用植物作電器

安薇

菠菜可用于檢測(cè)爆炸物

植物在使用太陽能的效率上，是人類無法比擬的。人類運(yùn)用能源的方式可謂低效，在使用不可再生能源的過程中不僅有大量浪費(fèi)，還會(huì)產(chǎn)生許多污染物。但是，想要向植物學(xué)習(xí)使用太陽能并不容易。那么，可不可以將植物作為電器直接使用呢？

電燈是現(xiàn)代社會(huì)中必不可少的電器，有了電燈，人類才能不虛度漫長(zhǎng)的黑夜。可是，電燈是能源消耗的大頭，即使有世界地球日的“熄燈一小時(shí)”活動(dòng)，所節(jié)約的能源也是九牛一毛，而且，盡管只熄燈一小時(shí)，人們也十分不習(xí)慣。這樣的話，在熄燈的時(shí)候，不妨試一試不耗電的西洋菜“燈泡”吧。

西洋菜“燈泡”是美國麻省理工學(xué)院的化學(xué)教授邁克爾·斯特拉諾的得意之作，它可是由真正的西洋菜制成的，當(dāng)它開花時(shí)，在這盞“燈泡”附近讀書學(xué)習(xí)，聞著芬芳的植物香氣，想必會(huì)油然而生“紅袖添香”的愜意。斯特拉諾是如何讓西洋菜發(fā)光的呢？

螢光素酶是螢火蟲發(fā)光用的一種能產(chǎn)生熒光的蛋白質(zhì)酶，將這種酶導(dǎo)入植物的體內(nèi)，這就是斯特拉諾制造植物燈泡的靈感來源。

斯特拉諾將熒光素酶、熒光素以及半導(dǎo)體納米晶體磷放入納米顆粒載體中，熒光素與螢光素酶結(jié)合，能發(fā)出熒光，而納米晶體磷則能增強(qiáng)燈泡的亮度。納米顆粒制好后，斯特拉諾將西洋菜植株浸入含有顆粒的液體溶液中并施加高壓，在壓力作用下，顆粒透過葉片上的細(xì)小孔隙進(jìn)入植株內(nèi)部。當(dāng)植株吸收陽光，進(jìn)行光合作用產(chǎn)生化學(xué)能后，熒光素酶就會(huì)被激活，發(fā)出熒光。一株西洋菜發(fā)出的光相當(dāng)于1微瓦LED燈一半的亮度，且能持續(xù)亮上數(shù)周。斯特拉諾還為“燈泡”制作了一個(gè)化學(xué)開關(guān)：在西洋菜上撒點(diǎn)輔酶A就能點(diǎn)亮，再撒點(diǎn)脫氫熒光素就可將其熄滅。配合其他團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的專屬房屋，西洋菜“燈泡”能被放置在所有可接收到陽光的地方，這樣，整個(gè)屋子就都能沐浴在燈泡發(fā)出的黃色光芒中了。

將沒電的手機(jī)連接到玫瑰植株上，一邊嗅著玫瑰的香味一邊給手機(jī)充著電，真是視覺、嗅覺的雙重享受，而且再也不用擔(dān)心停電而充不上電，你想擁有這樣一株玫瑰嗎？

瑞典林雪平大學(xué)的物理教授馬格努斯·博格恩制造了這樣一款玫瑰“充電寶”。研究團(tuán)隊(duì)利用花朵可以從根莖吸收染色劑的特性，使用一種導(dǎo)電碳聚合物在玫瑰植株體內(nèi)制造出了完整的電路。他們將聚合物溶入水盆的水中，接著將玫瑰花插入盆中，讓它吸入含有聚合物的水，聚合物就會(huì)藉由花朵內(nèi)部的離子，自行組織形成電線，直至在其內(nèi)部形成一個(gè)真正的電路。更妙的是，這種聚合物電路仍然可以讓水分和養(yǎng)分通過，也就是說，電路的形成并不會(huì)影響玫瑰的生長(zhǎng)。

該電路確實(shí)可以順暢地通過帶電的離子和電子，當(dāng)研究人員將這支電子玫瑰插入裝有帶電荷的染料的水盆中時(shí)，有聚合物電路的植株部分統(tǒng)統(tǒng)染上了顏色，而其他部位則保持原狀。此外，這支電子玫瑰還能儲(chǔ)存電能并為其他電器供電，它能將光合作用產(chǎn)生的能量物質(zhì)通過聚合物電線傳遞出去，為一個(gè)小型電器持續(xù)供電數(shù)分鐘。如果能提高玫瑰儲(chǔ)電的容量，我們就能獲得一款真正的太陽能充電寶了，其效率一定遠(yuǎn)勝于現(xiàn)今市面上的太陽能充電寶。

將溶液中的溶質(zhì)和植物換一換，植物“電器”就能產(chǎn)生新的功能，比如蓮花“檢測(cè)器”，它能檢測(cè)環(huán)境中的易爆物質(zhì)——丙酮。

澳大利亞墨爾本大學(xué)的生物學(xué)家約瑟夫·理查森將蓮花花序（莖干上的一簇花蕾）放入含有金屬有機(jī)框架（MOF）前體的水中，植物吸收這些前體分子并將它們?cè)隗w內(nèi)組裝成MOF材料。MOF是一種有機(jī)分子和金屬離子連接而成的籠狀物質(zhì)，這使得MOF非常適合吸收和儲(chǔ)存分子，可用于捕獲碳、過濾水或檢測(cè)化學(xué)品等。

蓮花體內(nèi)形成MOF骨架后，會(huì)變成一株散發(fā)熒光的植株，此時(shí)就可以作為丙酮“檢測(cè)器”了——當(dāng)水中有丙酮時(shí)，熒光就會(huì)變淡甚至消失。如果研究人員改變MOF材料的類型，還能檢測(cè)出其他有機(jī)物或無機(jī)物，而這款檢測(cè)器本身并不消耗能量。

運(yùn)用相同的原理，斯特拉諾團(tuán)隊(duì)也曾推出一款植物檢測(cè)器——菠菜檢測(cè)器。研究人員用注射器向菠菜葉子注入紅外熒光碳納米管和一種能與某些爆炸物的原材料發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)，當(dāng)這些爆炸物分子出現(xiàn)時(shí)，菠菜檢測(cè)器與之接觸后，其散發(fā)的紅外熒光就會(huì)減弱，從而向人們示警爆炸物的存在。

植物“電器”出現(xiàn)的時(shí)間并不長(zhǎng)，而且可以看出，目前這些“電器”的效率還遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)電器。但是，作為一款美麗好看還能自發(fā)產(chǎn)生能量的“電器”，植物“電器”擁有著光明的前景。

（A）玫瑰由根、莖、葉和花組成，類似于 （B） 帶有觸點(diǎn)、互聯(lián)、電線和設(shè)備的電路。（C） 玫瑰葉的橫截面。（D） 玫瑰莖的“血管”系統(tǒng)。（E） 導(dǎo)電碳聚合物（PEDOT）的化學(xué)結(jié)構(gòu)。