பல வண்ணங்களில் இருளில் ஒளிரும் சதைப்பற்றுள்ள தாவரங்களை அறிமுகப்படுத்திய சீன விஞ்ஞானிகள்: நிலையான தாவர அடிப்படையிலான ஒளியமைப்பை நோக்கிய முன்னேற்றம்

ஒளிரும் சதைப்பற்றுள்ள தாவரங்கள்: தாவர அடிப்படையிலான ஒளியமைப்பில் ஏற்பட்டுள்ள திருப்புமுனை

சூரியன் மறைந்த பிறகு பல வண்ணங்களில் ஒளிரும் தோட்டத்தையோ, இருளில் படிக்கப் போதுமான வெளிச்சம் தரும் உயிருள்ள தாவரச் சுவரையோ கற்பனை செய்து பாருங்கள். Avatar திரைப்படத்தில் வரும் உயிரொளிரும் தாவரங்களை நினைவூட்டும் இந்தக் காட்சி, தென் சீன வேளாண்மைப் பல்கலைக்கழக விஞ்ஞானிகள் குழுவின் முயற்சியால் இப்போது நனவாகும் நிலையை நெருங்கியுள்ளது. அவர்களது சமீபத்திய சாதனை: சூரிய ஒளியைப் பயன்படுத்தி மீண்டும் ஒளியேற்றிக்கொள்ளும், உலகின் முதல் பல வண்ணங்களில் இருளில் ஒளிரும் சதைப்பற்றுள்ள தாவரங்கள். இவை நிலையான, தாவர அடிப்படையிலான ஒளியமைப்புகளுக்கு வழிவகுக்கக்கூடும்.

சிறப்பாக வடிவமைக்கப்பட்ட ஒளிர்பொடி துகள்களை இலைகளில் செலுத்தி உருவாக்கப்பட்ட இந்த ஒளிரும் சதைப்பற்றுள்ள தாவரங்கள், சிறிய இரவு விளக்கைப் போலப் பிரகாசிக்கின்றன. அவற்றை பச்சை, நீலம், சிவப்பு, ஏன் வெள்ளை நிறத்தில்கூட ஒளிரச் செய்ய முடியும். இந்தப் புதுமை கண்களைக் கவர்வதோடு மட்டுமல்லாமல், வீடுகள், தோட்டங்கள், பொது இடங்கள் ஆகியவற்றில் சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த ஒளியமைப்புக்கான நடைமுறைப் பயன்பாடுகளையும் வழங்கக்கூடும்.

இந்தச் சதைப்பற்றுள்ள தாவரங்கள் எப்படி ஒளிர்கின்றன?

இந்தத் தாவரங்கள் ஒளிர்வதன் ரகசியம் நீடித்த ஒளிர்வுத் தன்மையுள்ள ஒளிர்பொடி துகள்களில் உள்ளது. இருளில் ஒளிரும் பொம்மைகள் மற்றும் வண்ணப்பூச்சுகளில் காணப்படும் பொருட்களைப் போன்றவை இவை. சூரிய ஒளி அல்லது LED ஒளியில் படும்போது, இந்தத் துகள்கள் ஆற்றலை உறிஞ்சி, பின்னர் இரண்டு மணி நேரம் வரை காணக்கூடிய ஒளியாக மெதுவாக வெளியிடுகின்றன. இந்தச் செயல்முறை எளிமையானது, செலவு குறைவானது; தாவரத்தின் மரபணுக்களை மாற்ற வேண்டிய அவசியமும் இல்லை.

இந்த விளைவை உருவாக்க, ஆராய்ச்சியாளர்கள் ஸ்ட்ரான்ஷியம் மற்றும் அலுமினியத்தால் ஆன, பிற உலோகங்கள் கலக்கப்பட்ட ஒளிர்பொதிகளை அரைத்து, சுமார் 7 மைக்ரோமீட்டர் அகலமுள்ள துகள்களாக உருவாக்கினர். இது மனித இரத்தத்தின் சிவப்பணுவின் அளவுக்கு ஏறத்தாழ சமம். இந்த அளவு மிக முக்கியமானதாக இருந்தது: சிறிய நுண்துகள்கள் தாவரத் திசுக்களில் எளிதாக நகர்ந்தாலும், மங்கலான ஒளியையே வெளியிட்டன. பெரிய துகள்கள் பிரகாசமாக ஒளிர்ந்தன; ஆனால் இலைகளுக்குள் பரவ முடியவில்லை. சரியாகப் பொருந்திய 7 மைக்ரோமீட்டர் “கோல்டிலாக்ஸ்” துகள்கள், சதைப்பற்றுள்ள தாவரத்தின் சதைப்பிடிப்பான இலைகள் முழுவதும் விரைவாகவும் சீராகவும் பரவி, ஒரே மாதிரியான தெளிவான ஒளிர்வை உருவாக்கின.

