通过用碳纳米管嵌入菠菜叶，工程师将菠菜工厂转变为可以检测爆炸物的传感器，并将该信息与类似智能手机类似的手持设备中的信息转换为传感器。
菠菜不再只是一个超级食品：通过用碳纳米管嵌入叶子，麻省理工学院工程师将菠菜工厂转化为可以检测爆炸物的传感器，并将该信息与智能手机类似的手持设备中的信息转换为传感器。
这是工程电子系统进入植物的首次演示之一，这是研究人员称之为“植物纳米群”的方法。
“植物纳米离子的目标是将纳米颗粒引入植物中以提供非本土功能，”Michael Strano，MIT MIT和研究团队领导者的化学工程教授。
在这种情况下，该植物被设计成检测称为硝基甲族的化合物，其通常用于地雷和其他炸药。当这些化学物质中的一种在地下水中存在于天然的地下水中时，嵌入在植物中的碳纳米管叶发射可以用红外相机读取的荧光信号。相机可以附加到类似于智能手机的小型计算机，然后向用户发送电子邮件。
“这是我们如何克服植物/人类通信障碍的新颖示范，”斯特拉诺说，他们也可以利用植物力量来警告污染物和干旱的环境条件。
Strano是一篇文章的高级作者，描述了10月31日发行自然材料问题的纳米植物。这篇论文的引导作者是Min Hao Wong，这是一个曾开始一家名为Plantea的公司进一步发展这项技术的麻省理工学院，而Juan Pablo Giraldo，这是一个前MIT Postdoc，他是加州大学河边的助理教授。
环境监测
两年前，在植物纳米植物，斯特拉诺和甘露出剂使用纳米颗粒的第一次演示中提高植物的光合能力，并将其转化为一氧化氮的传感器，燃烧产生的污染物。
斯特拉诺说，植物非常适合监测环境，因为他们已经从周围环境中获取了很多信息。
“植物是非常好的分析化学家，”他说。“它们在土壤中有一个广泛的根网络，是不断采样地下水，并有一种方式来自动运输到叶子中的水。”
斯特拉诺的实验室以前已经开发出碳纳米管，可用作传感器以检测各种分子，包括过氧化氢，爆炸性TNT和神经气体Sarin。当靶分子与缠绕在纳米管周围的聚合物结合时，它改变了管的荧光。
在新研究中，研究人员将硝基芳族化合物的传感器嵌入到菠菜植物的叶子中。使用称为血管输注的技术，涉及将纳米颗粒的溶液施加到叶子的下侧，它们将传感器放置到称为叶片的叶片层中，这是大多数光合作用的地方。
它们还嵌入碳纳米管，其发射作为参考的恒定荧光信号。这允许研究人员比较两个荧光信号，使得更容易确定爆炸传感器是否已检测到任何东西。如果地下水有任何爆炸性分子，植物需要大约10分钟，以将它们吸入叶子，在那里遇到探测器。
为了读取信号，研究人员将激光照射到叶子上，提示叶片中的纳米管发射近红外荧光灯。这可以通过连接到Raspberry PI的小型红外摄像头，这是一个类似于智能手机内的计算机的35美元的信用卡大小电脑。研究人员说，通过去除大多数相机手机的红外过滤器，也可以用智能手机检测信号。
“这套设置可以由手机和合适的相机替换，”Strano说。“这只是红外过滤器，可以阻止您使用手机。”
使用此设置，研究人员可以从大约1米的距离距离植物拾取信号，现在正在努力增加该距离。
Michael Mcalpine是明尼苏达大学机械工程副教授的副教授表示，这种方法不仅具有传感器的巨大潜力，而且可能接受无线电信号或改变颜色的许多其他类型的仿生植物。
“当你渗透到生物体的人造材料时，你可以让植物做植物常规行为的事情，”麦利人没有参与研究。“一旦你开始认为像植物这样的生物体一样作为可以与电子材料结合的生物材料，这一切都是可能的。”
“丰富的信息”
在2014年植物纳米因素研究中，Strano的实验室与众所周知的实验室植物称为拟南芥。然而，研究人员希望使用普通的菠菜植物进行最新的研究，以证明这种技术的多功能性。“你可以用任何活生植物应用这些技术，”Strano说。
到目前为止，研究人员还有工程菠菜植物，可以检测影响植物根生长的多巴胺，它们现在正在研究额外的传感器，包括一些跟踪化学品植物用于在其自身组织中传送信息的传感器。
“植物非常环保，”斯特拉诺说。“他们知道在我们这样做之前会有一个干旱。它们可以检测土壤和水势性质的小变化。如果我们挖掘那些化学信号传导途径，则有丰富的信息可以访问。“
这些传感器还可以帮助植物学家了解有关植物的内部工作，监测植物健康的内部运作，并最大限度地提高由Madagascar Periwinkle等植物合成的稀有化合物的产量，这些植物可以产生用于治疗癌症的药物。
“这些传感器从工厂提供实时信息。王说，几乎就像有植物与我们谈论他们所在的环境。““在精密农业的情况下，具有此类信息可以直接影响产量和边缘。”
出版物：Min Hao Wong，等，“使用植物纳米离子的野生型植物的硝基族检测和红外线通信”，“自然材料（2016）DOI：10.1038 / NMAT4771
