瑞士科學家成功研發可發光木材——生態照明的未來希望

在全球推動可持續發展的浪潮中，瑞士科學家近日成功利用真菌製造出可自然發光的木材，這項創新技術為環保照明及建築材料開創了新視野。根據《New Atlas》的報導，瑞士聯邦材料科學與技術實驗室（Empa）的研究團隊採用環狀蜜環菌（Desarmillaria tabescens）將輕質的巴爾沙木轉化為一種可持續且具生物發光能力的材料，能持續發出綠光長達10天。

技術原理：真菌與木材的完美結合

生物發光的核心機制

這項技術的核心在於環狀蜜環菌產生的冷光素（luciferin）與冷光素酶（luciferase）。當木材接觸氧氣後，冷光素與酵素發生化學反應，產生一種激發態的中間產物，釋放出波長為560納米的綠色光芒。該反應具有高效性，10小時內可達到最大亮度，並在接下來的10天內維持穩定的光亮。

製作過程

研究人員選擇巴爾沙木作為基底材料，因其低密度和高吸水性有利於真菌的生長。製作過程包括：

1. 木材處理：巴爾沙木被浸泡於水中長達三個月，使其吸收約八倍於自身重量的水分，達到理想的濕度（700%至1200%）。
2. 真菌培養：將經過處理的木材與環狀蜜環菌共同培養。此期間，真菌分解木材中的木質素，但保留纖維素，確保材料結構穩定。
3. 發光激發：培養完成後，材料暴露於空氣中，真菌開始發光。

應用前景：從藝術裝置到城市設計

室內照明與建築材料

發光木材因其環保特性，可作為室內照明的替代方案，減少對傳統電力的依賴。此外，該技術能在建築材料中發揮裝飾及功能性作用，如將其應用於牆壁或地板中，提供柔和的夜間照明。

公共空間與景觀設計

在城市公園、步道或其他公共場所，發光木材可以作為安全和美觀的照明材料，不僅提升景觀設計的層次，也減少了對電力基礎設施的需求。

藝術與創意應用

發光木材為藝術創作提供了新的媒介，藝術家可以利用其自然發光的特性創作具有震撼力的裝置藝術，吸引觀眾的目光。

挑戰與未來發展方向

儘管技術創新令人振奮，但目前仍存在一些限制：

1. 發光持續時間短：目前的發光效果最多可維持10天，無法滿足長期使用需求。
2. 光強度不足：發光亮度在黑暗環境中效果明顯，但在實際應用中可能無法取代現有照明設備。
3. 生產成本高：培養真菌與處理木材的過程需時三個月，且需要嚴格控制環境條件，導致商業化推廣面臨挑戰。

未來研究將專注於：

• 提升真菌生物發光的強度與持久性，例如透過基因改造優化冷光素的產量。
• 減少製作時間並降低生產成本，使技術更具商業競爭力。
• 探索其他基材，如結構更穩定的硬木，以拓展應用範圍。

技術背後的生態與文化價值

生態影響

這項技術有效減少了對化石燃料和電力的依賴，符合可持續發展的理念。同時，環狀蜜環菌在自然界中充當分解者的角色，其應用有助於木材的再生利用，降低資源浪費。

文化意涵

生物發光現象在世界各地的文化傳統中具有象徵意義，例如螢火蟲常被視為希望與生命的象徵。這種技術不僅為現代科技提供靈感，也彰顯了自然界的奇妙與人類文化的深厚聯繫。

結語：光明未來的新起點

發光木材的誕生，展示了生物技術與材料科學的結合如何推動可持續技術的發展。儘管目前仍有許多挑戰需克服，但隨著技術進步，這一創新材料有望在不遠的未來成為建築、設計和照明領域的明星，為人類的生活增添一抹自然光彩，也為地球的可持續未來注入更多可能性。