ஒவ்வொரு இலையிலும் தனித்தனியாகத் துகள்களைச் செலுத்த வேண்டும். ஒரு தாவரத்துக்கு இந்தச் செயல்முறை சுமார் 10 நிமிடங்கள் எடுக்கும்; பயன்படுத்தும் பொருட்களின் செலவு சுமார் 1.40 டாலர். சூரிய ஒளியிலோ உட்புற LED விளக்குகளின் கீழோ சில நிமிடங்கள் ஒளியேற்றிய பிறகு, சிகிச்சை அளிக்கப்பட்ட தாவரங்கள் இரண்டு மணி நேரம் வரை ஒளிரும்; காலப்போக்கில் ஒளியின் பிரகாசம் படிப்படியாகக் குறையும். ஆராய்ச்சியாளர்களின் கூற்றுப்படி, குறைந்தது பத்து நாட்களுக்கு இந்த ஒளியை மீண்டும் மீண்டும் ஏற்றலாம்.

சதைப்பற்றுள்ள தாவரங்கள் ஏன்?

எல்லா தாவரங்களுக்கும் இந்த ஒளிரும் மாற்றம் பொருந்தாது. ஆராய்ச்சியாளர்கள் போக் சாய், கோல்டன் பொத்தோஸ் உள்ளிட்ட பல்வேறு வகைகளில் இந்த முறையைச் சோதித்தனர். ஆனால், சதைப்பற்றுள்ள தாவரங்கள் மட்டுமே—குறிப்பாக Echeveria 'Mebina' வகை—வலுவான, சீரான ஒளிர்வைத் தந்தன. இதற்குக் காரணம், அவற்றின் இலைகளின் தனித்துவமான அமைப்பு: அடர்த்தியான சதைப்பிடிப்பான திசுக்களுக்கும் செல்களுக்கு இடையிலான ஒப்பீட்டளவில் பெரிய இடைவெளிகளுக்கும் இடையே, மைக்ரோமீட்டர் அளவிலான ஒளிர்பொடி துகள்கள் சமமாகப் பரவி, சீரான நீடித்த ஒளிர்வை உருவாக்குகின்றன. இதற்கு மாறாக, மெல்லிய இலைகளைக் கொண்ட தாவரங்கள் துகள்களை உறிஞ்சத் தவறின அல்லது திட்டுத்திட்டான ஒளிர்வையே உருவாக்கின.

அறிவியல் புனைகதையிலிருந்து உயிருள்ள இரவு விளக்குகள் வரை

இந்த ஆய்வுக்கான தூண்டுதல் ஓரளவு மக்கள் கலாசாரத்திலிருந்து கிடைத்தது. திட்டத்தின் முதன்மை ஆராய்ச்சியாளரான டாக்டர் ஷூட்டிங் லியு விளக்கியபடி, Avatar படத்தில் வரும் ஒளிரும் தாவரங்களும், உயிருள்ள சூரிய ஆற்றல் விளக்குகளை உருவாக்கும் எண்ணமும் குழுவுக்கு ஊக்கமளித்தன. இதற்கு முன், புகையிலை அல்லது பெட்டூனியா தாவரங்களில் மின்மினிப் பூச்சி அல்லது காளான்களின் மரபணுக்களைச் செலுத்துவது போன்ற மரபணு மாற்ற முறைகள் மூலம் ஒளிரும் தாவரங்களை உருவாக்க முயற்சிக்கப்பட்டது. ஆனால் அவை மங்கலான பச்சை ஒளியை மட்டுமே தந்தன; வண்ணங்களின் வகையிலும் பிரகாசத்திலும் வரம்புகளைக் கொண்டிருந்தன.

ஒளி வெளியிடும் துகள்களைச் செலுத்திய பொருள் அடிப்படையிலான அணுகுமுறைகளும் பிரகாசம் மற்றும் சீரான ஒளிர்வு ஆகியவற்றில் சிரமங்களைச் சந்தித்தன. ஒளிர்பொடி துகள்களின் அளவையும் கலவையையும் மேம்படுத்தி, பொருத்தமான தாவர அமைப்பைத் தேர்ந்தெடுத்தால் இந்த வரம்புகளைத் தாண்ட முடியும் என்பதை குழு உணர்ந்தபோது திருப்புமுனை ஏற்பட்டது. இதன் விளைவாக, ஒரே தாவரத்தில்கூட பல வண்ண ஒளிகளின் வானவில் போலப் பல நிறங்களில் ஒளிரும் சதைப்பற்றுள்ள தாவரங்கள் உருவாகின.

