ZNANOST: hrvatski znanstveni portal

Stvorene elektroničke biljke

Članak objavljen u časopisu Science Advances prikazuje ožičenje, digitalnu logiku te čak i elemente stvorene unutar biljaka, postignuće koje može razviti nove primjene u organskoj elektronici, te nova pomagala u biljnim znanostima.

Biljke su složeni organizmi koji se oslanjanju na prijenos ionskih signala i hormona kako bi obavljali svoje neophodne funkcije. No, biljke djeluju mnogo sporije, što njihovo proučavanje, kao i interakciju s njima, znatno otežava. Dodavanje biljkama elektroničke funkcionalnosti može omogućiti spajanje električnih signala s njihovim vlastitim kemijskim procesima. Upravljanje i spajanje s kemijskim putovima unutar biljaka moglo bi utrti put gorivnim ćelijama temeljenim na fotosintezi, senzorima i regulatorima rasta te uređajima koji prilagođavaju unutarnje funkcije biljaka.

“Prije nismo imali nikakve načine za mjerenje koncentracije različitih molekula u živim biljkama. Sada ćemo moći utjecati na koncentraciju različitih tvari u biljci koje reguliraju njihov rast i razvoj. Ovdje vidim velike mogućnosti za nova saznanja”, rekao je Ove Nilsson, profesor reproduktivne biologije biljaka i direktor Umeå Plant Science Centra, ujedno i jedan od autora članka.

Ruža provodi elektricitet nakon ubrizgavanja polimera

Zamisao o stavljanju elektronike direktno u stabla korištena za industriju papira nastala je još 1990-ih kada je LOE tim na Sveučilištu Linköping istraživao tiskanu elektroniku na papiru. Na uvođenju elektronike u biljke su među prvima radili docent Daniel Simon, voditelj bioelektroničkog tima u Laboratoriju za organsku elektroniku, te profesor Xavier Crispin, voditelj grupe za SSD uređaje, no nedostatak financija zbog skeptičnosti investitora je zaustavio te projekte.

Zahvaljujući donaciji Zaklade Knut and Alice Wallenberg iz 2012. godine, profesor Berggren je uspio sastaviti tim istraživača kako bi se ponovno pokrenuo projekt. Ta je grupa znanstvenika više puta pokušavala uvesti vodljive polimere kroz stabljike ruže. Samo se jedan polimer nazvan PEDOT-S, kojega je sintetizirao Dr. Roger Gabrielsson, uspješno uklopio u ksilem kao provoditelj, te je također dopuštao transport vode i nutrijenata. Dr. Eleni Stavrinidou je koristila taj materijal kako bi stvorila duge (10 cm) provoditelje u ksilemu ruže. Spajajući provoditelje s elektrolitima koji okružuju ksilem, stvorila je elektrokemijski tranzistor koji pretvara ionske signale u elektronički izlaz. Korištenjem ksilem tranzistora demonstrirala je i funkciju digitalnih logičkih vrata.

Biljke kao izvor energije

Dr. Eliot Gomez je koristio metodu koja je uobičajena u biologiji biljaka – infiltraciju vakuuma – kako bi u lišće usadio još jedan oblik PEDOT-a. Usađeni polimer je formirao “piksele” elektrokemijskih ćelija podijeljenih po žilama lista. Napon je uzrokovao da polimeri djeluju uzajamno s ionima u lišću, što je za posljedicu imalo promjenu boje PEDOT-a.

Ovi rezultati predstavljaju početne korake u spajanju različitih područja organske elektronike i znanosti o biljkama. Cilj je razviti primjenu za područja energije I održivosti okoliša, te nove načine interakcije s biljkama. Professor Berggren vidi potencijal za potpuno novo područje istraživanja: “Po našim saznanjima, ne postoje objavljeni rezultati istraživanja koji se odnose na elektroniku proizvedenu u biljkama. To još nikome nije uspjelo.” Također je dodao: “Sada uistinu možemo početi govoriti o ‘moćnim biljkama’, možemo ugraditi senzore u biljke, te koristiti energiju stvorenu u klorofilu, proizvoditi zelene antene ili nove materijale. Sve se događa potpuno prirodno, koristimo vrlo napredne, jedinstvene sustave samih biljaka.”

Izvor: ScienceDaily

Podijeli.