Glødende basilikum og lysende brøndkarse: Forskere skaber ‘selvlysende’ planter

Fosforescerende nanopartikler (grønne på billedet) lægger sig som en film i plantevævet i blade på brøndkarse, hvilket får planten til at gløde. Illustration: Pavlo Gordiichuk et al., MIT

Fra komfuret spreder en simrende gryderet sine krydrede dufte ud i hele køkkenet. På køkkenbordet ligger det friskbagte brød klar, og i vindueskarmen står basilikum og brøndkarse og lyser rummet op.

Sidstnævnte maleriske beskrivelse af planter i en køkkenvindueskarm vil i fremtiden måske kunne tolkes i mere end én forstand.

Forskere fra MIT har nemlig taget et væsentligt skridt på vejen til at lade planteblade udsende lys. Ved at indføre fosforescerende nanopartikler i bladene på blandt andet basilikum, brøndkarse og tobaksplanter er det lykkedes forskerne at få planternes blade til at udsende lys med 4.8 × 10^13 fotoner/sekund, som det fremgår af en videnskabelig artikel i Science Advances.

En slags "lyskondensator"

Fosforescerende materialer såvel som fluorescerende materialer er naturligt forekommende selvlysende materialer, der gløder på grund af udsendelse af fotoner efter absorption af både ultraviolet og synligt lys.

På MIT har forskerne valgt at fremstille de fosforescerende nanopartikler af strontiumaluminat, der er et kendt selvlysende materiale, som forskerne sammenligner med en slags kondensator i et elektrisk kredsløb.

Frem for at lagre elektroner som i kredsløbsanalogien, lagrer “lyskapacitoren” fotoner fra eksempelvis LED-lys. Ganske som den elektriske kondensator frigiver elektroner, frigives fotonerne langsomt fra de fosforescerende nanopartikler, hvorefter 'lyskondensatoren' kan “genoplades” ved belysning.

Her har forskerne vist, hvordan ti sekunders “opladning” fra blåt LED kan resultere i lysende planter i op til en time med det mest kraftige lys de første fem minutter, som det fremgår af en pressemeddelelse:

»Det her er et stort skridt i retning af plantebaseret lys,« siger Michael Strano, der er medforfatter på artiklen i Science Advanced og kemiprofessor på MIT i pressemeddelelsen.

Uden at gøre skade på planten

For at skåne den levende “lampeskærm” er stroniumaluminat-partiklerne dækket af et lag af kisel, der skal være med til at gøre partiklerne biokompatible. Samtidig er partiklerne størrelsessorteret, så de rammer en størrelsesorden på 650 ± 290 nm.

Dermed har det været muligt for forskerne at bruge plantebladenes stomata - de små spalteåbninger, hvorfra bladene “ånder” - som vej ind i selve bladet. Herefter har partiklerne lagret sig i det svampede, fotosynteseaktive bladvæv, mesofyl, hvor nanopartiklerne har dannet en mikrometer tynd film.

Undervejs i studiet har MIT-forskerne målt på værtsplanternes helbred ved eksempelvis at undersøge deres evner til at lave fotosyntese. Her er det ifølge forskerne lykkedes at bruge planterne som skærm for de fosforescerende lyskilde uden at skade planten.

Anden generation af glødende planter

Det er ikke første gang, en MIT-forskningsgruppe med Michael Strano på holdet har fremvist levende, grønne lyskilder.

Tilbage i 2017 brugte en gruppe forskere nanopartikler af nogle af de enzymer, der får ildfluer til at lyse, og fik på den måde brøndkarse til udsende et glødende lys. Eftersom brugen af stroniumaluminat-partikler ifølge pressemeddelelsen resulterer i ti gange så kraftigt lys, håber forskerne at kunne kombinere de to typer nanopartikler i fremtiden.

Den helt store fremtidsdrøm er at kunne bruge planter som skærme til indendørs, men også udendørs belysning. Til at understøtte den drøm er gode resultater med at forstærke lyskilden ved hjælp af linser, succesrig brug af den storbladede ‘elefantøre’ som skærm og muligheden for, at op mod 60 procent af nanopartiklerne kan genanvendes ved korrekt “affaldshåndtering”.