ஒளிச் சுவரை உருவாக்குதல்

தங்கள் கண்டுபிடிப்பின் நடைமுறைப் பயன்பாட்டை எடுத்துக்காட்ட, விஞ்ஞானிகள் 56 ஒளிரும் சதைப்பற்றுள்ள தாவரங்களைக் கொண்டு ஒரு சுவரை அமைத்தனர். ஒளியேற்றப்பட்டபோது, அருகிலுள்ள பொருட்களை ஒளிரச் செய்யும் அளவுக்கு அந்தச் சுவர் வெளிச்சம் தந்தது; இருளில் எழுத்துகளைப் படிக்கவும் மக்களுக்கு உதவியது. வீடுகள், அலுவலகங்கள் அல்லது பொது இடங்களில் சுற்றுப்புற ஒளியமைப்புக்குத் தாவர அடிப்படையிலான அமைப்புகளைப் பயன்படுத்துவதற்கான சாத்தியத்தை இந்த உயிருள்ள ஒளி நிறுவல் காட்டுகிறது. இதன் மூலம் பாரம்பரிய மின்விளக்குகளையும் அவற்றுடன் தொடர்புடைய கரிம உமிழ்வையும் சார்ந்திருப்பது குறையலாம்.

இந்தத் தொழில்நுட்பம் எவ்வளவு பாதுகாப்பானது, நிலையானது?

இந்த முறையின் முக்கிய நன்மைகளில் ஒன்று அதன் எளிமையும் குறைந்த செலவும் ஆகும். அதிகச் செலவையும் ஒழுங்குமுறைச் சிக்கல்களையும் ஏற்படுத்தும் மரபணுப் பொறியியலைப் போலல்லாமல், ஒளிர்பொடி துகள்களைச் செலுத்துவது எளிதானது; அது தாவரத்தின் DNA-வை மாற்றுவதில்லை. பயன்படுத்தப்படும் பொருட்கள் நுகர்வோர் பொருட்களில் காணப்படுவதைப் போன்றவை; குறுகிய காலத்தில் அவை தாவரங்களுக்குத் தீங்கு விளைவிப்பதாகத் தெரியவில்லை. பத்து நாட்கள் கண்காணிப்பின்போது, சிகிச்சை அளிக்கப்பட்ட தாவரங்கள் பாதிப்பு அல்லது மனஅழுத்த அறிகுறிகள் இன்றி இயல்பாக வளர்ந்தன. பச்சையம், சர்க்கரை, புரதம் ஆகியவற்றின் அளவுகள் நிலையாக இருந்தன. இந்தச் செயல்முறை தாவரங்களுக்கு நச்சுத்தன்மை கொண்டதல்ல என்பதை இது சுட்டிக்காட்டுகிறது.

ஆனால், இந்தத் துகள்களால் தாவரங்களுக்கும், அவற்றைக் கையாளக்கூடிய அல்லது தவறுதலாக உட்கொள்ளக்கூடிய மனிதர்களுக்கும் ஏற்படக்கூடிய நீண்டகாலப் பாதுகாப்பு இன்னும் ஆய்வில் உள்ளது. ஒளிரும் சதைப்பற்றுள்ள தாவரங்களை வீடுகளிலும் பொது இடங்களிலும் பாதுகாப்பாகப் பயன்படுத்த முடியும் என்பதை உறுதிப்படுத்த, ஆராய்ச்சியாளர்கள் மேலும் உயிரியல் பாதுகாப்பு மதிப்பீடுகளை மேற்கொண்டு வருகின்றனர். இந்தத் தொழில்நுட்பம் நம்பிக்கையளிப்பதாக இருந்தாலும், பரவலான பயன்பாட்டுக்கு முன் கூடுதல் ஆய்வு தேவை என்று நிபுணர்கள் எச்சரிக்கின்றனர்.

