Mühendisler, ışığı depolayan ve yavaş yavaş serbest bırakan nano parçacıkları kullanarak, tekrar tekrar şarj edilebilen ışık yayan bitkiler oluşturdular. Bir anlamda parlayan ağaçlar gerçek oluyor diyebiliriz. Yakında “Avatar” filminde izlediğimiz o muhteşem sahneler bizlerinde sokaklarında hayat bulabilir.
Bitki yapraklarına gömülü özel nanoparçacıkları kullanan MIT mühendisleri, bir LED tarafından şarj edilebilen ve ardından ışık yayan bir bitki yarattı. Bu yeni buluş parlayan ağaçların gerçek olabileceği konusunda ilk gerçek sonuç diyebiliriz. 10 saniyelik şarjdan sonra, bitkiler birkaç dakika boyunca parlak bir şekilde ışık yayıyorlar ve tekrar tekrar şarj edilebilirler.
Bu bitkiler, araştırma grubunun 2017’de bildirdiği ilk nesil parlayan bitkilerden 10 kat daha parlak ışık üretebiliyorlar.
MIT’de Kimya Mühendisliği Profesörü Carbon P. Dubbs, “Işığı emecek, bir kısmını depolayacak ve yavaş yavaş yayacak parçacıklara sahip ışık yayan bir bitki oluşturmak istedik” diyor. “Bu, bitki bazlı aydınlatmaya doğru büyük bir adım.” diyerek ekliyor.
MIT’de mimarlık profesörü ve Strano’nun grubuyla bitki bazlı aydınlatma üzerinde çalışan makalenin yazarı Sheila Kennedy, “Canlı bitkilerin yenilenebilir kimyasal enerjisiyle ortam ışığı yaratmak cesur bir fikir” diyor. “Yaşayan bitkiler ve aydınlatma için elektrik enerjisi hakkında düşündüğümüzde, temel bir değişimi temsil ediyor.”
Bu projede kullanılan parçacıklar diğer herhangi bir ışık yayan bitki türünün ışık üretimini de artırabilir. Bu bitkiler, ışık üretmek için ateşböceklerinde bulunan lusiferaz enzimini içeren nanoparçacıkları kullanıyorlar. Yeni fonksiyonel özellikler üretmek için canlı bir bitkiye eklenen fonksiyonel nanopartikülleri karıştırma ve eşleştirme yeteneği şimdiye kadar hiç bu kadar başarılı olmamıştı.
Eski bir MIT doktora sonrası araştırmacısı olan Pavlo Gordiichuk, Science Advances’te çıkan yeni makalenin baş yazarı .
Parlayan Ağaç
Strano’nun laboratuvarı, bitkilere farklı türlerde nanopartiküller yerleştirerek yeni özellikler kazandırmayı amaçlayan yeni bitki nanobiyonik alanında birkaç yıldır çalışıyor. İlk nesil ışık yayan bitkiler, ateşböceklerine ışıltı vermek için birlikte çalışan lusiferaz ve lusiferin taşıyan nanopartiküller içeriyordu. Bu parçacıkları kullanarak araştırmacılar birkaç saat boyunca loş ışık yayan su teresi bitkileri üretti.
Yeni çalışmada Strano ve meslektaşları, ışığın süresini uzatabilecek ve daha parlak hale getirebilecek bileşenler oluşturmak istediler.
Elektriği depolayabilen ve gerektiğinde serbest bırakabilen bir elektrik devresinin parçası olan bir kapasitör kullanma fikrini ortaya attılar. Parlayan ağaç veya bitkiler söz konusu olduğunda, ışığı fotonlar şeklinde depolamak için bir ışık kondansatörü kullanılabilir ve ardından zaman içinde yavaş yavaş serbest bırakılır.
Araştırmacılar, “ışık kapasitörlerini” oluşturmak için fosfor olarak bilinen bir tür malzeme kullanmaya karar verdiler. Bu malzemeler, görünür veya ultraviyole ışığı emebilir ve daha sonra onu fosforlu bir parıltı olarak yavaşça serbest bırakabilir. Araştırmacılar, fosfor olarak nanoparçacıklara dönüştürülebilen stronsiyum alüminat adı verilen bir bileşik kullandılar. Onları bitkilere yerleştirmeden önce, araştırmacılar parçacıkları bitkiyi hasardan koruyan silika ile kapladılar.
