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)

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 (MIT) http://mit.edu mittelfristig nutzen, um öffentliche Räume flächig zu erhellen. Die Lichtstärke nimmt allerdings mit der Zeit ab.

Schlüssel Strontiumaluminat

Projektleiter und MIT-Entwickler Michael Strano und sein promovierter Schüler Pavlo Gordiichuk haben das Verfahren entscheidend verbessert. Während die ersten leuchtenden Pflanzen nur wenig Licht spendeten, ist es bei der Neuentwicklung schon so viel, dass es zum Lesen reicht. "Wir wollten eine lichtemittierende Pflanze mit Partikeln schaffen, die Licht absorbieren, einen Teil davon speichern und allmählich emittieren. Unsere neue Entwicklung ist ein großer Schritt in Richtung pflanzliche Beleuchtung", so Strano.

Um das zu erreichen, haben die Forscher Nanopartikel aus Europium-dotiertem Strontiumaluminat hergestellt, die genau die gewünschte Eigenschaft haben und phosphoreszieren. Sie fungieren gewissermaßen als Lichtkondensator, indem sie es schlucken und verzögert wieder abgeben. Die Nanopartikel umhüllten Strano und Gordiichuk mit Kieselsäure, sodass sie pflanzenverträglich wurden und schleusten diese in die Stomata ein, also kleine Poren auf den Oberflächen der Blätter. Derart präpariert werden sie zu Lichtemittenten.

Glühwürmchen als Vorbild

"Lebende Pflanzen könnten unser derzeitiges nicht umweltverträgliches Beleuchtungssystem in den Städten ersetzen", sagt MIT-Co-Entwicklerin Sheila Kennedy. 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 könnte Pflanzen hervorbringen, die für längere Zeit noch helleres Licht erzeugen, heißt es. Luciferase ist der Oberbegriff für Enzyme, die bei der Reaktion mit Luciferin und Sauerstoff zerfallen und Licht emittieren. In der Natur passiert dies so bei Glühwürmchen.

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