麻省理工學院（MIT）的“植物納米電子學”團隊進行的研究包括發光植物，目前已經培育出可發出持續約4小時微弱光線的植物。研究人員將特殊的納米顆粒嵌入到豆瓣菜植物中，使植物發光。最近，團隊在泰國曼谷展示了他們的研究。

項目工程師Michael Strano 表示，他們的愿景就是讓植物可以像臺燈一樣工作，這樣一盞燈無需插入電源插座，而是通過植物自身的能量代謝提供電力。

發光原理

為了打造發光植物，麻省理工學院團隊借助了熒光素酶（luciferase），這種酶使得螢火蟲閃閃發光。熒光素酶作用于一種稱為熒光素（luciferin）的分子，讓它發光。另外一種分子稱為輔酶（coenzyme）A，它對于去除抑制熒光素酶反應副產品的工藝有幫助。

視頻：制作過程

研究團隊將這三種成分分別放進不同的納米顆粒載體中。納米顆粒全部由美國食品與藥物管理局歸類為“通常認為是安全的”的材料制成。這些納米顆粒幫助每種成分到達植物的適當部分，也能防止成分達到可能對植物有毒的濃度。

研究人員使用直徑為10納米的二氧化硅納米顆粒攜帶熒光素酶，另外分別地使用更大的PLGA聚合物顆粒和幾丁聚糖（chitosan ）攜帶熒光素和輔酶A。為了讓顆粒能夠進入植物葉子，首先研究人員將顆粒懸浮于溶液中，再讓植物浸入溶液中，然后接受高壓處理，使得顆粒通過小孔也稱為“氣孔”進入葉子中。

釋放熒光素和輔酶A的顆粒聚集于葉肉細胞外間隙，即葉子的內層。而更小的顆粒攜帶熒光素酶進入組成葉肉的細胞。PLGA 顆粒逐漸釋放出熒光素，然后熒光素進入植物細胞，在那里熒光素酶會進行化學反應，讓熒光素發光。

在項目開始的時候，研究人員的早期工作致力于生產出可發光45分鐘的植物，現在他們將這一時間提升至3.5小時，亮度相當于LED燈的6％左右。

一株10厘米的豆瓣菜幼苗產生的光線，目前只達到閱讀所需的光線量的千分之一。但是，研究人員相信通過進一步優化成分的濃度和釋放率，他們可以增強發光效果及持久度。

此外研究人員還展示了，他們通過添加攜帶螢光素酶抑制劑的納米顆粒，將燈關閉。這使得他們最終培育出的植物可根據環境條件，例如白天有陽光的情況下，停止發光。

之前，創建發光植物的工作主要依靠于基因工程植物來表達熒光素酶基因，但是這是一個費力的過程，而且制造出的光線極其微弱。這些研究主要對象是煙草植物和擬南芥，通常用于植物基因研究。然而，Strano 的實驗室開發出的方法可用于任何植物。目前，除了豆瓣菜，他們還通過芝麻菜、羽衣甘藍、菠菜展示了這項技術。

據研究成員稱，這項技術也用于低強度的室內照明，或者將樹變成自供電的街燈。

Strano 表示，他們的目標是當植物處于幼苗或者成熟時進行特殊處理，并在植物的生命周期持續起作用。通過認真仔細研究，未來他們將開辟一條途徑，讓樹經過處理后直接用于家居照明。

目前，該項技術正在落地。

與泰國房地產開發商合作

Strano周一在曼谷展示他的研究，作為麻省理工學院與泰國首屈一指的房地產開發商Magnolia Quality Development Corporation Limited（MQDC）合作的一部分，該開發商設有可持續發展研發中心RISC，合作旨在減少泰國房地產開發的溫室氣體排放。

在他成功制作了一個依靠豆瓣筍發光的臺燈原型之后，教授和中心將共同研究和開發可以作為自供電路燈運行的樹木。

Strano為這種實驗提出了四種樹木 - 柚木硬木、芒果李、緬甸葡萄和龍腦香科。他們將研究哪些葉子最合適，因為不同的葉子具有不同的特質。有些葉子是蠟狀的，有些葉子的表面更容易滲透。

他們希望開發出可以發光的樹木，作為Forestias的街燈。Forestias位于曼谷郊區班納，占地119英畝，由MQDC開發，是一個綜合用途項目，以“想象幸福”概念推進，將自然生態系統融入社區。

Strano的最終目標是開發可以照明樹木，在新項目中充當街燈，該項目計劃在5年后開放。

未來，研究人員希望在這一技術的基礎上，開發出一種將納米顆粒油漆或噴涂到植物葉子上的方法，這樣可以將樹和其他大型植物轉變為光源。

Strano計劃在11月返回曼谷，屆時他希望能帶來第二代技術的原型，在RISC實驗室展示成果。他說，如果這項研究取得如此成果，可以發光的樹木肯定會更經濟，因為它沒有能源成本，不需要接入電力系統。

RISC首席顧問Singh Intrachooto表示，Strano的工作為進一步將自然生態系統融入住宅社區開辟了令人興奮的可能性。他補充說，照明占全球能源消耗量的20％左右，因此發光的樹木可以帶來巨大的環境效益。