சுற்றுச்சூழல் தாக்கமும் எதிர்கால வாய்ப்புகளும்

தாவர அடிப்படையிலான ஒளியமைப்பின் சுற்றுச்சூழல் நன்மைகள் குறிப்பிடத்தக்கவை. ஒளியை உறிஞ்சி சேமிக்கும் தாவரங்களின் இயல்பான திறனைப் பயன்படுத்தி, அதனைப் பொறியியல் முறையில் உருவாக்கப்பட்ட பொருட்களுடன் இணைப்பதன் மூலம், குறைந்த கரிம உமிழ்வைக் கொண்ட மின்சார ஒளியமைப்புக்கு மாற்றுகளை உருவாக்க விஞ்ஞானிகள் நம்புகின்றனர். ஒளிரும் தாவரங்களை அலங்காரத்திற்காகவும், இரவு விளக்குகளாகவும், நடைபாதைகள் மற்றும் தோட்டங்களை ஒளிரச் செய்யவும் பயன்படுத்தலாம். தொழில்நுட்பம் மேம்படும்போது, தெருவிளக்குகளுக்குப் பதிலாகப் பயன்படுத்தக்கூடிய ஒளிரும் மரங்கள் அல்லது புதர்களை உருவாக்குவது சாத்தியமாகலாம். இதனால் ஆற்றல் நுகர்வும் ஒளி மாசுபாடும் மேலும் குறையும்.

மற்ற ஒளிரும் தாவரங்களுடன் ஒப்பிடும்போது இது எப்படி வேறுபடுகிறது?

ஒளிரும் தாவரங்களை உருவாக்கும் முயற்சி 1980களின் பிற்பகுதியில் தொடங்கியது. அப்போது ஆராய்ச்சியாளர்கள் மங்கலான உயிரொளிர்வை உருவாக்க, மின்மினிப் பூச்சிகளின் மரபணுக்களை முதன்முதலில் புகையிலைத் தாவரங்களில் செலுத்தினர். அண்மைக் காலத்தில், Light Bio போன்ற நிறுவனங்கள் மரபணு மாற்றம் செய்யப்பட்ட ஒளிரும் பெட்டூனியாக்களைச் சந்தைக்குக் கொண்டுவந்துள்ளன. ஆனால் அவை மங்கலான பச்சை ஒளியை மட்டுமே வெளியிடுகின்றன; நடைமுறைப் பயன்பாடும் குறைவு. புதிய ஒளிர்பொடி செலுத்தும் முறை, அதன் பிரகாசம், பல்வேறு வண்ணங்கள், பயன்படுத்தும் எளிமை ஆகியவற்றால் தனித்து நிற்கிறது.

Nature மற்றும் Scientific American இதழ்களில் தெரிவிக்கப்பட்டபடி, நீடித்த ஒளிர்வுத் தன்மையுள்ள ஒளிர்பொடிகளைப் பயன்படுத்துவதால் சிவப்பு, நீலம், பச்சை, வெள்ளை உள்ளிட்ட மிகப் பரந்த வண்ணத் தேர்வுகள் கிடைக்கின்றன. வெவ்வேறு ஒளிர்பொடிகளைக் கலந்து, சுற்றுப்புற ஒளியமைப்புக்கு இதமாக இருக்கும் வெதுவெதுப்பான வெள்ளை ஒளியை வெளியிடும் தாவரங்களையும் ஆராய்ச்சியாளர்கள் உருவாக்க முடியும். இந்தச் செயல்முறையை மீண்டும் செய்யவும் முடியும்: தாவரங்களை ஒளியில் வைத்தால் அவற்றின் ஒளியை மீண்டும் மீண்டும் ஏற்றலாம்.

சவால்களும் அடுத்தகட்ட நடவடிக்கைகளும்

ஆர்வம் அதிகமாக இருந்தாலும், ஒளிரும் சதைப்பற்றுள்ள தாவரங்கள் பொதுவான ஒளியமைப்பு முறையாக மாறுவதற்கு முன் பல சவால்கள் உள்ளன. தற்போதைய முறையில் ஒவ்வொரு இலையிலும் தனித்தனியாகத் துகள்களைச் செலுத்த வேண்டும். இது அதிக உழைப்பைத் தேவைப்படுத்துவதுடன், பெரிய அளவிலான உற்பத்திக்கும் நடைமுறைக்கு ஏற்றதல்ல. ஒளியேற்றிய பிறகு சுமார் இரண்டு மணி நேரம் மட்டுமே ஒளிர்வு நீடிக்கிறது. பல பயன்பாடுகளுக்கு இது போதுமானதாக இருந்தாலும், பரவலான பயன்பாட்டுக்கு ஒளிரும் நேரத்தையும் பிரகாசத்தையும் அதிகரிப்பது முக்கியமாகும்.

