長期以來,科幻小說作家一直設想,人與機器的混合體能夠擁有超凡的力量。然而,擁有集成納米材料的“超級植物”可能比半機器人更接近現實。今天,科學家報告了植物的發展,稱爲金屬有機骨架(MOFs)的納米材料的植物的開發以及MOFs作爲植物塗層的應用。這些增強的植物可以潛在地執行有用的新功能,例如感測化學物質或更有效地採光。

  據該項目的首席研究員約瑟夫·理查森(Joseph Richardson)博士說,人類幾千年來一直在向植物引入外來物質。“其中一個例子就是花卉染色,”他說。“你把切下來的花莖浸入一些染料中,染料會通過花莖被吸收並滲透到花瓣中,然後你就會看到這些美麗的顏色。”

  由於其廣泛的維管網絡,植物很容易吸收水和溶解在液體中的分子。然而,更大的材料和納米顆粒(如MOFs)難以穿透根部。因此,理查森和墨爾本大學(澳大利亞)的同事們想知道,他們是否可以給植物提供MOF前體,植物將吸收這些前體,然後將其轉化爲成品納米材料。

  MOFs由金屬離子或與有機分子相連的團簇組成,形成高度多孔的晶體,可以吸收、儲存和釋放其他分子,就像海綿一樣。到目前爲止,化學家們已經製造了數千種不同的MOF,它們的潛在應用範圍從儲存氫燃料到吸收溫室氣體,再到在體內傳遞藥物。讓植物在自己的組織中製造少量這些有用的化合物,可以賦予它們在自然界中看不到的新能力。

  除了讓植物製造MOFs,成品材料還可以作爲植物的塗層,幫助它們將有害的紫外線轉化爲更有利於光合作用的光。理查森說:“當我們考慮在太空或火星上種植作物時,在那裏沒有大氣層,又受到紫外線的轟擊,類似這樣的方法可能會有所幫助。”“這是因爲它不僅能保護植物免受紫外線的傷害,還能把它們轉化成有用的能量。”特別是當你離太陽越遠,就越難捕捉到光合作用所需的所有光線。”

  研究人員已經開始研究這種納米材料的保護能力,初步數據很有希望。研究小組在菊花和百合草皮的剪枝上塗上發光的MOFs,然後將這些植物暴露在紫外線下3個小時。與未塗布的剪枝相比,具有MOFs的植株表現出較少的萎蔫和漂白。

  現在,理查森正與植物生物學家合作研究MOFs對植物生長的影響。到目前爲止,他們還沒有發現這種納米材料有任何毒性。研究人員還想探索MOFs是否真的能幫助植物更好地生長,這可能會在農業上得到應用。

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