pte20210920018 Forschung/Entwicklung, Umwelt/Energie

MIT macht Pflanzen zu Straßenlaternen

Nanopartikel in Blättern speichern Licht und könnten eines Tages Energie helfen einzusparen


Leuchtende Nanopartikel in extremer Vergrößerung (Foto: mit.edu)
Leuchtende Nanopartikel in extremer Vergrößerung (Foto: mit.edu)

Cambridge (pte018/20.09.2021/12:00)

Manipulierte Pflanzen, die zehn Sekunden lang von einer blauen Leuchtdiode bestrahlt werden, leuchten anschließend eine Stunde lang. Dieses Phänomen wollen Forscher am Massachusetts Institute of Technology https://www.mit.edu/ (MIT) in Cambridge/USA mittelfristig nutzen, um öffentliche Räume flächig zu erhellen. Die Lichtstärke nimmt allerdings mit der Zeit ab. Michael Strano, Professor für Chemie am MIT, und sein promovierter Schüler Pavlo Gordiichuk haben ein Verfahren, das Strano entwickelt hat, jetzt entscheidend verbessert. Während die ersten leuchtenden Pflanzen nur wenig Licht spendeten ist es bei der Neuentwicklung schon so viel, dass es zum Lesen reicht.

[b]Licht mit Verzögerung abgestrahlt[/b]

„Wir wollten eine lichtemittierende Pflanze mit Partikeln schaffen, die Licht absorbieren, einen Teil davon speichern und allmählich emittieren", so Strano. „Unsere neue Entwicklung ist ein großer Schritt in Richtung pflanzliche Beleuchtung." Um das zu erreichen stellten die Forscher Nanopartikel aus Europium-dotiertem Strontiumaluminat her, die genau die gewünschte Eigenschaft haben – sie phosphoreszieren. Sie Fungieren gewissermaßen als Lichtkondensator – sie schlucken es und geben es verzögert wieder ab.

Die Nanopartikel umhüllten Strano und Gordiichuk mit Kieselsäure, sodass sie pflanzenverträglich wurden, und schleusten sie in die Stomata ein, das sind kleine Poren auf den Oberflächen der Blätter. Derart präpariert werden sie zu Lichtemittenten.

[b]Nach dem Vorbild der Glühwürmchen[/b]

„Lebende Pflanzen könnten unser derzeitiges nicht umweltverträgliches Beleuchtungssystem in den Städten ersetzen", sagt Sheila Kennedy, Professorin für Architektur am MIT, die an der Entwicklung beteiligt ist. Die Forscher arbeiten nun daran, die neuen Nanopartikel mit Luciferase und Luciferin zu kombinieren, die sie 2017 verwendet haben, um Pflanzen das Leuchten beizubringen – es blieb allerdings bei einem leichten Schimmern, das praktisch nicht nutzbar war. Die Kombination der beiden Technologien könne, so hoffen die Forscher, Pflanzen hervorbringen, die für längere Zeit noch helleres Licht erzeugen können. Luciferase ist der Oberbegriff für Enzyme, die bei der Reaktion mit Luciferin und Sauerstoff zerfallen und Licht emittieren. In der Natur passiert das beispielsweise beim Glühwürmchen.

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