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能够检测爆炸物的神奇菠菜

发布时间:2019-03-24 16:34:37

植物从土壤中吸收化学爆炸物,使其叶子中的特殊传感器发光

近日,美国的科学家们研发出一种仿生菠菜,这种菠菜可以吸收地下水中的爆炸物分子,并且发射出红外信号。

清除土壤中的污染物是一项费时费力的工作。然而,在被污染的区域种植植物是一种既经济又可持续的方法。众所周知的植物修复技术(phytoremediation),就是利用植物根部可以吸收营养,

能够检测爆炸物的神奇菠菜

叶和茎能够储存营养的能力来消除污染。当植物吸收了土壤中的污染物后,就可将其拔除从而清除污染。

麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)的Min Hao Wong介绍道,“植物的这种性能使其成为理想的污染物检测器。植物通过蒸腾作用,从土壤中吸收水分和其他分析物,甚至能够在其组织中积聚痕量级的分析物。”

为了开发利用这种潜能,Wong和同事制造出一种纳米仿生植物,该植物不但可以检测地下水中的爆炸物,还可以标明爆炸物的位置。研究团队首先向菠菜叶子中注入有红外荧光特性的碳纳米管(carbon nanotubes ,CNTs)。然后,用粗棉布包裹住菠菜的根部,将常见的爆炸物成分三硝基苯酚(picric acid ,2,4,6-trinitrophenol)滴在其上。

Wong解释道,“我们首先设计了基于碳纳米管的传感器,该传感器可以选择性地响应硝基芳香化合物。当硝基芳香化合物存在时,碳纳米管的荧光便会消失。另外,我们还设计了一个信号强度不变的对照传感器。当植物根部吸收硝基芳香化合物,将其运输到叶子时,夜视仪上的红外信号会减弱,并可通过WiFi将信号传输到智能上。由于对照传感器也被注入叶子,这两个传感器形成了一组高对比度的信号。

Wong评价道,“在该领域中,简单的碳纳米管系统使得这种方法容易被采用。虽然还有复杂的环境和技术问题有待探索,但是我们相信这种碳纳米管植物有着良好的前景。”

Wong的团队对该植物的应用前景相当自信,他们还为此创立了一个名为Plantea的公司,来继续探索如何在工业界应用这种植物。

新加坡南洋理工大学 (Nanyang Technological University)的生物纳米系统专家Martin Pumera称赞道,“这是纳米工程领域的范例,这些爆炸物检测植物对环境修复十分重要。”

翻译:杨镐羽 审稿:林然

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