살아있는 밤 조명: 햇빛을 저장하고 몇 시간 동안 빛나는 다육식물

다육식물은 빛을 흡수했다가 천천히 방출하는 잔광 형광체 입자를 주입하면 빨간색, 초록색, 파란색 등 다양한 색조로 빛납니다. 출처: Liu et al., Matter

은은한 녹색 빛을 내는 버섯부터 반짝이는 푸른빛을 내는 플랑크톤까지, 빛나는 식물은 자연에서 새로운 것이 아닙니다. 이제 과학자들은 그 빛을 실내 식물에 적용하고 있습니다.

8월 27일 셀 프레스(Cell Press)의 매터 (Matter) 저널에 실린 보도에 따르면 , 연구진은 햇빛으로 재충전되는 야광 다육식물을 개발했습니다. 발광 화합물을 주입한 이 식물은 다양한 색깔로 빛나며, 가장 밝을 때는 작은 야간 조명과 맞먹는 성능을 보입니다. 이처럼 간단하고 저렴한 방법은 지속 가능한 식물 기반 조명 시스템의 기반을 마련하는 데 도움이 될 수 있습니다.

"빛나는 식물들이 생태계 전체를 밝히는 아바타의 세계를 상상해 보세요." 남중국 농업대학교의 제1저자 슈팅 류는 이렇게 말합니다. "저희는 연구실에서 이미 연구하고 있는 재료들을 사용하여 이러한 비전을 실현하고 싶었습니다. 빛나는 나무들이 가로등을 대체하는 모습을 상상해 보세요."

빛나는 녹색 식물은 새로운 아이디어가 아닙니다. 과거 연구에서도 유전 공학을 이용하여 유사한 식물을 설계한 사례가 있습니다. 하지만 빛은 종종 희미하고 일반적으로 녹색으로만 나타납니다. 또한, 이러한 방법은 복잡하고 비용이 많이 들었습니다.

연구팀은 유전자 변형을 통해 세포가 빛을 내도록 유도하는 대신, 야광 장난감에 사용되는 물질과 유사한 잔광 형광체 입자를 사용했습니다. 이 화합물은 빛을 흡수했다가 시간이 지남에 따라 천천히 방출합니다.

입자가 잎 조직을 통과할 수 있도록 연구자들은 크기를 정확히 맞춰야 했습니다. 약 7마이크로미터, 즉 적혈구 너비와 거의 같습니다.

"나노 크기의 작은 입자는 식물 내에서 쉽게 이동하지만 빛이 덜 밝습니다."라고 류 박사는 말합니다. "더 큰 입자는 더 밝게 빛나지만 식물 내부로 멀리까지 이동할 수 없었습니다."

연구팀은 다육식물과 골든 포토스, 청경채 같은 비다육식물을 포함한 여러 식물 종에 입자를 주입했습니다. 그러나 잎 내부에 좁고 균일하며 고르게 분포된 통로 덕분에 다육식물에서만 강한 빛을 발산했습니다. 이 통로들이 입자를 더 효과적으로 분산시키는 데 도움이 되었기 때문입니다. 햇빛이나 실내 LED 조명에 몇 분 동안 노출시킨 후, 변형된 식물은 최대 2시간 동안 빛을 발했습니다.

"정말 예상치 못했어요." 류 씨는 처음에는 공기가 잘 통하는 조직 구조를 가진 식물이 더 잘 자랄 거라고 생각했다며 이렇게 말했습니다. "입자가 몇 초 만에 퍼져 나가면서 다육식물 잎 전체가 빛났어요."

연구진은 다양한 종류의 형광체를 사용하여 녹색, 빨간색, 파란색 등 다양한 색깔로 빛나는 식물을 만들었습니다. 심지어 56개의 다육식물로 빛나는 식물 벽을 만들어 주변 물체를 비추고 글자를 읽을 수 있을 만큼 밝았습니다.

류 씨는 "식물 하나를 준비하는 데 걸리는 시간은 약 10분이며, 노동비를 제외하면 비용은 10위안(약 1.4달러)이 조금 넘습니다."라고 말했습니다.

빛나는 다육식물의 빛은 시간이 지남에 따라 희미해지며, 연구팀은 식물 재료의 장기적인 안전성을 여전히 연구하고 있습니다. 그럼에도 불구하고, 이 개념은 산책로, 정원 또는 실내 장식의 저조도 조명에 대한 지속 가능한 대안을 제공할 수 있습니다. 연구팀은 또한 이 방법이 다육식물 이외의 다른 식물에도 빛을 비출 수 있는지 연구하고 있습니다.

"완전히 인공적인 미세한 크기의 소재가 식물의 자연적 구조와 이렇게 완벽하게 어우러질 수 있다는 게 정말 놀랍습니다."라고 류 씨는 말한다. "그들이 융합되는 방식은 거의 마법과 같습니다. 특별한 기능을 만들어내죠."

본 연구는 중국 국가자연과학기금, 광저우 과학기술 프로젝트, 광둥 기초 및 응용 기초 연구 기금의 지원을 받아 수행되었습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/08/250828002408.htm