ホタルは、発光物質とその関連酵素の間で起こる化学反応によって、夕暮れ時の芝生を明るく照らします。ルシフェリンとルシフェラーゼは、それぞれ電気を使わずに自然な光を発し、環境照明などに利用できる可能性があります。しかし、この目的で行われたこれまでの実験では、それほど明るい光は得られていません。
シラキュース大学の研究者たちは、ルシフェラーゼをドープしたナノロッドを用いてホタルの光を捉える新たな方法を発見しました。このシステムは、明るい光を生み出す従来の方法と比べて20～30倍の効率性があると研究者らは述べています。この方法を用いた将来のクリスマスイルミネーション、常夜灯、その他薄暗いながらも装飾的な照明は、電池やコンセントを必要とせずに明るく光るようになります。
シラキュース大学化学助教授のマシュー・メイ氏によると、鍵はルシフェリンとルシフェラーゼの相互作用の範囲を変えることだったという。研究チームは、遺伝子組み換えルシフェラーゼを、カドミウム系半導体材料で作られたナノロッドのコアに結合させた。ナノロッドは量子ドットに似ているが、今回は量子ロッドである。次に、研究者たちはルシフェリンを添加した。ルシフェリンは燃えるような輝きの燃料となる。化学物質が相互作用するとエネルギーが放出され、それがナノロッドに伝達される。これがナノロッドを実際に輝かせるのだ。
研究者たちは、ナノロッドコアのサイズを変えたり、ロッドの長さを変えたりすることで、新たな色を作り出すことができることを発見しました。ホタルは特徴的な黄色の光しか発しませんが、このナノデバイスは緑、赤、オレンジ、さらには赤外線までも発色します。
研究チームは、より多くのエネルギーを伝達して光を長く持続させる方法と、このシステムを大規模に動作させる方法をまだ研究する必要がある。しかし、照明ディスプレイへの応用は可能だと研究チームは述べている。この研究はACS Nano Lettersに掲載されている。
[サイエンスデイリー経由]
