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柔软物质和液体

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纳米粒子通过植物提高太阳能捕获

21 Mar 2014 IsabelleDumé.
第一仿生植物在发光中的火球

纳米粒子可以将植物捕获的太阳能量增加多达30%。这是马萨诸塞州理工学院(麻省理工学院)的研究人员的结论,他们表明,它们的叶子中具有半导体碳纳米管的植物可以更好地将能量从阳光转换成电流。

该团队认为,发现可以在一个被称为植物的新领域“nanobionics”,由此纳米颗粒可以增强普通植物中的自然功能,也可用于营造人造植物样系统,这些系统使用阳光和水来修复自身。潜在的应用包括用于监测环境中污染物的生化探测器,也许甚至可以帮助增加作物产量的新技术。

“植物为我们提供食物和燃料,甚至我们呼吸的氧气,但它们在技术应用中一点少用过,直到现在,”Team成员Juan Pablo Giraldo表示。“我们正在谈论纳米技术与植物生物学之间的界面的新领域,我们称之为植物纳米植物。”

测量电子流量

由...领着 迈克尔斯特拉诺,该团队使用两种技术来测量植物叶片和实验室中的叶绿体中的电子流量。首先依赖于测量从植物中提取的叶绿体中的光系统之间截取电子之间的颜色的变化。第二个是基于提取叶绿体和叶片中叶绿素荧光的监测变化。叶绿体在植物细胞内部是使用叶绿素捕获和存储来自太阳辐射的能量的植物细胞内部。

根据麻省理工学院团队,纳米管似乎增强了叶绿素吸收的光量,该波长通常仅被植物弱捕获。这包括绿灯以及电磁谱的紫外线和近红外线部分。结果是纳米颗粒处理的植物叶子可以产生比未处理的植物更高的光电流。

研究人员还发现,纳米管与含有二氧化铈(稀土金属氧化物)的聚合物纳米颗粒相结合“antioxidants”,显着减少提取的叶绿体中损坏氧气的数量–可能有助于增加光合活动的东西。

自修复人工植物样系统

“能够通过纳米颗粒增强叶绿体光合作用,可以允许我们开发人造植物状的系统,这些系统将由太阳能提供动力,并且能够像真实的植物一样修理自己,” says Giraldo. “这些和纳米颗粒增强的普通植物,例如,可以用作生物化学探测器,用于监测环境中的污染物,例如一氧化氮。它们甚至可能能够检测危险的化学品和气体,这取决于纳入的纳米粒子的类型。”

该团队表示,现在可以更好地了解碳纳米管如何捕获和将光能传递给植物叶绿体中的光合作机。“最终目标是找出与纳米立管等纳米颗粒的组装组装叶绿体是否有助于增加植物产生的化学燃料(如葡萄糖)的量,” Giraldo explains. “这些研究将采用我们的技术,以新的应用水平,例如增加作物产量或藻类生物燃料生产。

“理想情况下,我们需要远程检测仪器,使我们能够实时地进行图像,在现实条件下植物中碳纳米管的近红外荧光变化,” he adds.

研究描述了 自然材料.

版权©2021由IOP Publishing Ltd和个人贡献者