали в эхеверию «Мебина» микрочастицы послесвечения размером до 5 мкм. Компактная структура этого суккулента и большие межклеточные пространства способствуют эффективному переносу более крупных частиц, что приводит к равномерному, усиленному многоцветному свечению. Исследователи установили, что такой подход превосходит традиционный компромисс между размером частиц и эффективностью свечения, впервые позволяя успешно развивать многоцветные люминесцентные растения.
Matter
«Меньшие наноразмерные частицы легко перемещаются внутри растения, но они более тусклые. Более крупные частицы светились ярче, но не могли передвигаться далеко внутри растения», — объясняет Шутин Лю.
Эти вещества — фосфорные частицы из стронция и алюминия с добавлением других металлов — поглощают энергию света на одной длине волны, накапливают часть этой энергии, а затем медленно переизлучают ее на другой длине волны в течение нескольких часов. Ученые приобрели фосфоры, содержащие алюминат стронция, измельчили их до частиц разных размеров и ввели в растения, среди которых были как суккуленты, так и не суккуленты, в частности, золотистый потос и пак-чой.
Они обнаружили, что частицы диаметром около 7 мкм светились ярче, чем наночастицы в растениях, и заполнили внутренние ткани листьев суккулентов, обеспечивая более сильное и равномерное свечение. Напротив, растения с простым строением листьев, такие как табак и пак-чой, излучали более неоднородное свечение. Но только суккуленты производили сильное свечение благодаря узким, однородным и равномерно распределенным каналам внутри листа, которые помогали эффективно рассеивать частицы. Буквально несколько минут под воздействием солнечного света или комнатного светодиодного освещения позволяли этим растениям затем светиться в течение около 2 часов
По словам Шутина Лю, изначально исследователи считали, что растения с воздушной структурой тканей будут вести себя лучше, поэтому полученные ими результаты оказались для них неожиданностью. Используя различные типы люминофоров, исследователи создали растения, светящиеся разными цветами, среди прочего, зеленым, красным и синим.
Ученые построили стену из 56 суккулентов, которые светились достаточно ярко, чтобы освещать все вокруг и даже читать. Как отмечает Шутин Лю, подготовка каждого растения занимает около 10 минут и стоит около $1,5, не считая самой работы.
Исследовательская группа обнаружила, что свет суккулентов со временем тускнеет, и они все еще изучают безопасность материалов для растений в долгосрочной перспективе. Однако эта концепция может стать устойчивой альтернативой низкоинтенсивному освещению дорожек, садов и других предметов интерьера.
Результаты исследования опубликованы в журнале Matter
Источник: Nature; Interesting Engineering
No Comment! Be the first one.