Псалтис и его коллеги опубликовали новую статью в журнале APL Photonics от AIP Publishing, в которой приводятся примеры так называемой оптофлюидики в растениях. Optofluidics объединяет оптические системы, которые реагируют на свет и управляют им, с микрофлюидными системами, которые перемещают жидкости через небольшие каналы. Псалтис, который помог запустить область оптофлюидики в статье 2006 года в журнале Nature, говорит, что надеется привлечь внимание оптического сообщества к физиологии растений.
«Я был очарован тем, как растения используют микрофлюидику и оптику для движения, изменения цвета и перекачивания воды», – сказал Псалтис. «Мы надеемся, что написание этой статьи послужит вдохновением для новых идей в оптофлюидных устройствах."
Псалтис и его коллеги погрузились в научную литературу о растениях и выбрали пять взаимодействий света и жидкости, чтобы выделить их. Они исследовали фотосинтез – процесс, который растения используют для преобразования солнечного света в сахар. Они также изучили недавнюю литературу о опосредованном светом движении хлоропластов, которые представляют собой крошечные органеллы в растениях, содержащие зеленый фотосинтетический пигмент хлорофилл.
Помимо топлива, растения также используют свет для перемещения большого количества воды.
Псалтис говорит, что его больше всего удивило и вдохновило то, как растения высасывают воду из земли, контролируют ее температуру и предохраняют от высыхания.
«Завод фактически не оптимизирует преобразование света в сахар», – сказал Псалтис. "В дереве, например, большая часть энергии используется для нагрева и испарения воды."
Процесс испарения втягивает воду из земли в листья дерева, где она играет важную роль в фотосинтезе.
Ночью, когда фотосинтез прекращается, многие растения экономят воду, закрывая поры в своих листьях, называемые устьицами. Устьицы – еще один пример оптико-жидкостной системы. Солнечный свет направляет поток ионов через мембраны в устьицах, что, в свою очередь, заставляет жидкость течь в клетки, и они раздуваются.
Псалтис сказал, что на его собственные исследования повлияло то, что он узнал во время написания статьи APL Photonics. Теперь он более внимательно изучает, как мембраны контролируют поток жидкости и как их можно использовать в оптико-жидкостных устройствах.
В документе освещена лишь небольшая часть существующих исследований растений.
Псалтис сказал, что надеется, что другие будут мотивированы, чтобы глубже погрузиться в резервуар знаний.
«Существует огромное количество литературы по физиологии растений, которую могут изучить технологи», – сказал он.