Дослідники з США використовували наночастинки оксиду титану і оксиду цинку для збільшення абсорбції світла листям томатів і створення живильного середовища для рослин. Вчені вважають, що таким способом можна підвищити врожайність цих рослин. Робота опублікована в журналі, кратно про неї можна прочитати на сайті Phys.org.
Автори проаналізували вплив наночастинок оксид титану і оксиду цинку на обсяг листяної маси, врожайність і токсичність томатів у процесі вирощування. Речовини були обрані не випадково: наприклад, TiO2 - фотокаталітичний бактерицид, здатний під дією світла розкладати органічні сполуки. Вчені вважають, що він може, таким чином, брати участь у процесах засвоєння різних речовин з ґрунту рослиною. ZnO активно досліджується як поживна добавка - ранні дослідження показали, що цинк з наночастинок активно засвоюється бобами, але при цьому самі вони не потрапляють у зерна, що робить такий спосіб підживлення безпечним для застосування в харчовій промисловості.
Вчені обприскували і поливали рослини розчинами в різних концентраціях. Потім через певні проміжки часу вимірювали висоту, кількість хлорофілу в зелених частинах рослин, брали проби на вміст наночастинок в листях, коріннях і плодах, вивчали їх за допомогою методів мас-спектрометрії і просвічуючого електронного мікроскопа. Результати порівнювали з контрольною групою, яку вирощували в тих же умовах, але без добавок в ґрунт наночастинок.
Виявилося, що обприскувані рослини виробляють на 80 відсотків (за масою) більше плодів, ніж контрольна група. Вченим також вдалося довести, що наночастинки оксиду титану впливають на кількість хлорофілу в листях і сприяє фотосинтезу. На жаль, механізми, які призводять до такого результату, не були вивчені і залишаються предметом дискусій.
Крім того, виявилося, що аерозолі наночастинок набагато ефективніше розчинів у процесах засвоєння поживних добавок - рослинами засвоювалося всього 20 відсотків у разі розчинів і 80 - якщо використовувався метод розпилення аерозолю. Вчені пояснюють це тим, що при обприскуванні обробляється набагато більша площа рослини, ніж якщо засвоєння відбувається тільки через коріння.
Важливою частиною роботи також стало дослідження розподілу наночастинок у різних частинах рослини. Це необхідно для розуміння можливості застосування методу на практиці, оскільки вплив таких матеріалів на безпеку харчових продуктів недостатньо вивчений. Вчені відзначили, що наночастинки не змінюють своєї морфології, вбудовуючись в тканини рослини, в основному в стебель і листя, практично не впливаючи на плоди.
Нанотехнології знаходять застосування у все більшій кількості областей - від медицини до запам'ятовувальних електронних пристроїв, - а останнім часом до цього списку додали ще й агротехніку. За допомогою наночастинок планують не тільки досліджувати процеси, що впливають на врожайність і стійкість рослин, а й покращувати ці якості, модифікуючи живильне середовище або навіть самі рослини. За останнє десятиліття вчені вже випробували різні матеріали - вуглецеві, металеві, композитні наночастинки і навіть дендримери - деякі з них вже використовуються в сільському господарстві таких перенаселених країн, як Китай або Індія.