Żywe rośliny z obwodami elektronicznymi

Analogowe i cyfrowe obwody elektroniczne wewnątrz żywych roślin – to najnowsze osiągnięcie naukowców ze szwedzkiego Linköping University. Udało im się we wnętrzu róży utworzyć cyfrowe układy logiczne, a nawet elementy wyświetlaczy, a do zbudowania kluczowych elementów wykorzystali oni jej naturalne właściwości.

Do wykonywania niezbędnych funkcji życiowych rośliny wykorzystują transport sygnałów jonowych oraz hormony. Ze względu na znacznie wolniejsze reakcje tych organizmów, prowadzenie badań i wchodzenie w interakcję z nimi jest utrudnione. Rozszerzenie funkcjonalności roślin poprzez dodanie obwodów elektronicznych do ich wnętrza mogłoby jednak doprowadzić do interesujących wyników.

Elektronika we wnętrzu rośliny to możliwość połączenia sygnałów elektrycznych z jej naturalnymi procesami chemicznymi. Kontrolowanie tych drugich mogłoby z kolei torować drogę dla ogniw polegających na fotosyntezie, czujników i regulatorów wzrostu oraz urządzeń pozwalających na modyfikowanie funkcji wewnętrznych roślin.

„Do tej pory nie mieliśmy dobrych narzędzi do wykonywania pomiarów stężenia różnych cząsteczek wewnątrz żywych roślin. Teraz będzie mogli wpływać na nie w taki sposób, by regulować wzrost i rozwój rośliny. To otwiera przed nami ogromne możliwości” – powiedział prof. Ove Nilsson z Centrum Nauki o Roślinach w Umeå.

Sam pomysł wprowadzenia elektroniki bezpośrednio do roślin nie jest jednak nowy – narodził się jeszcze w latach 90. ubiegłego wieku. Rozwój projektów powstrzymywał brak finansowania ze strony sceptycznie nastawionych inwestorów. Teraz wreszcie się udało – dzięki pieniądzom przekazanym przez Knut and Alice Wallenberg Foundation.

Naukowcy wielokrotnie próbowali wprowadzić do łodygi róży przewodzące polimery. Tylko jeden PEDOT-S dra Rogera Gabrielssona z powodzeniem dał się „wszczepić” i jednocześnie pozwalał na prowadzenie naturalnych funkcji (takich jak przewodzenie wody i składników odżywczych).

Dr Eleni Stavrinidou wykorzystała ten polimer do uzyskania 10-centrymetrowych przewodów w ksylemie róży. Dzięki połączeniu ich z elektrolitem Szwedka stworzyła tranzystor elektrochemiczny konwertujący sygnały jonowe na elektryczne. Spełnia on także funkcje bramek logicznych.

Z kolei dr Eliot Gomez wykorzystał infiltrację próżniową, aby wprowadzić inny wariant PEDOT do liści róży. W efekcie utworzone zostały elektrochemiczne komórki, będące swego rodzaju „pikselami”. Przykładając napięcie, naukowcy byli w stanie zmieniać kolor, co oznacza, że utworzony został prymitywny wyświetlacz.

Źródło: EuirekAlert, KopalniaWiedzy, inf. własna. Foto: Laboratory of Organic Electronics, Linköping University