Forscher der CU Boulder entwickeln aus Algen gedruckte lebende Lichtquellen

Technik, Energie und Einsatz

Diese Lichtblitze sind zwar brilliant, aber vorübergehend und dauern nur einen Bruchteil einer Sekunde. Srubar und sein Team wollten herausfinden, ob sie die physikalische Reizung überwinden und die Chemie nutzen können, um das Leuchten „aufrechtzuerhalten".

Die Forscher experimentierten mit der Umgebung der Algen und stellten fest, dass eine Verschiebung des pH-Werts – insbesondere durch eine saure Lösung, die Tomatensaft ähnelt – ein anhaltendes Leuchten auslösen kann, das bis zu andauert.

Dieser Übergang anhaltenden Beleuchtung deutet darauf hin, dass die Chemie als „Lichtschalter" fungieren kann, der diese photosynthetischen Organismen in langlebige, kohlenstoffabsorbierende Lichtquellen für zukünftige Technologien verwandelt.

Was die Studie zeigt

Um die biolumineszenten Algen in eine funktionale Technologie zu überführen, schwebten die Forscher die Zellen in einem biokompatiblen Hydrogel und setzten 3D-Druckverfahren ein, um komplexe, leuchtende Strukturen herzustellen.

Anschließend wurde durch das Aufbringen Lösungen auf die gedruckten Formen ein anhaltendes blaues Leuchten über das gesamte Material ausgelöst. Die Algen überlebten den Druckprozess. Bemerkenswerterweise blieben die Algen in diesem Gel-Umfeld über mehrere Wochen hinweg gesund und aktiv.

Und diejenigen, die mit einem sauren Stimulans behandelt wurden, behielten auch nach einem Monat Nutzung 75 Prozent ihrer ursprünglichen Helligkeit bei. „Es war ein sehr aufregender Moment, als wir den richtigen chemischen Stimulans fanden, der es ermöglichte, dass das Licht lange anhält", sagte Giulia Brachi, Erstautorin und wissenschaftliche Mitarbeiterin im Department of Civil, Environmental, and Architectural Engineering. „Dies ist das erste Mal, dass wir herausgefunden haben, wie man Lumineszenz aufrechterhalten kann."Zukünftige Anwendungen Da diese Algen sich, Meerwasser und CO₂ ernähren, stellen sie eine Lichtquelle dar, die tatsächlich die Luft reinigt.Die Forscher stellen sich eine Welt vor, in der autonome Unterwasserroboter leuchtende Haut verwenden, um den Tiefen des Ozeans ohne schwere Batterien zu navigieren.

Technik, Energie und Einsatz

Diese lebendigen Materialien könnten zudem als Warnsignale für die Wasserqualität dienen, indem sie bei Anwesenheit bestimmter Toxine heller leuchten oder ihre Leuchtkraft verringern. Derzeit sucht das Team nach weiteren chemischen Auslösern und möchte untersuchen, wie viel Kontrolle sie über ihre winzigen, leuchtenden Partner ausüben können.

Gelingt dies, wird die Zukunft des Lichts sowohl hell als auch lebendig sein. Die Studie wurde am 6. Mai im Fachjournal Science Advances veröffentlicht.