UV Işığını Kırmızı Işığa Dönüştüren Filmle Bitki Büyümesini Hızlandırma
UV ışığını kırmızı ışığa dönüştüren bir Eu 3+ film ile kaplanmış plastik levhalar, bitkisel bitkilerin ve ağaçların büyümesini hızlandırabildi.
Bilim adamları europium bazlı ince film kaplama geliştirdiler ve hem bitkisel bitki hem de ağaç büyümesini hızlandırdığını gösterdiler. Bu teknoloji bitki üretim hızını artırabilir ve küresel gıda arzı sorunlarının ele alınmasına yardımcı olma potansiyeline sahiptir. Disiplinlerarası araştırmacı ekibi, Hokkaido Üniversitesi Mühendislik ve Tarım bölümlerinden ve Kimyasal Reaksiyon Tasarımı ve Keşfi Enstitüsü'nden (WPI-ICReDD) oluşuyordu.
Bitkiler, görünür ışığı enerjiye dönüştürmek için fotosentez adı verilen bir işlem kullanırlar. Güneş ışığı, görünür ışığa ek olarak ultraviyole (UV) radyasyon yayar. Bu çalışmada, bilim adamları, bitkilere fotosentezde kullanmak için daha görünür ışık sağlamak için UV radyasyonunu kırmızı ışığa dönüştürebilen bir dalga boyu dönüştürücü malzeme (WCM) kullandılar.
Bilim adamları, bir europium kompleksine dayanan bir WCM geliştirdiler ve ticari olarak temin edilebilen plastik levhalara uygulanabilecek ince bir film kaplama yaptılar. Araştırmacılar sadece filmin UV ışığını kırmızı ışığa dönüştürdüğünü göstermekle kalmadılar, aynı zamanda filmin güneşten gelen faydalı görünür ışığın hiçbirini engellemediğini de gösterdiler. Film daha sonra WCM kaplamalı ve kaplamasız tabakalar kullanılarak bitki büyümesini karşılaştırarak test edildi.
Hem bitkisel bir bitki olan İsviçre pazı hem de Japon karaçam ağaçları için denemeler yapıldı. Yaz aylarında, günlerin uzun olduğu ve güneş ışınlamasının güçlü olduğu zamanlarda, WCM filmlerini kullanırken İsviçre pazı için önemli bir fark gözlenmedi. Bununla birlikte, kış aylarında, günler daha kısa ve güneş ışığı daha zayıf olduğunda, WCM filmleri kullanılarak yetiştirilen İsviçre pazı bitkileri, 63 gün sonra 1.2 kat daha fazla bitki boyu ve 1.4 kat daha fazla biyokütle gösterdi. Araştırmacılar, bu hızlandırılmış büyümeyi, WCM filmleri tarafından sağlanan kırmızı ışık arzının artmasına bağladılar.
Japon karaçam ağaçlarını içeren denemeler de hızlanan büyüme gösterdi. Fideler, büyümenin ilk 4 ayında daha yüksek bir göreceli büyüme oranı gösterdi ve bu da WCM kaplaması olmadan yetiştirilen ağaçlardan 1.2 kat daha büyük bir gövde çapı ve toplam biyokütle 1.4 kat daha büyük bir kök çapı ile sonuçlandı. Kritik olarak, bu, fidelerin bir yıl içinde Hokkaido ormancılığına dikim için standart boyuta ulaşmasını sağladı. WCM filmlerinin kullanımı, fidelerin büyüme süresini iki yıldan bir yıla kadar kısaltabilir ve bu da daha uygun maliyetli bitki üretimi ile sonuçlanabilir.
Bu teknoloji aynı zamanda soğuk iklimlerde gıda güvenliği sorunlarına yardımcı olma potansiyeline sahiptir ve çalışması için herhangi bir elektrik gerektirmediği için faydalıdır. Araştırma ekibine göre, teknolojinin özelleştirilebilirliği özellikle umut verici.
"Dalga boyu değişen bir malzeme kaplaması kullanarak, şeffaf bir filmi başarıyla oluşturabildik ve bitki büyümesini hızlandırma yeteneğini gösterebildik" diyor baş yazar Sunao Shoji. "Işık yayan iyonu rasyonel olarak tasarlayarak, yayılan ışığın rengini yeşil veya sarı gibi diğer renkler olacak şekilde serbestçe kontrol edebiliriz, bu nedenle farklı bitki türleri için optimize edilmiş dalga boyu dönüştürme filmleri oluşturabilmeyi umuyoruz. Bu, yeni nesil tarım ve ormancılık mühendisliği için gelecekteki gelişimin geniş bir yolunu açıyor. "
