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美國科羅拉多大學博爾德分校的研究團隊在最新一期《科學進展》上發(fā)表的一項研究顯示，他們讓一種名為“新月梨甲藻”的發(fā)光藻類在外界化學刺激下持續(xù)發(fā)光，時長可達25分鐘。這一成果為開發(fā)無需電池的發(fā)光材料、自主機器人照明系統(tǒng)，以及活體水質(zhì)傳感器提供了新的技術路徑。

新月梨甲藻是一種單細胞浮游藻類，平時依靠海水、陽光和二氧化碳生存，當受到水流擾動或機械刺激時，會瞬間發(fā)出藍光。然而，這種自然發(fā)光通常僅持續(xù)數(shù)毫秒，難以用于實際應用。

研究團隊發(fā)現(xiàn)，通過改變藻類所處環(huán)境的酸堿度，可以有效激活并延長其發(fā)光反應。實驗結(jié)果顯示，在pH值為4的酸性溶液（約等于番茄汁的酸度）中，藻類可連續(xù)發(fā)光長達25分鐘，光線集中且明亮；而在pH值為10的堿性溶液（接近溫和肥皂水）中，藻類也能發(fā)光，但光線較為分散，持續(xù)時間較短。

為了將這些發(fā)光藻類轉(zhuǎn)變?yōu)榭杉庸さ陌l(fā)光材料，團隊將其嵌入一種天然來源的水凝膠中，并利用3D打印技術將其制備成多種形狀，包括月牙形圖案和大學?；铡Ｔ谒嵝曰驂A性溶液的激發(fā)下，打印結(jié)構(gòu)內(nèi)部的藻類被激活發(fā)出藍光，使整個結(jié)構(gòu)整體發(fā)光。

進一步測試表明，這些藻類在3D打印結(jié)構(gòu)中可保持活性數(shù)周。其中，在酸性條件下保存的樣品，其發(fā)光亮度在4周后仍可維持在初始水平的75%。

這類活體發(fā)光材料有望應用于深?；蛱盏入y以穩(wěn)定供電的環(huán)境，為自主設備提供無需電池的照明方案。同時，如果該藻類對特定化學物質(zhì)具有響應能力，還可拓展為水質(zhì)監(jiān)測傳感器，在檢測到污染物時通過發(fā)光發(fā)出預警信號。