Investigadores utilizan la nanotecnología para aprovechar la energía lumínica de las luciérnagas

Nanorods, creado con enzimas de luciérnaga de 

color naranja

Las luciérnagas, nanorods, y las luces de navidad que tienen en común. Bien, algún día, los consumidores pueden comprar cuerdas de varios colores de luz que no necesita electricidad ni baterías a brillar. Los científicos de la Universidad de Syracuse (SU) encontraron una nueva manera de aprovechar la luz natural que producen las luciérnagas (llamado bioluminiscencia) con la nanociencia. Su avance produce un sistema que es de 20 a 30 veces más eficientes que las producidas durante los experimentos anteriores.

Todo es sobre el tamaño y la estructura de la costumbre, nanorods cuántica, que se producen en el laboratorio por Mathew Maye, profesor asistente de química en la universidad de la UB de las Artes y las Ciencias, y Rebeka Alam, un candidato a doctorado de química. Maye es también miembro del Instituto de Biomateriales de Siracusa.

La luz de las luciernagas es uno de los mejores ejemplos de la naturaleza de la bioluminiscencia, señala el prof. Maye. La luz es muy brillante y eficiente. Hemos encontrado una nueva manera de aprovechar la biología para los no biológicos mediante la manipulación de las aplicaciones de la interfaz entre los componentes biológicos y no biológicos. A partir de su trabajo, "Diseño de barras cuántica para la transferencia de energía optimizado con enzimas luciferasa de luciérnaga," fue publicado en línea en la revista Nano Letters .

Luciérnagas producen luz mediante una reacción química entre la luciferina y su contraparte, la enzima luciferasa. En el laboratorio, el prof. Maye, la enzima lucifersa está unida a la superficie de nanorod; luciferina, que se añade después, sirve como combustible. La energía que se libera cuando el combustible interactua con la enzima se transfiere a los nanopilares, haciendo que brillen. El proceso se llama bioluminiscencia de energía de resonancia de transferencia (BRET).

El truco para aumentar la eficiencia del sistema es disminuir la distancia entre la enzima y la superficie de la varilla y para optimizar la arquitectura de la varilla. El prof. Maye agrega, " Hemos diseñado un camino para unir químicamente, genéticamente manipulada enzimas luciferasa directamente a la superficie de la nanorod". El prof. Maye y colaboradores en la universidad de Connecticut proporcionaron la enzima luciferasa manipulada genéticamente.

El nanorods se componen de una carcasa exterior de sulfuro de cadmio y un núcleo interior de seleniuro de cadmio. Ambos son metales semiconductores. Manipulando el tamaño del núcleo, y la longitud de la varilla, altera el color de la luz que se produce. Los colores producidos en el laboratorio no son posibles para las luciérnagas. Los nanorods producen resplandores verde, naranja y rojo,a diferencia de las luciérnagas, que naturalmente, emiten un brillo amarillento. La eficiencia del sistema se mide en una escala BRET. Los investigadores encontraron que las varas  más eficientes (en una escala BRET de 44) se produjeron por una arquitectura varilla especial (llamado varilla en varilla) donde la luz emitida estaba en el rango del infrarrojo cercano. La luz infrarroja tiene longitudes de onda mayores que la luz visible y es invisible a los ojos. Iluminación infrarroja es importante para las cosas tales como gafas de visión nocturna, telescopios, cámaras e imágenes médicas.

El efecto de la luz de luciérnaga integrados a nanorods en la actualidad sólo existen en su laboratorio de química. La investigación adicional está en curso para desarrollar métodos de mantenimiento de la reacción química y la transferencia de energía por largos periodos de tiempo para expandir el sistema. Maye cree que el sistema tiene la mayor promesa de las tecnologías del futuro que la que convierte la energía química directamente en luz, sin embargo, la idea de tener nanorods brillantes que sustituyen a las luces LED no es un tema de ciencia ficción.

El nanorods se hacen de los mismos materiales usados ​​en los chips de ordenador, paneles solares y luces LED. Es posible que algún día la luciérnaga recubiertos nanorods puede ser insertado en las luces de tipo LED que usted no tiene que conectarlo.

Nanorods: En nanotecnología, los nanorods son una morfología de los objetos a nanoescala. Cada una de sus dimensiones varían desde 1-100 nm. Ellos pueden ser sintetizados a partir de metales o materiales semiconductores. Proporciones estándar de aspecto (longitud dividida por anchura) son 3-5. Nanorods son producidos por síntesis química directa. Una combinación de ligandos actuar como agentes de control de la forma de los bonos a diferentes facetas de la nanorod con diferentes puntos fuertes. Esto permite que diferentes caras de la nanorod a crecer a un ritmo diferente, produciendo un objeto alargado.

Las aplicaciones de la nanorods son diversas, que van desde las tecnologías de visualización (la reflectividad de las barras puede ser cambiado al cambiar su orientación, con un campo eléctrico aplicado) a los sistemas microelectromecánicos (MEMS).

Nanorods basados ​​en materiales semiconductores también han sido investigados para su aplicación como aprovechamiento de la energía y los dispositivos emisores de luz. En el año 2006, Ramanathan et al. col. demonstrated1 de campo eléctrico de fotoluminiscencia mediada ajustable a partir nanorods de ZnO, con potencial para su aplicación como nuevas fuentes de radiación cercana al ultravioleta.