Kresse als Schreibtischlampe

Ingenieure schaffen leuchtende Pflanzen – Straßenbeleuchtung?

Pflanzen, die Licht ausstrahlen, sollen Prof. Michael Streno vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) zufolge herkömmliche Decken-, Steh- und Wandlampen ablösen. Strenos Forschergruppe hat leuchtende Nanopartikel in die Blätter der Echten Brunnenkresse eingebaut. Die Blätter des ersten Modells spendeten vier Stunden lang genügend Licht zum Lesen eines Buches. Laut Strano sind in naher Zukunft Pflanzen möglich, die einen ganzen Tag lang einen Arbeitsplatz erhellen oder gar leuchtende Bäume als Straßenlaternen.

Indem sie spezielle Nanopartikel in die Blätter einer Brunnenkresse einbetten, veranlassten die MIT-Ingenieure die Pflanzen, fast vier Stunden lang schwaches Licht abzugeben. Sie glauben, dass solche Anlagen mit weiteren Optimierungen eines Tages hell genug sein werden, um einen Arbeitsplatz zu beleuchten.

[note Brunnenkresse mit leuchtenden Blättern zum Lesen von Büchern – Foto © web.mit.edu]

Das Licht wird letztlich durch den Energiestoffwechsel der Pflanze selbst erzeugt”, sagt Strano, der Carbon P. Dubbs Professor für Chemical Engineering am MIT und Seniorautor einer Studie in Nano Letters (MIT Postdoc Seon-Yeong Kwak: “A Nanobionic Light-Emitting Plant”). Diese Technologie könnte auch genutzt werden, um Innenbeleuchtungen mit geringer Intensität zu liefern oder um Bäume in autarke Straßenlaternen zu verwandeln, sagen die Forscher.

Nanobionische Pflanzen

Die Pflanzen-Nanobionik, ein neues Forschungsgebiet des Strano-Labors, hat zum Ziel, Pflanzen durch die Einbettung in verschiedene Arten von Nanopartikeln neue Eigenschaften zu verleihen. Ziel der Gruppe ist es, Anlagen zu konstruieren, die viele Funktionen übernehmen, die heute von elektrischen Geräten übernommen werden. Die Forscher haben zuvor Pflanzen entwickelt, die Sprengstoffe erkennen und diese Informationen an ein Smartphone weitergeben können, sowie Pflanzen, die Dürrezustände überwachen können.

[note Durch das Einbetten von Blättern mit Kohlenstoff-Nanoröhrchen haben MIT-Ingenieure Spinatpflanzen in Sensoren verwandelt, die Sprengstoffe erkennen und diese Informationen drahtlos an ein Handy, ähnlich einem Smartphone, weiterleiten können. “Ziel der sogenannten Pflanzen-Nanobionik ist es, Nanopartikel in die Pflanze einzuführen, um ihr nicht-native Funktionen zu geben”, sagt Michael Strano, Carbon P. Dubbs Professor für Chemical Engineering am MIT und Leiter des Forschungsteams. In diesem Fall wurden die Anlagen so konzipiert, dass sie chemische Verbindungen, die als Nitroaromaten bekannt sind und häufig in Landminen und anderen Sprengstoffen eingesetzt werden, aufspüren. Wenn eine dieser Chemikalien im Grundwasser vorhanden ist, das von der Pflanze auf natürlichem Wege entnommen wird, senden Kohlenstoff-Nanoröhrchen, die in den Blättern der Pflanze eingebettet sind, ein Fluoreszenzsignal aus, das mit einer Infrarotkamera abgelesen werden kann. Die Kamera kann an einen kleinen Computer, ähnlich einem Smartphone, angeschlossen werden, der dann eine E-Mail an den Benutzer sendet. Strano ist der leitende Autor eines Papiers, das die nanobionischen Pflanzen in der Ausgabe vom 31.10.2016 von Nature Materials beschrieb.
Vor zwei Jahren, bei der ersten Demonstration der Pflanzen-Nanobionik, nutzten Strano und Giraldo Nanopartikel, um die Fähigkeit der Pflanzen zur Photosynthese zu verbessern und sie in Sensoren für Stickstoffmonoxid umzuwandeln. Stranos Labor hat bereits Kohlenstoff-Nanoröhrchen entwickelt, die als Sensoren zum Nachweis einer Vielzahl von Molekülen eingesetzt werden können, darunter Wasserstoffperoxid, das explosive TNT und das Nervengas Sarin. Wenn das Zielmolekül an ein Polymer bindet, das um die Nanoröhre gewickelt ist, verändert es die Fluoreszenz der Röhre. Bislang haben die Forscher auch Spinatpflanzen entwickelt, die Dopamin nachweisen können, das das Wurzelwachstum der Pflanzen beeinflusst, und sie arbeiten jetzt an zusätzlichen Sensoren, darunter auch an Sensoren, die die chemischen Substanzen verfolgen, die die Pflanzen verwenden, um Informationen innerhalb ihres eigenen Gewebes zu übermitteln.]

Folgt: Nanopartikel dringen in Blätter ein