Учёные из Сиракузского университета (штат Нью-Йорк) смогли повысить яркость биолюминесцентных источников света в 20 – 30 раз и научились варьировать их цвета.

Свечение люминесцентной установки на основе наностержней и фермент-субстратного комплекса светлячков
Способность некоторых живых организмов излучать свет привлекает внимание с античных времён. Светиться умеют многие бактерии и одноклеточные водоросли, полипы, глубоководные медузы, рыбы и ракообразные. Среди наземных организмов такое свойство встречается у грибов, червей, улиток и насекомых. Эта отличительная особенность получила название “биолюминесценция” и объясняется протеканием химических реакций с высоким энергетическим выходом.

На сегодня известны тысячи видов, использующие свой свет для привлечения внимания или дезориентации, но самым ярким во всех смыслах примером остаются светлячки. Эти жуки излучают свет своим последним брюшным сегментом в результате протекающей в нём реакции ферментативного окисления люциферина.

Попытки создать аналогичный искусственный источник света предпринимались веками, но до сих пор были малорезультативными. Полученное недавно повышение эффективности в десятки раз стало возможным благодаря методике биолюминесцентного резонансного переноса энергии. Ключевой технологией в ней выступают наностержни, на поверхность которых с помощью методов генной инженерии наносится фермент люцифераза.

Стержни состоят из внешней оболочки (сульфид кадмия) и ядра из селенида кадмия. Оба материала являются полупроводниками. Варьируя линейные размеры стержней и диаметр их ядра, можно получать свет разного цвета. В то время как у самих светлячков он желтоватый, в лаборатории удалось получить зелёный, оранжевый, красный и ближний инфракрасный свет.

Данная работа хорошо демонстрирует, что для решения научных задач требуется умение мыслить гораздо шире рамок своей специальности. Узкая проблема повышения выхода каскада биохимических реакций была решена с использованием генной инженерии, нанотехнологий и физики полупроводников.

Исследовательская группа Мэтью Майе

В настоящее время группа учёных под руководством доцента кафедры химии Мэтью Майе работает над увеличением интенсивности и продолжительности свечения, попутно осваивая другие части спектра.

В случае успешного промышленного производства со словом “светлячок” скоро будут ассоциироваться не только жуки и научно-фантастический сериал, но и автономные электробезопасные источники света.