Шпинат “превратили” в детектор взрывчатых веществ

Преимущества обыкновенного шпината – не только в его питательных веществах, но и в необыкновенных способностях: растение может функционировать в качестве датчика.

Исследователи из Массачусетского технологического института (МТИ) использовали углеродные нанотрубки, чтобы “подарить” шпинату возможность обнаруживать взрывоопасные вещества и передавать полученные данные по беспроводному каналу связи прямо на портативные устройства.

Инженеры МТИ смогли внедрить углеродные нанотрубки (крошечные цилиндры из углерода) в листья шпината с помощью техники сосудистой инфузии. Они нанесли особый раствор наночастиц на обратную сторону листьев шпината, и он попал прямо в мезофилл (мягкую ткань, заключенную между двумя слоями эпидермиса в листьях растений). Напомним, что именно там и происходит фотосинтез.

Именно эти внедрённые в листья нанотрубки и выступают в качестве датчиков, способных обнаружить нитроароматические соединения в почвенных водах, которыми питаются корни растений. Попутно поясним, что нитроароматические соединения зачастую используются в производстве взрывчатых веществ – например, мин и других боеприпасов.

Если химические вещества присутствуют в воде, которой питаются растения, то углеродные нанотрубки в листьях начинают испускать флуоресцентный сигнал. Последний может быть “пойман” инфракрасной камерой, когда лазер светит на листья. Камера присоединяется к маленькому компьютеру, похожему на смартфон, который затем отправляет сообщение пользователю.

В ходе эксперимента учёные подключили такую камеру к недорогой системе RaspberryPi (одноплатному компьютеру размером с банковскую карту), и при обнаружении соединений ими было получено оповещение. Сигнал также может быть обнаружен с помощью смартфона с камерой, если удалить инфракрасный фильтр.

По словам исследователей, процесс перехода молекул взрывоопасных веществ от корней растений к листьям может занимать около десяти минут. То есть именно столько нужно шпинату, чтобы “почувствовать”, что рядом с ним есть взрывоопасное вещество.

Ранее исследователи МИТ уже предлагали подобные идеи по обнаружению бомбы, основываясь на углеродных нанотрубках и даже пчелином яде. Но растения обладают особыми преимуществами, уверены учёные.

“Растения хорошо анализируют химические вещества. Они обладают разветвлённой корневой сетью в почве, они также постоянно пользуются почвенными водами, и у них есть собственный путь транспортировки воды от корней прямо к листьям”, — говорит ведущий автор исследования Майкл Страно (Michael Strano).

Пока что система позволяет учёным считывать сигнал от растений на расстоянии примерно одного метра, однако дальнейшая работа поможет увеличить дистанцию в несколько раз.

“Растения могут быть использованы для мониторинга грунтовых вод на предмет захороненных боеприпасов или отходов, содержащих опасные соединения”, — считает учёный.

Для проверки системы уже есть интересное предложение: посадить семена шпината на территории, которая предположительно содержит противопехотные мины. Биологические детекторы бомбы смогли бы впоследствии обнаружить взрывоопасные вещества.

По словам Страно, растения невероятно чутко реагируют на окружающую среду.

“Они знают, что будет засуха, задолго до того, как об этом узнает человек. Также они способны обнаруживать небольшие изменения в свойствах почвы и воде. Если мы будем использовать эти химические сигнальные пути, то сможем получить огромное количество информации”, — считает он.

Исследование опубликовано в научном издании Nature Materials.

Смотреть также …04/07/2016 Игра поможет отказаться от нездоровой пищи06/10/2016 Опровергнута гипотеза пользы генов ожирения12/07/2016 Фрукты и овощи оказались источником счастья21/09/2016 Стакан пива делает людей более общительнее18/07/2016 Эволюция ланча28/10/2016 Плесень оказалась очень опасной для астронавтов19/07/2016 Древние сибиряки ценили и массово поедали собак09/09/2016 Ожирение у подростков от снижения расхода калорий21/07/2016 Собаки динго оказались каннибалами-гурманами28/09/2016 Опубликована история пивного дела на Руси27/07/2016 “Сёстры” Долли отметили восьмой день рождения24/10/2016 Древние европейцы иногда перекусывали грызунами29/07/2016 Ученые превратят человеческую мочу в пиво31/10/2016 Названа главная причина неизлечимого ожирения15/08/2016 Ученые предотвратят истребление бананов грибами

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *