Pētnieki ir sākuši inženiertehniskās stacijas, lai ražotu vairāk enerģijas vai jutekļu piesārņojuma un pat sprāgstvielas.
Jaunā pētījumā pētnieki iegulda sīkas struktūras, ko sauc par oglekļa nanocaurulītēm, augu enerģijas ražošanas rūpnīcās, palielinot to gaismas uztveršanas spēju par 30 procentiem. Izmantojot citas oglekļa nanocaurules, pētnieki padarīja augus jutīgus pret atmosfēras piesārņotāju slāpekļa oksīdu.
"Augi ir ļoti pievilcīgi kā tehnoloģiju platforma," paziņojumā teikts žurnāla Nature Materials 16. marta detalizētā pētījuma vadītājs Maikls Strano. "Viņi paši sevi remontē, viņi ir videi nekaitīgi ārā, viņi izdzīvo skarbā vidē, un viņi paši nodrošina enerģijas avotu un ūdens sadali," sacīja StIT, MIT ķīmijas inženieris.
Strano un viņa kolēģi ir celmlauža jaunā jomā, kuru viņi sauc par "augu nanobioniku". "Nano" attiecas uz materiālu mērogu, kuru lielums ir viena metra miljardā daļa, un "bioniskais" attiecas uz dabas izmantošanu, lai iedvesmotu inženieriju. [Top 10 topošās vides tehnoloģijas]
Augsti darbināmi augi
Pētnieki sākotnēji strādāja pie pašremontējošu saules bateriju, kas balstītas uz augu šūnām, veidošanas, kas gaismu pārvērš ķīmiskajā enerģijā cukuru un citu savienojumu veidā ar procesu, kas pazīstams kā fotosintēze. Process ir atkarīgs no hloroplastiem - niecīgajām enerģijas rūpnīcām augu šūnās.
Strano un viņa komanda vēlējās izolēt hloroplastus no augiem un padarīt tos efektīvākus. Bet, ja no augiem tiek noņemti hloroplasti, gaismas un skābekļa bojājumu dēļ tie pēc dažām stundām sāk noārdīties.
Lai aizsargātu hloroplastus pret šo kaitējumu, pētnieki iegulda hloroplastus ar sīkām antioksidantu daļiņām jeb nanodaļiņām, kas izgūst skābekļa radikāļus un citas ļoti reaģējošas molekulas. Lai piegādātu nanodaļiņas, pētnieki pārklāja tās ar ļoti lādētu molekulu, kas ļāva daļiņām iekļūt hloroplastu taukaudās membrānās. Nanodaļiņu rezultātā bojājošo molekulu daudzums samazinājās.
Pēc tam pētnieki pārklāja sīkus cilindrus, kurus sauca par oglekļa nanocaurulītēm negatīvi lādētā DNS, un iegulda tos hloroplastos. Nanocaurules darbojās kā mākslīgās antenas, kas augam ļāva uztvert vairāk gaismas nekā parasti.
Fotosintēzes ātrums hlorplastos ar iestrādātiem nanocaurulītēm bija gandrīz par 50 procentiem lielāks nekā izolētos hloroplastos, kuriem nebija nanocauruļu. Kad pētnieki hloroplastos iestrādāja gan antioksidantu nanodaļiņas, gan oglekļa nanocaurules, šīs šūnas turpināja darboties ārpus auga vēl ilgāk.
Pētnieki arī uzlaboja dzīvo augu energoefektivitāti. Viņi uzlēja nanodaļiņas nelielā ziedošā augā, kuru sauca Arabidopsis thaliana, uzlabojot fotosintēzi par 30 procentiem. Kāda ir šī auga cukura ražošanas ietekme, ja tāda ir, ir noslēpums, sacīja pētnieki.
Piesārņojuma sensori
Strano un viņa kolēģi arī atrada veidu, kā pārvērst Arabidopsis thaliana augus ķīmiskos sensoros, izmantojot oglekļa nanocaurules, kas atklāj piesārņojošo slāpekļa oksīdu, kas rodas sadedzināšanas laikā.
Pētnieki iepriekš ir izstrādājuši oglekļa nanocaurules, kas nosaka sprādzienbīstamu TNT un nervu gāzes sarīnu, tāpēc viņi, iespējams, varētu pārvērst augus sensoros, lai atklātu šos toksīnus zemā koncentrācijā. Nanobioniskos augus varētu izmantot arī pesticīdu, sēnīšu infekciju vai baktēriju toksīnu kontrolei. Turklāt komanda tagad strādā pie elektronisko materiālu iestrādes augos.
Sekojiet Tanya Lewis on Twitter un . Seko mums @wordssidekick, Facebook . Oriģināls raksts par WordsSideKick.com.
Izmantojot nanotehnoloģiju, pētnieki padara augus vēl noderīgākus, pārvēršot tos par superenerģijas ražotājiem vai sprāgstvielu sensoriem.