Khoa học tự nhiên

Ứng dụng công nghệ nano vào tế bào thực vật để tăng hiệu suất quang hợp (04/04/2014)

Cây có nhiều chức năng có giá trị: cung cấp thực phẩm và nhiên liệu, tạo oxy, tăng thêm vẻ đẹp cho môi trường xung quanh chúng ta ở. Giờ đây, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Viện MIT muốn làm cho cây cối hữu ích hơn bằng cách kết hợp chúng với vật liệu nano để có thể tăng cường sản xuất năng lượng và cung cấp các chức năng hoàn toàn mới, chẳng hạn như giám sát ô nhiễm môi trường.

Trong một bài báo trên tạp chí Nature Materials, các nhà nghiên cứu đã cho biết có thể tăng cường khả năng của thực vật để tăng hiệu suất thực hiện quá trình quang hợp lên tới 30% bằng cách nhúng các ống nano carbon trong lục lạp, các bào quan nơi quang hợp diễn ra. Thông thường dù trong môi trường hoàn hảo nhất, thực vật chỉ có thể hấp thụ được khoảng 10% năng lượng từ ánh sáng mặt trời tại những bước sóng ánh sáng nhất định. Sau khi được cấy vào lục lạp trong tế bào thực vật, các ống nano carbon giúp tế bào có thể thực hiện quá trình quang hợp tại nhiều bước sóng ánh sáng hơn so với trước đây đồng thời cho phép thực hiện quang hợp với hiệu suất cao hơn.

"Các loài thực vật là nền tảng hấp dẫn cho nghiên cứu khoa học và công nghệ. Chúng có khả năng tự sửa chữa, ổn định môi trường bên ngoài, tồn tại trong môi trường khắc nghiệt và tự cung cấp năng lượng và phân phối nước", ông Michael Strano, giáo sư về kỹ thuật hóa học và là Trưởng nhóm nghiên cứu của MIT nói.

GS. Michael Strano, tác giả chính của bài báo, cho rằng có thể lấy cảm hứng từ cây cối để chế tạo các thiết bị tự cung cấp nguồn năng lượng, thiết bị quang tử như máy dò chất nổ hoặc vũ khí hóa học. Các nhà nghiên cứu cũng đang làm việc trên một dự án tích hợp thiết bị điện tử vào cây. GS. Michael Strano cũng cho rằng có thể xây dựng các tế bào năng lượng mặt trời tự sửa chữa theo mô hình tế bào thực vật.

Các nhà nghiên cứu cho rằng phương pháp trên là những bước đi đầu tiên trong quá trình tạo nên những nhà máy năng lượng thực vật công nghệ nano mà GS. Michael Strano gọi là các nhà máy nanobionic.

Ngoài cải thiện hiệu suất thực hiện quá trình quang hợp của tế bào. Các nhà nghiên cứu cho biết có thể dùng phương pháp tương tự để cấy các cảm biến kích thước nano vào bên trong tế bào thực vật để có thể phát hiện được các chất khí độc hại.

Nghiên cứu trên, được tài trợ bởi Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ, đã mở ra những cơ hội hợp tác mới  giữa các nhà sinh vật học và kỹ sư công nghệ nano. 

Nguồn: MIT