Obwody elektroniczne wewnątrz żywych roślin

[KopalniaWiedzy.pl 357]

Szwedzcy naukowcy stworzyli wewnątrz żywych roślin analogowe i cyfrowe obwody elektroniczne.

Grupa z Laboratorium Elektroniki Organicznej (LEO) pracowała pod przewodnictwem prof. Magnusa Berggrena z Uniwersytetu w Linköping. Do zbudowania kluczowych elementów obwodów Szwedzi wykorzystali układ przewodzący żywych róż.

W artykule opublikowanym na łamach pisma Science Advances zaprezentowano m.in. cyfrowe układy logiczne, a nawet elementy wyświetlaczy utworzone wewnątrz roślin.

Wykonując różne funkcje życiowe, rośliny polegają na transporcie sygnałów jonowych i hormonach. Ponieważ reagują dość wolno, ułatwia to prowadzenie badań. Dodanie do roślin elektroniki może pozwolić na łączenie sygnałów elektrycznych z własnymi procesami chemicznymi rośliny. Kontrolowanie szlaków chemicznych toruje drogę np. ogniwom bazującym na fotosyntezie oraz nowym drogom wchodzenia w interakcje z roślinami.

Wcześniej nie mieliśmy dobrych narzędzi do mierzenia stężenia różnych cząsteczek w żywych roślinach. Teraz byliśmy w stanie wpływać na stężenie różnych substancji [...], które regulują wzrost i rozwój. Widzę duże szanse na nauczenie się czegoś więcej w tej dziedzinie - opowiada prof. Ove Nillson z Centrum Nauki o Roślinach w Umeå.

Pomysł, by umieszczać elektronikę bezpośrednio w drzewach, zrodził się jeszcze w latach 90. ubiegłego stulecia, gdy naukowcy z LEO skupiali się na elektronice drukowanej na papierze. Wczesne próby prowadzili profesorowie Daniel Simon i Xavier Crispin, ale prace zatrzymał sceptycyzm inwestorów.

Projekt udało się wskrzesić w 2012 r., gdy prof. Berggren uzyskał finansowanie z Fundacji Knuta i Alice Wallenbergów. Wielokrotnie próbowano wprowadzić do łodygi róży przewodzące polimery. Tylko jeden, PEDOT-S dr. Rogera Gabrielssona, składał się w przewody w naczyniach ksylemu, nie przeszkadzając przy tym w przewodzeniu wody i składników odżywczych. Dr Eleni Stavrinidou wykorzystała PEDOT-S do uzyskania 10-cm przewodów w ksylemie róży. Bazując na przewodach i elektrolicie otaczającym naczynia, Stavrinidou stworzyła tranzystor elektrochemiczny, który konwertował sygnały jonowe do elektrycznych. Zademonstrowano także, że tranzystory ksylemowe spełniają funkcje bramek logicznych.

W kolejnym etapie prac dr Eliot Gomez zastosował infiltrację próżniową, by wprowadzić do liści inny wariant PEDOT. Polimer utworzył elektrochemiczne komórki (piksele) rozdzielone użyłkowaniem. Po przyłożeniu napięcia polimer oddziaływał z jonami liścia i zmieniał swój kolor. Szwedzi tłumaczą, że w ten sposób uzyskano urządzenie przypominające wyświetlacz.

O ile wiemy, nikt wcześniej nie opublikował wyników badań odnośnie do elektroniki wyprodukowanej w roślinach - podkreśla Berggren. Nazwa power plant [po ang. dosł. elektrownia, tutaj chodzi jednak o grę słów] zyskuje wreszcie prawdziwe znaczenie - możemy umieścić w roślinach czujniki i wykorzystywać energię powstałą w chlorofilu, produkować zielone anteny i nowe materiały. Wszystko dzieje się naturalnie, wykorzystujemy [bowiem] własne zaawansowane systemy roślin.

« powrót do artykułu