Công nghệ "biến" thực vật trở thành thiết bị dò khí độc

Các nhà khoa học sử dụng kính hiển vi cận hồng ngoại để đọc các dữ liệu của các cảm biến gắn ở ống nano được cấy dưới lá cây. (Nguồn: MIT)

Các nhà khoa học này tiết lộ rằng trong tương lai các nghiên cứu của họ có thể bổ sung các chức năng "ngoại lai" cho các loại thực vật, từ việc phát ra các tín hiệu giống như điện thoại di động đến khả năng hoạt động như một bóng đèn đường.

 Người đứng đầu nhóm nhà khoa học trên, Giáo sư Kỹ thuật Hóa Michael Strano, cho biết các loại thực vật là đối tượng thí nghiệm rất tiềm năng đối với các hoạt động nghiên cứu khoa học - công nghệ vì chúng tự điều chỉnh, chống lại các ảnh hưởng bất lợi và tồn tại trong môi trường khắc nghiệt, cũng như có thể tự cung cấp nguồn năng lượng và nước.

 Nhóm nhà khoa học này thử nghiệm gắn các ống nano carbon một cách trực tiếp phía dưới các lá cây của một cây họ cải có tên gọi là Arabidopsis thaliana (một loài thực vật mà các nhà khoa học thường sử dụng để tiến hành các hoạt động nghiên cứu khoa học nhờ các gen tương đối nhỏ) - thường thực hiện quá trình "hô hấp" thông qua các mạch để hấp thu khí CO2 và thải ra khí ôxy.

 Thông qua cơ chế hoạt động tự nhiên trên, các ống nano tìm ra các lục lạp của thực vật - tế bào chuyên thực hiện quá trình quang hợp, sử dụng chất diệp lục để hấp thu và lưu trữ năng lượng từ ánh sáng Mặt trời.

 Sự phát quang các tia gần giống như tia hồng ngoại của các ống nano đã thẩm thấu trong lá cây có thể đẩy nhanh quá trình quang hợp và giúp phát hiện các hóa chất và chất ô nhiễm.

 Các nhà khoa học nhận thấy các loại thực vật phản ứng với quá trình pha loãng theo cách này đã sản sinh hơn 30% năng lượng so với bình thường.

 Các nhà khoa học dự đoán bằng việc làm thay đổi đường kính của các ống nano giúp chúng có thể thu được các bước sóng dài của ánh sáng mà các loại thực vật hiện này không thể làm được, như ánh sáng xanh (các thực vật có màu xanh do phản chiếu thay vì hấp thu ánh sáng xanh) và tia cực tím.

 Thí nghiệm gắn các ống nano thứ hai có thể được tiến hành để phát hiện khí NO - một chất gây ô nhiễm môi trường sản sinh từ quá trình đốt cháy - thường dễ dàng xâm nhập vào các loại thực vật.

 Ông Strano cho hay khi thực vật cảm nhận nguy cơ này đang diễn ra thì nó sẽ phát ra “một tín hiệu hồng ngoại như thiết bị điều khiển máy thu hình" mà một máy dò sóng có thể thu được.

 Theo nhà sinh học Juan Pablo Giraldo, các biến thể khác nhau của các ống nano có thể được sử dụng để phát hiện các loại khí khác nhau, mô phỏng các loại thực vật có cơ chế hoạt động giống một thiết bị tự cung cấp năng lượng (ví dụ như máy phát hiện chất nổ tại sân bay).

 Các nhà khoa học vẫn chưa có cơ hội nghiên cứu các tác động lâu dài của các ống nano đối với các loại thực vật nhưng kết quả sơ bộ cho thấy các thực vật vẫn "sống khỏe" như trước - và sự thúc đẩy đối với quá trình quang hợp có thể giúp chúng sinh trưởng mạnh hơn.

 Nhóm nhà khoa học này cũng đang nghiên cứu về cách thức kết hợp các vật liệu nano điện tử như grapheme vào các loại thực vật.

 Ông Giraldo cho biết hiện tại trên thế giới hầu như chưa có hoạt động nghiên cứu nào về lĩnh vực “kỹ thuật sinh học nano thực vật.” Như vậy, đây là một cơ hội cho những nhà khoa học về thực vật và công nghệ nano cùng nghiên cứu trong một lĩnh vực có tiềm năng phát triển rất lớn.