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Plantes lumineuses nanobioniques, la luciole inspire le MIT

Connaissez-vous les LEP ? Light-Emitting Plant en anglais. Des plantes lumineuses nanobioniques. Une innovation des ingénieurs du MIT. Explications.
par Vincent Laganier9 janvier 2018

Des plantes lumineuses nanobioniques. Il fallait penser me direz-vous ? Dans une recherche expérimentale du MIT, des plants de cresson émettent de la lumière la nuit. Ici, pas de modification génétique. Il s’agit d’une plante nanobionique.

Quand la luciole inspire le MIT

Les chercheurs ont exploité les propriétés de la luciférine. Cette molécule fait briller les lucioles en réagissant à une enzyme, la luciférase, pour émettre naturellement de la lumière. Enfin, une autre molécule, la co-enzyme A, favorise le processus. Elle élimine les sous-produits de la réaction chimique qui peuvent inhiber l’activité de la luciférase. Une réaction naturelle chez l’insecte, mais comment la transférer à une plante ?

“Notre vision est de faire une plante qui fonctionne comme une lampe de bureau – une lampe qu’il n’est pas nécessaire de brancher. La lumière est finalement alimentée par le métabolisme énergétique de la plante elle-même.”

Michael Strano, Professeur de génie chimique, directeur de la recherche sur les Plantes nanobioniques, MIT.

Transfert des nanoparticules

Pour transférer cette réaction naturelle de l’insecte à une plante, les chercheurs utilisent une pulvérisation sous-pression très minutieuse réalisée en laboratoire. Trois types de nanoparticules de 10 nanomètres environ sont alors injectés sur les feuilles, comme on peut le voir dans la vidéo du MIT ci-dessous. Ce procédé ressemble à s’y méprendre au principe de l’impression à jet d’encre. Il permet de dessiner un motif, comme l’image ci-dessous.

Luminescence du logo du MIT imprimé sur une feuille de plante type Roquette © Seon-Yeong Kwak, MIT

Objectif : faire rentrer les nanoparticules dans les feuilles via les stomates de plus de 100 nanomètres, des trous minuscules impliqués dans la respiration des végétaux. Des nanoparticules dit “sûres” par les autorités sanitaires américaines, précisent les scientifiques. Une fois dans les feuilles, la luciférine se libère progressivement et réagit avec la luciférase pour émettre de la lumière. Magique non ?

L’opération était réalisée initialement par immersion de la plante, plus simple, mais difficilement applicable à l’échelle d’une arbuste ou d’un arbre…

Durée et quantité d’éclairage

45 minutes pour le premier essai expliquent les scientifiques. Aujourd’hui, ils arrivent à faire durer la luminescence de la plante pendant presque 4 h.

Un plant d’environ 10 cm de haut de cresson mature produit actuellement un millième de la quantité de lumière nécessaire pour lire à proximité.

Eclairage du livre Paradise Lost de John Milton avec des plantes lumineuses nanobionics © Seon-Yeong Kwak, MIT

Plus précisément, les résultats quantifiés dans la Nano Newsletter sont de “1,44 × 1012 photons/ secondes ou 50% de 1 μW d’une diode luminescente commerciale”. Reste à savoir de quelle LED se servent-ils comme référence ?

Les scientifiques pensent qu’ils peuvent augmenter l’intensité lumineuse et prolonger sa durée. Affaire à suivre !

Equipe de recherche MIT

La recherche a été dirigée par la post-doctorante Seon-Yeong Kwak du laboratoire Strano Research Group Plantes nanobioniques.

Pour arriver à cette innovation, trois départements du MIT ont fait équipe. Leurs noms en français :

  • Département de génie chimique,
  • Département de botanique et des sciences végétales,
  • Département de génie chimique et biomoléculaire.

Voici la vidéo en anglais de promotion de l’innovation du MIT. On y aperçoit la manière de faire l’injection en laboratoire, très opération chirurgicale à vraie dire…

Le laboratoire Strano Research Group du MIT Plantes nanobioniques cherche désormais de nouvelles solutions pour que les nanoparticules soient faciles à intégrer, sans immerger les feuilles. Après avoir découvert :

ils cherchent une technologie qui permettrait de conférer de la lumière à la plante durant toute sa vie. Tous le monde connait désormais les avantages et inconvénients des LED. Alors, à quand une vraie LEP ? Une plante lumineuse nanobionique à la maison ?

Historique de l’information

  • 17 november 2017 : la revue Nano Letters publie un article A Nanobionic Light-Emitting Plant. “L’ingénierie des plantes vivantes pour l’émission de lumière visible et l’illumination durable est convaincante parce que les plantes possèdent des mécanismes indépendants de génération et de stockage d’énergie et d’auto-réparation autonome. Ici, nous démontrons une approche nanobionique végétale qui permet une luminosité et une durée de vie exceptionnelles en utilisant quatre nanoparticules interagissant chimiquement”.
  • 12 décembre 2017 : le centre de recherche des technologies MIT – Massachusetts Institute of Technology – de la ville de Cambrige, proche de Boston aux USA, communique l’information avant les fêtes sur son site Web dans l’article Engineers create plants that glow. “Les ingénieurs créent des plantes qui émettent de la lumière. L’illumination des plantes nanobioniques pourrait un jour remplacer certains éclairages électriques”.
  • 17 décembre 2017 : le magazine Science et Avenir publie Ils ont créé des plantes lumineuses ! qui une traduction résumé de l’article du MIT en français. “Des ingénieurs du MIT ont créé des plantes lumineuses qui pourraient servir de lampe en intérieur voire de lampadaire dans les rues. Une technologie qui utilise des nanoparticules et de la luciférine, cette molécule qui fait briller les lucioles”.
  • 19-20 décembre 2017 : les médias grand public relayent l’information en simplifiant le message et en oubliant un point clef. Il s’agit d’une plante nanobionique. Exemple dans 20 minutes : Des chercheurs du MIT ont créé des plantes lumineuses qui pourraient remplacer nos lampes, ou Europe 1 dans l’émission Europe Matin ci-dessous.

Des plantes pour remplacer les luminaires

Source : Anicet Mbida, chronique Innovation, Europe Matin, Europe 1, 18 décembre 2017

Comment les plantes bioniques devraient tout changer ?

Pour élargir votre réflexion, voici une vidéo sur les plantes bioniques en anglais de Seeker.

Équipe du projet

Ingénieurs MIT Strano Research Group Michael Strano Seon-Yeong Kwak

Lieu

  • Massachusetts Institute of Technology
  • Cambridge, États-Unis

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Sujets Plantes lumineuses Nanobionique Luciole LEP Light-Emitting Plant Plantes nanobioniques Recherche éclairage Nanotechnologie
Effets lumière Lumière diffuse
Techniques d'éclairage Éclairage naturel
Professions Scientifique
Supports Texte Photo Vidéo
Fonction du lieu Laboratoire
Source Vincent Laganier Light ZOOM Lumière
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Vincent Laganier
Vincent Laganier
Architecte diplômé de l'Ecole Nationale Supérieure d'Architecture de Nantes. Rédacteur en chef du portail Light ZOOM Lumière depuis 2012. Auteur de six ouvrages de référence sur la lumière, la ville et le bâtiment. Enseignant en conception lumière à l’ENSA Nantes, en photographie l'ENSA Strasbourg, en art lumière l'ENSATT Lyon et au projet d'éclairage à l’INSA Lyon.

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