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Nanotubi di carbonio per deserti verdi PDF Stampa E-mail
Scritto da Administrator   

 

Nanotubi di carbonio per deserti verdi

Grazie alle loro nuove proprietà fisiche e chimiche, i nanotubi di carbonio o CNT - le molecole di carbonio cilindrico -

sono diventati potenzialmente utili in un certo numero di applicazioni.

Ora gli scienziati presso l'Indian Institute of Technology di Kanpur (IITK) hanno registrato una scoperta

che può aprire prospettive del loro utilizzo in agricoltura nelle regioni aride.

Essi hanno, per la prima volta, dimostrato che la CNT solubile in acqua (wsCNTs) può accelerare il tasso

di crescita delle piante  migliorando drasticamente l'assorbimento d'acqua.

Essi hanno dimostrato sperimentalmente questo effetto notevole di questi nanotubi nel caso delle sementi di

Cicer arietinum, noto anche come grammo Bengala.

E 'già noto che CNTs singoli o multiwalled, a causa della loro struttura tubolare,

sono in grado di penetrare le membrane delle cellule vegetali.

Tuttavia, questi CNTs sono tossici per le cellule vegetali e possono danneggiare le loro barriere biologiche (membrane cellulari).
Sabyasachi Sarkar.

Sabyasachi Sarkar e collaboratori della facoltà di chimica IITK  possono evitare questo problema

usando una forma solubile in acqua di CNT (wsCNT), che hanno prodotto da una semplice method2.

Hanno attaccato alcune molecole del CNT per migliorare le loro proprietà 'idrofilo' in modo che potessero essere disciolti in acqua.

"A differenza di CNT, abbiamo scoperto che i nanotubi il solubile in acqua non sono tossici per le cellule vegetali",

ha detto Sarkar Natura India.

La squadra ha dimostrato che questi wsCNTs effettivamente stimolare la crescita di piante grammo Bengala

aumentando l'assorbimento di acqua dalle radici.

I ricercatori hanno monitorato la crescita di un giorno i semi germogliati grammo dopo aver trattato

con diverse concentrazioni di wsCNT.

Per confronto, un altro set di semi (gruppo di controllo) sono state coltivate in acqua distillata senza wsCNT.

La lunghezza della radice, sparare lunghezza, il numero di radici e di acqua assorbita dalle piante grammo nei

gruppi trattati e di controllo sono stati monitorati per 10 giorni e rispetto.

Essi riferiscono che il tasso di crescita delle piante in presenza di wsCNTs più volte aumentata rispetto al controllo di impianti.

L'assorbimento d'acqua maggiore è il risultato di wsCNTs allineamento testa alla coda formando,

in molti nuovi capillari all'interno dello xilema della pianta, il gasdotto che trasporta acqua e sostanze nutritive dalle radici alle foglie.

Inoltre, nello stretto spazio tra wsCNTs fornisce ulteriori canali che aumentano il meccanismo

di assorbimento di acqua della pianta in aggiunta al loro flusso naturale.

Sarkar afferma la scansione di immagini al microscopio elettronico mostrano chiaramente la formazione di

nuovi capillari nelle radici trattate con wsCNT ma non nelle radici vuoto.

"Per il meccanismo di crescita indotta, potrebbe essere possibile che wsCNT, dopo aver attaccato alla

superficie della radice o una porzione interna di root (come fasci vascolari, regione corticale ecc),

si è allineato a rafforzare la capillare azione di assorbimento di acqua," gli scienziati relazione.

"In sintesi, il nostro lavoro descrive un metodo semplice e rapida per l'applicazione delle wsCNTs in

materia di agricoltura e di studiare le interazioni di wsCNTs con cellule vegetali", concludono gli scienziati.

"Abbiamo fornito la prova di ottica, di fluorescenza, la scansione e microscopia elettronica a trasmissione

che questi wsCNTs sono presi dalle piante.

Infine, abbiamo dimostrato che l'uso continuo di wsCNTs non è tossico per le piante."

Una implicazione fondamentale di questo lavoro, secondo i ricercatori Kanpur, è che l'uso di wsCNTs

nella crescita delle piante "possono svolgere un ruolo importante nelle zone aride del settore agricolo,

dove l'approvvigionamento di acqua è fondamentale e richiede massima conservazione."

I ricercatori hanno detto la loro ricerca futura avrebbe lo scopo di determinare il meccanismo effettivo

per l'allineamento dei wsCNTs attraverso lo xilema e concentrarsi sulla comprensione l'influenza di questi nanotubi di

carbonio in diverse fasi come la fioritura e maturazione dei frutti.

 

 

English version.

Carbon nanotubes for green deserts.   

Thanks to their novel physical and chemical properties, carbon nanotubes or CNTs — the cylindrical carbon molecules — have become potentially useful in a number of applications.

Now scientists at the Indian Institute of Technology in Kanpur (IITK) have reported1 a finding that can open up prospects of their use in agriculture in arid regions.

They have, for the first time, shown that water soluble CNTs(wsCNTs) can accelerate the growth rate of plants by dramatically enhancing their water uptake. They have experimentally demonstrated this remarkable effect of these nanotubes in the case of Cicer arietinum seed, also known as Bengal gram.

It is already known that single or multiwalled CNTs, due to their tubular structure, can penetrate membranes of plant cells. However, these CNTs are toxic to plant cells and could damage their biological barriers (cell membranes).
Sabyasachi Sarkar.

Sabyasachi Sarkar and coworkers in the IITK chemistry department avoided this problem by using a water soluble form of CNT (wsCNT) which they produced by a simple method2.

They attached certain molecules to the CNTs to improve their 'hydrophilic' property so that they could be solubilized in water. "Unlike CNTs, we found that the water soluble nanotubes are non-toxic to plant cells," Sarkar told Nature India. The team has shown that these wsCNTs actually stimulate the growth of Bengal gram plant by increasing the water uptake by the roots.

The researchers monitored the growth of one-day-old sprouted gram seeds after treating them with different concentrations of wsCNT. For comparison, another set of seeds (control group) were grown in distilled water without wsCNT. The root length, shoot length, number of roots and water uptake by gram plants in the treated and control groups were monitored for 10 days and compared. They report that the growth rate of the plants in the presence of wsCNTs increased several times as compared to control plants.

The enhanced water uptake was the result of wsCNTs aligning head to tail forming several new capillaries within the plant's xylem, the pipeline that carries water and nutrients from the roots to the leaves. Furthermore, the narrow space between wsCNTs provides additional channels which increase the water uptake mechanism of the plant in addition to their natural flow. Sarkar says scanning electron microscope images clearly show the formation of new capillaries in roots treated with wsCNT but not in blank roots. "For the induced growth mechanism, it might be possible that wsCNT, after attaching to the root surface or an inner portion of root (such as vascular bundles, cortical region etc.), aligned itself to enhance the capillary action of water absorption," the scientists report.

"In summary, our work describes a simple and rapid method for the application of wsCNTs in the field of agriculture and to investigate the interactions of wsCNTs with plant cells," the scientists conclude. "We provide evidence by optical, fluorescence, scanning and transmission electron microscopy that these wsCNTs are taken up by plants. Finally, we demonstrate that the continuous use of wsCNTs is non-toxic to plants."

A key implication of this work, according to the Kanpur researchers, is that the use of wsCNTs in plant growth "can play an important role in the arid areas of agriculture where the supply of water is crucial and requires maximum conservation."

The researchers said their future research would aim to determine the actual mechanism for the alignment of wsCNTs across the xylem and focus on understanding the influence of these carbon nanotubes in different stages like flowering and fruit ripening.

 

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