可監測爆炸物的仿生植物

一種仿生植物可以及時監測到爆炸物，可以用在未來環境監測以及城市農業。

這種菠菜植物的葉子里有著碳納米管形狀的納米超微粒，會發射出紅外光，並且對硝基芳烴是否存在敏感，硝基芳烴是幾種爆炸物的主要成分。

如果這種化學物質在地下水中，他們被根吸收，並運到樹葉，納米感測器會發出紅外線。

然後一種類似智能手機的感測器會記錄下紅外線排放的變化，研究人員說到。在硝基苦味酸試驗中，在10分鐘內根部吸收這種化學物質就被檢測出來，這項研究發布在自然材料雜誌上。

研究人員表示，他們的納米仿生手段比之前的遺傳工程方法要快很多，後者主要依靠監測枯萎或殺青的變化，這些變化可能需要數小時或者數日，並且很難用電子手段監測。科學家同樣使用了一種野生的菠菜而不是一種特殊的實驗室培育的品種。研究人員表示他們自信地認為他們可以一系列環境適應性更強的其他植物品種來使用這套方法。

基因工程的方法非常強大，但實際上只有在極少數的植物上才可以做到這一點。我們可以在你後院隨便找一種植物，然後很容易地就進行通過納米仿生手段而不是基因技術來處理。麻省理工學院化學工程系教授Michael Strano說到。

植物的力量

Strano說到植物能夠變成優秀的化學感測器，因為植物的根部錯綜複雜，並且他們有能力只利用一點點太陽能來吸取地下水，這個過程被稱為蒸騰作用。通過蒸發葉子上的水分使得根部將水分吸收進去。

由於水分蒸發，化學物質和那些不容易蒸發的液體聚集在葉子里。這意味著植物可以檢測到濃度非常低的化學物質。研究中使用的納米感測器對一系列爆炸物很敏感，甚至可以檢測到爆炸物降解後的化學成分。

為了搜集到遠紅外信號，研究小組用一個小的紅外攝像機連接到一個35美元的樹莓派(Raspberry Pi)迷你電腦上，Strano表示，如果一個手機的紅外濾光片被移除的話，智能手機也可以勝任這項任務。

該系統的測試距離在3.3英尺(1米)左右，但是 Strano說到感測器還可以勝任更遠的距離，這樣還可以讓一個感測器監視更多的植物。

重要一步

印第安那大學從事納米技術研究的一位化學教授Bogdan Dragnea說到，這項工作標誌著我們可以更好地檢測土壤污染。

一個潛在的問題是環保問題，這些植物感測器能造成的生物污染，不過這些問題估計可以逐步解決，Dragnea說到。

Strano說，他的團隊希望增加感測器數量，這樣這些儀器可以從空氣和地下水中檢測到一系列化學物質。他說他想要使用納米技術使用非自然的方法檢測並發出信號。

一顆植物可以檢測它的生存環境，包括害蟲侵害、乾旱。Strano說到，他們是對自己的生理反應非常敏感，我們還希望超越目前這種方法，利用植物複雜的信號機制。

Strano與麻省理工學院研究生Min Hao Wong一起開了一家公司叫Plantea，計劃對這些技術進行商業化。 Strano說他認為城市農業是一個有前途的市場，因為這些農場需要超高的效率來使得昂貴的土地得到充分利用，此外，植物的間距更近了，更容易監測。

瑞士蘇黎世聯邦理工大學的博士後學者 Raffaele Di Giacomo說，該方法可能會遇到一些校準和穩定性方面的困難，但系統的簡單性和低成本可以應該彌補這一點。

他認為在不久的將來，我們將會在我們的家或辦公室放置商用感測植物，將直接向我們的智能手機發送我們家或辦公室的溫度，濕度，氧氣和污染物的數據。

[west via livescience ]

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