أنشأ مهندسو “معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا” نباتات باعثة للضوء يمكن شحنها لتتوهج بشكل ساطع لعدة دقائق بعد 10 ثوان من الشحن،

ويمكن إعادة شحنها بشكل متكرر، وذلك باستخدام الجسيمات النانوية المتخصصة المدمجة التي تخزن الضوء في أوراق النبات وتطلقه تدريجيا.

حصل الباحثون بهذه الطريقة على نباتات جرجير تصدر ضوءًا خافتًا، ووجدوا أن هذا النهج يمكن أن يعمل في العديد من الأنواع النباتية المختلفة، بما في ذلك الريحان والتبغ.

نباتات قابلة للشحن:

يقول الباحثون إن الاستنتاج الرئيسي للدراسة الجديدة هو أنه يمكن استغلال النسيج الوسطي للنباتات الحية لعرض هذه الجسيمات الضوئية من دون الإضرار بالنبات أو التضحية بخصائص الإضاءة. ويمكن لهذه الطبقة الرقيقة أن تمتص الفوتونات إما من ضوء الشمس أو من “الثنائي الباعث للضوء” (LED)‏.

وأظهر الباحثون أنه بعد 10 ثوانٍ من التعرض للضوء الأزرق، يمكن أن تبعث نباتاتهم الضوء لمدة ساعة تقريبا. وكان الضوء أكثر سطوعا في الدقائق الخمس الأولى ثم تضاءل تدريجيا.

ويمكن إعادة شحن النباتات باستمرار لمدة أسبوعين على الأقل، حسب ما أوضح الفريق خلال معرض تجريبي في معهد سميثسونيان للتصميم عام 2019.

الفائدة من هذا الاختراع:

قد يعتقد البعض أن هكذا اختراعات تعتبر ضئيلة الفائدة وتتطلب الكثير من الجهد والبحث بدون مردود فعلي. بينما يرى الخبراء أن تطبيق هكذا تقنيات على النباتات الحية يوفر فرصة لإعادة التفكير في تصميم،

وتصنيع الأجهزة التي يتم إنتاجها عادة من البلاستيك ولوحات الدوائر الكهربية، إذ طورت هذه الدراسة عمليتي التصنيع والتوصيف اللازمتين لتحويل النباتات الحية إلى ركائز فوتونية فعالة.

بالإضافة إلى ذلك، فوصول تقنيات النانو إلى هذا الحد من الاندماج والتكامل مع الكائنات الحية، هو تطور وخطوة كبيرة نحو مستقبلٍ قد يتجاوز حدود خيالنا وتصورنا حول مفهوم التقنية والتكنلوجيا، كما يؤكد مطلعون.

اليراعات المتوهجة تلهم العلماء:

يعمل فريق مختبر “مايكل سترانو”، وهو أستاذ الهندسة الكيميائية في معهد ماساشوستس للتكنولوجيا، منذ عدة سنوات في المجال الجديد من علم النبات النانوي، الذي يهدف إلى منح النباتات ميزات جديدة عن طريق دمجها مع أنواع مختلفة من الجسيمات النانوية.

احتوى جيلهم الأول من النباتات الباعثة للضوء على جسيمات نانوية تحمل كلا من إنزيم “لوسيفيريز” و”لوسيفرين”، التي تعمل معا لمنح اليراعات توهجها. وباستخدام هذه الجسيمات، أنتج الباحثون نباتات الجرجير التي يمكن أن تصدر ضوءا خافتا، بنحو واحد في الألف من الكمية اللازمة للقراءة، لبضع ساعات.

هذه القدرة على مزج ومطابقة الجسيمات النانوية الوظيفية التي يتم إدخالها في نبات حي لإنتاج خصائص وظيفية جديدة هي مثال على المجال الناشئ لـ”علم النانو النباتي”.

ويقول “سترانو”، في بيان صحفي لمعهد ماساشوستس للتكنولوجيا “هذه خطوة كبيرة نحو الإضاءة النباتية”.

مكثف ضوئي لمنح النبات وظيفة إضاءة فعالة وملموسة:

في الدراسة الجديدة، أراد “سترانو” وزملاؤه إنشاء مكونات يمكن أن تطيل مدة الضوء وتجعله أكثر سطوعًا، وتوصلوا إلى فكرة استخدام مكثف، وهو جزء من دائرة كهربائية يمكنها تخزين الكهرباء وتحريرها عند الحاجة.

ولإنشاء “مكثف الضوء” في حالة النباتات المتوهجة، قرر الباحثون استخدام الفوسفور (Phosphor) -الذي يمتص الضوء المرئي أو فوق البنفسجي ثم يطلقه ببطء على شكل توهج- مكثفا ضوئيا لتخزين الضوء على شكل فوتونات، ثم إطلاقه تدريجيا بمرور الوقت.

واستخدم الباحثون مركبا يسمى “سترونتيوم ألومينات” (Strontium Aluminate)، الذي يمكن أن يتشكل إلى جزيئات نانوية، مثل الفوسفور قبل دمجها في النباتات، وقام الباحثون بتغطية الجزيئات بالسيليكا، لحماية النبات من التلف.