Birkaç yüz nanometre çapındaki parçacıklar, yaprakların yüzeyinde bulunan küçük gözenekler olan stoma yoluyla bitkilere aşılanabilir. Parçacıklar, ince bir film oluşturdukları mezofil adı verilen süngerimsi bir tabakada birikir. Araştırmacılar, yeni çalışmanın önemli bir sonucu, canlı bir bitkinin mezofilinin, bitkiye zarar vermeden veya aydınlatma özelliklerinden ödün vermeden bu fotonik parçacıkları gösterecek şekilde yapılabileceğini söylüyor.
Bu film, güneş ışığından veya bir LED’den gelen fotonları emebilir
Araştırmacılar, 10 saniyelik mavi LED’e maruz kaldıktan sonra bitkilerinin yaklaşık bir saat boyunca ışık yayabildiğini gösterdi. Işık ilk beş dakika boyunca en parlak seviyesinde (parlayan ağaç) ve sonra yavaş yavaş ışık azalıyor. Ekibin, 2019’da Smithsonian Tasarım Enstitüsü’ndeki deneysel bir sergide gösterdiği gibi, bitkiler en az iki hafta boyunca sürekli olarak şarj edilebiliyor.
Gordiichuk, “Birkaç saniye boyunca tek bir darbe olarak iletilen yoğun bir ışığa ihtiyacımız var ve bu onu şarj edebilir” diyor. “Ayrıca, güçlendirilmiş ışığımızı bir metreden fazla mesafeye aktarmak için Fresnel lens gibi büyük lensler kullanabileceğimizi gösterdik. Bu, insanların kullanabileceği bir ölçekte aydınlatma yaratmak için iyi bir adım.”
Kennedy, “Smithsonian’daki Plant Properties sergisi, canlı bitkilerden gelen aydınlatma altyapısının insanların çalıştığı ve yaşadığı alanların ayrılmaz bir parçası olduğu bir gelecek vizyonu gösterdi” diyor. “Yaşayan bitkiler ileri teknolojinin başlangıç noktası olabilseydi, insanlar da dahil olmak üzere bitkilere bağımlı tüm türlerin karşılıklı yararı için bitkiler mevcut sürdürülebilir olmayan kentsel elektrik aydınlatma şebekemizin yerini alabilir.”
Büyük ölçekli aydınlatma
MIT araştırmacıları, “hafif kondansatör” yaklaşımının fesleğen, su teresi ve tütün dahil olmak üzere birçok farklı bitki türünde işe yarayabileceğini keşfettiler. Ayrıca, Tayland fil kulağı adı verilen ve bir ayak genişliğinde olabilen bir bitkinin yapraklarını aydınlatabileceklerini de gösterdiler – bu, bitkileri dış mekan aydınlatma kaynağı olarak yararlı hale getirebilecek bir boyut.
Araştırmacılar ayrıca nanoparçacıkların normal bitki işlevine müdahale edip etmediğini de araştırdı. 10 günlük bir süre boyunca bitkilerin normal şekilde fotosentez yapabildiklerini ve stomalarından suyu buharlaştırabildiklerini buldular. Deneyler bittiğinde, araştırmacılar fosforların yaklaşık yüzde 60’ını bitkilerden çıkarmayı ve başka bir bitkide yeniden kullanmayı başardılar.
Strano’nun laboratuvarındaki araştırmacılar, iki teknolojinin birleştirilmesinin daha uzun süreler için daha da parlak ışık üretebilen bitkiler üreteceğini umarak, 2017 çalışmalarında kullandıkları lusiferaz nanoparçacıkları ile fosfor ışık kapasitör parçacıklarını birleştirmek üzerinde çalışıyorlar. Araştırmalar ümit verse de yakın gelecekte parlayan ağaçları yakın gelecekte görmek pek mümkün değil gibi.
Araştırma Tayland Magnolia Quality Development Corp., Profesör Amar G. Bose Araştırma Bursu, MIT‘nin Gelişmiş Lisans Araştırma Fırsatları Programı, Singapur Bilim, Araştırma ve Teknoloji Ajansı, bir Samsung bursu ve bir Alman Araştırma Vakfı araştırma bursu tarafından finanse ediliyor.
İlgili Haberler
>> Robotlara Gülmeyi Öğretmek Mümkün: Bilim İnsanları Yeni Bir Robot Geliştiriyor
