Ученые создали способ получения наноматериалов непосредственно внутри растений. Данная технология открывает значительные перспективы для будущих космических путешествий, в том числе для колонизации Марса.
Писатели-фантасты уже давно описывают гибриды человека и машины, обладающие исключительными возможностями. Однако создание «суперрастений» с интегрированными наноматериалами, возможно, окажется более реальным, чем появление киборгов, по крайней мере, в настоящее время. Исследователи заявили о создании растений, способных синтезировать наноматериал, известный как металлорганические каркасные структуры (MOF), и о применении MOFs для покрытия растений. Растения, полученные таким образом, потенциально смогут приобретать новые, полезные свойства, такие как способность обнаруживать химические вещества или более эффективно улавливать свет.
Ученые представят свои результаты на Национальной конференции и выставке Американского химического общества (АХО).
По словам Джозефа Ричардсона, ведущего специалиста проекта, на протяжении многих веков люди включали новые компоненты в структуру растений. Обладая развитой системой сосудов, растения способны эффективно поглощать воду и вещества, растворенные в ней. Однако более крупные материалы и наночастицы, такие как MOF, испытывают трудности с проникновением в корневую систему. Ричардсон и его коллеги решили узнать, возможно ли насытить растения прекурсорами MOF, которые затем будут преобразованы ими в готовые наноматериалы.
Ученые внесли в воду металлические соли и органические линкеры, после чего поместили туда растения. Прекурсоры были поглощены растениями и перенесены в их ткани, где образовались два различных типа флуоресцентных кристаллов MOF. В ходе эксперимента, проведенного для проверки концепции создания MOF с использованием «эффекта лотоса», в воду были добавлены незначительные количества ацетона, что привело к снижению флуоресценции материалов. На основе полученных данных Ричардсон планирует изучить, способны ли гибриды растений и MOF реагировать на взрывчатые и другие летучие химические вещества, что может быть применено для обеспечения безопасности в аэропортах.
Кроме того, готовые материалы MOF, полученные данным способом, применимы в качестве защитного слоя для растений, чтобы защитить их от губительных ультрафиолетовых лучей и улучшить фотосинтез.
Ученые приступили к исследованию защитных характеристик наноматериалов, и первые результаты выглядят обнадеживающими. Специалисты нанесли люминесцентные MOF на срезанные хризантемы и лилии, после чего подвергли растения воздействию ультрафиолетового излучения в течение трех часов. В отличие от контрольных образцов, обрезки, покрытые MOF, демонстрировали меньшее выцветание и меньше увядания.
По мере того как человечество расширяет свое присутствие в космосе, возрастает потребность в продовольствии и других ресурсах. И киберрастения могли бы стать решением благодаря своей способности преображать ультрафиолетовый свет, которого вне земной атмосферы крайне много.
«Учитывая перспективы выращивания зерновых культур в космосе или на Марсе, где отсутствует атмосфера и наблюдается воздействие ультрафиолетового излучения, подобная технология может оказаться полезной, — отмечает доктор Ричардсон. — Особенно это актуально, поскольку с увеличением расстояния от Солнца становится все труднее обеспечить достаточное количество света, необходимого для фотосинтеза».