donmigel_62: (кот - учёный)

Киберрастения заполнят городские парки и полетят на Марс?

Киберрастения заполнят городские парки?

Ученые создали бионические растения, которые способны контролировать состояние окружающей среды и активно поглощать солнечный свет. В будущем усовершенствованные с помощью нанотехнологий и электроники растения смогут выполнять массу функций, в том числе очищать воздух и вырабатывать электричество.



Ученые из Массачусетского технологического института в статье, опубликованной в Nature Materials, заявляют о безграничных возможностях, которые открывает интеграция электроники и наноматериалов в живые растения. Растения имеют много ценных качеств, например они дают нам пищу и топливо, вырабатывают кислород, а также просто добавляют эстетики окружающей среде, в которой мы живем. Ученые из MIT хотят сделать растения еще более полезными с помощью добавления наноматериалов, которые существенно увеличивают производительность растений и придают им совершенно новые функции, например возможность вести мониторинг загрязнения окружающей среды.




Чтобы продемонстрировать перспективность своей идеи, ученые провели серию экспериментов с широко распространенным растением семейства капустных: Arabidopsis thaliana.

Исследователи внедрили в хлоропласты (органеллы в которых происходит фотосинтез) углеродные нанотрубки, которые повысили способность растений к захвату световой энергии на 30%. Также, с помощью другого типа нанотрубок удалось «научить» растение обнаруживать один из основных загрязнителей воздуха – оксид азота.


Модернизированные с помощью наноматериалов растения приобретают необычные функции

Изначально идея бионических растений выросла из проекта по созданию самовосстанавливающихся солнечных панелей, похожих на растительные клетки. В ходе исследований, ученые попытались усилить функции фотосинтеза хлоропластов, выделенных из растений, чтобы использовать их в солнечных ячейках.

Хлоропласты – это природные машины, которые имеют все необходимое для фотосинтеза. На первом этапе фотосинтеза пигмент хлорофилл поглощает свет, который возбуждает электроны. В свою очередь, электроны проходят через тилакоидные мембраны хлоропластов. Растение использует эту электрическую энергию для обеспечения второго этапа фотосинтеза - производства сахара.

При удалении из растения, хлоропласты сохраняют свою работоспособность на протяжении нескольких часов, после чего они разрушаются из-за повреждения белков светом и кислородом. Чтобы продлить функционирование хлоропластов в пробирке, ученые ввели в них наночастицы оксида церия. Эти частицы являются очень сильными антиоксидантами, которые поглощают активные формы кислорода и других веществ, повреждающих хлоропласты. Наночастицы были помещены в хлоропласты с помощью новой технологии LEEP. Суть данной технологии заключается в упаковке наночастиц в напряженные молекулы полиакриловой кислоты, которая легко проникает через гидрофобную мембрану хлоропластов. Благодаря введению наночастиц оксида церия, количество вредных молекул, разрушающих хлоропласты, резко сократилось.

Используя LEEP, исследователи также встроили в хлоропласты полупроводниковые углеродные нанотрубки, которые резко повысили эффективность использования солнечного света. Обычно хлоропласты утилизируют лишь 10% солнечного света, но благодаря повышенной электропроводимости углеродных нанотрубок, хлоропласты смогли захватить свет на длинах волн, которые ранее им были недоступны, например ультрафиолетовый, зеленый и ближний инфракрасный части спектра.

После опытов в пробирке, ученые обратились к живым растениям. Ученые насытили хлоропласты растения наночастицами и нанотрубками, что это увеличило поток электронов в процессе фотосинтеза на 30%.

Пока ученые еще не обнаружили увеличения количества сахара и других полезных химических веществ в бионических растениях. Тем не менее, добавление углеродных нанотрубок позволило превратить растения в детекторы оксида азота: особое полимерное покрытие нанотрубок взаимодействует с загрязнителем и дает слабую флуоресценцию. Ранее ученые MIT уже разработали на основе нанотрубок различные датчики, реагирующие на опасные загрязнители, такие как перекись водорода, тринитротолуол и нервнопаралитический газ зарин. Таким образом бионические растения могут стать надежным детектором опасных веществ, а «лишние» электроны можно использовать для питания микроэлектроники.

В настоящее время ученые работают над созданием бионических растений, которые можно использовать для мониторинга окружающей среды, в том числе для обнаружения пестицидов, грибковых и бактериальных инфекций. Также ученые пытаются интегрировать в растения другие наноматериалы, такие как графен.

donmigel_62: (кот - учёный)

Новый протез руки возвращает ощущение прикосновения


Много раз публиковались новости и статьи о протезах и биопротезах разных частей тела человека. Когда речь идет о протезе руки, сколь угодно высокотехнологичном, обычно никто не говорит об одной проблеме: отсутствии ощущения прикосновения, в результате человеку с таким протезом очень сложно контролировать усилие, с которым выполняется та либо иная операция. А вот новая разработка позволяет вернуть человеку ощущение прикосновения, благодаря особым сенсорам, которые напрямую подключены к соответствующим нервным окончаниям в руке человека.

Эта разработка создавалась объединенной командой специалистов из Cleveland Veterans Affairs Medical Center и Case Western Reserve University. По словам специалистов, ощущения человека при использовании данного протеза практически не отличаются от ощущений при «использовании» собственной конечности. Конечно, это утверждение касается только некоторых моментов, ведь никакой современный протез собственную руку не заменит. Но этот протез намного совершеннее всего, что создавалось до настоящего момента.


Создатели протеза утверждают, что сенсоры протеза напрямую подключены (особым образом) к соответствующим нервным окончаниям оставшейся части конечности. Электроды подключены к трем нервным окончаниям руки — радиальному, срединному и локтевому.

Импульсы, передаваемые протезом, в этом случае не отличаются от импульсов, передаваемых собственной рукой.

А новая разработка обещает давать постоянный эффект. Протез уже был испытан добровольцем, потерявшем собственную руку. По словам добровольца, при подключении импланта, он получает возможность чувствовать «пальцами», а также ладонью и тыловой частью ладони. При этом ощущения каждый раз возникают в одних и тех же местах «ладони». Правда, характер ощущения разный, при изменении электрического сигнала. Доброволец говорит, что при разных уровнях настройки чувствует то как бы ватные шарики, то волосы, то наждак.

Этот протез может служить основой для создания бионических протезов, которые действительно позволят человеку ощущать то, к чему он прикасается. Но до финального этапа еще далеко, хотя, как видим, уже есть все заявки на успех.

habrahabr.ru

Profile

donmigel_62: (Default)
donmigel_62

March 2014

S M T W T F S
       1
2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15
16 17 1819202122
23242526272829
3031     

Syndicate

RSS Atom

Style Credit

Expand Cut Tags

No cut tags