菠菜不再仅仅是一种超级食物：通过用碳纳米管嵌入叶子，麻省理工学院的工程师将菠菜植物转化为可以检测爆炸物的传感器，并将这些信息无线传递到类似于智能手机的手持设备。

　　这是工程电子系统植入工厂的首批示范之一，研究人员称之为“植物纳米生物学”。

　　“植物纳米生物学的目标是将纳米粒子引入植物中，使其具有非天然功能，”麻省理工学院化学工程的碳P. Dubbs教授，研究团队负责人Michael Strano说。

　　在这种情况下，植物被设计用于检测称为硝基芳烃的化合物，这些化合物通常用于地雷和其他爆炸物。当这些化学物质中的一种存在于植物自然采样的地下水中时，嵌入植物叶子中的碳纳米管发出荧光信号，可以用红外相机读取。相机可以连接到类似于智能手机的小型计算机，然后智能手机向用户发送电子邮件。

　　“这是我们如何克服植物/人类交流障碍的新颖证明，”斯特拉诺说，他认为也可以利用植物能源来警告污染物和干旱等环境条件。

　　斯特拉诺是10月31日出版的“ 自然材料 ” 杂志上一篇描述纳米生物植物的论文的高级作者。该论文的主要作者是麻省理工学院的研究生Min Hao Wong，他创立了一家名为Plantea的公司，以进一步开发这项技术。

　　环境监测

　　两年前，在植物纳米生物学的第一次演示中，斯特拉诺和前麻省理工学院博士后胡安·巴勃罗·吉拉尔多使用纳米粒子来提高植物的光合作用能力，并将它们变成一氧化氮的传感器，一氧化氮是燃烧产生的污染物。

　　斯特拉诺说，植物非常适合监测环境，因为它们已经从周围环境中获取了大量信息。

　　“植物是非常好的分析化学家，”他说。“他们在土壤中拥有广泛的根系网络，不断地对地下水进行采样，并且有办法自动将水输送到树叶中。”

　　斯特拉诺的实验室之前已开发出碳纳米管，可用作传感器检测各种分子，包括过氧化氢，爆炸性TNT和神经毒气沙林。当目标分子与缠绕在纳米管周围的聚合物结合时，它会改变管的荧光。

　　在这项新研究中，研究人员将硝基芳香族化合物的传感器嵌入菠菜植物的叶子中。使用称为血管输注的技术，其涉及将纳米颗粒的溶液施加到叶子的下侧，他们将传感器放置在称为叶肉的叶层中，叶肉层是大多数光合作用发生的地方。

　　他们还嵌入了碳纳米管，发出恒定的荧光信号作为参考。这使得研究人员可以比较两种荧光信号，从而更容易确定爆炸传​​感器是否检测到任何东西。如果地下水中有任何爆炸性分子，植物需要大约10分钟将它们吸入树叶中，在那里它们会遇到探测器。

　　为了读取信号，研究人员将激光照射到叶子上，促使叶子中的纳米管发出近红外荧光。这可以通过连接到Raspberry Pi的小型红外摄像机来检测，Raspberry Pi是一款价值35美元的信用卡大小的计算机，类似于智能手机内的计算机。研究人员表示，通过移除大多数可拍照手机所具有的红外滤光片，也可以通过智能手机检测信号。

　　“这种设置可以用手机和合适的相机取代，”斯特拉诺说。“只是红外滤镜会阻止你使用手机。”

　　使用这种设置，研究人员可以从距离植物约1米远的地方拾取信号，他们正在努力增加距离。