Kỳ diệu sen đá phát quang thành đèn đường

Cây phát quang trong bóng tối đủ sáng để chiếu rọi đường phố vào ban đêm nghe có vẻ giống như chuyện khoa học viễn tưởng. Song trong thời gian qua, các nhà khoa học đã thật sự đưa cây phát quang ra hiện thực.

Mới đây, một nhóm các nhà nghiên cứu Trung Quốc vừa công bố thành quả nghiên cứu của họ về cây phát quang trên tạp chí khoa học Matter hồi cuối tháng 8.

Trong công bố kết quả nghiên cứu, nhóm nghiên cứu cho biết đã thành công tạo ra những cây sen đá phát quang đa sắc đầu tiên và sáng nhất từ trước đến nay, theo đài CNN.

“Chúng tôi muốn biến viễn cảnh trong phim thành hiện thực bằng cách sử dụng những vật liệu vốn đã được làm việc trong phòng thí nghiệm. Hãy tưởng tượng những hàng cây phát sáng thay thế đèn đường” - bà Shuting Liu, nhà sinh học tại ĐH Nông nghiệp Hoa Nam (tỉnh Quảng Châu, Trung Quốc) và là đồng tác giả nghiên cứu công bố, cho biết.

Tìm ra phương pháp

Năm 2018, các kỹ sư tại Viện Công nghệ Massachusetts (Mỹ) đã thành công trong việc tạo ra cây phát quang bằng phương pháp cho các hạt nano kích thích khả năng phát quang xâm nhập vào lá cây cải xoong.

Đến năm 2020, các nhà khoa học đã thành công chuyển các trình tự gen từ những loài nấm phát sáng vào cây thuốc lá và tích hợp chúng vào quá trình trao đổi chất của cây, từ đó tạo ra cây thuốc lá phát ra ánh sáng xanh lục rực rỡ trong suốt vòng đời của mình.

Trong khi đó, để làm cây phát sáng, bà Liu và đồng nghiệp đã tiêm hợp chất strontium aluminate vào lá của loài sen đá Echeveria Mebina. Đây là một hợp chất thường được dùng trong đồ chơi phát quang, có khả năng hấp thụ ánh sáng và dần dần phát xạ lại theo thời gian.

Thách thức ở chỗ hợp chất này có thể dễ dàng phân hủy trong cây sen đá và gây hại cho mô, song nhóm nghiên cứu đã thành công phát triển một lớp phủ hóa học bảo vệ chất này khi tồn tại trong cây.

Việc tiêm trực tiếp hợp chất vào cây sen đá cho phép các nhà khoa học tạo ra nhiều màu hơn như đỏ, xanh lam và xanh lục. Do hạn chế từ sắc tố tự nhiên, các phương pháp trước đó chỉ có thể khiến cho cây phát quang phát ra ánh sáng xanh lục.

“Mục tiêu của chúng tôi là tích hợp vật liệu phát sáng đa sắc, phát quang lâu dài vào cây, vượt qua giới hạn màu sắc thông thường và cung cấp một cách thức lưu trữ và phát xạ ánh sáng độc lập với quang hợp. Về cơ bản, đây là một chiếc đèn sống được sạc sáng'” - bà Liu giải thích.

Thành công không chỉ dừng lại trong phòng thí nghiệm. Nhóm nghiên cứu cũng tạo ra một bức tường từ 56 cây sen đá phát quang với độ sáng đủ để nhìn được chữ, hình ảnh và người đứng gần tường cây.

Sau khi được tiêm và tiếp xúc với ánh sáng mặt trời trực tiếp vài phút, tường cây sen đá phát quang này có thể phát sáng trong tối đa 2 giờ.

Mặc dù ánh sáng yếu dần theo thời gian, bà Liu cho biết cây sen đá "có thể được sạc lại nhiều lần bằng cách tiếp xúc với ánh nắng” và cây có thể tiếp tục phát sáng sau khi mặt trời lặn nhờ năng lượng dự trữ.

Theo bà Liu, khả năng phát quang này của cây sen đá vẫn duy trì được tới 25 ngày sau khi xử lý, và các lá già đã tiêm hạt phát quang vẫn cho ra ánh sáng dưới tia cực tím “ngay cả sau khi héo”.

Hoài nghi và hy vọng

Nhóm nghiên cứu nhận định kết quả ứng dụng trên cho thấy “tiềm năng của cây phát quang như hệ thống chiếu sáng bền vững và hiệu quả, có khả năng hấp thụ ánh sáng mặt trời ban ngày và phát sáng ban đêm”.

Tuy nhiên, nhiều nhà khoa học khác tỏ ra hoài nghi về tính khả thi của ý tưởng cây phát quang làm “đèn đường sống” này.

“Tôi thích nghiên cứu này, nó thú vị, nhưng tôi nghĩ nó vượt xa công nghệ hiện tại và có thể vượt quá khả năng chịu đựng của cây. Với lượng chiếu sáng hạn chế mà cây có thể phát ra, tôi không thấy chúng có thể thay thế đèn đường trong tương lai gần” - ông John Carr, GS. khoa học thực vật tại ĐH Cambridge (Anh), nói với CNN.

Bà Liu cũng thừa nhận rằng những cây phát sáng này “vẫn còn rất xa mới có thể cung cấp chiếu sáng thực sự”, vì cường độ phát quang của chúng hiện vẫn quá yếu cho các ứng dụng thực tế.

Thêm vào đó, bà Liu cho biết “việc đánh giá an toàn của hạt phát sáng đối với cả thực vật và động vật vẫn đang được tiến hành”. Hiện tại, cây phát sáng “chủ yếu có thể phục vụ như vật trang trí hay đèn ngủ nhỏ xinh”.

“Song trong tương lai, nếu chúng tôi có thể tăng cường đáng kể độ sáng và kéo dài thời gian phát quang và khi tính an toàn được chứng minh đầy đủ, chúng tôi có thể hình dung những khu vườn hay không gian công cộng được chiếu sáng nhẹ nhàng vào ban đêm bởi cây phát sáng” - bà Liu nói thêm.