செலுத்தும் செயல்முறையைத் தானியக்கமாக்குவது, ஒளிர்வின் நீடிப்பை மேம்படுத்துவது, இந்தத் தொழில்நுட்பத்தை மற்ற தாவர வகைகளுக்குப் பொருத்துவது ஆகிய வழிகளை ஆராய்ச்சியாளர்கள் பரிசீலித்து வருகின்றனர். பரவல் மற்றும் பிரகாசத்தை அதிகரிக்க, சிறிய அல்லது வேறுபட்ட வடிவமுள்ள ஒளிர்பொடி துகள்களைப் பயன்படுத்துவதையும் அவர்கள் ஆராய்கின்றனர். பரவலான பயன்பாட்டின் சுற்றுச்சூழல் மற்றும் உடல்நலத் தாக்கங்களை மதிப்பிட நீண்டகால ஆய்வுகள் தேவைப்படும்.

பொதுமக்களின் எதிர்வினையும் பண்பாட்டுத் தாக்கமும்

ஒளிரும் சதைப்பற்றுள்ள தாவரங்கள் குறித்த அறிவிப்பு, சமூக ஊடகங்களிலும் செய்தி ஊடகங்களிலும் பரவலான ஆர்வத்தைத் தூண்டியுள்ளது. உயிருள்ள இரவு விளக்குகள் என்ற எண்ணமும், மாயாஜாலம் நிறைந்த ஒளிரும் தோட்டங்களை உருவாக்கும் சாத்தியமும் பலரைக் கவர்ந்துள்ளன. இந்தத் தொழில்நுட்பம் அறிவியல் புனைகதை மற்றும் கற்பனை உலகங்களுடனான ஒப்பீடுகளுக்கும் வழிவகுத்துள்ளது. இயற்கையிலும் பண்பாட்டிலும் உயிரொளிர்வு நீடித்த ஈர்ப்பைக் கொண்டிருப்பதை இது எடுத்துக்காட்டுகிறது.

"இந்தத் தாவரங்கள் மின்மினிப் பூச்சிகள் அல்லது ஆழ்கடல் உயிரினங்களைப் போல ஒளிர முடிந்தால், வீடுகள் அல்லது தோட்டங்களுக்கு குறைந்த செலவில், சூரிய ஆற்றலால் இயங்கும், அழகான ஒளியமைப்பை வழங்கக்கூடும்," என்று ஒரு ஆராய்ச்சியாளர் கூறினார். இந்தத் திட்டம் உருவாக்கிய வியப்பையும் சாத்தியத்தையும் அவரது கருத்து பிரதிபலிக்கிறது.

சுருக்கமாக

• சீன விஞ்ஞானிகள், நீடித்த ஒளிர்வுத் தன்மையுள்ள ஒளிர்பொடி துகள்களை இலைகளில் செலுத்தி, உலகின் முதல் பல வண்ணங்களில் இருளில் ஒளிரும் சதைப்பற்றுள்ள தாவரங்களை உருவாக்கியுள்ளனர்.
• இந்தத் தாவரங்கள் பச்சை, நீலம், சிவப்பு, வெள்ளை ஆகிய நிறங்களில் ஒளிரும். சூரிய ஒளி அல்லது LED ஒளியில் ஒளியேற்றிய பிறகு, சிறிய இரவு விளக்கைப் போல இரண்டு மணி நேரம் வரை பிரகாசிக்கும்.
• ஒளிர்பொடி துகள்களின் அளவையும் கலவையையும் மேம்படுத்தி, துகள்கள் சீராகப் பரவுவதற்கு சதைப்பற்றுள்ள தாவர இலைகளின் தனித்துவமான அமைப்பைப் பயன்படுத்துவதே இந்தச் சாதனையின் அடிப்படை.
• இந்த முறை எளிமையானது, செலவு குறைவானது; மரபணு மாற்றம் தேவையில்லை. ஆனால் ஒவ்வொரு இலையிலும் தனித்தனியாகத் துகள்களைச் செலுத்த வேண்டும்.
• வீடுகள், தோட்டங்கள், பொது இடங்களுக்கான நிலையான, தாவர அடிப்படையிலான ஒளியமைப்பு இதன் சாத்தியமான பயன்பாடுகளில் அடங்கும். பாதுகாப்பு மற்றும் பெரிய அளவிலான பயன்பாடு குறித்து மேலும் ஆய்வு தேவை.
• இந்தப் புதுமை பொதுமக்களின் கற்பனையைக் கவர்ந்துள்ளது; சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்த, உயிருள்ள ஒளியமைப்பு முறைகளின் புதிய காலத்துக்கு இது வழிவகுக்கக்கூடும்.