植物照明时代来袭
2021-09-22
中国科学报 冯维维
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美国麻省理工学院的工程师利用嵌入植物叶子中的特殊纳米颗粒，创造出一种可由LED充电的新型发光植物。图片来源：麻省理工学院
美国工程师利用嵌入植物叶子的特殊纳米颗粒，创造出一种可以由LED充电的发光植物。它们可以反复充电，充电10秒后，植物会发光几分钟。相关研究近日发表于《科学进展》。这些植物产生的光比该研究小组2017年报告的第一代发光植物亮10倍。
“我们想要创造一种发光植物，它们会吸收并储存一部分光，然后逐渐释放出来。”麻省理工学院化学工程教授Michael Strano说，“这是朝着植物照明迈出的一大步。”
Strano和合作者想要创造出能够延长光线持续时间并使其更亮的组件。他们想到了使用电容的想法，后者是电路的一部分，可以储存电能，并在需要时释放出来。对于发光植物来说，光电容器可以用来以光子的形式存储光，然后随着时间的推移逐渐释放光。
为了创造他们的“光电容器”，研究人员决定使用一种被称为荧光粉的材料。这些材料可以吸收可见光或紫外光，然后以磷光的形式慢慢释放出来。研究人员使用了一种名为铝酸锶的化合物作为荧光粉，这种化合物可以形成纳米颗粒。在将它们植入植物前，研究人员将微粒包裹在二氧化硅上，以保护植物免受损害。
这些直径几百纳米的颗粒可以通过气孔（位于叶片表面的小气孔）进入植物体内。这些颗粒聚集在被称为叶肉的海绵状层中，在那里，它们形成了一层薄膜。研究人员说，这项新研究的一个主要结论是，活体植物的叶肉可以在不伤害植物或牺牲光特性的情况下显示光子粒子。
研究人员表示，在蓝色LED照射10秒钟后，植物可以发出约1小时的光。在开始的5分钟里，光线最亮，然后逐渐减弱。这些植物可以持续充电至少两周。
“我们需要一种强烈的光能够以脉冲的形式传递几秒钟，这样就可以给它充电。”论文主要作者、麻省理工学院Pavlo Gordiichuk说，“我们还证明可以使用大镜头，如菲涅耳镜头，将放大的光传输超过1米的距离。这朝着创造人们可以使用的规模照明迈出了良好一步。”
研究人员发现，“光电容器”方法可以在许多不同的植物中工作，包括罗勒、豆瓣菜和烟草。他们还证明，这种方法可以照亮一种名为泰国象耳的植物叶子，其叶宽可能超过1英尺，可作为户外照明源。
相关论文信息：https://doi.org/10.1126/sciadv.abe9733
美国麻省理工学院的工程师利用嵌入植物叶子中的特殊纳米颗粒，创造出一种可由LED充电的新型发光植物。图片来源：麻省理工学院 美国工程师利用嵌入植物叶子的特殊纳米颗粒，创造出一种可以由LED充电的发光植物。它们可以反复充电，充电10秒后，植物会发光几分钟。相关研究近日发表于《科学进展》。这些植物产生的光比该研究小组2017年报告的第一代发光植物亮10倍。 “我们想要创造一种发光植物，它们会吸收并储存一部分光，然后逐渐释放出来。”麻省理工学院化学工程教授Michael Strano说，“这是朝着植物照明迈出的一大步。” Strano和合作者想要创造出能够延长光线持续时间并使其更亮的组件。他们想到了使用电容的想法，后者是电路的一部分，可以储存电能，并在需要时释放出来。对于发光植物来说，光电容器可以用来以光子的形式存储光，然后随着时间的推移逐渐释放光。 为了创造他们的“光电容器”，研究人员决定使用一种被称为荧光粉的材料。这些材料可以吸收可见光或紫外光，然后以磷光的形式慢慢释放出来。研究人员使用了一种名为铝酸锶的化合物作为荧光粉，这种化合物可以形成纳米颗粒。在将它们植入植物前，研究人员将微粒包裹在二氧化硅上，以保护植物免受损害。 这些直径几百纳米的颗粒可以通过气孔（位于叶片表面的小气孔）进入植物体内。这些颗粒聚集在被称为叶肉的海绵状层中，在那里，它们形成了一层薄膜。研究人员说，这项新研究的一个主要结论是，活体植物的叶肉可以在不伤害植物或牺牲光特性的情况下显示光子粒子。 研究人员表示，在蓝色LED照射10秒钟后，植物可以发出约1小时的光。在开始的5分钟里，光线最亮，然后逐渐减弱。这些植物可以持续充电至少两周。 “我们需要一种强烈的光能够以脉冲的形式传递几秒钟，这样就可以给它充电。”论文主要作者、麻省理工学院Pavlo Gordiichuk说，“我们还证明可以使用大镜头，如菲涅耳镜头，将放大的光传输超过1米的距离。这朝着创造人们可以使用的规模照明迈出了良好一步。” 研究人员发现，“光电容器”方法可以在许多不同的植物中工作，包括罗勒、豆瓣菜和烟草。他们还证明，这种方法可以照亮一种名为泰国象耳的植物叶子，其叶宽可能超过1英尺，可作为户外照明源。 相关论文信息：https://doi.org/10.1126/sciadv.abe9733
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责任编辑：阎芳
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